/
Author: Жуков А.И. Монгайт И.Л. Демидов Л.Г. Родзиллер И.Д.
Tags: экология канализация инженерные системы зданий водоотведение промышленные предприятия
Year: 1969
Text
КАНАЛИЗАЦИЯ
промы:
ЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
А. И. ЖУКОВ, Л. Г. ДЕМИДОВ,
И. Л. МОНГАИТ, И. Д. РОДЗИЛЛЕР
КАНАЛИЗАЦИЯ
1РОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Моск в а — 1969
В книге излагаются основные вопросы, связанные с уда-
лением и очисткой производственных сточных вод тех отрас-
лей промышленности, которые не были освещены в первой ча-
сти книги «Канализация промышленных предприятии» (авто-
ры А. И. Жуков, И. Л. хЧонгайг, И. Д. Родзиллер), изданной
Стройиздатом в 1962 г.
В настоящей книге, по существу являющейся продолже-
нием ранее изданной, освещаются вопросы удаления и очист-
ки сточных вод предприятий таких отраслей промышленности,
как заводы по производству синтетических волокон, синтетиче-
ского каучука и смежных производств нефтехимического син-
теза, пластмасс и полупродуктов; предприятий горной, строи-
тельной, пищевой, медицинской, торфяной, лесозаготовитель-
ной, кипонолнграфической, резиновой и пигментной промыш-
ленности; предприятий железнодорожного транспорта, мор-
ского и речного флота, электротехнической промышленности.
В книге приводятся данные по проектированию канализа-
ционных сетей для отведения производственных сточных вод,
сооружений для их очистки, а также сведения по обработке
стоков от отдельных производственных операций на локаль-
ных установках. Значительное внимание в книге уделено об-
щим вопросам канал и зоваипя промышленных предприятий,
данным, полученным за последние годы по механической и
биохимической очистке сточных вод, а также по обработке
осадков.
Книга рассчитана па специалистов, занимающихся проек-
тированием, строительством и эксплуатацией канализации
промышленных предприятий; она может быть полезна работ-
никам исследовательских организаций, органов водного и рыб-
ного хозяйства, а также санитарной л рыбной инспекции.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с директивами партии и правительства по дальней-
шему благоустройству .населенных мест и оздоровлению водного и
воздушного бассейнов осуществляется ряд организационных и техни-
ческих мероприятий по уменьшению жидких и газообразных отходов
промышленных предприятий. Одним из эффективных путей оздоровле-
ния водоемов является очистка сточных вод.
Развернувшиеся в последнее время работы по проектированию и
строительству сооружений для очистки производственных сточных вод
различных отраслей промышленности ведутся многими организация-
ми. В своей работе они пользуются разрозненными, иногда случайны-
ми исходными данными.
Нередки случаи, когда работа проектировщиков затрудняется из-
за ограниченности опубликованных данных по количественной и каче-
ственной характеристике производственных сточных вод и современ-
ным методам их очистки. Между тем накопленные в исследователь-
ских и проектных организациях материалы, а также опыт эксплуата-
ции очистных станций являются достаточно падежной основой для
дальнейшего развития канализационного строительства.
В предлагаемой читателю книге освещаются основные вопросы,
связанные с удалением и очисткой производственных сточных вод
различных отраслей промышленности. По существу опа является
продолжением (второй частью) ранее изданной книги, посвященной
этой проблеме1.
Кроме сведений по очистке сточных вод тех производств, которые
не вошли в первую часть книги, здесь приводятся исходные данные
по проектированию и строительству канализационных сетей для от-
ведения производственных сточных вод, в том числе агрессивных. При-
водятся также краткие сведения по обработке стоков отдельных произ-
водственных операций или цехов на локальных установках с целью по-
следующего использования очищенной воды в технологическом про-
цессе.
Наибольшее внимание уделено производственным сточным водам,
способы очистки которых в отечественной литературе освещены недо-
статочно. К числу их, в первую очередь, относятся сточные воды от
производства синтетического каучука и смежных производств нефте-
химического синтеза. Эта отрасль промышленности, получившая в
СССР широкое развитие, является «поставщиком» стоков, весьма
различных по составу и концентрации загрязняющих веществ.
1 А. И. Жуков, И. Л. Мовгайт. И. Д. Родзиллср. Канализация про-
мышленных предприятий. Стройиздат, 1962.
3
Помимо частных вопросов, касающихся очистки сточных вод от-
дельных отраслей промышленности, значительное внимание уделено
также общим вопросам канализования промышленных предприятий.
Здесь нашли отражение полученные за последние годы данные по
механической и биохимической очистке сточных вод, а также по об-
работке осадков.
Непрерывная связь теоретических предпосылок и практических
рекомендаций по удалению и обработке сточных вод обусловила
неизбежность некоторого повторения ранее освещенных вопросов.
Сделано это лишь в той мере, какая необходима для обеспечения
полноты освещаемого вопроса.
Характеристика сточных вод, методы их обработки, а также кон-
струкции очистных сооружений приведены по материалам исследова-
тельских и проектных организаций (ВНИИ Водгео, Гипрокаучук,
Гипростройиндустрия, Гипроазот, Гипросахар и др.)-
Глава III написана инж. В. И. Ивановым.
Глава I.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАНАЛИЗАЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
На промышленных предприятиях образуются три вида сточных
вод: производственные, бытовые и атмосферные.
Производственные воды в свою очередь подразделяются на три
следующие категории.
1. Производственные воды, получающиеся в результате непосред-
ственного использования воды в самих технологических операциях;
эти воды загрязнены всеми теми веществами, какие участвуют в тех-
нологических процессах данного предприятия. Часть этих вод, полу-
чающаяся при окончательной промывке готовой продукции, обычно
слабо загрязнена; такие воды относят к практически условно чистым.
2. Воды от вспомогательных операций и процессов, получающиеся
при поверхностном охлаждении технологической аппаратуры и си-
ловых агрегатов; эти воды, как правило, не загрязнены, но имеют по-
вышенную температуру.
3. Воды от подсобных цехов и цехов обслуживания (хранилищ сырья
и готовой продукции, транспортировки сырья и топлива, котельных и
т. п.); эти воды загрязнены самыми различными веществами.
Производственные сточные воды в зависимости от вида загрязня-
ющих веществ и их концентрации, а также от количества сточных
вод и мест их образования отводятся или одним общим потоком, или
несколькими самостоятельными потоками.
Так, в самостоятельные потоки объединяются:
слабозагрязненные производственные сточные воды, содержащие
один или несколько видов загрязнений;
производственные сточные воды, содержащие токсические вещест-
ва;
кислые производственные воды;
дурнопахнущие производственные сточные воды;
сильноминерализованные воды;
производственные сточные воды, содержащие масла и жиры, и т. д.
При отсутствии резко выраженных видов загрязнителей все за-
грязненные производственные сточные воды объединяются в один по-
ток. Практически чистые (условно чистые) воды от вспомогательных
операций, как правило, объединяются в отдельный поток или транс-
портируются вместе с дождевыми водами.
5
При объединении загрязненных вод необходимо учитывать воз-
можное взаимодействие различных стоков с выделением большого
количества газообразных (в том числе взрывоопасных) продуктов,
образованием тяжелых осадков, токсических веществ и т. п., т. е. с
учетом возможности транопортировайия смеси сточных вод по одной
системе трубопроводов, эксплуатации насосных установок и возмож-
ности совместной их очистки. Количеством отдельных потоков па тер-
ритории промышленного предприятия определяются количество ка-
нализационных сетей и схема наружной канализации.
Число потоков производственных сточных вод и возможные мето-
ды их предварительной обработки и окончательной очистки опреде-
ляют количество локальных очистных установок на территории пред-
приятия, а также количество очистных станций для раздельной и
последующей совместной очистки всех загрязненных сточных вод за
пределами промышленной площадки.
Бытовые сточные воды, образующиеся на территории 'Промышлен-
ного предприятия, отводятся и очищаются отдельно, если производ-
ственные стоки по характеру их загрязнений не нуждаются в био-
химической доочистке. Совместное отведение бытовых и производ-
ственных сточных вод целесообразно, если последние загрязнены ор-
ганическими веществами, поддающимися биохимической деструкции,
и если концентрация токсических примесей в общем стоке, поступаю-
щем на биологические сооружения, не превышает предельно допусти-
мой концентрации (ПДК) для биологической очистки.
Сброс в бытовую канализацию производственных стоков, загряз-
ненных только минеральными веществами, которые ле нуждаются
в биохимической очистке пли не поддаются ей, может быть разре-
шен в отдельных случаях, когда но экономическим соображениям
для них нецелесообразно строить самостоятельную отводящую сеть; при
этом обязательно должны быть соблюдены требования в отношении
ПДК токсических веществ для биологических сооружений.
Атмосферные сточные воды с незагрязненных территорий промыш-
ленного предприятия могут отводиться отдельной системой канализа-
ции или объединяться с потоком незагрязненных производственных
стоков и сбрасываться в водоем без очистки. Атмосферные воды,
стекающие с площадок для складирования сырья, жидкого топлива и
т. п., загрязнены всем тем, что хранится па этих площадках. В таких
случаях атмосферные воды отводятся совместно с потоком грязных
производственных сточных вод для совместной очистки перед выпу-
ском в водоем. Такую систему канализации нередко называют произ-
водственно-дождевой.
2. РЕЖИМ ПРИТОКА СТОЧНЫХ ВОД
Режим поступления сточных вод в наружную канализационную сеть
промышленного предприятия зависит от многих условий: мощности
предприятия, числа рабочих смен, исходного сырья, технологии про-
изводства, количества производственных аппаратов и режима их ра-
боты, удельного расхода воды и т. д. Вследствие этого па предприя-
тиях одного и того же производственного профиля сточные воды име-
ют значительные колебания в составе и могут поступать в канализа-
цию с различной степенью неравномерности.
Режим поступления производственных сточных вод в каждый по-
ток определяется технологическим процессом отдельных цехов и'Пред-
приятия в целом. Для проектируемых предприятий режим поступле-
ния сточных вод в наружную канализацию принимают по аналогии
6
с действующими цехами 'Промышленного предприятия такого же вида
или руководствуясь указаниями па проектирование наружных кана-
лизаций промышленных предприятий.
При гидравлическом расчете наружной канализационной сети для
каждого потока производственных сточных вод необходимо учиты-
вать не только режим поступления их от отдельных цехов, но и тер-
риториальное расположение мест выпуска стоков. Следует иметь
в виду также то, что поступление максимальных количеств сточных
вод от различных цехов предприятия, как правило, не совпадает по
времени. Это способствует уменьшению общего коэффициента нерав-
номерности притока и расчетного расхода сточных вод. Необходимо
учитывать не только режим притока сточных вод в течение суток, но
и неравномерность притока их по месяцам или сезонам года.
Неправильное определение расчетного расхода, а следовательно,
диаметра труб и гидравлического уклона приводит к излишним объ-
емам земляных работ и удорожанию строительства канализационной
сети или к ухудшению гидравлических условий ее работы, т- с. к
осложнению эксплуатации.
Режим поступления в наружную канализацию бытовых я атмос-
ферных сточных вод определяется по СНиП П-Г.6-62.
Поступление сточных вод на локальные очистные сооружения в
пределах территории промышленного предприятия, как правило, ме-
нее равномерно, чем их поступление па общие очистные сооружения,
расположенные за пределами этой территории. При подаче на них
сточных вод по напорным водоводам расчетный расход определяется
по наибольшей производительности одновременно работающих агре-
гатов насосной станции для перекачки сточных вод.
3. КОЛИЧЕСТВО сточных вод
Количество производственных сточных вод, образующихся на про-
мышленных предприятиях, зависит от вида и количества вырабаты-
ваемой продукции, а также технологии производства и применяемого
оборудования.
Количество же сточных вод, сбрасываемых .в водоемы, зависит в
основном ог полноты использования очищенных стоков в системах
оборотного водоснабжения па данном предприятии. В отдельных слу-
чаях оказывается целесообразным передавать отработанные воды од-
ного предприятия для использования их на близлежащие соседние
предприятия, если качество этих вод удовлетворяет требованиям
данных предприятий.
Повторное использование отработанных сточных вод за послед-
нее время получило широкое распространение. На некоторых метал-
лургических и нефтеперерабатывающих заводах 90—95% сточных вод
после соответствующей очистки используются в системах оборотного
водоснабжения и только 5—10% спускаются в водоем.
На предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности повторно
используются не более 20—30%. Следует иметь в виду, что отказ от
использования отработанных сточных вод не всегда обоснован, часто
он обусловлен недооценкой значения этого пути уменьшения количе-
ства сточных вод и снижения стоимости их удаления и очистки.
Удельное количество производственных сточных вод па единицу
сырья или готовой продукции по предприятию в целом и но отдель-
ным цехам -на предприятиях одного и того же производственного про-
филя колеблется в широких пределах.-
7
Количество бытовых сточных вод, образующихся на территории
каждого промышленного предприятия, зависит от численности рабо-
тающих и вида производства, ио которому устанавливается необхо-
димое количество душевых установок и расхода воды на них.
Количество атмосферных сточных вод, стекающих с территории
промышленного предприятия, зависит от климатических особенностей
района, его расположения и площади водосбора. Коэффициент стока
принимается с учетом характера покрытия и застройки территории;
для большинства предприятий его принимают равным 0,8—0,95. Со-
отношение между количеством производственных, бытовых и атмос-
ферных сточных вод, образующихся на территории промышленного
предприятия, в каждом случае определяется расчетом.
4. КАЧЕСТВО СТОЧНЫХ ВОД
Качество сточных вод, образующихся на территории промышлен-
ного предприятия, и концентрация в них загрязняющих веществ оп-
ределяются многими факторами: видом промышленного производства
и исходного сырья, режимом технологических процессов, развитостью
цехов по утилизации отходов производства, удельным расходом- во-
ды и т. д. На предприятиях одних видов, например металлообрабаты-
вающих, производственные сточные воды загрязнены в основном мине-
ральными веществами. На предприятиях других видов, например фаб-
риках и заводах пищевой промышленности, производственные сточные
воды содержат в основном только органические загрязнения. На боль-
шинстве же предприятий сточные воды содержат как минеральные, так
и органические загрязнения в самых различных .соотношениях. Следует
иметь в виду, что на одном и том же предприятии, но в разных его цехах
могут образовываться производственные сточные воды, загрязненные
преимущественно минеральными или органическими веществами, а
также смесью тех и других.
Концентрация загрязнений в сточных водах различных предприя-
тий весьма различна, даже на предприятиях и цехах одного и того
же производственного профиля опа колеблется в весьма широких
пределах в зависимости от количества расходуемой воды па единицу
продукции данного производства, совершенства его технологии п
производственного оборудования.
К качественной характеристике производственных сточных вод от-
носятся также такие показатели, как их температура, активная реак-
ция (pH), способность выделять газы.
В зависимости от качества сточных вод от отдельных производст-
венных операций определяется число их потоков на промышленной
площадке и методы локальной и конечной очистки, а также выбира-
ются строительные материалы для канализационных сооружений
(труб и каналов канализационной сети, приемных резервуаров и обо-
рудования насосных станций, очистных сооружений).
Концентрация загрязнений в производственных сточных водах мо-
жет сильно колебаться во времени, так как она зависит от хода тех-
нологического процесса в отдельных цехах или на предприятии в це-
лом. Иногда повышение концентрации загрязнений совпадает по вре-
мени с увеличением притока сточных вод за счет залповых сбросов
их в канализацию при опорожнении технологических аппаратов
Неравномерность притока сточных вод и их концентрации во всех
случаях ухудшает работу очистных сооружений и осложняет их эк-
сплуатацию. При неблагоприятных условиях это может вызвать рез-
8
кое снижение эффекта очистки сточных вод, особенно если они об-
рабатываются на биологических окислителях.
Качество и концентрация дождевых сточных вод зависят от того,
чем загрязнена территория предприятия, и от характера ее покрытия.
Концентрация загрязнений в дождевых водах не постоянна во вре-
мени: в первые минуты дождя она максимальна, затем постепенно
уменьшается и к концу длительного дождя может быть весьма незна-
чительной.
5. ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД
И СНИЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ В НИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
При проектировании наружной канализации промышленных пред-
приятий необходимо уделять большое внимание изысканию возмож-
ности уменьшения количества сточных вод и снижения концентрации
в них загрязнений. Положительные результаты в этом направлении
приводят к уменьшению строительных объемов и стоимости канализа-
ционных сооружений, а также к уменьшению затрат на их эксплуата-
цию. Следует, однако, иметь в виду, что снижение только количест-
ва сточных вод, как правило, вызывает повышение их концентрации,
поскольку при данном технологическом процессе общее количество
отходов остается неизменным. Повышение концентрации сточных вод
облегчает извлечение из них цепных веществ. В то же время при
биохимических методах очистки повышенная концентрация сточных
вод может тормозить процесс очистки, а иногда делает необходимым
предварительное снижение концентрации стоков.
Уменьшение исходной концентрации загрязнений в производствен-
ных сточных .водах при одном и том же их количестве способствует
уменьшению строительных и эксплуатационных затрат по очистке и
более устойчивой работе очистных сооружений.
Одним из эффективных путей уменьшения количества производст-
венных сточных вод, сбрасываемых в водоемы, является повторное
использование отработанных вод после их очистки на те же техноло-
гические операции или па производственные нужды в других цехах
данного предприятия. Не менее эффективно уточнение (в сторону
их уменьшения) норм расходования водопроводной воды на единицу
обрабатываемого сырья или выпускаемой продукции на предприятии
в целом и по отдельным его цехам.
Значительно более ограничены возможности снижения концентра-
ции загрязнений в сточных водах. Радикальной мерой в этом направ-
лении является уменьшение потерь и отходов производства и извлече-
ние из сточных вод ценных примесей в целях их утилизации- Несмот-
ря на важность этой меры, ей, к сожалению, не уделяется должного
внимания ни технологами, ни санитарными техниками.
Как было сказано, производственные сточные воды могут иметь
в различных соотношениях и концентрациях минеральные и органи-
ческие загрязнения, высокую температуру и резко отличную от ней-
тральной активную реакцию pH.
Наличие в производственных сточных водах, поступающих на
сооружения биохимической очистки, большого количества растворен-
ных и перастворвпных минеральных примесей затрудняет ход биохи-
мических процессов. Обусловлено это тем, что минеральные загрязне-
ния биохимически не окисляются и являются по существу балластом
для очистных сооружений. Нерастворенные минеральные примеси ос-
ложняют эксплуатацию отстойников, затрудняя выпуск из них осад-
9
ков, и 'нарушают нормальную работу сооружений при сбраживании.
Высокая концентрация производственных сточных вод по '.взве-
шенным и растворенным веществам (особенно последним) также мо-
жет создать затруднения в работе таких биологических окислителен,
как биофильтры и аэротенки. Опытом эксплуатации и научно-исследо-
вательскими работами установлены те концентрации различных ви-
дов растворенных органических веществ, при которых затрудняется
или прекращается процесс биохимического их окисления, т. е. процесс
очистки (табл. 1.1).
Т а б л и ц а 1.1
Концентрация веществ, тормозящих биохимический процесс при очистке сточных вод
(по данным ВНИИ Водгео)
Концентрация в мг{л при
очистке
Вещество
Метиловый спирт . .
Бутиловый спирт . .
Уксусноэтиловый эфир
Стеариновая кислота
Масляная кислота
Формальдегид . . .
Бензол ............
Хлорбензол ....
Глицерин ..........
Бензойная кислота
Фенол..............
Резорцин ..........
Пирокатехин ....
Гидрохинон ........
Тринитротолуол . . .
Некаль ............
Ацетальдегид . . .
Ацетон ............
Нефтепродукты . . .
Толуол ............
Кротоновый альдегид
в аэротенках*в биофильтрах
700*
400*
1 . 500*
—. 300*
1 500*
. 1000 300*
100 —
! 10 - .
500 —
i 150 —
i 1000 —
500
100 —
1 15 —
12 —
1 ЮО —
' 750 —
i 750 —
! 50 —
i 200 —
400 —
* Для определения концентрации загрязнении сточных вод по БПК и ХПК. можно пользовать-
ся данными табл. I.I4. ' I
Необходимо подчеркнуть, что приведенные в табл. 1.1 данные
указывают лишь на то, что концентрации соответствующих веществ
не могут быть превзойдены, если содержащая их сточная жидкость
направляется на биохимическую очистку- Однако только по этим дан-
ным еще нельзя установить то количество любого из перечисленных
веществ, которое может быть сброшено в канализацию. При расчетах
необходимо иметь в виду, что очищенная вода при поступлении :в во-
доем не должна вносить в пего загрязнений в таком количестве, ко-
торое может создать в водоеме концентрации, превышающие допусти-
мые для данного водоема. Поэтому общее количество токсичного
вещества, которое может быть допущено к сбросу в канализацию,
следует определять исходя из предельно допустимых концентраций
для водоема и очистных сооружений с учетом степени снижения со-
держания этого вещества в процессе биохимической очистки.
При концентрации органических загрязнений выше допустимой
принимают меры для ее снижения. В этих целях помимо уменьшения
10
потерь и отходов производства и совершенствования технологическо-
го процесса применяют разбавление концентрированных стоков. Для
разбавления используются незагрязненные воды или биохимически
счищенная жидкость (бытовая, производственная или их смесь). Од-
нако количество последней не должно превышать 25% общего коли-
чества очищаемой смеси; в противном случае содержащиеся в ней
токсичные продукты метаболизма могут нарушить нормальный биохи-
мический процесс.
Высокая температура сточных вод (выше 40s С) отрицательно вли-
яет на работу и прочность канализационной сети, а также па работу
очистных сооружений; в трубах разрушаются стыковые соединения, -.в
биологических фильтрах и аэротенках прекращается жизнедеятель-
ность многих микроорганизмов, что может привести к выходу из
строя этих сооружений.
Высокая температура сточной жидкости отрицательно сказывается
и на работе сорбционных фильтров. Однако для таких сооружений,
как отстойники и осветлители, имеют значение не абсолютные вели-
чины температуры, а ее колебания. Опыт показывает, что эти соору-
жения успешно работают даже при очень высоких температурах (по-
рядка 90°С); в то же время незначительные колебания температур
создают конвективные токи, нарушающие процесс отстаивания или
осветления. Особенно чувствительны к колебаниям температуры освет-
лители.
Значительное отклонение активной реакции сточных вод от ней-
тральной приводит к повышенной коррозии материалов канализацион-
ной сети, насосных станций и очистных сооружений, а также к тор,мо-
жению или прекращению биохимических процессов.
Активную реакцию сточных вод изменяют обычно, либо смешивая
кислые и щелочные стоки данного или соседнего предприятия, либо
добавляя соответствующие реактивы; в отдельных случаях разбавляют
сточные веды какой-либо нейтральной водой.
6. УСЛОВИЯ ВЫПУСКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод
в ГОРОДСКУЮ КАНАЛИЗАЦИЮ
При расположении промышленных предприятий в городах или
вблизи них загрязненные производственные сточные воды этих пред-
приятий могут сбрасываться в городскую канализацию. Для того что-
бы не нарушалась работа канализационных сооружений и не ухудша-
лись условия ее эксплуатации, сбрасываемые в городскую канализацию
стоки должны удовлетворять определенным требованиям. Основные из
лих сводятся к слетующему.
Производственные сточные воды не должны быть агрессивными по
отношению к материалам канализационных сооружений и их обору-
дованию. Они не должны содержать примеси такой крупности и тако-
го удельного веса, которые могли бы засорять канализационную сеть
города или откладываться на дне и иа стенках труб и каналов.
В производственных сточных водах не должно быть горючих при-
месей (бензина, нефтепродуктов, эфиров и т. п-), а также растворен-
ных газообразных веществ в таких количествах, которые могут обра-
зовать взрывоопасные смеси в трубах и каналах канализационной
сети, в приемных резервуарах насосных станций п в очистных соору-
жениях; при биологической очистке городских стоков концентрация
нефтепродуктов не должна превышать предела, допустимого для нор-
мального протекания биохимического процесса.
I 11
Температура смеси городских и производственных сточных вод в
месте .поступления последних не должна превышать 40° С.
Особое внимание следует обращать на то, чтобы сбрасываемые в
городскую канализацию производственные сточные воды заводов по
обработке сырья животного происхождения, по выработке вакцин, сы-
вороток и т. п. не содержали бактерий, опасных для персонала, эк-
сплуатирующего канализационные сооружения.
Общие требования к производственным водам уточняются органа-
ми городского хозяйства с учетом специфических особенностей произ-
водства данного предприятия-
В тех случаях когда производственные стоки по своему составу не
отвечают предъявляемым к ним требованиям, необходима предвари-
тельная обработка их па соответствующих локальных установках.
Кроме того, предусматривается ряд защитных мероприятий, напри-
мер, устройство гидравлических затворов в тех местах, где производ-
ственные сточные воды, содержащие взрыво- и пожароопасные веще-
ства, выпускаются в городскую канализационную сеть. Гидравличе-
ские затворы устанавливают на выпусках производственных стоков,
а в особых случаях—и на близлежащих участках городской сети.
Кроме того, предусматривают усиленную вентиляцию отдельных уча-
стков сети.
В большинстве случаев локальные установки служат для задер-
жания основной массы тонущих и плавающих веществ, а также для
предварительной нейтрализации сточных вод или извлечения из них
ценных примесей.
7. УСЛОВИЯ ВЫПУСКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМЫ
Общие условия .выпуска сточных вод любой категории в поверхно-
стные водоемы (реки, озера, водохранилища, моря) определяются
народнохозяйственной значимостью этих водоемов и характером во-
допользования- В соответствии с этими условиями допускается неко-
торое ухудшение качества воды в водоемах после выпуска в них сточ-
ных вод, однако не настолько, чтобы это заметно отразилось на жиз-
ни водоема и возможности дальнейшего его использования ио основ-
ному назначению.
Так, санитарными правилами предусматривается сохранение воз-
можности постоянного использования водоема в качестве источника
водоснабжения и для культурных и спортивных нужд населения на
всех тех участках, где он в этих целях использовался.
По этим правилам водоемы подразделяются па две основные кате-
гории. К первой категории относятся водоемы, которые ниже выпуска
сточных вод (реки) или в зоне возможного влияния выпуска (озера,
водохранилища) используются для централизованного и -пецентрали-
зоваппого питьевого водоснабжения населения городов, поселков и
т. п. или водоснабжения предприятий, нуждающихся в воде повышен-
ного качества, например, предприятий пищевой промышленности-
Суммарное количество загрязняющих веществ, которое может
быть сброшено в такой водоем со сточными водами, определяют исхо-
дя из условия, чтобы у ближайшего водозабора, расположенного ни-
же по течению от места выпуска, качество воды водоема изменялось
незначительно. Так, например, полная ее биохимическая потребность в
кислороде (ВПК поли) не должна превышать 3 ,иг/л; количество взве-
шенных веществ не должно увеличиваться больше чем на 0,25 лг/л по
сравнению с тем, что было в этом створе водоема до выпуска сточных
12
вод; количество растворенного кислорода в любое время года должно
быть не менее 4 мг)л и т. д’.
Ко второй категории относятся водоемы, которые ниже створа вы-
пуска сточных вод используются для разного рода хозяйственных
нужд, купания, спортивных целей, а также для технического водо-
снабжения промышленных предприятий. Основные требования к спус-
ку сточных вод в такие водоемы аналогичны требованиям, предъяв-
ляемым к сточным водам, спускаемым в водоемы первой категории;
разница лишь в количественных показателях. Так, ВПК поли ВОДЫ В
створе нижележащего водозабора не должна превышать 6 мг1л, ко-
личество взвешенных веществ не должно повышаться более чем на
0,75 мг!л, количество растворенного кислорода—не менее 4 мг/л.
Кроме приведенных общесанитарных показателей качества воды
нормируется концентрация большого количества самых разнообраз-
ных органических и минеральных веществ, которые содержатся в раз-
личных производственных сточных водах.
При расчетах учитывают максимально возможное разбавление
сточных вод водой водоема, которое может быть достигнуто в каж-
дом конкретном случае как за счет процессов смешения, обусловлен-
ного природными условиями, так и за счет специальных инженерных
мер (рассредоточенный ‘выпуск сточных вод по живому сечению реки,
глубинные выпуски в озера и моря, перемешивание с помощью насо-
сов), предусматривающих лучшее разбавление сточных вод в створе
их выпуска.
Путем сопоставления количества загрязнений, которое может быть
принято данным водоемом, с количеством загрязнений, содержащих-
ся в неочищенных сточных водах, определяют необходимую степень
их предварительной (до выпуска в водоем) очистки, а следовательно,
и метод очистки.
В каждом водоеме происходят сложные биохимические и физико-
химические процессы, обусловливающие самоочищение водоемов от
внесенных в них органических и минеральных загрязнений. Эти про-
цессы протекают тем быстрее, чем быстрее и полнее сточная вода
смешивается с водой водоема-
Как уже отмечалось, санитарные правила требуют, чтобы норма-
тивы к качеству воды были выдержаны в створе гак называемого
ближайшего организованного водопотребления. При этом за расчет-
ный пункт принимают створ, расположенный на расстоянии 1 км вы-
ше (водозабора.
При относительно небольшой плотности размещения предприятий
и населенных мест по берегам водоема расстояния между вышерас-
положенным выпуском и нижележащим водозабором могут быть до-
статочно большими, например 30, 50, 100 км. Между тем органы са-
нитарного надзора, предъявляя требования только к расчетному пункту,
не накладывают каких-либо ограничений па концентрации загрязнений
в речной воде на участке реки между выпуском и водозабором. Иными
словами, из санитарных требований следует, что содержание загрязне-
ний в промежуточных створах может превышать предельно допустимые
концентрации (ПДК), лишь бы таковые были выдержаны в расчетном
створе. При этом могут учитываться разбавление сточной жидкости и
процессы самоочищения на участке реки, от выпуска до расчетного
пункта.
Благоприятные для самоочищения условия создаются при относи-
тельно малой плотности размещения предприятий и населенных мест
1 См. «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
13
по берегам реки, т. е. при достаточно больших расстояниях / между
выпуском и водозабором, обеспечивающих в расчетном пункте необхо-
димую кратность разбавления п, являющуюся функцией этого расстоя-
ния [т. е. /?=/(/)].
Однако бурное развитие промышленности и благоустройства на-
селенных мест приводит к значительному сокращению расстоянии
между расположенным выше сбросом сточных вод и лежащим ниже
по течению местом забора воды. Это обусловливает уменьшение крат-
ности разбавления сточных вод, поступающих в водоем через сосредо-
точенный выпуск, нередко до величины, уже не обеспечивающей сни-
жения концентрации загрязнений до нормируемой.
Положение осложняется еще и тем, что при таком размещении
предприятий и населенных мест на загрязненную струю одного вы-
пуска накладываются загрязненные струи других выпусков, вслед-
ствие чего при оценке качестгза воды в водоеме приходится учитывать
влияние веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности
(ЛПВ). Очевидно, что в таких случаях приходится осуществлять си-
стему инженерных мероприятий по созданию в створе выпуска неко-
торого начального разбавления п,,, которое вместе с диффузионным
разбавлением пл на участке реки от сброса до расчетного пункта обе-
спечит в последнем необходимую кратность разбавления п.
При выпуске сточных вод в водоемы рыбохозяйственного значе-
ния клим предъявляются более высокие требования, чем даже при вы-
пуске в водоемы первой категории. Особенно высоки требования в тех
случаях, когда для приема сточных вод служат водоемы, используемые
для разведения рыбы. Так, например, полная биохимическая потреб-
ность в кислороде смеси речной (озерной, водохранилищщ-й) воды та-
ких водоемов в створе выпуска сточных вод не должна быть больше
3 мг/л, а количество растворенного кислорода должно быть нс менее
6 мг!л\ повышены требования и по другим показателям качества воды5.
Необходимо иметь в виду, что даже при соблюдении норм в створе
водозабора в условиях миграции рыба может приближаться как
угодно близко к сбросу сточных вод, получая контакт с высокими
концентрациями загрязнений из-за слабого разбавления стоков на та-
ких расстояниях. При сосредоточенных выпусках сточных вод, какие
преимущественно строятся в настоящее время, рыба может контакти-
ровать с концентрациями загрязнений, мало отличающимися от пер-
воначального содержания их в самих стоках (сст).
Чтобы ограничить 'вредное влияние таких концентраций веществ
в водоемах, имеющих большую рыбохозяйственную ценность, органы
рыбоохраны требуют, чтобы предельно допустимые концентрации за-
грязнений соблюдались на небольших расстояниях от выпуска, чаще
всего не превышающих 500 м. Очевидно, что на таких малых рассто-
яниях разбавление стоков, сбрасываемых через сосредоточенный вы-
пуск, будет небольшим и не обеспечит необходимого снижения кон-
центраций загрязнений даже при выпуске глубоко очищенной сточной
жидкости. Следовательно, и в этом случае возникает необходимость
в достижении первоначального разбавления пп, достаточного для за-
данного снижения концентраций веществ на установленном расстоянии.
Особенно тщательными должны быть расчеты по определению ве-
роятной концентрации нормируемых веществ в местах нерестилищ,
поскольку икра и рыбная молодь значительно более чувствительны
1 См. «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
14
к содержанию загрязнений, чем взрослая рыба. Эта задача требует
определения концентрации загрязнений в загрязненной струе не по
осредненным данным, а с учетом конкретных условий смешения и
разбавления сточных вод на отдельных участках водоема.
Приведенные выше основные требования к качеству воды водое-
мов не учитывают все особенности каждого водоема, поэтому они
могут корректироваться в соответствии с точно определенными .мест-
ными условиями. Очевидно, что любое отступление от действующих
Правил подлежит согласованию с органами, утвердившими эти
Правила.
Спуск сточных вод в. водоемы, имеющие особое важное значение,
допускается только с соблюдением специальных условий, устанавли-
ваемых для этих водоемов.
Основным показателем количества органических загрязнений, по-
ступающих в водоемы со сточными водами, служит величина
ВПКполн- Она характеризует то количество кислорода, которое дол-
жно быть израсходовано водоемом па биохимические процессы окис-
ления внесенных загрязнений. Этот показатель достаточно полно ха-
рактеризует только городские стоки, в которых, как правило, преобла-
дают бытовые воды. Однако при выпуске производственных сточных
вод большинства отраслей промышленности одним этим показателем
ограничиваться нельзя, так как он не отражает потребность в кисло-
роде для полного окисления всех содержащихся в сточных вода.ч
веществ.
Более точное представление о суммарной загрязненности производ-
ственных сточных вод дает другой показатель — химическое потребле-
ние кислорода (ХПК), под которым понимается количество кислорода,
необходимого для полного окисления углерода, водорода, серы, азо-
та и других веществ, находящихся в сточной жидкости, в том числе и
тех, которые не поддаются биохимическому окислению. По абсолют-
ной величине ХПК всегда превышает БПК; превышение зависит от
вида загрязняющих веществ и колеблется в чрезвычайно широких
пределах (от 1,1 раза для этилового спирта до 60 раз для триэти-
ламина).
Хотя величина ХПК не нормируется действующими правилами ох-
раны водоемов, однако ее необходимо учитывать при расчетах по оп-
ределению допустимой нагрузки па водоемы исходя из допустимой
БПК и требуемого количества растворенного кислорода.
Следовательно, метод прогнозирования качества воды в реке дол-
жен позволять: рассчитать необходимую кратность начального раз-
бавления в створе выпуска и определить концентрации загрязнений
па отдельных участках реки с учетом конкретных условий смешения
на этих участках.
При расчетах, связанных со сбросом сточных вод в водоемы, ис-
ходят из 95%-ной обеспеченности, под которой подразумевается наи-
меньший расход в реке, имеющий место 1 раз за 20-летний период,
точнее в какие-то 5 Лет за 100-летний период наблюдений.
Не исключена возможность, что маловодные годы могут повто-
ряться несколько лет подряд; периоды, в которые расходы будут
превышать 95%, могут длиться больше 20 лет. Очевидно, что концен-
трация загрязнений в воде водоемов .в такие периоды окажется зна-
чительно ниже расчетной, хотя абсолютное количество загрязнений,
сбрасываемых со сточными водами, не изменяется. Это необходимо
учитывать как при контроле за соблюдением промышленными пред-
приятиями установленного для них режима сброса сточных вод, гак
15
и при расчетах по определению допустимых концентраций и возмож-
ной степени разбавления сточных вод при смешении их с водой во-
доемов.
Для зарегулированных водоемов расчетные условия должны соот-
ветствовать минимальным гарантированным пропускам воды в нижний
бьеф.
При определении кратности разбавления сточных вод в реках и
прогнозе качества .речной воды обычно пользуются методом В. А. Фро-
лова—И. Д. Родзиллера. Этот метод позволяет определять кратность
разбавления сточной жидкости и концентрации загрязняющих веществ
в максимально и минимально загрязненных струях. На основании
этого некоторые авторы огносят метод Фролова — Родзиллера к при-
ближенным и работают .над созданием способа расчета смешения не
только в продольном направлении, но и по элементам поперечных
сечений речного потока. Другие авторы усматривают недостаток это-
го метода в том, что он дает повышенную, по их мнению излишнюю,
надежность расчета на участках реки, непосредственно следующих
за створом выпуска.
Метод Фролова — Родзиллера не учитывает многих факторов, име-
ющих существенное значение для приближения расчетного разбавле-
ния сточных вод к фактическому. В частности, он недостаточно полно
учитывает извилистость и влияние поворотов русла реки на степень
разбавления; недостаточно полно отражаются также условия поступ-
ления сточных вод в реку, учитываемые путем введения коэффициен-
та равного 1 при выпуске стоков у берега и 1,5 при выпуске их
на стержень. Вместе с тем этот метод имеет ряд положительных сто-
рон. Как показали непосредственные наблюдения на водоемах, он
достаточно близко воссоздает расчетным путем качественную картину
смешения воды водоема с поступающими в .него сточными водами. При
этом фактические концентрации загрязнений, как правило, оказыва-
ются меньше расчетных. Относительная простота метода дает воз-
можность пользоваться им без сложных вычислительных средств. На-
конец, положительной стороной этого метода является и то, что он
учитывает изменение концентраций загрязнений не только вследствие
разбавления, но и вследствие физико-химических и биохимических
процессов самоочищения, протекающих в водоеме.
Как известно, под самоочищением понималась ликвидация в воде
водоема поступивших в него органических веществ .под воздействием
микроорганизмов. В действительности же это происходит вследствие
не только биохимических, но и физико-химических процессов, например,
взаимодействия кислот и щелочей с бнкарбонатными водоема, дегаза-
ции легколетучих веществ и т. п. К процессам самоочищения могут
быть отнесены, в частности, сорбция растворенных загрязнений планк-
тоном и донными отложениями, коагуляция, агломерация и осаждение
частиц, наконец, разбавление загрязненной струи чистыми струями во-
доема и т. п. Поэтому под самоочищением следует подразумевать
совокупность биохимических, физико-химических и гидродинамических
(разбавление) процессов, приводящих к снижению концентрации загряз-
няющих веществ в воде водоема.
Как известно, под кратностью разбавления п понимают отноше-
ние суммы количеств разбавляемой и разбавляющей поды к количе-
ству разбавляемой воды. Предположим, что после первого разбавления
получим
n1=q~~-^ , (1.1)
7
16
где «i — кратность первого разбавления;
q — количество разбавляемой воды, например расход поступаю-
щих в .водоем сточных вод;
Qi — количество разбавляющей воды, например часть расхода
водоема, участвующая в смешении со сточными водами.
Из баланса количества вещества следует, что
п, = с1~с° . t (1.2)
с2 — с0
где С; — содержание вещества в разбавляемой воде;
сй — то же, в разбавляющей воде;
с2 — то же, в смеси разбавляемой и разбавляющей воды.
Если эту смесь с концентрацией с2 вновь смешать с некоторым
количеством разбавляющей воды Q2, то получится кратность разбав-
ления
п2 = ? + <21 + & , (1.3)
<7 + Qi.
или из баланса вещества
«2= Сг~С°", (1.4)
Сз — Cq
где с3 — концентрация вещества в смеси 7 + Q1 + Q2 после второго
разбавления.
Общее разбавление
„ _ <7 + Qi + Сг
“об -
или
равно произведению первого и второго разбавления, т. е.
«Об = «1«2- (1-5)
По такой же схеме происходит и разбавление сточной жидкости
в реке.
Предположим, что сточная жидкость в количестве q м?1сек посту-
пает в реку через рассеивающий выпуск, создающий начальное раз-
бавление п„. Затем, по мере перемещения к расчетному пункту, она
проходит участки с различными условиями смешения, на которых по-
ток в загрязненной струе приобретает разбавление пг (на первом уча-
стке), п2 (на втором участке) и т. д. Тогда общее разбавление в
расчетном пункте будет равно:
«об = • -Hi . (1.6)
Если жидкость поступает в реку через сосредоточенный выпуск,
то пя = 1.
Рассмотрим методику определения величины начального разбав-
тения л„ и разбавления на отдельных участках реки . Предполо-
жим, что на участке реки до расчетного пункта, расположенного на
расстоянии / от выпуска, гидравлические условия смешения однородны.
Кратность разбавления сточной жидкости на этом участке п' будет
равна:
+ (1.7)
Я
2 Зак. 223
17
где у— коэффициент обеспеченности смещения, показывающий, какая
часть .расхода реки Q смешивается со сточной жидкостью в
максимально загрязненной струе расчетного пункта:
(1-8)
Здесь I—расстояние от выпуска до расчетного пункта в м;
а—коэффициент, учитывающий гидравлические условия сме-
шения:
a = (1.9)
где э—коэффициент извилистости, равный отношению расстояния
между выпуском и расчетным пунктом по оси потока I к
расстоянию между теми же пунктами по прямой 1п, т. е.
? = 4-; (1.Ю)
*я
£—коэффициент, учитывающий влияние места выпуска;
при выпуске у берега £=1, при выпуске в речной поток
5 = 1,5;
D — коэффициент турбулентной диффузии:
£)=_g2(L (1.Ц)
2тС
где g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2-,
v — скорость течения в м/сек-,
Н — глубина в м;
т — коэффициент Буссинеска, равный 24;
С — скоростной коэффициент Шези.
Для равнинных, медленно текущих рек D может быть определено
по упрощенной формуле М. В. Потапова
D = —. (1.11а)
200
Для рек с течением сложного характера (сильно заросших расти-
тельностью, горного типа с бурным течением, с ложем, покрытым
валунами, и т. п.) входящий в формулу (1-11) коэффициент т следует
определять по формуле
/п = 18,5лС, (1.12)
где п—коэффициент шероховатости, определяемый для открытых ру-
сел, например, по таблице Срибного.
Что касается скоростного коэффициента Шези С, то его рекомен-
дуется определять по известной формуле
С = —(1.13)
п
где для /?<1 м
у=1,5ф"п; ' (1-14)
ДЛЯ /?> 1 м.
у = 1,3 Уп. (1.14а)
18
При определении кратности разбавления в зимних условиях входя-
щие в формулы (1.11) — (1-14) величины п, С и 7? должны приниматься
с учетом влияния ледяного покрова, т. е. должны вводиться так на-
зываемые приведенные коэффициенты: шероховатости ппр, Шези —
Спр и приведенный гидравлический радиус —7?пр. Они определяются по
формулам:
ПпР = ир(1+р1’Т67 . (1.15)
где
P = (1-16)
пр
л, — коэффициент шероховатости нижней поверхности льда;
лр — то же, русла реки.
Спр= — 7^р; (1.17)
’ лпр
(L18>
где 2 — живое сечение подледного речного потока в л2;
/.л—смоченный периметр нижней поверхности льда в л;
Zp — то же, русла реки в м.
Для широких или относительно мелких рек (при Н < В) можно
принимать /л=7.р (ширине реки).
Значения коэффициента шероховатости пл ледяного покрова сле-
дует принимать по данным табл. 1.2*.
Таблица 1.2
Значения коэффициента шероховатости пл
№ п.п. Период ледостава лл
1 Первые 10 дней ледостава (первая — вторая декада де- кабря) 0,15—0,05
2 10-й — 20-й день после ледостава (последняя декада декабря и начало января) 0,1—0,04
3 20-й — 60-й день после ледостава (середина января и первая декада февраля) 0,05—0,03
4 60-й—80-й день после ледостава (конец февраля—начало марта) 0,04—0,015
5 80-й—100-й день после ледостава (март) 0,025-0,01
Примечание. Для подпертых речных бьефов данные пп. 1 и 2, отвечающие рекам в обыч-*
ных условиях следует уменьшать на 15%, данные пп. 3, 4, 5 —на 35%.
Концентрация загрязнений, поступивших в реку в максимально за-
грязненной струе расчетного створа, будет составлять
^макс
= <"о +
Сет Ср
Л'
(1.19)
где сст—содержание загрязнений в сточных водах в мг/л;
с0—то же, в чистых струях речной воды.
П. Н. Белоконь. Инженерная гидравлика под ледяным покровом. Госэнерго-
издат, 1910.
2* Зак. 223
19
Если сопоставление сМакс с предельно допустимой концентрацией
данного вещества сп.д, показывает, что Смаке больше сп.д> то крат-
ность разбавления п' недостаточна. В действительности опа должна
быть равна:
п =
^ет Ср
СП.Д со
(1.20)
При этом очевидно, что п>п'. Следовательно, в створе поступления
сточных вод б реку должно быть создано при помощи рассеивающего
выпуска начальное разбавление с таким расчетом, чтобы
п = пк п',
откуда
(1-21)
Подставив в выражение (1.21) п из формулы (1.20) и п' из формулы
(1.19), получим
Пи = 22)
Сп.д~со
Для получения в створе выпуска кратности разбавления п„ необ-
ходимо, чтобы сточная жидкость в количестве q м31сек смешалась с
частью расхода реки Q, равной:
Qh = 7н Q, (1.23)
где — коэффициент начального разбавления.
В соответствии с формулами (1.1) и (1.7)
' - q + Q« - ‘Н Q (1.23а)
<7 <?
откуда
^н= (пн — 1)9; (1-24)
• ( п„ — 1) q
” <2 • (1.25)
Полученные значения п7, и QH необходимо прокорректировать,
поскольку в действительности при рассеивающем выпуске кратность
разбавления на участке смешения п' будет меньше, а величины и
QH должны быть соответственно больше.
Дело в том, что при определении а по формуле (1.9) в расчет прини-
мается величина расхода сточных вод q, а при определении у по фор-
муле (1.8) используется, кроме того, величина полного расхода реки
Q. В действительности после рассеивания сточной жидкости разбав-
лению подлежит не q, a ?+QH м?!сек воды. Следовательно, коэффици-
ент а в этом случае должен определяться по выражению
где g=l,5.
20
Поскольку часть расхода реки Q„ уже использована для разбавле-
ния .в створе выпуска, в дальнейшем смешении может участвовать
лишь Q4 = Q—Qa. Уточненный коэффициент у„с следует определять по
формуле
Уточненная кратность разбавления п.\ на участке смешения I будет
равна:
t? + Q.. + Tl,e(Q-Q') , п
<7 + <2в
Подставив в выражение (1.21) вместо п' величину п.\, по формуле
(1.28) получают уточненную величину тачального разбавления л„;
величины Q „ и корректируют соответственно по выражениям (1.24)
и (1.25).
По скорректированным значениям Q„ и у,,' и определяется длина
рассеивающего выпуска S, обеспечивающая начальное разбавление п„.
Если скорость течения ор.в и глубина реки Нр.в в месте располо-
жения рассеивающего выпуска не отличаются от средней скорости
течения и,р и средней глубины И ср, то очевидно, что
Q1I ЯСр ^Ср»
откуда
S= . (Г.29)
ср vcp
Поскольку
Qh = i'll Q । н Яср ^ср>
где В —ширина реки при расходе Q м3)сек. Выражения для опреде-
ления величины 5 будут иметь вид:
S = (1.29а)
(Е296)
1 ср ср
з = fo»-.1)4в. . (1.29в)
Следует иметь в виду, что при значительном отличии пр.в и ЯР.В
от оСр и Н ср длина рассеивающего выпуска S, полученная по выра-
жениям (1.296) или (1.29в), дает начальное разбавление, отличающее-
ся от необходимого пл. Если в месте расположения вы.пускаор вЯр в<
< vc^H , то вычисленная величина S окажется недостаточной и
не обеспечивающей п„; при vp в Яр в>щр7Уср она будет больше необходи-
мой, что приведет к завышенному значению лн. В этом случае необхо-
димо располагать конкретными значениями глубины реки Яр.в и скорости
течения ир.в в зоне расположения рассеивающего выпуска и определять
его длину из выражения
(п„ — 1) q
в ир.в
(1.30)
21
Однако определением длины рассеивающего выпуска S расчет не-
льзя считать оконченным. Действительно, как видно из изложенного,
подразумевается, что сточная жидкость в количестве q полностью
смешается в створе выпуска с частью речного расхода Q„, в резуль-
тате чего и создастся начальное разбавление и„. На самом деле такое
полное смешение достигается не в самом створе выпуска, а на неко-
тором расстоянии от него Следовательно, только начиная с этого
расстояния поток q + Qitc концентрацией загрязнения с „ начинает сме-
шиваться с незагрязненной частью речного расхода Q—Q,., достигая
к расчетному створу разбавления п\, которое вместе с начальным
разбавлением л„ обеспечит необходимое общее разбавление и.
Очевидно, что длина начального участка 1„ представляет особенно
большой интерес с позиций рыбоохраны, поскольку на этом участке
будут высокие концентрации веществ, лежащие в пределах
^ст ^макс Сц*
Расстояние /„ может быть определено по методу Л. X. Максимова;
tg9 ' 17,2d sin оу h?
(1-31)
где 9—угол наклона рассеивающих насадков к горизонту, обычно
30°;
d — диаметр устья насадки в м;
htt—напор перед последним насадком;
d = . .. _Я£Р_________,
2 sin 0 (М— 1)
где N — число рассеивающих насадков, равное:
N = 2 S sin 0 + } (133)
”ср
где S — длина рассеивающей части выпуска в м;
,2 (+ 2 d '
' sin 0
73,8 d’-
(1.34)
где v — средняя скорость в факеле струи, принимаемая обычно равной
0,1 м!сек.
Необходимо отметить, что получающиеся в результате расчета
значения /„ лежат в пределах 10—20 м и могут оказаться занижен-
ными. Более надежные результаты дает приведенная ниже методика
расчета.
Расстояние до створа, где достигается требуемая полнота смешения
у, может быть определено по известной формуле
2,3 j tQ + ? I8
a L (1-7)?] ‘
(1.35)
При выпуске в реку сточной жидкости, рассеянной на N элемен-
тарных струек, каждая из них будет иметь элементарный расход
q
(1.36)
22
Этот расход учитывается при определении коэффициента ан по фор-
муле (1.26) изначальном участке реки/,,.
Коэффициент извилистости ср на таких коротких участках прини-
мают равным единице, а коэффициент g равным 1,5. Тогда по форму-
лам (1.9) и (1.36):
a"=1’5i/S=1'5
по формулам (1.37) и (1.3о)
I = 2’33<7 Гь Qh + <713
" 1,5 rw L (1—bi)d
или
/.< = -^г llg ^Т- (L38)
DN J (1— Тл)<?]
На расстоянии /„ элементарная струйка сточной жидкости дэл =
= q : N полностью смешается с элементарной стрункой речного расхо-
да <2ЭЛ = у Q„: N, омывающей насадок рассеивающего выпуска.
Коэффициент ул, характеризующий полноту смешения в данном
случае, будет равен единице. Но тогда величина /„ становится рав-
ной бесконечности. Это свидетельствует о том, Кто теоретически аб-
солютно полное смешение возможно лишь на бесконечно большом
расстоянии от выпуска.
Однако для практических расчетов допустимо принимать не абсо-
лютно полное, а смешение с 70—80% разбавляющего потока Q,, , т. е.
принимать улравным 0,7—0,8.
Необходимое число насадок определяется по формуле
А%еобх = [ 1g (1-39)
‘н.доп L (1—
где /н. доп-—допустимая по местным условиям длина начального уча-
стка в м.
При сооружении рассеивающего выпуска подразумевается, что че-
рез каждый насадок в реку будет поступать одинаковое количество
жидкости qэп. Между тем это будет достигнуто, если распределитель
будет работать как система высокого сопротивления, в которой -потеря
напора в насадках будет намного больше потери напора на преодоле-
ние трения в самом распределителе. Такое условие достигается в *гех
случаях, когда отношение суммы сечений отверстий насадок Есо к се-
чению распределителя Q не превышает 20—30%, т. е.
~ = 0,2 4- 0,3. (1.40)
Чем меньше величина этого отношения, тем равномернее распре-
деляется жидкость по насадкам, однако тем большим свободным на-
пором надо располагать.
Скорость выхода элементарной струйки не должна быть меньше
0,8—1 м!сек.
В приведенной методике расчета принято, что плотность сточной
жидкости не отличается от плотности речной воды. На практике же
возможно значительное различие в их плотностях, например при сбро-
се сточных вод с близкой к речной воде соленостью, ио большей тем-
пературой, или с близкими температурами, но большим плотным
остатком. Очевидно, что в таких случаях сточная жидкость будет
стремиться или расположиться в поверхностном слое, или затекать в
придонные слои.
23
Методы учета .влияния разности плотностей на смешение потоков
еще не разработаны. В то же время есть основание опасаться, что
плотностная стратификация будет осложнять процесс смешения и
снижать его полноту. Поэтому выпуск сточной жидкости в реку следу-
ет производить таким образом, чтобы плотностная стратификация бы-
ла направлена против гравитационных сил. В случае выпуска жид-
кости с большей плотностью, чем плотность речной воды, насадки рас-
полагаются вертикально 90°); при поступлении жидкости с мень-
шей плотностью насадки располагаются горизонтально и возможно
ближе ко дну реки.
Описанная методика позволяет прогнозировать концентрации за-
грязнений на участке рассеивания Задаваясь различными значе-
ниями у (0,3; 0,5; 0,7 и т. д.), можно по формуле (1,38) получить раз-
личные расстояния /, а по выражению
— 7 Q» 4* 9
<7
(I.4I)
, __ „ I Сст — Со
макс — со T •
«н «1
соответствующую этой у кратность разбавления. И, наконец, по фор-
муле (1.19) можно определить максимальную концентрацию загрязне-
ния в элементарной струйке на расстоянии I от рассеивающего вы-
пуска [заменив в формуле (1.19) п' на лЭл].
Концентрация загрязнений в максимально загрязненной струе рас-
четного пункта
(1.42)
Величина смакс не должна заметно отличаться от предельно допу-
стимой концентрации сп.д, в противном случае в расчете должна быть
сделана еще одна корректировка.
Такой же схемой расчета можно воспользоваться, если необходимо
определить условия смешения и качество речной воды в нескольких
створах реки с резко различными гидравлическими условиями. Схема-
тично характеристика загрязненной струи представлена на рис. 1.1.
24
В створе рассеивающего выпуска сточная жидкость q смешивается
с частью речного расхода Q„ и образует загрязненную струю с рас-
ходом
<2наг = q + Q„- (1.43)
По формуле (1.23а) определяется начальное разбавление, а по фор-
муле (1.19) концентрация вещества Смаке в смешанном потоке. Незагряз-
ненная часть расхода реки в створе выпуска равна:
Q™c = Q-QH=(l-b,)Q- (1-44)
По мере движения потока Q„ar с концентрацией загрязнения
Знаке он будет смешиваться с частью чистого потока
QCh“=7iQhHC. (1-45)
где yi — коэффициент, показывающий, какая часть Q?,"c оказа-
лась использованной для разбавления в конце первого участка. Крат-
ность разбавления на этом участке
Сг + 71<?ни<:
При этом
3/~
\-е-^ 1'
/•V1HC 3/
« , -1Д/
1 +------ е '
Qir
Концентрация загрязняющего вещества в створе I
„макс
. . „ I н °
1! Смаке, I — Ч> г ,
«1
ИЛИ
На втором участке реки расход загрязненной струи
(ЭГг = (?3наг-Н12нис
(1.46)
(1.47)
(1-48)
(1-49)
(1.50)
(1-51)
будет смешиваться с частью оставшейся чистой воды после створа I
Q4HC /-,'hic лчне /1 \л':кс /т
1 =Qh — TiQh =(1—T1)QH • (1-о2)
В этом случае кратность разбавления на втором участке
п
<2Г + тг<2Г
<2?аг
(1.53)
25
Величина коэффициента уг определяется из выражения
3/—
‘ (L54>
1 4- —5— е 2 у ‘
<2Г
Здесь
3 /—D—
«2 = l>5%j/ . (1.55)
Концентрация веществ в створе II:
г — г I Смакс, I со /т
Смаке, II — Cq Н------ (1.56)
или
Смаке. II = Со -j-.
Пн п2
Таким образом могут быть определены условия разбавления на
третьем и последующих участках. Для общего случая расчетные фор-
мулы должны иметь вид:
или
<2/-i
Qsar ✓Y’ar , г»чис .
Z-1 = <ф'-2 + Т.____1QZ_2’
- <© - Tz_ =(1 - > <&.
। ^макс, i—1 c°
t-макс, i — n) *1
nz
, CCT — C0
макс, i — cb~ ~n — ♦
Пи til . . . П;
(1-57)
(1.58)
(1.59)
(1.60)
(1.61)
(1.62)
(1.63)
(1-64)
Необходимо подчеркнуть, что вывести общие формулы, пригодные
для любого сложного случая, практически невозможно. Решение воз-
никающих задач производится в соответствии с конкретными усло-
виями.
Нередки случаи, когда предприятия и населенные пункты распола-
гаются па обоих берегах реки. При этом загрязненная струя от сто-
ков, поступивших в реку через выпуски с одного берега, оказывается
под воздействием сточных вод, поступивших с противоположного
берега.
26
В таком случае все максимальные концентрации загрязнений от
сточных вод, поступивших в реку с одного (собственного) берега, на-
кладываются на минимальные концентрации, возникшие от выпусков
с противоположного берега. В соответствии с такой схемой взаимо-
действия струй концентрация консервативного (не поддающегося
биохимическому окислению) вещества в максимально загрязненной
струе расчетного пункта будет равна:
где
Дс/>С
Смаке = Со “Г Ь
ck, пр
nk, пр
(1.65)
с0— концентрация вещества в чистом
сброса сточных вод;
' Ас,>
п,-
— сумма добавочных
расчетном пункте от
ного берега:
месте реки, выше первого
концентраций вещества в
всех выпусков с собствеи-
' ДС/с _ Дс1>с Дс2е
ni с «1с I” ”2c
। I ,С 1С
где
Л Cjc = Cic с0;
Л С2с — С2с Cq,
(1.66)
(1-67)
н1с, —кратность разбавления сточной жидкости каждого
выпуска с собственного берега в расчетном пункте;
ул ДС£-П₽ X
> ------- —сумма дооавочных концентрации того же веще-
"Т- «А, пр
ства в расчетном пункте от всех выпусков с проти-
воположного берега;
у = + ..., (1.68)
। «А,пр «1 пр «2 пр
где
A^lnp = Clnp C()i
А С2 Пр ~ С2 пр Со> (1.69)
«1г.р> «2пр>-• •, «а,пр — кратности разбавления в минимально загрязнен-
ной струе в расчетном пункте от каждого выпу-
ска с противоположного берега.
Кратность разбавления стоков с собственного берега нс, создаю-
щих максимально загрязненную струю, определяется по приведенным
выше формулам.
Кратность разбавления сточных вод с противоположного берега,
создающих минимально загрязненную струю, определяется по форму-
ле
^пр
Ф<7
(1-70)
27
где ф— коэффициент, показывающий, какая часть расхода сточной
жидкости смешивается в минимально загрязненной струе
расчетного пункта с расходом воды в реке;
(1-71)
где Zo—расстояние от выпуска, где загрязненная струя коснется про-
тивоположного берега, т. е. где минимальная концентрация
вещества СМП„ еще равна первоначальному содержанию
его в чистых струях речной воды с0 (сМИц=Со);
\ Я q !
(1-72)
Для органических веществ, поддающихся биохимическому окисле-
нию (неконсервативных веществ), их концентрация, высаженная в
БПК поли, равна:
(1-73)
где Z-o— БПКполп незагрязненной речной воды (выше первого выпус-
ка стоков);
А — сумма всех дополнительных концентраций органических
веществ (выраженных в БПКполн), сбрасываемых через вы-
пуски, расположенные на собственном берегу;
Б — то же, для выпусков, расположенных на противоположном
берегу.
Величины А и Б определяются из следующих равенств:
А = У 10“ К‘ ;
ni, с2
к Л /ст кг f
> = °-пр ю“ Л/г к-
1 nk, пр
А гст _ J ст т Р
— Lq — •
(1.74)
(1.75)
(1-76)
Здесь ДА"—дополнительная БПКполнВ сточных водах;
Ki , Kk— соответствующие константы скорости потребления кисло-
рода;
h и — время перемещения воды в водоеме от соответствую-
щего выпчска до расчетного створа в сутках.
При выпуске в водоем кислот и щелочей pH в расчетном пункте
определяется по формулам:
для кислот
pH - pKt 1g
Скисл,k
nk
Скисл, k
nk
(1-77)
28
для щелочей
pH = р Ki + 1g
(1-78)
Здесь pKi — отрицательный логарифм первой константы диссо-
циации уголыюй кислоты (величину К\ берут из хи-
мических справочников);
, [НСОз ']— концентрация бикарбонатов в чистой воде водоема
в мг • экв/л (щелочность воды);
СО2 — концентрация угольной кислоты в чистой воде во-
доема в мг/л;
Скис.-,! и СКИсл,*—концентрация кислоты (или суммы кислот) в соот-
ветствующей сточной жидкости в мг • экв/л;
Сщ,л и сщ,б—то же, щелочей (или суммы щелочей) в мг • экв/л.
Взвешенные вещества в водоеме контролируются увеличением их
концентрации cv> которое может быть определено из выражения
где сс,г и Спр.* концентрации взвешенных веществ в стоках, посту-
пающих в водоем с собственного и противополож-
ного берегов;
с0 — концентрация взвеси в речной воде выше места
первого поступления стоков в реку.
Концентрация кислорода в речной воде определяется по формулам:
для летних условий
Ь[ = а — (а — г>)Ю-Кг' — А — В, (1.80)
где а — растворимость кислорода в воде при данной температуре в
мг/л;
b — фактическое содержание кислорода в речной воде в чистом
месте в мг/л;
Ь;—содержание кислорода в речной воде на расстоянии I от рас-
четного выпуска;
К2 — константа скорости реаэрации;
t — время перемещения воды в реке в сутках от первого выпуска
(самого верхнего по течению) до пункта, отстоящего на рас-
стоянии I от расчетного выпуска.
k
Б
(^2-Ксм, z)
( , К . t . , „-/<2 t . \
110 СМ, < t —Ю 4 );
^см, k [^0.* (п*— ) Lq ] / — К t
------1---------------L 10 см, k *_io - *
(1-81)
(1.82)
где Бы и Ao* — БПКполн сточных вод, поступающих в реку с собст-
венного i и противоположного /е берегов, в мг/л;
£о— БПКполп речной воды в чистом месте в мг/л;
и KcM.k— константы скорости потребления кислорода смесью
речной и соответствующей сточной воды;
29
ti и tk— время перемещения воды в сутках от соответствую-
щего выпуска до расчетного пункта;
л, и nk—кратности разбавления соответствующих стоков в
том же пункте;
для зимних условий (реаэрация отсутствует)
= — [b- — 10“ % — А — Б, (1.83)
где п — разбавление сточных вод расчетного выпуска на расстоянии I
от него;
Кр— константа скорости потребления кислорода речной водой;
t — время перемещения в сутках от расчетного выпуска до того
же пункта;
(1-84)
(1.85)
Z-од и БПК полн сточных вод соответствующих выпусков с соб-
ственного i и противоположного k берегов;
Ki и nk— константы скорости потребления кислорода соответст-
вующими стоками;
ti и tk—время перемещения воды в сутках от соответствующих
выпусков до расчетного пункта.
Константа реаэрации Кг принимается по табл. 1.3.
Таблица 1.3
Характер водоема Значения К2 при температуре воды в реке в °C
5 10 15 20 25 30
Слабопроточные или непроточные — — 0,11 0,15 — —
Реки со скоростью течения: малой большой 0,16 0,38 0,17 0,425 0,185 0,46 0,2 0,5 0,215 0,54 0,236 0,585
Малые реки с быстрым течением — 0,684 0,74 0,8 0,865 0,935
Константы Кг, Кс1, Кы и Кр следует принимать с учетом темпе-
ратуры воды в водоеме Т по формулам:
Кет (г) — Кст (го ) • l,O47r~20; L (1.86)
К2(Т) =/<2(200/ 1,О159г-20. (1.87)
30
Константы скорости потребления кислорода смесью речной и сточ-
ной жидкостью определяются экспериментально. При отсутствии
таких данных Кси может быть определена по формуле
/<сч=4- 1g
(1.88)
£" + (n-l)£g
— к‘
£"•10 +(n-l)£g-10
где п — кратность разбавления соответствующей сточной жидкости
в расчетном пункте;
t—время перемещения соответствующей жидкости в сутках до
расчетного пункта.
При прогнозировании концентрации растворенного кислорода следует
иметь в виду, что расчетным является не створ водопотребления, а
пункт, расположенный на расстоянии I от выпуска сточных вод. На
рассчитываемом участке реки содержание кислорода следует опреде-
лять в нескольких таких пунктах, уточняя каждый раз входящие в
формулы величины, изменяющиеся с изменением расстояния I.
8. РАЗДЕЛЕНИЕ И ОБЪЕДИНЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ
При проектировании канализации промышленного предприятия во-
прос о необходимости или целесообразности разделения либо объедине-
ния отдельных стоков в один или несколько потоков является одним из
наиболее актуальных. От правильного его решения зависят число ло-
кальных установок и их производительность, число сетей и их пропуск-
ная способность и т. п. В конечном счете от решения этого вопроса за-
висит стоимость строительства канализационных сооружений, эконо-
мичность их эксплуатации, надежность защиты водоема—приемника
сточных вод — от загрязнения. От решения этого вопроса зависит так-
же и возможность извлечения и утилизации из сточных вод ценных ве-
ществ и, следовательно, повышение рентабельности производства.
Следует сказать, что до недавнего времени стремились к возможно
более полному объединению сточных вод, так как при этом требовалось
меньшее число отдельных установок и, следовательно, меньший штат
эксплуатационного персонала. Однако в настоящее время в связи с раз-
витием автоматизации и диспетчеризации работы установок обслужи-
вающий их персонал может быть резко сокращен. Это обстоятельство
позволяет пересмотреть отношение к объединению или к разъединению
стоков и решать эту проблему исходя главным образом из технической
целесообразности.
Объединение или самостоятельное отведение различных стоков обу-
словливается совокупностью многих факторов. Прежде всего объеди-
нение отдельных стоков целесообразно, если для содержащихся в них
веществ применимы одинаковые методы очистки или доочистки, напри-
мер, отстаивание, биохимическая деструкция, химическая обработка
одинаковыми реагентами, фильтрование и т. и. Отдельные стоки могут
быть объединены, если они оказывают одинаковое агрессивное действие
на строительные материалы сооружений. По этому признаку, в частно-
сти, объединяются и отводятся по самостоятельным сетям кислоты и
щелочи.
В общие системы могут поступать условно чистые воды, ле требую-
щие очистки перед направлением их в водоем или для повторного ис-
пользования. В такие же системы могут быть сброшены и сточные воды
после локальных установок.
31
Большое значение в решении вопроса об объединении стоков имеет
территориальный фактор. Места образования стоков одинакового харак-
тера нередко расположены на таких больших расстояниях друг от дру-
га, что сооружение для них общей системы канализационной сети эко-
номически не оправдывается. В таком случае может оказаться рацио-
нальным сбрасывать их в ближайшую канализационную сеть1, прини-
мающую стоки совершенно другого характера, при условии, однако, что
это не нарушит нормальную работу очистных сооружений канализа-
ционной системы. Например, сточная жидкость, загрязненная только
минеральными веществами, может быть сброшена в близрасположен-
ную канализационную систему, отводящую воду, загрязненную органи-
ческими веществами, на биологические окислители, хотя такие соору-
жения не очищают воду от минеральных примесей. Понятно, что эти
минеральные вещества не должны быть токсичными и концентрация их
должна быть безвредной для микрофлоры биологических сооружений.
Естественно, что в вопросе объединения или разъединения отдель-
ных стоков не может быть общих стандартных решений. В каждом
конкретном случае такое решение должно быть основано на тщатель-
ном анализе местных условий и факторов. Здесь же можно высказать
лишь несколько общих принципов, которые должны быть учтены при
вынесении решения.
При объединении стоков различного характера возникают значи-
тельные технические и экономические трудности, так как очистка этих
стоков требует, как правило, строительства комплекса разнообразных
сооружений, в которых осуществляются сложные процессы. Одни ингре-
диенты многокомпонентных стоков могут мешать выделению или раз-
рушению других. Особенно часто это наблюдается в случаях примене-
ния химических или биохимических методов очистки.
Совместное отведение цеховых стоков различного состава нередко
вызывает ряд других неудобств — образование нерастворимых приме-
сей, выпадающих в трубопроводах, выделение газообразных продуктов,
создающих опасность взрыва, и т. п.
Не всегда оказывается целесообразным совместное отведение даже
стоков одинакового состава, но различных по концентрации в них за-
грязняющих веществ. Если эти вещества представляют товарную цен-
ность, то выгоднее извлекать их из наиболее концентрированных сто-
ков, а затем уже смешивать слабоконцентрированные стоки для после-
дующей совместной их очистки или доочистки. Так, например, посту-
пают с крепкими и слабыми щелоками целлюлозного производства,
промывными водами шерстомойных фабрик, травильными и промывны-
ми водами цехов металлообработки и т. п.
Крепкие щелока сульфатцеллюлозного производства регенерируют-
ся; крепкие сульфитцеллюлозные щелока используются для получения
спирта, дрожжей концентратов; слабые щелока в обоих случаях под-
вергаются очистке совместно со сточными водами других цехов. Наи-
более концентрированные стоки из первых барок для первичной про-
мывки шерсти подвергаются специальной обработке в целях извлече-
ния из них шерстного жира; обезжиренные воды очищаются совместно
со слабоконцентрированными стоками остальных промывных барок.
Травильные растворы цехов металлообработки используются для по-
лучения купоросов (медного и железного), а промывные воды, загряз-
' Очевидно, что сброс такой сточной жидкости в близрасположенную систему,
отводящую жидкость другого характера, возможен лишь при наличии резерва в про-
пускной способности сетей и сооружений этой системы.
32
ненные такими же примесями, но в меньшей степени, подвергаются
очистке.
До недавнего времени при наличии на предприятии кислых и ще-
лочных стоков стремились к их объединению, та'к как это позволяло
сократить расход реагентов для их полной нейтрализации и давало воз-
можность применять для совместного транспортирования трубы из
обычных черных металлов или других коррозиестойких материалов.
Однако в последнее время в связи с увеличением производства ионо-
активных мембран и выработки электроэнергии в ряде случаев стано-
вится экономически более выгодной не нейтрализация стоков, а извле-
чение из них кислот и щелочей в процессе низковольтного электродиа-
лиза. Это позволяет помимо получения ценных продуктов возвращать
очищенную воду для повторного ее использования на технологические
нужды. Кроме того, отпадает необходимость расходования реагентов
для нейтрализации стоков, а также для обезвоживания, удаления и
складирования образующихся при нейтрализации осадков. Серьезное
значение имеет и то, что в результате извлечения из сточных вод кис-
лот и щелочей соответственно уменьшается сброс в водоемы различных
солей и их ионов. Последнее обстоятельство важно потому, что сброс в
водоемы солей нормируется: величина плотного остатка в воде водо-
ема не должна превышать 1000 мг[л, а хлоридов и сульфатов — соответ-
ственно 350 и 500 мг/л.
Что касается транспортировки агрессивных жидкостей от места их
образования до электродиализной установки, то наличие труб из кор-
розиестойких материалов, например полиэтилена, делает эту проблему
в настоящее время легкоразрешимой.
Раздельная очистка сточных вод целесообразна и в том случае, если
в каком-нибудь стоке загрязняющее вещество легко может быть уда-
лено из воды. Так, в некоторых кислых стоках содержится сероводо-
род, который может быть достаточно полно удален отдувкой с после-
дующим поглощением его щелочью. Очевидно, что смешение такого
стока с каким-либо щелочным стоком свяжет сероводород в сульфиды
или гилосульфиды, что серьезно осложнит последующую очистку об-
щего стока.
При очистке слабокопцентрированных стоков с применением ионо-
обменных материалов нельзя обрабатывать их совместно с жидкостя-
ми с высокой концентрацией солеи. В этом случае смешение приведет
к ненужному поглощению ионитами ионов второго стока и к сокраще-
нию вследствие этого рабочего цикла фильтров; соответственно увели-
чится объем отработанных регенерационных растворов, являющихся от-
ходом основного процесса. Обработка и обезвреживание таких отходов
может вызвать не меньшие затруднения, чем очистка самой сточной
жидкости.
Раздельная очистка цеховых стоков, требующих одинакового метода
обработки, целесообразна в тех случаях, когда выделенные из воды
вещества могут быть утилизированы как готовая продукция. Например,
при производстве .нескольких минеральных пигментов целесообразно
отдельно отстаивать стоки, содержащие только один пигмент. Осадок,
состоящий из чистого пигмента, практически не будет отличаться от го-
товой продукции, и его утилизация повысит рентабельность производст-
ва. Смешение же в таких случаях отдельных стоков и их совместное от-
стаивание снизит качество продукции, которая будет реализовываться ио
значительно сниженным ценам.
Необходимость раздельной обработки наиболее часто возникает
при очистке радиоактивных стоков, различающихся по плотному ос-
3 Зак. 223 _ 33
татку, солевому составу, виду радиоактивных изотопов и содержанию
органических веществ. В частности, нельзя направлять в выпарные ап-
параты жидкости, содержащие значительные количества растворенных
органических веществ, так как их присутствие вызывает явление
«взбрасывания», при котором загрязняется тракт дистиллята щ следо-
вательно, снижается степень дезактивации.
Наконец, смешение стоков различного состава нецелесообразно и в
тех случаях, когда какой-либо из .них нуждается в специальной обра-
ботке. Так, например, дурнопахнущие конденсаты варочных цехов цел-
люлозного производства выделяют для самостоятельной обработки не
только потому, что из них можно потучить цепные побочные продукты,
но и потому, что сброс этих вод в общий сток затруднит последующую
дезодорацию большой массы воды.
9. УСРЕДНЕНИЕ СТОКОВ
Как уже отмечалось, производственные сточные воды поступают в
наружную канализацию в течение суток неравномерно: имеют место
суточные, сменные и часовые колебания притока, а также периодиче-
ские залповые спуски, не считая всякого рода аварийных сбросов при
технологических неполадках.
Непостоянна также и концентрация содержащихся в сточных водах
загрязнений.
Резкие колебания количества сточных вод обусловливают необходи-
мость укладывать наружную канализационную сеть из труб н каналов
повышенного сечения. Это нередко ухудшает гидравлические условия
работы сети. Неравномерность притока сточных вод к насосным стан-
циям оказывает большое влияние на емкость приемного резервуара,
мощность насосных агрегатов и сечение напорных водоводов. Не в
меньшей степени она отражается па размерах и устойчивости работы
основных сооружений очисткой станции. В частности, ухудшается ра-
бота таких ее элементов, как отстойники, нейтрализаторы, биологиче-
ские окислители. Так, если расчет отстойников произведен по среднему
расходу, то будет наблюдаться ухудшение их работы при резких повы-
шениях расхода; расчет же по максимальному притоку приводит к удо-
рожанию строительства отстойных сооружений.
Резкое повышение концентраций загрязнений в воде, поступающей
на биохимическую очистку, особенно оказывающих токсическое воздей-
ствие на микрофлору, может полностью вывести из строя биологиче-
ские окислители.
Крайне отрицательно сказываются колебания расхода и концентра-
ции загрязняющих веществ на работе сооружений для химической очист-
ки. В связи с тем что в настоящее время нет датчиков, способных ре-
гистрировать наличие в жидкости многих загрязняющих веществ, изме-
нение их концентрации не может быть обнаружено без лабораторного
химического анализа. А это значит, что доза реагента, применяемого в
процессе очистки, не может быть изменена немедленно при изменении
копией грации загрязнения. В результате сточная жидкость будет выхо-
дить из очистной установки либо недоочишепной, либо с избытком вво-
димого в воду реагента. Это, с одной стороны, экономически 'нецелесо-
образно, а с другой — создает угрозу дополнительного загрязнения
сточной жидкости реагентами.
Все это приводит к необходимости усреднения сточной жидкости
либо по 'концентрациям загрязнений, либо по расходу, либо одновре-
менно и по концентрациям и по расходу.
34
В зависимости от назначения усреднителя определяется место его
расположения: усреднитель расхода целесообразно располагать вбли-
зи места образования сточной жидкости; усреднитель концентрации за-
грязнений (при небольших колебаниях расхода) может быть располо-
жен непосредственно перед сооружением, для которого необходимо вы-
гсравнивание концентраций. Если в воде содержатся взвешенные ве-
( щества, усреднитель целесообразно располагать перед отстойниками.
( Если этих веществ нет или если необходимо усреднение жидкости перед
отстойниками, то должны быть предусмотрены меры против выпадения
взвеси в усреднителе.
10. ПРИНЦИПЫ КАНАЛИЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Одной из важнейших задач, которые приходится решать при канали-
зовании промышленных предприятий, является максимально возмож-
ное уменьшение количества производственных сточных вод и содержа-
щихся в них различных примесей и, следовательно, предохранение во-
доема от загрязнения сточными водами данного предприятия. В этих
целях, как отмечалось ранее, стремятся возможно полнее использовать
очищенные производственные сточные воды в системах повторного и
оборотного водоснабжения.
В зарубежных литературных источниках указывается, что в систе-
мы производственного оборотного водоснабжения нередко направляют-
ся и биохимически очищенные бытовые стоки. Необходимо, однако,
отметить, что в бытовой жидкости содержатся азотистые вещества, ко-
торые, являясь удобрением, вызывают резкие вспышки цветения воды,
приводящие к значительным осложнениям в водопользовании. То об-
стоятельство, что бытовая жидкость биохимически очищена, не меняет
положения, поскольку азотистые вещества практически не снижают
своей удобрительной ценности, переходя из одной формы в другую (на-
пример, при переходе солевого аммиака в нитриты п нитраты).
При необходимости использования биохимически очищенной бытовой
жидкости в системе оборотного водоснабжения целесообразно подверг-
нуть ее предварительной доочистке в биологическом пруду, часть пло-
щади которого покрыта высшей водной растительностью. Последняя
будет извлекать из воды азотистые вещества и тем самым резко сни-
жать ее удобрительную ценность, что должно способствовать уменьше-
нию вспышек цветения в циркуляционной воде.
Тот пли иной успех в направлении повторного использования стоков
зависит от многих факторов: профиля промышленного предприятия, тех-
нологии его производства, требований к качеству потребляемой воды
для технического водоснабжения и возможной степени очистки сточных
вод; немаловажное значение имеют также местные условия снабжения
предприятия природной водой.
При ориентировочных технико-экономических расчетах нередко ока-
зывается, что прямоточное водоснабжение на некоторых предприятиях
более выгодно, чем использование очищенной сточной воды. При этом
обычно не учитывается тот экономический ущерб, который связан с за-
грязнением водоемов, что нельзя считать правильным.
Если установлена нецелесообразность или невозможность использова-
ния сточных вод после соответствующей их обработки на предприятии,
где они образовались, то необходимо проанализировать возможность
передачи такой воды для использования на технологические нужды
других, близрасположенных промышленных предприятий или в сель-
ском хозяйстве. Как известно, производственные сточные воды некото-
3* Зак. 223
35
рых отраслей промышленности могут содержать ценные для сельского
хозяйства органические и минеральные вещества (например, стоки
азотнотуковых заводов, стоки предприятий пищевой промышленности,
стоки, содержащие элементы, которые могут служить микроудобреиия-
ми, и т. п.). После соответствующей подготовки (если она требуется)
такие стоки самостоятельно или в смеси с бытовыми водами могут
быть использованы в сельскохозяйственных целях.
11. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ЦЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
Эффективным путем снижения загрязненности производственных
сточных вод является извлечение из них ценных веществ, которые по-
падают в сточные воды в виде неизбежных потерь и отходов в техноло-
гических процессах.
В зависимости от вида промышленности и технологии производст-
ва ценные вещества могут извлекаться или непосредственно в цехах
при выходе сточных вод из технологических аппаратов, или на локаль-
ных цеховых установках; реже это производится на общих очистных
сооружениях.
Хотя стоимость извлеченных из сточных вод продуктов не всегда ни-
же рыночной их цепы, этот показатель нельзя считать во всех слу-
чаях решающим. Объясняется это тем, что некоторые примеси к сточ-
ным водам, не представляющие значительной товарной ценности, яв-
ляются токсичными для микронаселения биологических окислителей и
водоемов, если концентрация их превышает определенный допустимый
предел. Очевидно, что в таких случаях необходимо сопоставлять тех-
нико-экономические показатели по двум вариантам решения: по перво-
му варианту предусматриваются предварительное извлечение из сточ-
ных вод основной массы ценных веществ и последующая очистка сто-
ков; по второму варианту исходный производственный сток разбавляет-
ся до такой степени, при которой возможна его очистка.
12. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
Все виды сточных вод, образующихся на территории промышленно-
го предприятия, транспортируются по сети труб или закрытых и откры-
тых каналов. Выбор способа транспортировки зависит от количества и
состава сточных вод, их температуры, количества и токсичности выде-
ляющихся газообразных продуктов и т. п., а также от таких местных
условий, как расположение на территории промышленного предприя-
тия производственных цехов, проездов и подземных коммуникаций;
некоторое влияние оказывает также рельеф местности.
Наибольшее распространение имеет канализационная сеть закры-
тых трубопроводов и каналов.
Сточные воды, содержащие токсичные и дурнопахнущие вещества,
а также взрыво- и пожароопасные примеси, представляющие опасность
для эксплуатирующего персонала, транспортируются только по закры-
той сети трубопроводов.
Незагрязненные или слабозагрязненные производственные сточные
воды, которые могут быть выпущены в водоем без предварительной
очистки, а также атмосферные стоки можно транспортировать по сети
открытых каналов. Такая система сетей применима и во всех тех слу-
чаях, когда производственные сточные воды не содержат перечислен-
ных выше опасных примесей.
36
Для транспортирования одних бытовых сточных вод или смеси их
с загрязненными производственными водами должна применяться
только закрытая канализационная сеть.
13. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ
На промышленных предприятиях применяется, как правило, полная
раздельная система канализации в отличие от городских систем полной
раздельной канализации, где предусматриваются только две сети труб
и каналов: одна для отведения смеси бытовых и загрязненных произ-
водственных вод, другая для отведения атмосферных и условно чистых
производственных стоков; па территории промышленного предприятия;
устраивают несколько раздельных сетей. Число их зависит от диффе-
ренциации сточных вод, обусловленной разнообразием их состава и воз-
можными способами очистки, а также способами утилизации очищен-
ных и неочищенных сточных вод.
На небольших промышленных предприятиях иногда оказывается
возможным применять неполную раздельную систему канализации, пре-
дусматривающую организованный отвод смеси грязных производствен-
ных и бытовых сточных вод. Это целесообразно в тех случаях, когда
абсолютное количество стоков невелико и все они могут очищаться ка-
ким-либо методом совместно.
Значительно реже применима общесплавная система канализации.
Ее устройство безусловно необходимо в тех случаях, когда территория
промышленного предприятия сильно загрязнена (например, на шпало-
пропиточных заводах) и стекающие с нее атмосферные осадки нужда-
ются в такой же тщательной очистке, как и сами производственные
стоки.
Схема начертания различных канализационных сетей любого про-
мышленного предприятия зависит от взаимного расположения его це-
хов, рельефа местности, внутризаводского транспорта, схемы подзем-
ного хозяйства, мест расположения локальных установок для предва-
рительной обработки отдельных видов сточных вод и места расположе-
ния общих очистных сооружений. В большинстве случаев предприятия
канализуются по централизованной схеме, однако не исключается це-
лесообразность удаления и обработки стоков по децентрализованной
схеме.
14. КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА
Любые производственные сточные воды в той или иной мере воздей-
ствуют на материал канализационных сооружений, по которым они
протекают. Степень воздействия зависит от состава сточных вод и их
температуры. Некоторые из сточных вод, например кислые, весьма ак-
тивно воздействуют на такие виды материалов, как металл и бетон.
Под их воздействием быстро разрушаются сами сооружения и особен-
но их оборудование и контрольно-измерительная аппаратура.
Современная электрохимическая теория коррозии металлов объяс-
няет это явление тем, что большинству металлов свойственно стремле-
ние перейти в ионное состояние при соприкосновении с водой и нахо-
дящимися в пей химическими веществами. Это стремление тем сильнее,
чем больше отрицательное значение образующегося при соприкоснове-
нии электродного потенциала.
Коррозия протекает двумя в значительной мере самостоятельными
процессами: анодным, при котором происходит переход металла в рас-
37
твор в виде гидратированных ионов с оставлением эквивалентного ко-
личества электронов в металле, и катодным, при котором происходит
ассимиляция избыточных электронов в металле деполяризатором, т. е.
какими-либо атомами, молекулами пли ионами раствора, которые мо-
гут восстанавливаться на катоде.
Разрушающее действие проявляется только на анодах; па катодных
участках, где происходит процесс деполяризации, .потери металла не
наблюдаются.
Причиной возникновения коррозионных микро- и макропар на по-
верхности металла может быть неоднородность металлической фазы,
жидкой фазы, физических условий и др.
Грунтовая коррозия имеет свои особенности. Заключаются они в ге-
терогенном строении почв и грунтов (частицы разной крупности, газо-
вые пустоты, влага) и в неподвижности их по отношению к корроди-
рующей поверхности металла. Вследствие этих особенностей условия
катодного п анодного процессов сильно отличаются от электрохимиче-
ской коррозии в протекающей воде. При грунтовой коррозии анодный
процесс представляет собой переход двухвалентного нона железа в поч-
венный электролит, которого может не быть в сухих грунтах из-за не-
достатка влаги па поверхности металла; в катодном процессе происхо-
дит ассимиляция .на катодных участках кислорода с переходом его в
ионное состояние.
Большое влияние па скорость коррозии оказывает кислород воз-
духа, проникающий через слой грунта к поверхности трубопровода.
В плотных грунтах, например в глинах, кислород воздуха затрудняет
деполяризацию катодных элементов коррозионных пар. Недостаток
кислорода создает условия для переноса ионов двухвалентного железа
с анодных участков в грунт. Диффузия же этих ионов увеличивает ско-
рость коррозии. Таким образом, плохая воздухопроницаемость грунтов
является признаком их большой агрессивности.
Коррозионная активность грунтов характеризуется удельным со-
противлением (табл. 1.4).
Таблица 1.4
Характеристика коррозионной активности грунтов
Удельное сопротивление грунтов В До 3 5-10 10-20 20—30 50
Агрессивность грунтов Особо вы- сокая Высокая Повышенная Средняя Низкая
Коррозионная активность грунтов повышается с увеличением их
влажности до критической (20—25'3/о) и с понижением активной реак-
ции pH.
Интенсивность коррозии для труб из различных материалов неоди-
накова. Даже для одного и того же материала она колеблется в весьма
широких пределах в зависимости от местных условий. Ориентировоч-
ные данные о средней скорости и коррозии стальных труб, уложенных
в .различных грунтах, приведены в табл. 1.5.
Ориентировочное время, ио истечении которого возникает сквозная
каверна в стальном трубопроводе, зависит от толщины его стенок б и
определяется простой зависимостью
38
Таблица 1.5
Интенсивность коррозии стальных труб
Грунт Удельное сопротивление грунта в ом/м Скорость коррозии v в мм/год
Суглинок 17,7 0,062—0,082
Супесь 114 0,066—0,085
Песок мелкие 205 0,087
Известковый суглинок 4,08 0,314
Торфяные наносы 12,7 0,308
Глина 3,5 0,251
В городских условиях скорость коррозии значительно возрастает
вследствие воздействия блуждающих токов; так, скорость электрокор-
розии стальных труб может достигать 30 мм в год.
Для защиты .металлических трубопроводов от почвенной коррозии
и коррозии блуждающими токами применяют покрытие их различны-
ми изолирующими материалами или катодную защиту. Антикорро-
зионные покрытия должны быть водонепроницаемыми, должны прочно
сцепляться с поверхностью трубы, не подвергаться ускоренному старе-
нию, не содержать веществ, разъедающих металл, хорошо сопротив-
ляться механическим нагрузкам, не давать трещин и не размягчаться
при температуре 40эС.
Для покрытия стальных труб применяют битум, пек, резину, пласт-
массы, цемент, силикаты пли смеси органических и неорганических ве-
ществ (цементно-битумные, асбестоцементные, резино-битумные и т.п.).
В последнее время стали применять полихлорвипиловую ленту тол-
щиной 0,3 мм; лепта навивается в один или два (при усиленной изоля-
ции) слоя после предварительной очистки поверхности трубы и нане-
сения на нее грунтовки клеем. Катодная защита более сложна в строи-
тельстве и особенно в эксплуатации, поэтому применяется лишь в осо-
бо ответственных случаях.
Наружная битумная изоляция наносится послойно. Суммарная тол-
щина слоев колеблется от 3 (нормальная изоляция) до 9 мм (весьма
усиленная).
В зависимости от климатических условий применяются мастики сле-
дующего состава (табл. 1.6).
Состав битумной мастики
Т а б л и и а 1.6
Район и температура наружного воздуха во время работ в 3С Марка Состав мастики в % к весу
битум БМ битум БТ известняк или каолин
Северные, 5—10 БМ-25Н 7о 25
Средней полосы. 10 -20 БТ-15Н 85 15
Южные, более 20 БТ-25Н 75 25
Известняк или каолин добавляется к мастике в качестве наполни-
теля в сухом размолотом виде для увеличения твердости и механиче-
ской прочности покрытия. Для защиты от механических повреждений
битумную мастику покрывают, кроме того, слоем мешочной бумаги.
39
Иногда для изоляции трубопроводов применяют грунт, обработан-
ный нефтяными или дегтевыми вяжущими смесями (мазутом, нефтью,
жидким битумом, каменноугольным пли нефтяным дегтем и т. п.). Не-
обходимое количество вяжущих зависит от характера грунта: для пес-
ков и супеси оно составляет 8—1О°/о, для пылеватого суглинка —12--
14% объема грунта; толщина изоляционного слоя — около 10 см.
Достаточно надежна изоляция стальных и чугунных труб цемент-
ным покрытием с толщиной слоя 7—25 мм при диаметре труб (соответ-
ственно) 100—1000 мм. В качестве основного компонента покрытия
применяют глиноземный цемент, портландцемент (различных марок),
а также пуццолановый портландцемент.
При укладке стальных и чугунных труб в агрессивных грунтах ис-
пользуют комбинированные покрытия: битумно-цементные (слой би-
тумной эмали, слой цемента); цементно-битумные (слой цемента, слой
битума); асфальтоцементные. При особо агрессивных грунтах рекомен-
дуется применять изоляцию полихлорвпниловыми смолами, виниплас-
том, полиэтиленом и тому подобными материалами.
При выборе типа изоляции следует учитывать агрессивность среды
и условия, в которых будут находиться трубы.
Внутреннюю поверхность стальных труб защищают от коррозии, вы-
зываемой агрессивными сточными водами, слоем от 4 до 12 мм асбес-
тоцементного раствора, набрызгиваемым специальным механизмом че-
рез сопла, вращающиеся под действием сжатого воздуха; этот же ме-
ханизм используют для затирки поверхности, чтобы уменьшить шеро-
ховатость стенок труб. Для защиты внутренней поверхности применяют
также различные битумные составы, полихлорвипиловые пленки или
другие подобные им материалы.
Коррозия бетонных и железобетонных труб и каналов может быть
вызвана выщелачиванием водой из бетона извести, находящейся в сво-
бодном состоянии; воздействием углекислоты и гуминовых веществ;
воздействием кислот, находящихся в сточных или грунтовых водах,
а также сильно минерализованных сточных и грунтовых вод.
Особенно опасны воды, содержащие хлористые, сернокислые, ам-
миачные соли, азотистые вещества, органические кислоты и свободную
углекислоту. Наиболее сильно действуют па бетон сернокислые соеди-
нения.
Коррозия может происходить также вследствие жизнедеятельности
развивающихся па поверхности бетона растительных и животных орга-
низмов, которые выделяют свободную углекислоту, разрушающую за-
щитную карбонатную корку бетона. Серные и нитрифицирующие бак-
терии, имеющиеся в грунтах и сточных водах, способствуют образова-
нию агрессивных по отношению к бетону серной и азотной кислот.
Защиту бетона от коррозии производят как введением специальных
добавок в рабочую смесь при изготовлении бетонных изделий, так и
нанесением изоляции из битумных материалов и эпоксидных смол.
В особо ответственных случаях осуществляют оба способа защиты.
Так, в агрессивных грунтовых водах укладывают железобетонные тру-
бы, изготовленные центробежным 'Способом на пуццолановом цементе с
с гидравлическими добавками, которые повышают их водонепроницае-
мость и химическую стойкость. Кроме того, эти трубы покрывают сна-
ружи изоляционным слоем, а также двумя слоями торкрета с последу-
ющей обмазочной изоляцией. Для защиты наружной поверхности бе-
тонных сооружений применяют жесткие или 'пластичные изоляционные
материалы.
40
При жесткой изоляции бетон покрывают штукатуркой из медленно
схватывающегося цемента состава 1 :2 и 1 : 3. В целях повышения во-
донепроницаемости штукатурки в ее состав вводят добавки церезита,
каменной муки и др. Штукатурку наносят на тщательно очищенную по-
верхность бетона вручную слоями 8—10 мм при помощи цемент-пушки
или методом торкретирования. Железнение поверхности штукатурки
повышает ее плотность. Серьезным недостатком такого способа изоля-
ции является малая надежность штукатурки при деформации сооруже-
ния. С этой точки зрения более эффективна изоляция из битумных ма-
териалов. Эти материалы устойчивы против воздействия агрессивных
вод, обеспечивают водонепроницаемость бетона и способны деформи-
роваться, не давая трещин.
Пластичную изоляцию применяют в виде обмазки и оклейки или со-
четания того и другого. Обмазку производят битумными материалами
в горячем или холодном состоянии. Горячий битум наносят в два слоя с
перерывом во времени около суток, холодную — в три слоя. Для холод-
ных обмазок битум растворяют в бензине или других растворителях.
К этой же категории изоляций относится покраска такими материа-
лами, как игнатоль и инертол. К серьезным недостаткам первого из них
относятся недостаточная вязкость,
низкая сопротивляемость истиранию
и малая устойчивость воздействию
даже слабых растворов большинства
кислот и щелочен.
Для изоляции вертикальных и на-
клонных поверхностей бетонных соору-
жений применяют асфальтовую штука-
турку, которую наносят в горячем или
в холоиюм состоянии несколькими
слоями толщиной до 8 мм. В зависи-
мости от способа покрытия штукатур-
ку изготовляют с различным соотно-
шением входящих в ее состав компо-
нентов (табл. 1.7).
Широкое распространение получи-
ла оклеенная изоляция. При этом спо-
собе изоляции на поверхность бетона
Таблица 1.7
Состав штукатурки
Компонент
Состав компо-
нентов в %
при способе
покрытия
горя- холод-
ном ном
Битум марки 4 . . .
Асбестовая пыль (ас-
бест 7)..............
Порошкообразный за-
полнитель ...........
Песок крупностью до
2 мм.................
35
8
57
25
5
30
40
предварительно наносят битумную мастику, а поверх нее наклеивают
полотнища гидроизола, рубероида, пергамина или других материалов.
Мастика представляет собой раствор битума той или иной марки в со-
ответствующем растворителе. Наклеиваемые листы соединяют вна-
хлестку.
15. ЗАРАСТАНИЕ ТРУБ И КАНАЛОВ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ
Нормальная работа канализационной сети нередко нарушается не
только вследствие случайного ее засорения, но и вследствие постепен-
ного сужения живого сечения труб и каналов. Последнее происходит 5
результате отложения па их дне различных по размерам тяжелых ми-
неральных и органических примесей к сточным водам или в результате
физико-химического взаимодействия компонентов производственных
стоков со стенками груб и каналов (отложение па стенках таких ве-
ществ, как масла, жиры, нефтепродукты, соли и т. п.). Причиной
уменьшения пропускной способности труб нередко является биологиче-
ское обрастание их стенок из-за массового развития водных микроор-
41
ганизмов. Это явление наблюдается при транспортировке сточных вод,
содер/кащих органические вещества и биогенные элементы.
Засорение и зарастание канализационной сети могут быть вызваны
отступлением от установленных нормативов при ее проектировании и
строительстве. Наиболее типичны в этом отношении занижение проект-
ных уклонов труб и каналов, несоблюдение их при укладке труб, сме-
щение труб по оси, небрежная заделка стыковых соединений и т. д.
Биологическому обрастанию труб и каналов способствует повышенная
шероховатость их стенок.
Случайные засорения устраняют по их возникновении; для борьбы
с постепенным заилением трубы периодически промывают той же
сточной или какой-либо условно чистой водой. При устранении плотно-
слежавшихся отложений применяют такие же специальные снаряды
для взрыхления, как и в практике эксплуатации городской канализа-
ции. Отложение солей и биологические обрастания устраняют периоди-
чески с помощью растворителей и антисептиков.
16. ВЕНТИЛЯЦИЯ СЕТИ
В трубах и каналах самотечной канализационной сети могут накап-
ливаться в значительных количествах различные газообразные продук-
ты. Причинами газообразования могут быть загнивание органических
веществ, оседающих на дне и стенках трубопровода, испарение горю-
чих жидкостей (бензина, керосина, нефтепродуктов и т. п.), химическое
взаимодействие содержащихся в сточных водах примесей, проникание
светильных газов из поврежденных газопроводов через 'неплотности сте-
нок и стыков канализационных труб и каналов.
Из производственных сточных вод некоторых отраслей промышлен-
ности выделяются такие газы, как метан, аммиак, сероводород, ацети-
лен, окись углерода, пары нефтепродуктов и т. д. Накапливаясь в се-
ти, они вызывают быструю ее коррозию и создают угрозу разрушения
труб и каналов при возможном взрыве; газы опасны также для экс-
плуатационного персонала.
Об опасности газов можно судить хотя бы потому, что относитель-
но (небольшая концентрация '.некоторых из них (например, сероводорода
4,3%, а окиси углерода 12,5%) уже взрывоопасна. Сероводород, соеди-
няясь с кислородом воздуха, образует на стенках трубопровода серную
кислоту, которая может оказывать корродирующее действие па мате-
риал трубопровода. Углекислота, сернистый газ, сероводород, окись
азота и др., содержащиеся в сотых долях процента, вызывают у чело-
века расстройство дыхательных путей, а при больших концентрация:;
даже смерть; смертельны, например, концентрации окиси углерода бо-
лее 0,5°/о и сероводорода более 0,05%.
Обычно газы удаляются из сети через вытяжные стояки внутренней
канализации, выведенные выше крыши зданий. Наружный воздух по-
ступает в канализационную сеть через неплотности крышек смотровых
колодцев, устьевые отверстия в резервуарах насосных станций и на вы-
ходе к очистным сооружениям. Для вентиляции участков канализацион-
ной сети, проложенных по незастроенной территории, устанавливают
специальные вытяжные стояки высотой 3—4 м.
Специальные вытяжные устройства предусматриваются в местах
возможного усиленного газовыделения из сточных вод, например у
входных камер дюкеров; у смотровых колодцев, в которых скорости те-
чения сточных вод резко снижаются; у перепадных колодцев при вы-
соте перепада более 1 м и расходе сточной воды более 50 л/сек.; у мест
42
присоединения к общезаводской канализационной сети цеховых стоков,
вызывающих усиленное выделение газов.
В особых случаях, когда естественная вытяжная вентиляция сети
производственной канализации не обеспечивает нормальные условия
ее эксплуатации, применяют принудительную искусственную вентиля-
цию. При этом вентиляционные устройства должны исключать возмож-
ность искрообразования во время их работы и должны быть защищены
от корродирующего воздействия па них. Достигается это подбором
соответствующего строительного материала или применением противо-
коррозионных покрытий.
17. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЗАТВОРЫ
Гидравлические затворы устраивают для предотвращения проника-
ния ядовитых газов, огня при взрыве или горящих нефтепродуктов н
производственные помещения, склады с горючими веществами и пр.;
затворы располагают в местах выпуска сточных вод из производствен-
ных зданий и в местах присоединения канализационных труб от ре-
зервуарных и складских парков с горючими веществами.
Гидравлический затвор представляет собой дюкер, работающий
под напором, создаваемым разностью отметок уровня воды в начале, и
конце сооружения.
При большом расходе сточных вод в качестве гидравлического за-
твора может быть использован участок сети между двумя соседними
смотровыми колодцами, работающий под напором. Смотровые колодцы
снабжают специальными устройствами, которые автоматически сни-
жают давление в трубопроводе при взрыве газовой смеси; эги же устрой-
ства используют для систематического удаления газообразных продук-
тов. Глубина гидравлического затвора должна быть не менее 10 см.
18. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ТРУБ И КАНАЛОВ
Трубы и каналы для транспортирования производственных сточных
вод должны удовлетворять тем же основным требованиям, какие предъ-
являются к .ним при канализовапии населенных мест. Они должны быть
прочными по отношению к внешним нагрузкам и воздействию твердых
примесей сточных вод, не должны 'подвергаться коррозии под дей-
ствием сточных вод с высокой температурой. Этим требованиям в той
или иной степени удовлетворяют трубы керамические, бетонные и же-
лезобетонные, асбестоцементные и др. Наиболее полно им удовлетво-
ряют керамические трубы. Однако серьезным недостатком керамических
труб является их небольшая длина и малый диаметр, что ограничивает
возможность применения этих труб при отведении большого количества
сточных вод. Помимо повышения трудоемкости работ но укладке труб
с увеличением числа стыковых соединений возрастают гидравлические
потери при движении сточных вод.
При укладке труб для отведения производственных сточных вод осо-
бое внимание приходится уделять выбору материала для заделки сты-
ков. Наиболее широкое применение находят различные битумы и це-
мент.
При отведении сточных вод с температурой не выше 40°С применяют
нефтяной битум марки 3 (температура размягчения 50°С), а при более
высокой температуре стоков — тугоплавкие нофтебитумы (марки 4
или 5), размягчающиеся при 70—410°С. В состав рабочей массы вхо-
дят (по весу): асфальтовая мастика — 70%, битум -30%; рекомен-
дуется также состав: 43% гранитной пли известковой муки, 28,5% би-
43
тума марки 3 и 28,5% битума марки 4. Для заделки кислотоупорных
стыков применяют смесь из 6О°/о асфальтовой мастики и 40% битума
марки 3.
Недостатком асфальтового стыка является растворимость асфальта
(в бензине, бензоле и др.). Цементный стык не эластичен и поддается
воздействию агрессивных сточных и грунтовых вод.
Широкое применение в строительстве канализационных сетей для
отвода бытовых и производственных сточных вод находят бетонные и
железобетонные трубы. Преимуществом этих труб является возмож-
ность изготовлять их любого диаметра и любой формы. К числу недо-
статков бетонных труб следует отнести повышенную пористость и ше-
роховатость их стенок, а также слабую сопротивляемость воздействию
агрессивных вод. Эту особенность бетонных труб необходимо учиты-
вать при отведении многих производственных стоков.
Заделку стыков -раструбных бетонных труб проводят так же, как и
керамических. Стыки фальцевых труб заделывают цементным раствором
с устройством цементного пояска над фальцем или асфальтовой масш-
кой. Торцовые железобетонные трубы соединяют железобетонными
муфтами; пространство между -ними и трубами заделывают цементным
раствором.
Многими положительными качествами обладают асбестоцементные
трубы: они водонепроницаемы, не подвержены коррозии, легко под-
даются обработке, имеют гладкую поверхность и большую, чем кера-
мические трубы, длину. Существенным недостатком асбестоцементных
труб является хрупкость, что необходимо учитывать при их перевозке,
хранении и укладке.
Асбестоцементные трубы соединяют специальными муфтами раз-
личной конструкции; стыки заделывают битумом или цементным рас-
твором.
На особо ответственных участках канализационной сети (переходы
под железными дорогами и шоссейными магистралями, дюкеры, напор-
ные водоводы) применяют чугунные и стальные трубы.
Чугунные асфальтированные трубы укладывают также на участках
со слабоустойчивыми грунтами и при проходе вблизи (на расстоянии
нс более 2 л) зданий. Стыковые соединения чугунных труб заделы-
вают цементом или асбестоцементом, в особо ответственных случаях —
свинцом.
Для отведения сильно щелочных или кислых производственных
сточных вод нередко применяют трубы из специальных сортов стали и
термосилида (высококремнистого чугуна). Во всех случаях укладки
стальных труб особое внимание необходимо уделять противокоррозион-
ной их защите. В этих целях применяют специальные покрытия, гум-
мирование и т. и. Стальные трубы соединяют путем сварки или с по-
мощью фланцев.
Отличными эксплуатационными показателями обладают канализа-
ционные трубы и каналы, сложенные из кирпича высокого качества.
Эти сооружения долговечны, водонепроницаемы, хорошо противостоят
механическому и агрессивному воздействию сточных вод. Коллекторы
диаметром 600—1000 мм укладываются из специального клинчатого
кирпича; при большом -их диаметре находит применение хорошо обож-
женный стандартный кирпич. Высококачественный кирпич иногда ис-
пользуется для футеровки бетонных коллекторов, если по ним проте-
кают производственные сточные воды с повышенной агрессивностью.
Кладку кирпичных коллекторов ведут на растворах со специальными
пуццолановыми цементами.
44
К перспективным относятся стеклянные трубы; они имеют гладкую
поверхность, устойчивы против коррозии и могут использоваться для
транспортирования всех жидкостей, кроме фтористоводородной и фос-
форной кислот, а также некоторых едких щелочей. Серьезным недостат-
ком современных стеклянных труб является их хрупкость.
Выбор материала труб для строительства канализационных сетей
зависит от условий, в которых им придется работать, и, в первую оче-
редь, от состава сточных вод.
Для отвода сточных вод обычного состава, имеющих нейтральную
реакцию (рН = 7), могут применяться любые из выпускаемых промыш-
ленностью труб; для слабокислых (pH^5 4- 6) или слабощелочных
(pH = 8-У 9) стоков могут применяться керамические, асбестоцемент-
ные и чугунные трубы; при отводе сильнокислых сточных вод приме-
няют кислотоупорные керамические и кирпичные трубы; сильнощелоч-
ные стоки отводятся по чугунным и кирпичным трубам, а также по
трубам из специальных сортов стали.
Трубы и каналы из хорошо обожженного и кислотоупорного кирпи-
ча при кладке на специальных растворах пригодны для отведения по-
давляющего большинства видов производственных сточных вод.
Для отведения особо агрессивных производственных стоков приме-
няют винипластовые, стальные (гуммированные или футерованные ви-
нипластом), фаолитовые или текстофаолитовые и стеклянные трубы.
Выбор строительных материалов для смотровых колодцев на трубах
и каналах производственной канализации производится с учетом со-
става сточных вод. На участках сети, отводящих кислые сточные воды,
применяют клинкерный, битуминизированный или кислотоупорный
кирпич на кислотоупорном растворе; допускаются также колодцы из
кислотоупорного бетона. Если из сточных вод не выделяются агрессив-
ные газы, то колодцы можно выполнять из стандартных бетонных ко-
лец с покрытием внутренней их поверхности кислотоупорной краской
или штукатуркой.
Лотки смотровых колодцев, по которым протекают кислые сточные
воды, выполняют из асфальтобетона, кислотоупорного бетона или кис-
лотоупорного кирпича на кислотоупорном растворе. Внутренняя поверх-
ность нижней части колодца покрывается штукатуркой из кислотостой-
ких материалов. Прямолинейные лотки диаметром до 600 мм облицо-
вывают половинками керамических труб.
Люки и крышки смотровых колодцев, устанавливаемых на участках
агрессивных стоков, защищают кислотостойкими покрытиями.
19. РЕЖИМ РАБОТЫ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ И ОСОБЕННОСТИ
ИХ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Производственные сточные воды, как уже отмечалось, содержат
весьма разнообразные по размерам и удельному весу перастворенные
примеси. Распределение этих примесей по живому сечению труб и ка-
налов зависит от скорости потока. При значительной скорости (более
0,8 м!сек) они распределяются относительно равномерно и в основной
массе проносятся во взвешенном состоянии.
Тяжелые примеси (песок, окалина, частицы шлака и др.) перемеща-
ются у дна труб и каналов. При недостаточной скорости потока наи-
более тяжелые примеси выпадают на дно, что приводит к засорению
трубопровода и к уменьшению его пропускной способности
Наличие в сточных водах значительного количества взвешенных и
влекомых по дну веществ повышает общий коэффициент шероховато-
сти труб.
45
В самотечных участках канализационной сети режим движения сточ-
ных вод неравномерный и веустановившийся. Это обусловливается
многими факторами: большой неравномерностью поступления стоков от
производственных цехов и аппаратов; образованием подпоров в местах
поворота труб и каналов, а также спадов у перепадных колодцев: ра ?-
личными уклонами по длине труб и каналов, дефектами строительства
и т. д. Равномерный режим движения сточных вод имеет место на
транзитных и прямолинейных участках канализационной сети бе? боко-
вых присоединений.
Канализационные трубы и каналы рассчитывают на частичное их
'Наполнение при максимальном притоке сточных вод и таким образом
всегда предусматривают некоторый запас в пропускной способности
труб. Это обусловливает допустимость гидравлического их расчета по
формулам равномерного движения сточных вод. Такое допущение упро-
щает технику расчета и в то же время обеспечивает достаточную с прак-
тической точки зрения точность результатов.
При гидравлическом расчете канализационных труб исходят из ус-
ловия турбулентного движения в них сточной жидкости. Основные рас-
четные формулы имеют вид:
q - w v;
v -С} R~/,
где q •— расход сточных вод в мъ1сек;
со — площадь живого сечения потока в м2;
v — скорость течения сточных вод в м/сек-,
R—гидравлический радиус в м;
I— гидравлический уклон, принимаемый равным уклону труб и
каналов;
С — коэффициент Шези, характеризующий сопротивление движе-
нию сточных вод.
Для определения величины С предложено много эмпирических
формул, выражающих зависимость этого коэффициента от гидравличе-
ского радиуса потока и коэффициента шероховатости материала труб и
каналов.
По формуле И. Н. Павловского
С — R!l ,
11
где п — коэффициент шероховатости труб и каналов, принимаемый
для канализационных труб и.з различных материалов равным й.,013—
0,014;
у 2,5 ) п-- 0,13 — 0,75 р R (Д п — 0,1).
Величину у можно вычислять также по сокращенным формулам:
при R < 1 .и // = 1,5 V п, при R > 1 м у=А,3 1 п.
Широкое применение в практике проектирования находит формула
Маннинга, являющаяся частным случаем общей формулы Н. Н. Пав-
ловского:
/г
В этом случае скорость течения сточных вод будет:
: V -~R/ !
п
46
Эта формула получила широкое распространение благодаря просто-
те перехода от одного коэффициента шероховатости к другому, что
особенно важно при расчете канализационных сетей промышленных
предприятий, где приходится укладывать трубы и каналы из весьма
различных материалов.
Необходимый для обеспечения заданной скорости потока склон опре-
деляют по формуле
/ — - • — ,
4/? 2 g
где л--коэффициент сопротивления трению по длине трубопровода;
Я ускорение силы тяжести в м1сек2.
Коэффициент сопротивления трению по длине трубопровода опреде-
ляется по формуле Н. Ф. Федорова, учитывающей различную степень
турбулентности потока:
-L- 2 ig —-- ,
У л \ 13,68/? ' Re/
где Re — число Рейнольдса;
А, — эквивалентная шероховатость в см;
а2 - -безразмерный коэффициент, учитывающий характер шерохо-
ватости труб.
Значения А„ и а2 для труб из разных материалов приведены в
табл. 1.8.
Таблица 1.8
Величины эквивалентной шероховатости Л, и коэффициента а-.
Характеристики труб и каналов \ 11 ™
Трубы: керамические 1,35 90
бетонные н железобетонные 2 100
асбестоцементные 0,6 73
чугунные 1 83
стальные 0,8 79
Каналы: кирпичные 3,15 —
бетонные и железобетонные, гладко затертые цементной штукатуркой 0,8 50
Минимальные незаиливающие расчетные скорости движения сточных
вод в трубах и каналах принимают с учетом концентрации и удельного
веса механических примесей. Для городских сточных вод и близких к
ним по характеру механических примесей производственных стоков ско-
рость! протока принимают в зависимо-
сти от диаметра труб и их наполнения Таблица 1.9
(табл. 19). Расчетная скорость движения
При другом наполнении труб капа- сточных вод в трубах и каналах
лизационной сети минимальную ско- ---------------1
рость определяют по формуле Расчетная Расчетное
11. Ф. Федорова ц, - 1,57 j /?, труб в мм скорость в м/сск наполнение
где с,, — минимальная незаиливающая 150—250 300—400 0,7 0,8 0,6 0.65
скорость в м1сек\ 450—500 0,9 0,7
п — показатель, равный 3,5 — 600—800 0,95 0,75
0,5/?. 900—1200 1,15 0,8
47
Для производственных сточных вод, содержащих тяжелые примеси,
минимальную скорость определяют по формуле С. Ф. Савельева
где и — гидравлическая крупность частиц в м/сек.
Наименьшая скорость движения условно чистых производственных
сточных вод, а также сточных вод, прошедших отстойники на локаль-
ных очистных установках, может не превышать 0,3 м/сек.
Наибольшую расчетную скорость в трубах и каналах, транспортиру-
ющих бытовые воды, для неметаллических труб ограничивают 4 м/сек,
для металлических — 8 м/сек. Такие же скорости допускают для произ-
водственных стоков, если они не содержат мелкозернистые или порош-
кообразные абразивные материалы. В противном случае расчетная
скорость движения должна приниматься с учетом характера абразивов
и коэффициента неравномерности притока сточных вод, в частности,
продолжительности периода максимального их притока. Минимальная
скорость в дюкерах должна быть не менее 1 м/сек.
При гидравлическом расчете канализационной сети промышленных
предприятий можно пользоваться теми же расчетными таблицами, что
и при проектировании городской канализации.
При расчете труб и каналов, транспортирующих сильно концентри-
рованные производственные сточные воды с высокой концентрацией
взвешенных веществ, необходимо учитывать транспортирующую спо-
собность потока. Последняя, как известно, зависит от его глубины, ско-
рости течения и гидравлической крупности перемещаемых примесей и
определяется по формуле
р _ 0,0535 / у У / j __ 1,2uh0'2
h U,2u/i0’2 / \ v
где Р — содержание фракций взвеси крупнее 0,005 мм в г/л;
и —гидравлическая крупность взвеси в м/сек.
Для определения величины и минеральных частиц различной круп-
ности ряд исследователей (Гончаров, Васильев, Ласис и др.) предло-
жил много формул, однако безоговорочно пользоваться этими форму-
Таблица 1.10
Наибольшая расчетная скорость
движения сточных вод
Грунт Расчетная скорость движения в м/сек*
Мелкий и средний пе- сок, супеси 0,4
Крупный песок, сугли- нок тощий 0,8
Суглинок 1
Глина 1,2
Одерновка плашмя . . 1
* При глубине потока более 1 м рас-
четная скорость движения -.точных вод
х.ожет быть увеличена на 2о%.
ламп при расчете канализационной
сети за редким исключением (при
транспортировке зернистых примесей)
нельзя вследствие большого разнооб-
разия по форме, и удельному весу со-
держащихся в стоках примесей. Более
надежно определять и эксперименталь-
но.
Наименьшие уклоны труб и кана-
лов принимаются в зависимости от их
диаметра и допустимых наименьших
скоростей движения сточных вод. Тру-
бы для городских и близких к ним по
составу механических примесей произ-
водственных сточных вод укладывают-
ся с уклоном не менее: при диаметре
150 мм — 0,007, 200 мм—0,004, 1250 мм
и более — 0,0005.
48
При расчете отводных каналов для условно чистых производствен-
ных и очищенных сточных вод скорости протока принимают исходя из
сохранности русла канала. Наибольшая расчетная скорость движения
приведена в табл. 1.10.
20. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
При очистке промышленных сточных вод применяются методы, ис-
пользуемые при очистке бытовых стоков, при водоподготовке и в ряде
процессов химической технологии — сорбция, экстракция, азеотропная
разгонка и т. п.
Выбор метода очистки стоков зависит прежде всего от физического
состояния содержащихся в них загрязнений. Так, для выделения
грубодисперсных примесей (взвешенных или эмульгированных частиц)
применимы так называемые механические методы очистки — отстаива-
ние, процеживание и т. п. Для тонкодисперсных примесей, ,в частности
для коллоидных частиц, требуется уже более сложная очистка, состоя-
щая из фильтрования, возможно с предварительным коагулированием.
Для растворенных примесей приходится применять еще более сложные
методы обработки воды.
Выбор метода очистки зависит также от количества сточных вод,
вида загрязняющего вещества, его концентрации и т. п. Так, использо-
вание методов обработки, целесообразное для малых количеств воды с
большими концентрациями примесей, например, выпаривание, становит-
ся абсурдным для больших расходов малоконцентрированных жид-
костей.
Определяющим фактором при выборе метода обработки воды яв-
ляется фазовое состояние вещества. В строгом смысле слова фазой на-
зывается однородная часть неоднородной системы, ограниченная по-
верхностью раздела и отделяемая механически. Будучи физически од-
нородными, фазы по своему составу могут быть простыми или сложны-
ми, состоящими из нескольких компонентов.
Из этого определения следует, что истинные растворы являются од-
нофазными системами, поскольку растворенное в воде вещество не
имеет видимой поверхности раздела. Для упрощения понимания будем
считать всякую сточную жидкость, загрязненную какими-либо приме-
сями, многофазной системой, в которой вода представляет собой внеш-
нюю фазу, или дисперсионную среду, а распределенное в ней вещест-
во — внутреннюю, или дисперсную фазу.
Свойства сточной жидкости, определяющие в основном методы ее
очистки, зависят от степени дисперсности внутренней фазы. Если со-
ставляющие ее частицы имеют крупность меньше 1 • 10~7 см, то дис-
персная фаза образует истинный раствор. Поскольку в любой точке
объема истинного раствора концентрация вещества одинакова, раство-
ры называют однородными, или гомогенными, системами.
Пои крупности частиц больше 1 • 10-5 см дисперсная фаза образует
взвешенные вещества. К основным свойствам таких частиц относится
их неспособность удерживаться во взвешенном состоянии. Продолжи-
тельность последнего зависит от размера суспендированных частиц и
интенсивности внешнего воздействия, направленного на поддержание
частиц во взвешенном состоянии. Помимо искусственного перемешива-
ния такое воздействие создается вертикальной пульсационной состав-
ляющей скорости потока жидкости.
С уменьшением скорости потока относительно крупные частицы
быстро оседают или всплывают под воздействием гравитационных сил.
При этом сила ударов молекул жидкости по таким частицам, обуслов-
4 Зак. 223
49
ленная броуновским движением, по сравнению с гравитационными си-
лами практически ничтожна. млчлслтл, '-\"л vyyataww Ъ'рсу'поъсл.о-
го движения тем сильнее, чем меньше размер частиц. Г1а очень мелкие
частицы это влияние становится настолько значительным, что может
парализовать действие гравитационных сил даже в неподвижной жид-
кости и привести частицы в состояние кинетической устойчивости. Та-
кие взвешенные частицы могут находиться во взвешенном состоянии
неопределенно долгое время.
Состояние кинетической устойчивости наблюдается у частиц, диа-
метр которых близок или меньше I • 10-5 см. Более крупные частицы
теряют эту устойчивость и приобретают способность к осаждению или
всплыванию; при этом частицы крупностью 1 • 10"5—1 • 10’4 см выделя-
ются из воды весьма медленно.
Частицы, имеющие степень дисперсности 1 • ICC3—1 • 107 см, обра-
зуют коллоидные растворы, причем частицы диаметром 1Ч0-6—1--10-7 см
создают системы, свойства которых приближаются к истинным раство-
рам, а частицы диаметром 1-Ю"5—1 ICC6 см — к нерастворимым ве-
ществам.
Многие загрязнения промышленных сточных вод находятся в кол-
лоидной форме; в эту же группу загрязнений входят по своим размерам
и высокомолекулярные вещества и детергенты.
Как говорилось выше, степень дисперсности внутренней фазы обу-
словливает свойства сточной жидкости как многофазной системы, пред-
определяющие выбор метода очистки или отделения внутренней фазы
(загрязнения) от дисперсионной среды — воды. Однако поскольку ос-
новная задача очистки состоит в ликвидации вредных свойств сточной
жидкости, под очисткой можно подразумевать и разрушение внутрен-
ней фазы или перевод ее в другие, уже безвредные соединения.
Наиболее легко разделяются фазы в тех случаях, когда дисперсная
фаза состоит из достаточно крупных частиц, размер которых превы-
шает 1 • 10"'* см. Такие частицы имеют характер механических приме-
сей к воде и извлекаются методами механической очистки. К ним отно-
сятся отстаивание для выделения из воды грубодисперсных примесей,
процеживание и фильтрование для тонкодисперсных примесей.
Как известно, фильтрование может осуществляться с образованием
пленки из извлекаемых из воды частиц или с задержкой этих частиц
толщей фильтрующей загрузки. В первом случае фильтрование пред-
ставляет собой механический процесс процеживания воды через плен-
ку, во втором — более сложный процесс, поскольку здесь извлечение из
воды частиц обусловлено прилипанием их к зернам фильтрующего ма-
териала.
Значительно более сложные методы приходится применять для
очистки воды от коллоидных и тем более растворенных частиц. В этих
условиях используются различные химические, физические и физико-
химические методы. Так, для удаления из воды коллоидных частиц
требуются прежде всего нарушение их кинетической устойчивости и пе-
ревод в другое фазовое состояние. Это может быть достигнуто измене-
нием электрического заряда, что приводит к агрегации и агломерации
частиц.
Еще более сложную химическую или физико-химическую обработку
воды применяют для очистки ее от растворенных частиц. Здесь выбор
метода зависит от того, в каком состоянии находится вещество — в мо-
лекулярном или диссоциированном на ионы. Для веществ, находящих-
ся в молекулярно-растворенном состоянии, с успехом могут быть ис-
пользованы различные сорбенты (активированные угли, бентониты, дна-
50
томит, хлопья гидроокисей и т. и.), десорбция аэрированием (например,
для очистки воды от газообразных загрязнений, веществ с небольшой
упругостью паров и др.), обработка воды окислителями (для веществ
органического происхождения) и г. п.
Молекулы некоторых органических веществ при взаимодействии
с подобранными высокополимерными соединениями могут переходить
в гетерогенное состояние и затем удаляться из воды, например, в про-
цессе коагуляции.
При очистке воды от веществ, диссоциированных на ионы, исполь-
зуются методы, направленные на образование малорастворимых соеди-
нений (карбонатов, сульфидов и т. п.), перевод токсичного иона в не-
токсичные комплексы (например, перевод цианидов в ферроцианиды),
образование малодиссоциированных молекул (при взаимодействии во-
дородных и гидроксильных ионов), извлечение из воды ионов (электро-
диализ), замену токсичных ионов безвредными (например, при Н~ и
ОН“-ионировании) и т. п.
Наконец, для органических соединений, поддающихся микробиаль-
ной деструкции в аэробных и анаэробных условиях, применяется био-
химическая очистка.
Из сказанного следует, что методы очистки производственных сточ-
ных вод многообразны. Однако все они могут быть подразделены на
четыре основных вида: механическую, химическую, физико-химическую
и биохимическую очистку. Очевидно, что наиболее сложную и многооб-
разную группу составляют химические и физико-химические методы
очистки. О некоторых из них говорилось выше.
В последнее время все большее применение получают такие методы
физико-химической обработки волы, как экстракция, сорбция, ионный
обмен, электродиализ, озонирование, электрохимическое окисление,
окисление под высоким давлением, выпаривание, сжигание, обработка
воды ультразвуком, гипердавлением (обратный осмос) и др.
Экстракция успешно применяется для очистки воды от органических
веществ, имеющих значительно большую растворимость в органических
растворах, чем в воде. По этому принципу построены большие произ-
водственные установки на предприятиях газификации твердого топлива;
для очистки воды от фенолов в качестве растворителя применяют бути-
лацетат.
В связи с резко возросшими требованиями к степени очистки воды
широкое применение приобретает сорбция. Установлено, что этот метод
особенно эффективен при очистке воды от органических веществ, моле-
кулы которых гидрофобии или слабо гидратированы. Как известно, в
качестве сорбентов могут быть использованы различные материалы, до-
статочно сильно измельченные и имеющие большую поверхность. Одна-
ко наибольшей сорбционной способностью и универсальностью обла-
дают активированные угли. Вместе с тем эти сорбенты являются и наи-
более дорогими. Поэтому их рационально применять в тех случаях, ког-
да необходимо обеспечить особенно высокую степень очистки или когда
другие методы оказываются неэффективными.
Все возрастающее применение при очистке производственных сточ-
ных вод находят ионообменные материалы. Фильтрованием воды через
катиониты можно извлечь из нее и возвратить в производство такие
ценные вещества, как никель, цинк, медь и др. Фильтрованием через
аниониты можно извлечь из воды не только анионы минеральных ве-
ществ, но и такие соединения, как фенолы, анионы органических кис-
лот, детергенты и т. п.; фильтрование через ионообменные материалы
является одним из основных методов очистки воды от радиоактивных
4’ Зак. 223
51
веществ. Метод ионного обмена целесообразно применять для сточных
вод, имеющих относительно небольшой плотный остаток, не превышаю-
щий 1000—1200 мг/л.
Для очистки воды от электролитов может быть использован элек-
тродиализ с ионоактивными мембранами. В отличие от ионного обме-
на этот метод может быть применен и для стоков, содержащих значи-
тельное количество солей (до 15—20 г)л). С помощью электродиализ-
ных установок из сточных вол можно извлекать кислоты и щелочи.
Преимущество этого метода в отличие от реагентной нейтрализации
заключается в том, что помимо возвращения в производство ценных
продуктов (кислот и щелочей) в водоем будет сбрасываться нейтраль-
ная вода с низким солесодержанием, что невозможно при реагентной
нейтрализации. При обезвреживании сточных вод на электродиализных
установках может отпасть необходимость сброса сточных вод в водоем,
так как деионизованная До необходимой степени вода может быть на-
правлена вновь в систему водоснабжения для повторного использо-
вания.
В последнее время получают распространение и другие методы
электрического обезвреживания сточных вод — электролиз, электрохи-
мическое окисление, электрокоагуляция и др. Так, например, при элек-
тролизе сточных вод от травления черных металлов получаются цен-
ные продукты — серная кислота и металлическое железо. Применение
электрокоагуляции исключает загрязнение воды кислотными остатками
коагулянтов, неизбежное при применении в качестве коагулянтов раз-
личных химических реагентов. Это особенно важно при направлении
воды после коагулирования на полное обессоливание на ионообменных
фильтрах, поскольку способствует удлинению фильтроцикла анионито-
вых фильтров.
Электрохимический метод очистки заключается в разрушении орга-
нических веществ сточных вод путем электрохимического окисления их
на аноде и в извлечении из сточных вод металлов, кислот и других
веществ. Электрохимический метод применим, например, при очистке
сточных вод от медно-свинцово-цинковых рудообогатительных и золото-
извлекательных фабрик, производства некоторых видов пластических
масс, цехов гальванических покрытий и т. п. Содержащиеся в некоторых
стоках цианиды окисляются при этом до углекислоты и азота. Наряду с
анодным окислением цианидов и роданидов при электролизе сточных
вод медно-свинцово-цинковых рудообогатительных фабрик и цехов галь-
ванических покрытии .на катоде регенерируются медь и некоторые дру-
гие металлы.
Серьезным недостатком электрохимических методов очистки сточ-
ных вод является их высокая энергоемкость, что при большом коли-
честве сточных вод ограничивает применение этих методов по технико-
экономическим показателям. Удельный расход электроэнергии на еди-
ницу окисленного вещества при электрохимическом окислении зависит
от его вида и колеблется в значительных пределах. Так, по данным
ВЫПИ Водгео, на окисление 1 г фенолов расходуется 0,03—0,05 квт-ч,
а на 1 г тринитротолуола — 0,3—0,5 квт-ч. По данным одного из ин-
ститутов лакокрасочной промышленности, на электрохимическую
очистку 1 лг3 сточных вод, содержащих 230 мг/л фенолов и 20 г/л хло-
ристого натрия, расходуется 12,5 квт-ч при анодной плотности тока
800 а/м2.
Безусловным преимуществом электрохимического метода обработки
сточных вод является то, что одновременно с их очисткой удается из-
влекать основную массу ценных поодуктов, содержащихся в очищаемой
52
воды, и использовать эти продукты на нужды данного или других пред-
приятий. Так, при электролизе отработанных растворов от травления
углеродистых сталей можно регенерировать около 90% всей расходуе-
мой при травлении серной кислоты и несколько десятков грамм порош-
кового железа па 1 м3 сточных вод, затратив при этом 1000—
; 1200 квт-ч. При обработке аналогичных вод от травления медных и ла-
j туниых изделий удается извлечь 70 —75% металлической меди. Столь
’ же успешно может быть выделен и ряд других продуктов, папрп.лер,
хромовая кислота из стоков предприятии машиностроительной про-
мышленности, кремнефторпстый натрий, цинк и др.
• Очевидно, что при технико-экономической оценке метода электрохп-
[ мической очистки сточных вод надо учитывать не только стоимость из-
влечения продуктов, но и то, что их удаление упрощает дальнейшую
доочистку сточных вод и снижает ее стоимость.
От отдельных цехов или производственных аппаратов па некоторых
промышленных предприятиях поступает относительно немного сильно
концентрированных сточных вод Количество трудпоокисляющихся
органических веществ в них нередко достигает (по ХПК) 100 г/.г и бо-
лее. Чтобы очистить такие стоки одним из известных биохимических
методов, их обычно разбавляют, иногда в сотни раз, что, разумеется,
намного повышает строительную стоимость очистных сооружений ч
расходы по их эксплуатации.
В последние годы успешно разрабатывается метод окисления (или
«мокрого сжигания») органических веществ при высоком (до сотен
атмосфер) давлении и высокой (до сотен градусов) температуре. Воз-
можность утилизации выделяющегося при этом тепла повышает эконо-
мическую рентабельность метода. Надежных данных, характеризую-
щих работу установок. по мокрому сжиганию сильноконцентрирован-
ных стоков в практических условиях, еще не получено. Лабораторные
же исследования свидетельствуют о перспективности этого метода при
обработке стоков многих производств, в частности стоков химической
промышленности.
В некоторых случаях для небольших количеств высококонцентриро-
ванных по органическим веществам отходов производства может быть
применено открытое пламенное сжигание в специальных печах. Особен-
но эффективным представляется сжигание в кипящем слсе.
Для небольших количеств жидких отходов, высококонцентрирован-
ных по минеральным веществам, в ряде случаев оказалось эффектив-
ным их выпаривание.
На стадии лабораторных исследований находится метод прямого
окисления органических загрязнений производственных стоков •— окис-
ление озоном. Применение озона не связано с расходом привозных ре-
агентов; производство его может быть организовано на месте при на-
личии озонаторной установки и электроэнергии. Для очистки промыш-
ленных сточных вод озон более удобен, чем другие известные окислите-
ли, в том числе активный хлор.
К числу серьезных преимуществ озонирования относится то, что при
этом исключаются побочные реакции с образованием ряда нежелатель-
ных, в том числе весьма токсичных, продуктов, как, например, при
прямом хлорировании фенолсодержащих и циапсозержаших сточных
вод.
Наконец, из современных методов обезвреживания сточных вод сле-
дует упомянуть обработку их ультразвуком и гипердавлением.
Исследования по использованию ультразвуковых колебаний для
счистки промышленных сточных вод производились во ВНИИ Водгео.
53
Было установлено, что иод влиянием ультразвука итенсивно протекают
окислительные процессы, приводящие к разрушению кольца фенола,
к окислению цианидов, детергентов и других трудно окисляющихся ве-
ществ. Однако в производственном масштабе этот метод еще не на-
шел применения.
Что касается гипердавления (обратный осмос), то этот метод ис-
пользуется пока главным образом в водоподготовке для обессоливания.
Не вызывает сомнения перспективность применения его и для очистки
сточных вод, особенно с высокой концентрацией по органическим ве-
ществам. Возможно, что крупные размеры молекул органических ве-
ществ позволяет применять мембраны с порами большего размера, т. е.
осуществлять процесс при меньших давлениях, а следовательно, и при
меньших денежных затратах.
21. ДЕГАЗАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД
Как известно, в числе примесей, загрязняющих производственные
сточные воды многих отраслей промышленности, находятся летучие ве-
щества, обусловливающие загрязнение воздуха в технологических це-
хах, на территории предприятий и их окрестностей.
Большое количество летучих веществ содержат стоки предприятий
искуствениого волокна; особенно много в них сероводорода и серо-
углерода, применяемых в технологическом процессе производства вис-
козного волокна.
Производственные стоки сульфат-целлюлозных заводов содержат
сероводород, метилмеркаптан, дисульфид, диметилдисульфид и лц. Осо-
бым разнообразием летучих веществ отличаются производственные
стоки предприятий химической промышленности.
Дегазация стоков затрудняется большим абсолютным количеством
сточных вод, различным их составом и различной концентрацией в них
летучих примесей, а также неодинаковой товарной ценностью этих при-
месей. Поэтому в подавляющем большинстве случаев сточные воды по-
ступают в водоемы и на очистные станции без предварительной дега-
зации.
Многие из летучих веществ токсичны, даже если они содержатся в
относительно небольших количествах. Они тормозят биохимические
процессы в очистных сооружениях и в водоемах. Значительная часть
таких веществ попадает в атмосферу.
Опыт показывает, что па очистных станциях не достигается полная
очистка воды от летучих веществ. Так, в сточных водах предприятий
искусственного волокна, загрязненных сероводородом и сероуглеродом,
остаточная концентрация их после очистных сооружений в несколько раз
превышает санитарные нормы. Эфективпость удаления сероводорода и
сероуглерода из сточной жидкости через открытую водную поверхность
очистных сооружений не превышает 50—60% начального содержания
этих примесей. Даже при относительно длительном (5 суток) отстаива-
нии сточных вод из них удаляется только 52% сероуглерода и 65% серо-
водорода, и лишь через 15 суток остаточное количество их снижается до
3— 5 мг/л.
Отсюда следует, что метод естественной дегазации сточных вод для
обезвреживания производственных стоков не может быть рекомендован
ни по санитарным соображениям (неизбежность загрязнения атмосфе-
ры), ни по технико-экономическим показателям (огромные площади и
емкости накопителей сточных вод, трудность обеспечения их водонепро-
ницаемости).
54
Принудительная дегазация сточных вод производится в аппаратах
трех основных типов: насадочных, барботажных и вакуумных; все они
аналогичны аппаратам, применяемым в промышленности.
Насадочные аппараты (рис. 1.2) обычно загружаются кольцами Ра-
шига, реже — деревянными
Серьезным эксплуатаци-
онным недостатком таких
аппаратов является воз-
можность забивания на-
садки взвешенными ве-
ществами даже в тех
случаях, когда концент
рация их относительно
невелика; регенерация
насадки связана со зна-
чительными трудностями.
Это обусловливает необ-
ходимость предусматри-
вать возможно полное
удаление из сточных вод
нерастворенных приме-
сей.
Производительность де-
газатора зависит от вида
удаляемых веществ и
концентрации их в сточ-
ной жидкости, а также
от интенсивности аэра-
ции. Так, при обработке
сточных вод предприятий
искусственного волокна1,
содержащих 10—30 мг/л
H2S, 50—100 мг/л CS2 и
500—1000 мг/л СОг, про-
изводительность насадоч-
ных дегазаторов лежит в
пределах 10—15 м?/м2 де-
газатора в 1 ч при рас-
ходе воздуха 150—
350 м3/м2 в 1 ч. В этих
условиях концентрация
сероводорода снижается
на 80—85°/о, сероуглеро-
да — на 80—9О°/о и угле-
кислого газа — на 60—-
80%. Дальнейшее повы-
шение интенсивности аэ-
пластинами; высота слоя загрузки 2—3 м.
Рис. 1.2. Дегазационная колонна
1 — водоразбрызгнвающее устройство; 2— барботер; 3 —
предохранительная мембрана: 4— трубопровод для опорож-
нения; 5 — кольца Рашнга; 6 — водомерное стекло
рации мало отражается
на эффекте очистки воды, но значительно усиливает ценообразование,
что необходимо учитывать при проектировании.
Примерно такие же показатели работы имеют барботажные дегаза-
торы. Оптимальная нагрузка на них сточной жидкости лежит в преде-
лах 8—10 лг/м2 в 1 ч при расходе воздуха 80—100 мЧм2 в 1 ч. Концент-
рация сероуглерода снижается на 85—95%, сероводорода — на 80—
1 Исследования И. Н. .Мясникова.
55
По стрелке i
8
Рис. 1.3. Вакуумный барботажный дегазатор
90%, углякиг-ллт-ы.— ил 70—85%. Как. и. в. нлсадач.н.ыл а.тшя.^а.тах_, даль-
нейшее повышение интенсивности аэрации малоэффективно.
Более высокий эффект удаления газообразных продуктов достигает-
ся в вакуумных дегазаторах при барботировании (рис. 1.3). При высоте
барботируемого слоя 1,5—2 м и интенсивности барботирования 100—
150 м3/м2 в 1 ч удаляется
около 98% этих веществ.
Плотность орошения при
этом составляет 30—
40 м3/м2 в 1 ч.
Приведенный на рис.
1.3 аппарат может рабо-
тать под вакуумом и при
атмосферном давлении.
Сточная жидкость, со-
держащая сероуглерод и
сероводород, а также дру-
гие загрязнители, по тру-
бопроводу 1 через водо-
разбрызгивающее уст-
ройство 2 подается в виде
мелких капель в дегаза-
тор. В аппарате поддер-
живается постоянный
уровень жидкости 3, на
поверхность которого па-
дают капли вновь по-
ступающей воды. Воздух
подводится по трубе 4 и с
помощью съемного бар-
ботера 5 распределяется
в толще воды; барботи-
руя ее, он насыщается
сероуглеродом и серово-
дородом. Парогазовая
смесь, образующаяся в
результате очистки воды,
проходит каплеотбойник
6, отводится по трубопро-
воду 7 из аппарата и на-
правляется на дальней-
шую обработку. Очищен-
в кинализацию
ная от сероуглерода и се-
роводорода сточная вода поступает по трубопроводу 9 в бачок-стаби-
лизатор уровня 10, где освобождается от выносимых из аппарата пу-
зырьков воздуха; далее по сливному трубопроводу 11 вода направля-
ется в барометрический бачок 12, из которого отводится в канализа-
цию. Выделившийся в бачке-стабилизаторе воздух по струеразрывному
трубопроводу 13 поступает в колонну.
Конструкция аппарата позволяет поддерживать любую высоту бар-
ботажного слоя жидкости путем соответствующего монтажа трубопро-
водов 9, И и 13. Наблюдение за положением уровня жидкости в ко-
лонне производится по водомерному стеклу, установленному па бачке —
стабилизаторе уровня.
В соответствии с требованиями взрывобезопасности дегазатор обо-
рудован предохранительной мембраной 8. Для опорожнения аппарата
56
служит трубопровод 11. конструкция барботера 5 позволяет произво-
дить замену перфорированного диска.
Как показал опыт эксплуатации, аппарат такой конструкции удов-
летворяет основным производственным требованиям: позволяет созда-
вать давление или разрежение и обрабатывать сточную воду, содержа-
щую любое количество взвешенных веществ, при высоком эффекте ее
очистки; он создает благоприятные условия для утилизации сероугле-
рода.
Таким образом, одновременно с очисткой сточных вод в значитель-
ной мере решается вторая, не менее важная задача — уменьшается
опасность загрязнения атмосферного воздуха.
Как известно, скорость и полнота удаления растворенных газов за-
висит от степени диспергирования жидкости: чем эта степень выше,
тем больше поверхность контакта фаз и тем активнее протекает про-
цесс десорбции. Поэтому вопросу разбрызгивания очищаемой сточной
жидкости в дегазаторе приходится уделять большое внимание. В каче-
стве разбрызгивающих устройств применяются различные брызгалки с
диаметром выходного отверстия 10 мм. Наиболее эффективно работают
регулируемые центробежные брызгалки.
Опыт эксплуатации дегазационных установок показывает, что водо-
разбрызгивакяцие устройства работают наиболее эффективно при пода-
че на них жидкости под давлением 0,7—1,2 ат. Дальнейшее повышение
давления приводит к значительному увеличению выноса сточной жид-
кости из аппарата.
Немаловажное значение имеет также начальная концентрация серо-
углерода. При количестве его в очищаемой воде от 50 до 100 мг/л эф-
фект очистки практически постоянен и равен 98%. С повышением кон-
центрации сероуглерода он понижается и при начальном количестве
200 мг/л не превышает 95%. К некоторому улучшению работы дегаза-
тора в этом случае приводит повышение интенсивности барботирования.
Воздух целесообразно подавать одновременно в нижнюю часть ко-
лонны и водоподающий трубопровод по 50% общего его расхода. Это
приводит к более стабильной очистке воды и к замедлению процесса
ценообразования. Подавать воздух в водоподающий трубопровод реко-
мендуется путем эжектирования.
В процессе десорбции растворенных газов из сточных вод, содержа-
щих поверхностно-активные вещества, в дегазационных аппаратах об-
разуется слой пены. Интенсивность ее образования и высота слоя за-
висят от многих факторов: концентрации ПАВ, температуры сточной
жидкости, количества подаваемого воздуха и др. Пена снижает рабочий
эффект дегазационной установки. Для борьбы с пеной используется са-
ма дегазируемая жидкость, воздух или их смесь, поступающие в аппа-
рат через брызгалки при вакууме.
Эффект очистки сточных вод в значительной степени зависит от их
температуры. При прочих равных условиях он колеблется от 90% (при
20°С) до 98% (при 40—50°С).
Меньшее значение имеет pH сточных вод. Рабочий эффект дегаза-
ции стоков, содержащих сероуглерод в свободном состоянии, остается
практически постоянным при pH от 2 до И. При вакуумном барботи-
ровании стоков, в которых сероводород и сероуглерод находятся в
связанном состоянии, оптимальная величина pH не превышает 6.
Остаточное количество сероводорода и сероуглерода зависит от на-
чальной их концентрации в очищаемой воде и режима работы дегаза-
тора: плотности орошения, интенсивности аэрации, температуры сточ-
ной жидкости и т. д. Поэтому оно колеблется в весьма широких преде-
лах—от 0,5 мг/л при 40—60°С до 3—5 мг/л при 15°С.
57
При выборе интенсивности аэрации необходимо учитывать, что дик-
тующим показателем здесь служит взрывоопасная концентрация серо-
углерода в парогазовой смеси, выходящей из дегазатора и направляе-
мой на газоочистку. Допустимая его концентрация составляет 12—
14 мг)л, хотя взрывоопасный предел намного выше — 34 мг/л.
Значительные затруднения встречаются при удалении сероуглерода
и сероводорода из сточной жидкости в тех случаях, когда в ней содер-
жится много нерастворимых примесей, особенно если санитарными нор-
мативами требуется обеспечить высокую степень очистки таких стоков.
Наиболее полно эти требования могут быть удовлетворены при барбо-
тировании жидкости в аппарате под вакуумом.
Как уже отмечалось, эффективность дегазации зависит от вида
сточных вод и характера содержащихся в них загрязняющих веществ.
От этого зависят не только расчетные нагрузки на дегазационные ап-
параты, 'Но и выбор типа самих аппаратов. Так, для дегазации стоков
ст производства абразивных изделий, содержащих структурные меха-
нические примеси, с успехом могут применяться насадочные вакуум-
ные аппараты. Они обеспечивают высокий эффект удаления сероводо-
рода при относительно большой (50—60 м3/м2) плотности орошения; ин-
тенсивность аэрации при этом должна быть 100—120 м31м2 в 1 ч, ва-
куум — не менее 500 мм рт. ст.
Такой же эффект дегазации достигается при обработке сточных вод
сульфатцеллюлоз'пых заводов, содержащих сероводород, метилмеркап-
таны, сульфиды и др., при плотности орошения 25 м3)м2 в 1 ч.
22. АДСОРБЦИЯ
В последнее время для очистки производственных сточных вод все
большее применение получает метод сорбции. Обусловлено это преж-
де всего универсальностью сорбции, позволяющей очищать жидкость
от многих видов загрязнений. Сорбенты могут извлекать вещество при
любой, в том числе и при небольшой, концентрации его в воде, когда
другие методы очистки оказываются неэффективными. Следовательно,
сорбция может быть применена для глубокой доочистки сточных вод от
остаточных концентраций загрязнений после основных методов очист-
ки. Наконец, в качестве сорбентов могут служить практически все мел-
кодисперсные твердые вещества, обладающие достаточно большой по-
верхностью. Известно, что наиболее широкое применение получили
активированные угли различных марок и силикагель; сорбентами могут
служить также коксовая мелочь, торф, каолин и другие разновидности
глин, опилки, зола, особенно с большим количеством недожога, болот-
ная руда и др. Одни из этих материалов недефицитны и недороги, дру-
гие являются отходами производства. При их применении достигается
требуемый эффект очистки жидкости без существенных затрат.
Роль сорбентов могут выполнять хлопья гидроокисей металлов (коа-
гулянтов), активный ил аэротенков, биопленка биофильтров, планк-
тон и донные отложения водоемов. Сорбционная способность этих ма-
териалов различна.
Очистка воды методом сорбции нашла применение для сточных вод
от производства дихлорэтана, кремнийоргапических лаков, бензола, али-
фатических аминов, спиртов, одноосновных и двухосновных карбоновых
кислот, хлорпроизводных спиртов и углеводородов и других органиче-
ских соединений.
В некоторых литературных источниках рекомендуется сточную
жидкость после сорбционной очистки направлять на биохимические
58
сооружения. Вряд ли таксе решение всегда приемлемо. Если извле-
каемое из воды вещество представляет товарную ценность, то метод
адсорбции рационально применять для высококонцентрированных жид-
костей. Однако остающиеся при этом концентрации веществ обычно
столь малы, что последующая биологическая очистка от них жидкости
практически не требуется. Для тех же случаев, когда извлекаемые из
воды вещества не используются и подлежат уничтожению, применение
адсорбции — метода в общем достаточно дорогого — целесообразно
лишь для доочистки, т. е. для. удаления из воды малых концентраций за-
грязнений или для таких веществ, которые другими методами извлечь
из воды невозможно.
Как известно, для аналитического выражения изотермы адсорбции
широко используется эмпирическое уравнение Фрейндлиха
Л — Т. Сравн, (1.89)
где с11а„н—равновесная концентрация адсорбируемого вещества (сор-
бата) в жидкости; величина сра!1,, может быть охарактери-
зована любыми единицами измерения, однако в процессах
адсорбции ее удобно выражать в относительных величи-
нах, например в г/г или в кг/кг раствора;
а — удельная адсорбция в тех же единицах измерения;
а и р—эмпирические коэффициенты.
Не менее распространено и уравнение изотермы адсорбции Ланг-
мюра:
а = т _п сРавн , (1.90)
1 + п сравн
где тип — эмпирические коэффициенты.
Эмпирические коэффициенты аир для формулы (1.89) или т и п
для формулы (1.90) зависят от вида сорбата и сорбента и температуры
жидкости; они постоянны только при постоянстве всех факторов.
Выше говорилось, что адсорбцию целесообразно применять для ма-
локонцентрированных по сорбату жидкостей. Тем более малой величи-
ной должна быть равновесная концентрация с.,аан загрязняющего
вещества 'после завершения процесса адсорбции. Это обстоятельство
дает право пренебречь в знаменателе формулы (1.90) величиной
ЛСрав»; тогда получим
а=^тпсрлт. (1.91)
Поскольку т и п постоянные для данной изотермы величины, их про-
изведение тп можно заменить К алс; тогда
Я = ^Садс £равн (1-92)
ИЛИ
^адс = ^-. (1-93)
3>авн
Постоянная /<адс представляет собой адсорбционную константу рас-
пределения сорбата между сорбентом и раствором; величина ее при про-
чих равных условиях зависит только от температуры.
Сточные воды обычно представляют собой сложные многокомпонент-
ные системы. Поэтому надо полагать, что на эффективность сорбции од-
ного вещества будут оказывать влияние как другие компоненты, содер-
жащиеся в жидкости, так и сама вода.
59
Способность сорбента извлекать из воды вещество зависит от ад-
сорбционного потенциала. Согласно теории Поляни, адсорбционный по-
тенциал Апр равен:
Лпр = /?7'1п , (1.94).
сравн
или, учитывал формулу (1.93),
Дф = 7? Т In Ладе- (1-95)
Как известно, адсорбция связана с уменьшением свободной энергии
в форме тепла. Это уменьшение обозначают величиной AFa.K, выражая
ее в ккал/моль. В этом случае выражение (1.95) принимает вид
AFa4, = 7?Г1пКаЛс. (1.96)
Из выражений (1.95) и (1.96) следует, что чем больше константа
распределения Кядс, тем эффективней протекает процесс адсорбции и
тем полнее загрязнение извлекается данным сорбентом из воды.
Согласно Поляни, адсорбционный потенциал растворенного вещест-
ва Лпрзависит от адсорбционных потенциалов сорбата п растворителя
по выражению
(Ь97)
где Ап— адсорбционный потенциал сорбата;
Л,г— то же, растворителя, в данном случае воды;
Р—разность энергий агрегатных состояний вещества на сор-
бенте и в растворе.
При незначительном изменении агрегатных состояний величиной о
.можно пренебречь; тогда
Ащ>~Ап — Ат, (1.98)
или из сопоставления выражений (1.95) и (1.96):
длдс = л-лт. ; (1.99)
Из выражений (1.98) и (1.99) следует, что вещество будет прочно
удерживаться сорбентом, если А„'>Ат. Наоборот, если растворитель
обладает большим адсорбционным потенциалом, чем само вещество,
г. е. если Ат>Ап, наступает полная десорбция. Это обстоятельство не-
обходимо иметь в виду при выборе метода регенерации сорбента.
На способность вещества к адсорбции на поверхности сорбента
влияет не только взаимодействие сорбента с сорбатом и растворителем,
но и взаимодействие сорбата с сорбентом и растворителем, в данном
случае с водой.
Адсорбция веществ, находящихся в молекулярном состоянии, обу-
словлена меж.молекулярпыми, или ван-дер-ваальсовыми, силами. При
этом определяющее значение имеет взаимодействие молекул растворен-
ного вещества с элементами поверхности сорбента и с молекулами веды,
т. е. гидратация молекул растворенного вещества. Разность энергии
этих двух процессов и представляет собой ту энергию, с которой адсор-
бированное вещество удерживается поверхностью сорбента. Чем выше
гидратация молекул сорбата, тем хуже вещество извлекается из воды
сорбентом.
Сказанное, в частности, подтверждается тем, что активированные
угли хорошо сорбируют гидрофобные соединения (например, углеводо-
роды, нефти) и значительно хуже гидрофильные соединения (например,
низшие спирты, карбоновые кислоты).
60
С учетом выражений (1.98) и (1.99) следует сказать, что чем выше
энергия взаимодействия молекул растворителя с сорбентом и сорбатом,
тем хуже вещество адсорбируется из раствора. В частности, высокая
гидратация гидроокисей многовалентных металлов (коагулянтов) обус-
ловливает их невысокую сорбционную активность по отношению ко мно-
гим растворенным загрязняющим веществам.
А. М. Кагановский отмечает два фактора, наиболее существенно уси-
ливающих гидратацию вещества.
1. Накопление в молекулах гидроксильных групп, обладающих осо-
бенно большой энергией гидратации вследствие образования с молеку-
лами воды водородных связей (5—7 ккал/моль).
2. Наличие электрического заряда, ориентирующего вокруг себя ди-
поли воды. Этим, в частности, обусловлена значительно меньшая ад-
сорбция диссоциированных на ионы молекул еообата по сравнению с не-
диссоциированными молекулами того же вещества.
Л. М.. Кагановский указывает, что адсорбционное взаимодействие
проявляется наиболее сильно, когда в структуре органических молекул
имеются двойные связи, особенно сопряженные и ароматические струк-
туры. Поэтому ароматические соединения сорбируются из растворов
гораздо активнее, чем алифатические, особенно насыщенные соединения.
При наличии в воде тех и других, в первую очередь, будут адсорбиро-
ваться ароматические вещества, вытесняя с поверхности сорбента в ра-
створ алифатические соединения. Адсорбционная очистка дает хорошие
результаты при извлечении из воды коллоидных электролитов, ионы ко-
торых в присутствии минеральных солей образуют частично дегидрати-
рованные мицеллы. Однако она мало пригодна для извлечения из воды
.низших одноатомных спиртов, гликолей, глицерина, ацетона.
Таким образом, сорбционная очистка дает наилучшие результаты
при адсорбции коллоидных и молекулярных частиц и значительно худ-
шие результаты, если молекулы вещества диссоциируют на ионы1. В по-
следнем случае, однако, для относительно слабых электролитов необхо-
димый эффект все же может быть достигнут. Действительно, условия
диссоциации слабого электролита могут быть охарактеризованы выра-
жением
- (1-100)
с — х
где х — концентрация диссоциированных молекул вещества в
моль/л;
с — общая концентрация вещества в молъ/л;
/Сдис— константа диссоциации, зависящая только от температу-
ры раствора.
При сорбционной очистке из воды прежде всего удаляются недиссо-
циированные молекулы вещества; при этом величина с уменьшается. Но
для того чтобы константа К д„с оставалась постоянной, соответственно
должна уменьшаться и величина х, т. е. диссоциированная часть молекул
вещества. Следовательно, при извлечении из воды недиссоциированных
молекул часть диссоциированных молекул будет ассоциироваться; эти
молекулы также энергично будут извлекаться сорбентом. Таким обра-
зом, процесс окажется направленным к непрерывному уменьшению ко-
личества диссоциированных молекул, пока все загрязнения не окажутся
извлеченными из воды.
Следует отметить особенности адсорбции из воды слабых органиче-
ских кислот и оснований. Известно, что в присутствии сильной кислоты
1 Условна адсорбции ионов рассмотрены в гл. XVII.
61
или сильного основания диссоциация соответственно слабой кислоты
или слабого основания подавляется. Следовательно, адсорбция слабых
кислот окажется наиболее полной при низких pH, а слабых оснований —
при высоких pH воды.
Выше говорилось, что адсорбция сопряжена с убылью свободной
энергии, выделяющейся в форме тепла. Следовательно, процесс адсорб-
ции может быть успешно осуществлен при отводе выделяющегося теп-
ла, что достигается при относительно низких температурах очищаемой
воды. Наоборот, при повышенных температурах жидкости может про-
изойти десорбция извлеченного вещества. Поэтому тепловая десорбция,
например высокотемпературным паром, представляет собой один из
наиболее распространенных приемов восстановления сорбционной ак-
тивности отработавшего активированного угля.
Активность сорбента пропорциональна его поверхности, зависящей
в свою очередь от размера пор.
Так, 1 кг активированного угля с размером пор 2- 10~7 см имеет по-
верхность 1 млн. м2; 2- 10~7—2- 10~6 см—100 тыс. м2; 2-Ю-5—2Х
ХЮ-4 см — 1—2 тыс. .и2. Однако для того чтобы поверхность таких сор-
бентов была максимально использована, размер частиц сорбата должен
соответствовать размерам пор сорбента. При этом адсорбционное рав-
новесие наступает тем скорее, чем крупнее поры сорбента. Для макро-
пористых сорбентов (d=2-10-54-2-10-4 см) при адсорбции высокомо-
лекулярных соединений время равновесия наступает почти мгновенно.
При адсорбции таких же веществ мелкопористыми углями равновесие
наступает, как указывает Л. А. Кульский, через 10—20 мин. Это обстоя-
тельство необходимо учитывать при выборе сорбентов, особенно для за-
грузки сорбционных фильтров.
Как известно, различают сорбцию статическую, при которой частица
жидкости ле перемещается относительно частицы сорбента, т. е. движет-
ся вместе с последней, и сорбцию динамическую, при которой частица
жидкости перемещается относительно частицы сорбента. Первый вид
сорбции осуществляют путем ввода сорбента в жидкость, тщательного
перемешивания их в течение времени, необходимого для достижения
практически равновесного состояния и последующего отстаивания или
отфильтровывания сорбента. При динамической сорбции очищаемую
воду фильтруют через слой сорбента. В соответствии с этим различают
статическую и динамическую удельную адсорбцию.
Адсорбция в статических условиях
При статической адсорбции сорбент поддерживается в жидкости во
взвешенном состоянии путем перемешивания. Перемещение элементар-
ного объема жидкости относительно частицы сорбента, содержащейся
в этом объеме, отсутствует.
Длительность контакта жидкости с сорбентом, при которой дости-
гается практически полное равновесие, равное, например, 0,7—0,8 от
полного, устанавливается опытным путем. Для этого строится график
&c=f(t), на котором по оси абсцисс откладывается время t, а по оси
ординат Дс=с0—с, где с0 — начальная концентрация вещества, ас —
остаточная концентрация его после контакта воды с сорбентохМ в течение
времени t. За предельную длительность контакта принимают такую, при
которой между двумя последними определениями Ас, проводимыми с
интервалом 1—3 ч, нет существенного различия, т. е. когда остаточная
концентрация вещества становится практически постоянной; эта концен-
62
трация и может быть принята равной ср.,,(„. Время достижения прак-
тически полного равновесия /Г|р должно соответствовать такой Дсир —
= с0—спр, чтобы
= С0~ Спр = 0>7 Од (1 101)
А^равн сравн
Количество сорбента, которое нужно ввести в очищаемую воду для
того, чтобы снизить содержание в ней загрязняющего вещества с кон-
центрации с0 до концентрации с, определяется из балансового уравне-
ния
та + QcpaBII = Qc0, (1.102)
откуда
m = Q Ко-^вн) , (1,103)
где т — количество сорбента в кг или г;
а — удельная статическая адсорбция в а на 1 г сорбента;
Q — количество сточных вод в л или мл\
с0 — начальная концентрация вещества в растворе в г/мл',
Сравн— равновесная концентрация вещества в растворе в г/мл.
Подставив в выражение (1.103) а из выражения (1.92), получим
m = Q (£о-срав„) . (j 1104)
Кадг Сравн
Коэффициент распределения Кадс в некоторых пределах колебания
сРаВн при прочих равных условиях остается постоянной величиной для
данной системы адсорбент — адсорбат.
Концентрация вещества в очищенной сточной жидкости (равновес-
ная концентрация вещества в растворе) при заданной дозе сорбента оп-
ределяется по формуле
Г ____ Q Со
₽аВН Q +Кадет •
(1.105)
Если в очищаемую воду последовательно вводить одинаковые пор-
ции сорбента по установлении равновесия после первой его порции, кон-
центрация вещества в очищаемой воде будет
Q
Ci — -------- Cq.
Q + K^m
После введения второй порции сорбента в очищаемой воде останется
Q I Q \2
G = ---Т С1 = ( -7ГГГ,-- I со-
Q + Каде m \ Q + Каде т
Остаточная концентрация вещества в растворе после n-го введения
сорбента
/ Q Л
сп = ----------------- со-
\ Q + Каде т /
(1.106)
Анализ приведенного уравнения показывает, что многократная обра-
ботка сточных вод позволяет более полно использовать поглощающую
способность сорбента и тем самым значительно снизить его расход. По-
следнее имеет большое экономическое значение, так как стоимость боль-
шинства сорбентов весьма высока.
63
Пример. Количество сточных вод 5 м3/ч. Начальная их концентрация 100 мг/л.
Сорбент характеризуется коэффициентом распределения КаД1 = 10 000. Определить ко:ч-
центрацию вещества в воде после обработки ее сорбентом из расчета 1 г/л, вводимым
в один, два и четыре приема.
Решения. 1. Однократная сорбция. Расход сорбента
т = 0,001 -5-1000 = 5 кг/ч.
Остаточная концентрация сточной жидкости по выражению (1.105)
5000-0,1
Ci =-----------—-----— 0,0091 г/л = 9,1 мг/л.
5000 4- 10 000-5
2. Двукратная сорбция (п=2). Количество сорбента, вводимого в один прием:
5
т = — =2,5 кг.
2
Остаточная концентрация после второй сорбции по выражению (1.106)
/ 5000 2
4 = ------------------ 0,1 = 0,0028 г/л, =2,8 мг/л.
\ 5000 4- 10 000-2,5 / '
3. Четырехкратная сорбция (п —4). Количество сорбента, вводимого в один
прием
т — — - 1,25.
4
Остаточная концентрация сточной жидкости после четвертой сорбции
/ 5000 «
с4 =-------------------I 0,1 = 0,00067 г/л = 0,67 мг/л.
'5000 + 10 000- 1,25.' ' '
Чтобы при однократной обработке получить такую же остаточную концентрацию
вещества в очищенной жидкости, как и при двукратной адсорбции, т. е. снизить на-
чальную концентрацию с0 = 0,1 г/л до с2=2,8 мг!л, потребовалось бы, согласно выра-
жению (1.104), ввести сорбент
5000 (0,1 —0,0028)
т =-------------------=17,3 кг!ч
10 000-0,0028
или вместо четырхкрагной обработки
5000 (0,1 —0,00067)
т =----------------------— 75 кг ч.
10 000-0,00067
При небольших расходах воды многократная сорбция может быть
осуществлена в одном сорбционном реакторе, оборудованном мешалкой
для поддержания сорбента во взвешенном состоянии. При этом каждая
новая порция сорбента вводится по прошествии времени t, необходимого
для достижения равновесия в распределении загрязняющего вещества
между сорбентом и -раствором и для последующего отстаивания и уда-
ления отработанного сорбента.
Схема установки для обработки относительно больших количеств
сточных вод приведена на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Схема трехступенчатой сорбционной установки с по*
следовательным введением сорбента
1 — подача неочищенной воды; 2 — вода после первой обработки сор-
бентом; 3 — то же, после второй обработки сорбентом; 4 — то же, пос-
ле третьей обработки сорбентом (очищенная вода); 5—мешалки; 6 —
отстойнгки для рыдсленпя отработанного сорбента из воды; 7 — ввод в
воду чистого сорбента; 3 — отвод отработанного сорбента
64
Ранее говорилось, что адсорбцию целесообразно применять для очи-
стки ййлоконцентрироваппых жидкостей, в которых распределение ве-
щества между сорбентом и раствором подчиняется закону распределения
по уравнению (1.93). При этом установившаяся равновесная концентра-
ция" вещества сра„н будет, очевидно, значительно меньше начального его
содержания Со; иначе адсорбция была бы неэффективной.
Если после достижения равновесного состояния в воде повысить кон-
центрацию вещества до значения с, превышающего сра1!Н, то сорбент
вновь начнет извлекать его из жидкости, пока в соответствии с уравнени-
ем (1.93) снова не наступит равновесное состояние; при этом установив-
шаяся равновесная концентрация сравн.2будет несколько больше сраВн.1-
Очевидно, что третье повышение содержания вещества в жидкости до
с>сРавн.2 приведет к новому извлечению его сорбентом до равновесной
концентрации сравн.з >сР«в»,2. При каждом последующем увеличении
концентрации с будет дополнительно извлекаться некоторое количество
вещества до достижения нового равновесия с достижением новой, но со-
ответственно большей равновесной концентрации сра(!Н. Если при этом
каждая увеличенная концентрация вещества в очищаемой воде не будет
превосходить его начального содержания со, то наступит момент, когда
сорбент уже не сможет извлечь дополнительного количества загрязне-
ния; концентрация с0 в этом случае станет равновесной концентрацией, а
предельное насыщение сорбента в данных условиях1
алр-~К^са. (I.I07)
Описанный механизм дополнительного извлечения загрязняющего ве-
щества сорбентом при помещении его в жидкость со все большей кон-
центрацией используется на установках с противоточной сорбцией, схе-
ма которой приведена на рис. L5. На таких установках чистый сорбент
’-.водится на последней, n-й, ступени, на которую поступает очищенная
на предыдущих ступенях вода с минимальной концентрацией сп~\
Рис. 1.5. Схема трехступенчатой сорбционной установки с про-
тивоточным .введением сорбента
/ — неочищенная вода; 2 — вода после первой обработки сорбентом;
3- - то же, после второй обработки сорбентом: 4— то же, после
третьей обработки сорбентом (очищенная вода); 5 — мешалки; 6 — от-
стойниик для отделения отработанного сорбента от воды; 7— прием-
ники отработанного сорбента: 8 —насосы для перекачки сорбента;
,9 — отвод отработанного сорбента; 10 — ввод свежего сорбента; 11 —
подача сорбента из третьей ступени во вторую: /2 —подача сорбента
из второй ступени в первую
' Это не означает, что сорбент достиг предельной сорбционной емкости. Если уве-
личивать концентрацию загрязнения больше с0, то емкость поглощения вещества
сорбентом будет расти, пока в соответствии с уравнениями (1.89) и (1.90) опа не до-
стигнет максимального значения, при котором никакое увеличение концентрации с не
приведет к переходу загрязнения из раствора на поверхность сорбента. Однако эта
С1адия адсорбции не представляет интереса, поскольку концентрация загрязнения в
очищаемой воде не может быть больше с0.
Зак. 223
65
Сорбент, отработанный на последней ступени, отделяется от жидкости и
передается на предыдущую ступень, на которую поступает жидкость с
третьей от конца ступени с концентрацией загрязнения
Такой процесс повторяется до первой ступени, на которую поступает
жидкость с начальным содержанием загрязнения с0.
Установки с противоточным движением сорбента сложны в эксплуа-
тации. Однако они дают возможность максимально использовать емкость
сорбента и тем самым резко сократить его расход. Это имеет важное зна-
чение при использовании дефицитных или дорогостоящих сорбентов,
используемых без регенерации. При противоточной сорбции концентра-
ция вещества в очищаемой жидкости после n-го сорбционного аппарата
определяется по формуле
т
К‘: ~~Q U
с«=7---------------с0. (1.108)
-1
Преимущества противоточной адсорбции видны из следующего при-
мера.
Пример. Исходные данные (Q, т, КЛЛг, с0) те же, что и в предыдущем примере.
Определить концентрацию вещества в сточной жидкости при ее очистке пе противо-
точной схеме на двухступенчатой и четырехступенчатой установках.
Решения. 1. При двухступенчатой сорбции по формуле (1.108)
с2 =
10 000
5
5000
[10000
5 \2+1
5000 /
0,1 = 0,0009 г/л =0,9 мг/л.
2. При четырехступенчатой сорбции
с4 =
10000 ——- 1
5000
/ 5 \4-Н
10000 ----- -1
к 5000)
0,1 = 0,000009 г/л -= 0,009 мг л.
В практике нередко требуется определить (по заданным Q, гс, с:1 и
т) необходимое число ступеней п обработки или (по заданным Q, с0 сп
и п) расход сорбента т.
Для определения числа ступеней п служат формулы:
при последовательной сорбции
(1.109)
п 1g сп — 1g с„ .
lg(Q -гКадет) — lg Q
при противоточной сорбции
(1.110)
Расход сорбента т при последовательной сорбции определяется по
уравнению
т = -Д- Т/ — — 1 •
Ааде С п /
При противоточной сорбции уравнение для т имеет вид:
\ Q / Q сп \ сп У
(I-H1)
(1-Н2)
1
66
или
О, (I.H3)
где •
у, - - I ^адс \П ' 1 • R ^адс Ср . ,
\ Q / Q '> ; --J.! !
т- -i. /-.7^ . "
cn
Величину m проще всего определять графическим способом, построив
кривую
y — i.mn'~ Pm — т. (1.114)
Искомое значение т получится при у = 0.
Пример. I. Количество и состав сточных вод те же, что и в предыдущем примере;
коэффициент распределения сорбента Ладс= 10 000. Конечная концентрация вещества
в очищенной воде сп должна быть равной 1 мг/л.
Определить: I) количество ступеней сорбционных реакторов очистной установки
при последовательном процессе и расходе сорбента т=2 кг/ч на каждой ступени; 2) то
же, при противоточном процессе и при подаче сорбента в количестве 2 кг/ч только в
последнюю ступень.
Решения. При последовательной сорбции [по формуле (1.109)] .:
п = _______'g0'1 -lgQ.°01 _ = 2 9 .
1g (5000 Ч-10 000 -2) — 1g 5000
Принимаем три ступени.
При противоточной сорбции, согласно формуле (1.110),
Г 2 \ 1
1g 0,1 I 10 000 ----— 1 -у 0,001 — lg0,001
\ оООО /
п = —------------------------ 2--------!---------—1 = 3,1.
Принимаем три ступени.
Пример 2. Исходные данные (Q, с0, с„, Кале) тс же; количество ступеней сорбцион-
ной установки п=4. Определить требуемое количество сорбента при последовательном
и противоточном процессах сорбции.
Решения. При последовательной сорбции, согласно формуле (1.111) на каждую
ступень приходится
5000 / 4 г-от- \
т = 10 000 \ У 0,001 ~ 1 / 1 ’°8 кг/ч’ (I-111)
всего 4,32 кг/ч.
Рис. 1.6. График для определения ко-
По графику (рис. 1.6) находим, что т= личества сорбента прн противоточной
= 1,69 кг/ч. адсорбции
5* Зак. СДЗ
67
Адсорбция в динамических условиях
Адсорбция в динамических условиях имеет серьезные технологиче-
ские и эксплуатационные преимущества по сравнению с адсорбцией в
статических условиях.
Прежде всего адсорбция в динамических условиях дает более надеж-
ные и устойчивые результаты очистки. Если для регенерации сорбента не
требуется его выгрузка из фильтра, то сорбция в динамических условиях
имеет такие эксплуатационные преимущества, как возможность автома-
тизации или диспетчеризации работы сорбционных фильтров.
Адсорбция в динамических условиях позволяет более полно исполь-
зовать емкость сорбента, что вытекает из характера работы загрузки
фильтра. По мере прохождения очищаемой жидкости через слой сорбен-
та концентрация вещества в ней снижается и в выходном сечении дости-
гает минимальной величины, нередко мало отличающейся от нуля. Так
же постепенно, начиная со входного сечения, растет насыщенность сор-
бента извлекаемым из воды веществом. По прошествии некоторого вре-
мени сперва верхний, а затем и последующие элементарные слои загруз-
ки перестают извлекать из воды загрязняющее вещество; при этом, оче-
видно, концентрация сорбата в фильтрате, выходящем из этих слоев,
будет равна первоначальному содержанию его в поступающей на фильтр
воде со- Для таких слоев сорбента эта концентрация окажется равновес-
ной, а их сорбционная емкость а0 достигнет в данных условиях с0 зна-
чения
(1.115)
где динамическая константа равновесия, при прочих равных усло-
виях зависящая от времени контакта фильтрующейся жидко-
сти с сорбентом.
Как было сказано, при правильно подобранном сорбенте равновесное
состояние наступает через малый промежуток времени. В этом случае
практически не будет отличаться от К-лл., а а0— от предельного значе-
ния, определяемого выражением (1.107). При этом емкость сорбента в
динамических условиях оказывается выше емкости в статических усло-
виях даже при противоточной схеме адсорбции, поскольку в последнем
случае равновесная концентрация загрязнения в жидкости должна быть
меньше с0.
Как известно, при математическом описании работы сорбционного
фильтра пользуются выражением Шилова для так называемого времени
защитного действия Т, представляющего собой продолжительность пе-
риода от начала работы фильтра до момента проскока загрязнения в
фильтрате:
T = kH~ (I.H6)
где Н — высота слоя загрузки фильтра в м\
k и т — эмпирические константы.
Величины констант k и т зависят от вида и концентрации сорбируемо-
го вещества в сточной жидкости, скорости фильтрации, вида сорбента,
крупности его зерен и др.; определяются они опытным путем.
Обычно сорбционный фильтр выполняют в виде цилиндрического ре-
зервуара, заполненного сорбентом. Чтобы обеспечить равномерное рас-
пределение сточной жидкости, фильтрование проводят снизу вверх. Рас-
четная скорость фильтрования лежит обычно в пределах 2—4 м]ч.
68
Соотношение между основными расчетными величинами сорбцион-
ных фильтров выражается уравнением
W = — h)Fai, (1117)
откуда
где Н— высота фильтра в .и; С:'
W—количество вещества, сорбированного фильтром^ й. кг; : i” .
F—площадь сечения фильтра в ж2; • у' ,,
«1 —динамическая активность 1 м3 сорбента в кг;
h — эмпирическая константа (измеряется в м).
Динамическая активность 1 лг3 сорбента
; «1 (1.118)
где р—объемный вес сорбента в кг/л3; . . . ..
O.Q — динамическая активность 1 кг сорбента; обычно ее принимают
равной 0,8—0,95 величины а.
Для выяснения условий сорбционной очистки в динамйчёскйх услови-
ях проводятся соответствующие лабораторные исследования: Результаты
этих исследований могут быть воспроизведены в натурных условиях, ес-
ли на лабораторной установке были соблюдены все реальные параметры,
т. е. такая же высота слоя сорбента, одинаковые концентрации веществ,
скорость фильтрования и т. п. Очевидно, что полное воспроизведение b
лабораторных условиях производственной обстановки часто затрудни-
тельно, а иногда и невозможно. Поэтому нельзя в таких случаях исполь-
зовать уравнение Шилова для моделирования процесса сорбции и пере-
носа результатов лабораторных исследований на установки производст-
венных масштабов. ;|
Такой перенос будет закономерным, если процесс работы сорбцион-
ной установки описывать одними и теми же зависимостямй для модели й
для натуры, т. е. если работа фильтровальной установки характеризуется
безразмерными параметрами. Такие зависимости могут быть шолучейы
на базе дифференциального уравнения сохранения массы сЬрбирУембтЬ
вещества.
Условие сохранения массы вещества в элементарном объеме сорбен-
та, ограниченного сечениями х, и х-г от входного сечения за интервал
времени Д?, может быть представлено выражением . , . н
• ' • х. '1
т ( [С (к, Л) — С (х, /j)] dx--- j [В (x,t.^—В (х, /j)] dx~-- '
: 4 X1 ; л '•
Г2 • I
- — v [C(x2, t)~ C(Xlt)]dt, < (1.119)
G
где C(x, t)=c — концентрация вещества в жидкости в момент времени
t, занимающей поровое пространство элементарного
объема сорбента, отстоящего на расстоянии х от вход-
ного сечения; .
В(х, t) =Ь--содержание того же вещества в единице объема сор-
бента, отстоящего на расстоянии х от входного сечения
в момент времени/;
69
т — пористость сорбента;
v — постоянная скорость фильтрования;
где Q — расход жидкости;
F — площадь сечения фильтра.
Поскольку сорбционные фильтры работают при больших скоростях
фильтрования V, величина диффузии в направлении фильтрования в вы-
ражении (1.119) не учитывается.
Продифференцировав и проинтегрировав левую часть выражения
(1.119) по /, а правую по х, получим выражение для баланса вещества
дЬ дс дс
--------(- т -------— — v-----------.
dt dt дх
(1.120)
Первый член левой части выражения (1.120) представляет собой ко-
личество вещества, задержанного загрузкой, второй член — количество
вещества, оставшегося в жидкости; в правой части — количество вещест-
ва, поступившего на сорбционный фильтр.
Необходимо отметить, что этим балансовым уравнением могут быть
описаны условия изменения качества воды при различных процессах очи-
стки. Например, при десорбции в процессе барботирования правая часть
будет характеризовать содержание вещества в очищаемой жидкости,
первый член левой части — количество вещества, перешедшего в барбо-
тирующий газ, второй член — содержание вещества в очищенной жид-
кости.
При насыщении воды кислородом в процессе аэрации правая часть
будет характеризовать количество кислорода, содержащегося в воздухе,
подаваемом в воду (во входном сечении), первый член левой части — ко-
личество кислорода, перешедшего в воду; второй член — то же в возду-
хе, выходящем из воды (в выходном сечении).
Количество примеров могло бы быть увеличено, однако и из приве-
денных ясна широкая применимость выражения (1.120).
Для методов очистки, практически полностью освобождающих воду
от загрязнения, второй член как пренебрежимо малый может быть опу-
щен. Тогда выражение (1.120) примет вид:
дЬ дс
— — — v----.
dt дх
(1.121)
Из этого выражения следует, что количество загрязнения, содержа-
щегося в воде, которая поступает на очистку, равно количеству загряз-
нения, извлеченного из воды.
Выражение (1.120) или (1.121) содержит две неизвестные величины:
с==С(х, t) и b = B(x, t). Следовательно, для его решения необходимо
второе уравнение, в качестве которого может быть использовано урав-
нение кинетики сорбции в форме
— = /<с.>(а0 —6)с, (1.122)
где со — удельная поверхность сорбента;
«о — удельная динамическая емкость сорбента;
К — коэффициент пропорциональности.
При размерности со см2!смл или см~1 коэффициент К должен иметь
размерность см!сек, т. е. размерность скорости.
70
В уравнении (1.122) принимается, что скорость изменения удельного
дЬ
содержания вещества в сороенте —— пропорциональна удельной по-
dt
верхносгя сорбента со, его ненасыщенности сорбатом (ао—Ь) и мгновен
ной концентрации сорбата с в жидкости, занимающей поровое прост-
ранство элементарного объема сорбента.
Поскольку удельная поверхность сорбента для данного его вида —
величина постоянная, произведение двух постоянных величин К и со да-
ет также постоянную величину; обозначим
= (1.123)
где у — должна иметь размерность единицы, деленной на время, т. е. Г1,
например, сект1, ч~\ в зависимости от размерности скорости
(см/сек, м/ч и т. п.).
Подставив выражение (1.123) в уравнение (1.122), получим
-^Y(ae-Z>)c. (1.124)
<74
Система уравнения (1.120) и (1.124) интегрируется при граничных и
начальных условиях, обусловленных работой сорбционного фильтра. По-
следнюю можно подразделить на две стадии:
а) начальное заполнение водой (так называемое промачивание), в те-
чение которого вода еще не профильтровала до нижнего выходного се-
чения;
б) фильтрация воды в течение рабочего цикла.
Первая стадия протекает в течение очень краткого времени; она дает
наиболее ясное представление о граничных и начальных условиях рабо-
ты фильтра; кроме того, она характеризует начальное распределение ве-
щества в фильтрате с и загрузке Ь, что определяет действие сорбцион-
ного фильтра в течение рабочего цикла (на второй стадии).
На первой стадии имеются следующие граничные и начальные ус-
ловия.
I. Граничные условия во входном сечении фильтра (х = 0)
С(0, t) = c0, .. (1.125)
т. е. отвечают начальному содержанию вещества в поступающей на
фильтр воде; согласно уравнению (1.124), b должно принять значение
В(0, 0 = а0 (1 — ехр( — у c0Z)]. (1.126)
2. Граничные условия на перемежающейся границе промачивания
загрузки фильтра х = — ri
\ т 1 ' ;
В t. t] 0. ’ (1.127)
3. Начальное условие (/=0). В этом случае граница промачивания
совпадает со входным сечением фильтрующей загрузки, т. е. х=0, поэто-
му С (0,0) =со, а В (0,0) =0.
На второй стадии работы фильтра будут следующие граничные и на-
чальные условия.
1. Граничные условия во входном сечении (х = 0); на протяжении все-
го рабочего цикла они остаются неизменными. Следовательно, и на вто-
рой стадии они должны выражаться зависимостями (1.125) и (1.126).
2. 1 раничные условия в выходном сечении фильтра (x = Z). Эти усло-
вия заранее не могут быть заданы.
71
3. Начальные условия. Так как начало второй стадии совпадает скоп-
цом первой, то распределение вещества в сорбенте будет таким же, как
н в конце первой стадии.
Совместное решение уравнений (1.120) и (1.124) приводит к получе-
нию следующих зависимостей: ,
____схр 7 Ср /. (I 19S)
с° ехр ( ср t + ехр 7 ( а0 + т с0 ) — схр 7 с0 —
х .
ехр ( cot — схр [ с0 т —
-°--.----------------------------°--------—. (1.129)
а° ехр 7 с0 t + ехр 7 — (а0 + т с0) — ехр 7 с0 т —
и и
Легко видеть, что полученные зависимости отвечают поставленным
начальным и граничным' условиям. Так, при х=0 второй и третий член в
знаменателе зависимости (1.128) обращаются в единицу и само отноше-
ние с/с0=1. Следовательно, с = С(0, /)=с0, т. е. соответствует выраже-
нию (1.125).
Из выражения (1.129) получим (прих = 0)
~ = exp^CpT-J = J _ схр ( _ Со
аа ехр 7 с0 Z. '
т. е. оно соответствует (1.126).
При x = -^—t числитель в выражении (1.129) обращается в нуль и,
т
следовательно, b — Н — 0, т. е. соответствует выражению (1.127).
\ т I , „
При х=0 и 7 = 0 правая часть выражения (1.128) становится равной
единице, а (1.129) —нулю. Следовательно, с = С(0, 0)=Сс, a b=B(Q,
0) =0, что отвечает третьему условию первой стадии работы фильтра^
Заменим в выражениях (1.128) и (1.129) ао по уравнению (1.115).
Получим:
=ехртМ. (j д зо >
с° ехр 7 с0 t ехр 7 с0 — (Кг 4- т) — ехр 7 с0 т —
X ’ с
ехр 7 с0 I — ехр 7 с0 т —
---------------------------------—. (1.131)
^°Са ехр 7 с0 t + ехр 7 с0 — (Кд -j- т) —ехр^сот-
и V
Из выражений (1.130) и (1.131) видно, что неизвестными величинами
являются Кд и у; остальные поддаются непосредственному определению
(со, х) или назначаются (Z, о). Величина Кд в первом приближении мо-
жет быть принята равной Ка1С, которая в свою очередь легко определя-
ется из опыта по статической адсорбции. Таким образом, из эксперимен-
тов на лабораторной фильтровальной установке должна быть определе-
на величина коэффициента у. Поскольку этот коэффициент зависит толь-
ко от свойств сорбента и сорбата, его значение должно быть одинаковым
и для модели и для натуры. Следовательно, установив на основании ла-
бораторных экспериментов у, можно рассчитывать сорбционную установ-
ку промышленных размеров.
Из рассмотрения выражений (1.128) и (1.129) или (1.130) и (1.131)
следует, что для модельной лабораторной установки входящие в эти вы-
ражения значения отличаются только величиной высоты фильтрующего
72
слоя х. Отношение x/u представляет собой время контакта воды с за-
грузкой. Следовательно, если для модели п для натуры сохранить неиз-
менным отношение х/у (т для данного сорбента — величина постоян-
ная), то правые части этих выражений при тех же с0 и t будут одинако-
выми и для модели и для натуры. Таким образом, в этом случае резуль-
таты, полученные па модели, могут быть полностью перенесены на нату-
ру без определения величины коэффициента у. Очевидно, что постоянст-
во x/v на модели и на натуре достигается снижением на модели скорости
фильтрации о,, пропорционально уменьшению высоты слоя сорбента хм,
т. е.
__ At
Ун
(1.132)
где о„ и ои— скорости фильтрации на модели и на натуре;
хм и х„ — высота слоя сорбента на модели и на натуре.
Выражения (1.130) и (1.131), полученные при совместном решении
(1.124) и (1.120), справедливы для любых сорбентов, в том числе и не-
достаточно активных (т 0 j. Между тем, как. говорилось выше,
баланс вещества для энергичных сорбентов характеризуется уравне-
нием (1.121) ^прит-^- = 0 ). Совместное решение уравнений (1.124) и
(1.121) дает следующие зависимости:
С - ехрусо/ . (1.133) Л* ехр -( са t + exp -( Кд с0 — — 1 V
ь ... ехр с0 / - - 1 (у 134) X ехр 7 Z-hexp 7 —— 1 V
Сопоставление выражений (1.133) с (1.130) и (1.134) с (1.131) позво-
ляет оценить меру ошибки, которая может возникнуть из-за пренебре-
жения в выражении:(1.120) величиной т-—.
dt
Выше говорилось, что в первом приближении динамическая констан-
та распределения К д может быть принята равной статической константе
распределения следовательно, и динамическая емкость сорбента
ао — равной статической емкости а. Однако при большой разнице между
статическими (К адс, а) и динамическими (К.,, а0) величинами послед-
ние необходимо устанавливать самостоятельно.
23. УСРЕДНИТЕЛИ
Для усреднения состава сточных вод применяются усреднители раз-
личных типов.
В проектной практике наибольшее распространение получили кори-
дорные усреднители с диагональной перегородкой конструкции Д. М. Ва-
някина. В этом усреднителе (рис. 1.7) поток сточной жидкости делится
пополам и затем в равных количествах поступает в коридоры разной
длины. Достигнув диагональной перегородки, жидкость сливается в ук-
репленные на ней сборные желоба. Поскольку длина коридоров различ-
на, продолжительность пребывания поступающей в них жидкости также
73
различна. Та ее часть, которая поступила в короткие коридоры, наиболее
быстро достигает диагональной перегородки и сливного желоба. Вода,
поступившая в длинные коридоры, находится в усреднителе максималь-
ное время.
Таким образом, в сборный желоб одновременно сливается сточная
жидкость, поступившая в усреднитель в разное время, и, следовательно,
, г „ . оазного состава. Предпо-
J-! летам я * г
латается, что таким путем
Рис. 1.7. Усреднитель конструкции Д. М. Валя-
кина
! -водоподающий канал; 2 — распределительные же-
лоба; j—глухая диагональная перегородка: 4 — про-
дольные вертикальные перегородки: 5 — сборные жело-
ба: 6 — .водоотводящий канал
достигается практически
полное усреднение соста-
ва производственных сто-
ков. Однако практика эк-
сплуатации усреднителей
приведенной конструкции
показала, что эти соору-
жения не обеспечивают
необходимого усреднения
сточных вод. Следует от-
метить, что к такому же
выводу приводит анализ
теоретических предпосы-
лок, положенных в осно-
ву технологического рас-
чета усреднителя с диаго-
нальной перегородкой, а
также оценка конструк-
тивных особенностей это-
го сооружения.
Рассмотрим теоретиче-
ские основы технологиче-
ского расчета усреднителя. Количество жидкости, поступившей в усред-
нитель за период усреднения Т ч, связано со среднечасовым расходом q
за этот же период выражением
Q = qT.
(1.135)
Поскольку усреднитель делится диагональной перегородкой на две
равные части, в каждую половину за этот период будет поступать
_ Q
2 2Т '
(1.136)
При N коридорах расход жидкости на каждый коридор
9к = _^_==_^_.
2W 2 NT
(1.137)
При глубине коридора Н и ширине его b скорость движения воды в
коридоре
<7, _ <?
V ~ ——- — ------
ЬН 2TNbH
(1.138)
В качестве основной предпосылки принимается, что продолжитель-
ность пребывания жидкости в наиболее длинном коридоре равна про-
должительности периода усреднения Т. В этом случае скорость движе-
ния жидкости
v = — ,
Т
(1.139)
74
где L — длина наиболее длинного коридора, равная длине усреднителя.
Из сопоставления выражений (1.138) и (1.139) получим
Q
2TNbH
— njin— = NbHL.
Т 2
(1.140)
Поскольку Nb представляет собой ширину усреднителя В, a BHL —
его объем W, то
ip-_9_ = . (1.141)
2 2
Это значит, что усреднитель такого объема может вместить лишь по-
ловину расхода жидкости за период усреднения.
Концентрация усредненного стока, выходящего из усреднителя, мо-
жет быть определена из приведенных ниже зависимостей. Расход жид-
кости за период усреднения
Q = (1.142)
т. е. сумме часовых расходов qt за период усреднения. Концентрация
загрязняющего вещества в усредненном стоке cvc должна, очевидно, со-
ставлять
2 Я/ ci
Q
(1.143)
где с —концентрация загрязнения в сточной жидкости за соответству-
ющий час.
Однако при объеме сооружения W концентрация выходящей из него
жидкости равна:
(1-144)
с,
Подставив вместо его значение из выражения (1.141), получим
........(1-145)
У с - >? де
или с учетом выражения (1.143) « .• с гзие-.-
O„lx = 2cyc. (1.146)
Из приведенных зависимостей видно, что вода, выходящая из усред-
нителя, будет иметь концентрацию растворенных веществ в 2 раза боль-
шую, чем было бы в усредненных стоках за период усреднения Т. В дей-
ствительности Сныч представляет собой лишь усредненную концентра-
цию сточных вод, поступивших в сооружение за половину расчетного пе-
риода усреднения Т, что, очевидно, не соответствует поставленной зада-
че усреднения.
Таким образом, бытущее представление об усреднителях с диагональ-
ной перегородкой, как сооружениях, объем которых в 2 раза меньше
объема сточных вод, поступающих за расчетный период усреднения, не-
льзя признать обоснованным.
Как известно, Д. М. Ванякин ввел в знаменатель формулы для опре-
деления объема усреднителя коэффициент запаса п = 0,7, увеличиваю-
щий объем сооружения на 43% Между тем введение такого коэффици-
ента, помимо того, что это произвольно, не изменяет положения, так как
и в этом случае концентрация выходящей из усреднителя жидкости свь1Х
будет в 1,4 раза больше необходимой расчетной концентрации сус за пе-
75
риод усреднения Т. Если такое увеличение допустимо, то, исходя из зна-
чения с,ыл = 1,4 СуС, объем усреднителя должен соответствовать перио-
ду усреднения Т' = 0,7 Т. При необходимости же обеспечения с |!ЫХ =cvc
следует принимать W=Q, не прибегая к произвольным коэффициентам
запаса.
Неудовлетворительная работа усреднителей с диагональной перего-
родкой обусловливается нс только неправильным определением его объ-
ема, но и конструктивными особенностями водораспределительных уст-
ройств. В этом усреднителе впуск и выпуск жидкости осуществляется с
помощью водосливов. Многочисленные исследования, например, отстой-
ников показали, что при наличии таких устройств в сооружении возника-
ет струйный рабочий поток, занимающий только некоторую часть его по-
лезного объема. В горизонтальных отстойниках, имеющих относительно
небольшую глубину по сравнению с длиной, рабочий объем составляет
0,3—0,7 полезного объема.
. В усреднителях, имеющих значительно менее благоприятное соотно-
шение между глубиной и длиной коридоров, особенно при коридорах ма-
лой длины, полезный (рабочий) объем составляет менее 0,3 строительно-
го объема усреднителя.
Положение усугубляется и тем, что в усреднитель поступает сточная
жидкость с непостоянной температурой и изменяющейся концентрацией
загрязнений, а следовательно, с соответственно изменяющейся плотно-
стью. Вследствие этого поток поступившей в усреднитель воды будет раз-
мещаться то в придонных, то в поверхностных слоях коридоров, что еще
более уменьшит рабочий объем усреднителя и соответственно фактиче-
ское время усреднения.
Опыт эксплуатации коридорных усреднителей с диагональной пере-
городкой свидетельствует о недостаточно эффективной их работе 'без ис-
кусственного, побудительного перемешивания жидкости. Однако в усло-
виях такого перемешивания отпадает необходимость в коридорах и диа-
гональной перегородке, устройство которых повышает строительную сто-
имость усреднителя.
Вряд ли вызывает сомнение, что полное усреднение состава сточных
вод за любой расчетный период может быть обеспечено только в том
случае, когда емкость усреднителя соответствует притоку сточных вод
за период усреднения, а поступающая вода побудительно перемешива-
ется с жидкостью, находящейся в усреднителе.
Как известно, объем усреднителя для действующих предприятий оп-
ределяется па основании графиков колебаний притока сточных вод и
концентраций содержащихся в них загрязнений. По этим графикам оп-
ределяется продолжительность периода усреднения Т.
Емкость усреднителя W при необходимости усреднения только кон-
центраций загрязнений определяется уравнением '
т
(1.147)
. 1
где qt — часовые расходы сточных вод в ж3 в период усреднения.
Концентрация загрязняющих веществ в выходящей из сооружения
усредненной жидкости определяется выражением
(1.148)
76
Величину Т выбирают исходя из требований к усреднению жидкости.
Для сточных вод, расход которых и концентрация содержащихся в них
веществ изменяются с явно выраженной цикличностью, период усредне-
ния принимают равным продолжительности цикла. В тех случаях, когда
цикличность не наблюдается, расчетный период усреднения Т принима-
ют в соответствии с требованиями к выравниванию концентраций. Оче-
видно, такой период должен включать и наихудшие условия, например
порции жидкости с наибольшей концентрацией загрязнений. Если при
этом окажется, что усредненная концентрация выходящей из усредните-
ля жидкости свых окажется больше какой-то допустимой сЛ, то ем-
кость усреднителя W' должна быть увеличена до для возможности
приема в него малоконцентрированной жидкости в часы, выходящие за
пределы периода усреднения Т. В этом случае объем усреднителя дол-
т т \-t
Н У qK- (1-149)
1 т
При этом концентрация усредненных стоков будет составлять
2 ^ + 2%к‘к '
Сус=4------------------,<Сд> ' (1.150)
И/ у В ....
где t — увеличение периода усреднения Т;
+ ч. (1.151)
Необходимо отметить, что концентрации с,ых, определенные по вы-
ражениям (1.148) или (1.150). являются средними за период усреднения
Т или T + t. Что же касается содержания вещества в выходящей из ус-
реднителя жидкости cv;. в какой-то момент времени, то она может изме-
няться как с сторону превышения еус, так и в сторону ее уменьшения.
Действительно, если в этот момент концентрация загрязнения в посту-
пающей в усреднитель сточной воде сгт окажется больше концентрации
того же вещества в жидкости, находящейся в усреднителе срсз , то при
условии мгновенного перемешивания притока с содержимым усредни-
теля концентрация срез увеличится на какую-то величину Ас. Такое
увеличение будет продолжаться до момента прекращения поступления в
усреднитель порции сточной жидкости с повышенной концентрацией.
Обратная картина, но с такой же закономерностью будет наблюдать-
ся. когда в усреднитель начнет поступать порция стоков с минимальной
концентрацией загрязнения сС1 <сре3. Таким образом, концентрация
загрязнения в воде, выходящей из усреднителя, будет колебаться в пре-
ЭХ Сус .макс ^vc.mhh *
Иногда может оказаться необходимым установить предельные макси-
мальные и минимальные концентрации усредненной жидкости Сус.макс и
Сус.мин- Концентрацию усредненной жидкости в таких случаях можно
определить по формуле1
<7 — (<? с0 — qy: Срез) е (1.152)
С,с. / .—----------------------
<?ус
где с0 — концентрация загрязнений в сточной жидкости, резко от-
личающаяся от содержания того же вещества в воде, нахо-
дящейся в усреднителе, срез, в мг/л-
1 Предложена М. Г. Тернопольской (ВНИИ Водгео).
77
t-—продолжительность периода поступления в усреднитель
жидкости с концентрацией с0 в ч;
Сус, t — концентрация загрязнений в жидкости, выходящей из ус-
реднителя по окончании периода t, в мг/л‘,
Сре3— концентрация загрязнений в воде, находящейся в усредни-
теле до поступления в него порции стоков с концентрацией
Со, в мг/л,т. е. в момент ^ = 0;
q — расход сточной жидкости, имеющей концентрацию загряз-
нений Со и поступающей в усреднитель в течение времени
t, в
<7ус'— расход жидкости, выходящей из усреднителя, в .и3/ч.
В выражении (1.152) принято, что количество выходящей из усредни-
теля воды <7ус может быть не равно расходу поступающей в него жидко-
сти <7, как, например, при одновременном усреднении и по концентрации
и по расходу.
Расчет следует начинать с момента окончания периода Т. когда из
усреднителя должна выходить вода с содержанием веществ сус; эта
величина и должна быть принята в качестве начальной, т. е. Срез-
Затем подставляя в формулу (1.152) значения входящих в нее величин
за отдельные интервалы t, получают содержание загрязнений в жидко-
сти, выходящей из усреднителя, в конце каждого интервала t и находят
все изменения сус> t , в том числе Сус.макс и сус,мин.
В качестве сргз в начале периода ti принимается сус в конце преды-
дущего периода /г--ь т. е.
Срез,/. = СУС. (L153)
Изложенный метод расчета усреднения концентрации сточных вод
применим только для случаев, когда расходы поступающей и выходящей
жидкости равны (<7Ус = <7)- Однако нередко возникает необходимость
усреднения не только концентрации загрязнений, но и расхода сточной
жидкости. Такая задача может быть решена двумя способами.
Если необходимо достигнуть возможно полного постоянства расхода
и концентрации жидкости, то усреднение должно осуществляться в двух
самостоятельных сооружениях: в первом из них — выравнивание расхода
жидкости, во втором — выравнивание ее концентрации.
Емкость усреднителя расхода может быть рассчитана так же, как и
приемный резервуар насосной станции при переменном притоке <7/ и
постоянном отборе воды q\ емкость же усреднителя концентрации — по
изложенному выше методу расчета при равенстве расходов поступающей
и выходящей воды.
Очевидно, что в резервуаре-усреднителе расходы концентрации за-
грязненных веществ будут до некоторой степени выравниваться и тем
заметнее, чем полнее поступающая жидкость будет перемешиваться с
содержимым резервуаров.
Наиболее полное перемешивание может быть достигнуто с помощью
какого-либо перемешивающего устройства. Необходимо иметь в виду,
что выравнивание концентрации в первом резервуаре может привести к
уменьшению объема второго резервуара — усреднителя концентрации,
что следует учитывать при проектировании. Для этого потребуется со-
ставить новый график колебания концентраций с загрязнений в воде, вы-
ходящей из усреднителя расхода, и проводить последовательный расчет
для каждого часа в течение периода усреднения расхода. Концентрация
78
вещества в выходящей из первого резервуара воде может быть опреде-
лена по формуле
т т~[_
V <7, cz — q V cz_i
4------- ;, (1.154)
-<7(7-1)
1
где c — осредненпая концентрация вещества в воде, выходящей из
резервуара-усреднителя расхода, в каждый час периода
усреднения (во второй, третий час и т. д.);
Ci — концентрация того же вещества в часовых притоках воды;
_Qi — часовые притоки воды;
- - сумма осрсдненных концентраций вещества в выходящей
воде за предыдущие часы усреднения расхода;
</--постоянный усредненный расход воды, выходящей из
первого резервуара.
Но новому графику изменения концентрации загрязнений определя-
ется новый период усреднения Т'. Емкость второго резервуара-усредни-
теля концентраций равна;
Wn=--q Т'. (1.155)
Возможно, что она окажется значительно меньше, чем без сооруже-
ния перемешивающего устройства в первом резервуаре, а совокупные
затраты на полное усреднение расхода и концентрации будут снижен-
ными.
Выше говорилось, что устройство двух резервуаров необходимо, если
требуется полное усреднение жидкости как по расходу, так и по концент-
рации загрязнений. Если же к усреднению концентрации столь высоких
требований не предъявляется и может быть допущено некоторое ее коле-
бание, то усреднение можно производить в одном резервуаре, оборудо-
ванном усовершенствованным выпускным устройством (рис. (1.8).
Объем резервуара для этого случая должен быть равен:
W = Гус + ^рез, (1.156)
где Wyс—объем резервуара, соответствующий требованиям усредне-
ния жидкости по концентрации загрязнений;
№Рез—объем резервуара для аккумуляции избыточного расхода
сточной жидкости.
Концентрации загрязнений в усредненной жидкости определяются вы-
ражением (1.152). Подставляя в него различные значения W, соответст-
вующие притоку жидкости в данный час, определяют величину сус, t и
сопоставляют ее максимальное и минимальное значения. Если окажется,
что их колебание превосходит допустимые по местным условиям преде-
лы, то для уменьшения колебаний следует увеличить минимальное напол-
нение резервуара, соответствующее величине 1Кус. Если по местным ус-
ловиям можно установить, что сус, t не должно превышать некоторой до-
пустимой концентрации с.0[|, то объем WKc может быть скорректирован
следующим образом;
qco~ <?ус сдоп
Линейные размеры усреднителей в основном зависят от принятого
способа перемешивания в них -жидкости. .....
79
Как известно, для перемешивания жидкости применяют поперечные
перегородки, тангенциальные впуски жидкости, насосы, механические
мешалки и подачу сжатого воздуха через перфорированные трубы — бар-
ботеры. Каждое из этих устройств имеет те или иные достоинства и не-
достатки. Так, например, усреднители с перегородками сложнее в строи-
х ис. 1.8. Схема усреднителя
/-резервуар усреднителя; 2 — выпускная камера; 3 —
выпускное устройство: 4 — подающие лотки; 5 — впуск-
ные отверстия; 6 — барботер
тельстве и проще в эксплуа-
тации, но не обеспечивают
полного усреднения стоков.
Перемешивание с помощью
механических мешалок и
насосов связано с большим
расходом энергии; наличие
в них механических уст-
ройств осложняет эксплуа-
тацию в связи с необходи-
мостью относительно часто-
го ремонта, особенно если
механизмы работают в ус-
ловиях коррозионной среды.
Аналогичные недостатки
свойственны усреднителям
с пневматическим переме-
шиванием сточных вод. Сле-
дует отмстить, что исполь-
зование в качестве барбо-
теров труб из некорроди-
рующих материалов, напри-
мер из полиэтилена, повы-
шает надежность работы
усреднителей и облегчает
их эксплуатацию.
Побудительное перемешивание сточных вод предотвращает выпаде-
ние осадка и образование корки плавающих веществ. Кроме того, оно
способствует удалению из сточной жидкости летучих веществ и частично-
му или полному окислению легко окисляемых соединений.
Барботирование сточной жидкости, являющееся по существу ее пре-
аэрацией, способствует повышению эффективности работы отстойников.
Все эти особенности устройств для перемешивания сточных вод учи-
тываются при выборе типа усреднителя.
Необходимое количество воздуха, подаваемого в усреднитель при
пневматическом перемешивании, определяется уравнением
QoS ?возд (I • 158)
где Qo6 — общий расход воздуха в
п — число барботеров, устанавливаемых в усреднителе;
^иозд — удельная интенсивность барботирования в нм?/ч на 1 пог. м;
L — длина барботера в м.
Удельная интенсивность барботирования qa0Xl зависит от технологи-
ческой задачи аэрации. Если опа сводится только к перемешиванию жид-
кости, то при глубине усреднителя 1—6 м <7„оЗД следует принимать рав-
ной; для промежуточных барботеров, создающих два циркуляционных
потока, 4—6 м'-/ч на 1 пог. м; для пристенных барботеров, создающих
один циркуляционный поток, — 2—3 м3/ч на 1 пог. м.
Если требуется не только перемешивание жидкости, по и предотвра-
щение выпадения осадка, то интенсивность барботирования qw долж-
на быть такой, чтобы минимальная донная скорость циркуляционно-
80
го потока обеспечивала поддержание во взвешенном состоянии частицы
с гидравлической крупностью и.
Зависимость v. от и определяется уравнением
(Ы59)
где Кк3!—коэффициент пропорциональности, равный 5—6 для хлопье-
видных и 10—12 для структурных частиц.
Для создания необходимой интенсивность барботирования долж-
на быть равна:
где Я — глубина слоя воды в усреднителе в м при минимальном напол-
нении;
g — ускорение силы тяжести.
Расстояние между барботерами b зависит от глубины воды в усред-
нителе Н. Оптимальная величина Ъ равна от 2 до 3 Н; расстояние между
барботером и параллельной ему стенкой усреднителя принимают рав-
ным (1,5—2) ЯЧ11П (Нмнп—глубина слоя воды над барботером при ми-
нимальном наполнении усреднителя). Однако в любом случае макси-
мальное расстояние между барботерами Ь„акс не должно превышать
значения
Z\,aKC = 2(0,5 + 2,8/7) 1g (<7ВОЗЛ + 1)- (1.161)
В усреднителе, ширина которого не превышает полуторной глубины,
может быть уложен один барботер, расположенный у стены; при боль-
шей ширине усреднителя (2—3 глубины) укладывают два барботера и
более. Барботеры размещают так, чтобы каждый из них создавал два
циркуляционных потока. В этом случае на каждый барботер должно по-
даваться одинаковое количество воздуха, что облегчает его распреде-
ление. ., • .
Ширина усреднителя . '
его длина
J __ WМИИ
^мин &
Перфорации в барботере следует располагать в нижней его полови-
не в один или несколько рядов; в последнем случае отверстия целесооб-
разно располагать в шахматном порядке. Диаметр перфораций рекомен-
дуется принимать равным 5 мм, а расстояние между ними равным 30—
60 мм.
Барботеры следует укладывать строго горизонтально на подставках
высотой 7—10 см от дна.
Сточную жидкость рекомендуется подавать в усреднитель по лоткам
с водосливными кромками или окнами. Максимальное расстояние между
окнами
l = 2vT„, (1.162)
6 Зак. 223
81
где v — скорость распространения волны максимальной концентрации
вдоль усреднителя; величина ее может быть принята равной
5 мм/сек-,
Ти — время, необходимое для полного перемешивания поступившей
жидкости с содержимым усреднителя; в зависимости от разме-
ров усреднителя Т „ принимают равными 2—5 мин.
Распределительные лотки размещают над поверхностью жидкости в
усреднителе параллельно барботерам, над или между ними. Число рас-
пределительных лотков и расположение в них выпускных окон (на одной
или на обеих стенках лотков) принимают с таким расчетом, чтобы в каж-
дый циркуляционный поток поступало одинаковое количество жидкости.
Углы сооружения в целях предотвращения отложения в них осадка
должны быть не менее 30°.
При небольшом количестве сточных вод могут найти применение
контактные усреднители, представляющие собой резервуары, в которые
жидкость поступает в течение всего периода усреднения без выпуска ее
из усреднителя.
После наполнения усреднителя его содержимое тщательно перемеши-
вается воздухом в течение 15—20 мин, после чего сбрасывается в кана-
лизацию. Интенсивность подачи воздуха 10—15 мъ/ч на 1 пог. м барбо-
тера. Располагают барботеры так же, как и в проточных усреднителях.
Объем контактного усреднителя и усредненная концентрация загряз-
нений определяются по формулам (1.147) и (1.148).
При непрерывном поступлении в усреднители сточных вод необходи-
мо иметь два сооружения. Если же предприятие работает не круглосу-
точно и продолжительность перерыва больше длительности выпуска ус-
редненной воды, то можно ограничиться одним усреднителем.
24. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
Для выделения из сточных вод грубодпепергированпых органических
и неорганических веществ применяют три основных метода: процежива-
ние, отстаивание и центрифугирование. В этих целях используют в раз-
личных конструктивных модификациях решетки, сита, песколовки, от-
стойники, центрифуги п гидроциклоны.
Решетки
Как правило, решетки выполняют роль защитных сооружений и лишь
в отдельных случаях, например при очистке сточных вод кожевенных
заводов или смеси производственных и бытовых вод, они служат в ос-
новном для извлечения таких крупных отходов производства, как мездра,
или отбросов быта — бумаги и тряпья, случайных предметов— крупного
мусора, камней, обломков древесины и т. п., попадание которых в после-
дующие очистные сооружения может вызвать засорение труб и каналов,
а также нарушение нормальной работы или поломку движущихся частей
оборудования (цепей, колес и т. д.).
ГПирина прозоров в таких решетках обычно лежит в пределах 15—
20 мм\ в типовых решетках для процеживания бытовых сточных вод она
равна 16 мм. Очистка решеток механизируется, и лишь при небольшом
количестве задерживаемых отбросов (менее 0,1 м31сутки) допускается
применять решетки с ручной их очисткой.
Отечественная промышленность выпускает несколько типов механи-
зированных решеток для обслуживания очистных станции. Такие решет-
82
ки применяются при совместном отведении бытовых и производственных
сточных вод, а также па производственных стоках, если они содержат
аналогичные грубые примеси.
Вертикальная решетка (рис. 1.9) марки РММВ-1000 применяется при
ширине и глубине канала перед ней 1000 мм. Решетка снабжена элект-
родвигателем А02-21 мощностью 0,8 кет с числом оборотов 1000 в ми-
ТТ Vir 800 nn
нуту. Наклонные решетки марки МГ 98 с поворотными механиче-
скими граблями (рис. 1.10) применяются при ширине канала перед ре-
шеткой 800 мм и глубине его 1200 мм. Решетка снабжена электродвига-
телем АОЛ-41-6 мощностью 1 кет с числом оборотов 930 в 1 мин. Угол
наклона решетки к горизонту 60°. Такие же решетки большей производи-
тельности имеют ширину 1600 мм и устанавливаются в каналах глуби-
ной 2 м. Мощность мотора — 1 кет.
Рис. 1.9. Вертикальная механизированная решетка
1 — электропривод; 2 — граблина; 3 — решетка
При одном агрегате механизированных решеток рекомендуется пре-
дусматривать запасную решетку с чисткой ее вручную.
В зависимости от количества и ценности снятых с решеток отбросов
они или измельчаются и вместе с потоком воды поступают на последую-
щие очистные сооружения, или направляются в цехи утилизации, как,
например, мездра и шерсть с решеток на стоках кожевенных заводов.
В первом случае это приводит к некоторому повышению концентрации
растворенных веществ в сточных водах и к увеличению объема выпада-
ющего в отстойниках осадка, во втором — к снижению тех же показа-
телей.
Для дробления таких отбросов, как отбросы с решеток городских
очистных станций, применимы дробилки молоткового типа; производи-
тельность их 500—1000 кг/ч, мощность электромоторов 20—45 кет при
числе оборотов 1450 в 1 мин.
6* Зак. 223
83
Рис. 1.10. Наклонная механизированная решетка
1— решетка; 2 — граблина; 3 — электропривод
По А
Загрузка
^отбрособ
1000
1500
Дробленые
отбросы
Рис. 1.11. Дробилка
1 — ножи подвижные; 2 — ножи неподвижные
Напрабление
бращеная
ротора
84
Представляют интерес новые тины дробилок и механизированных ре-
шеток небольшой производительности (50—100 кг/ч)* (рис. 1.11). Ме-
таллические и другие недробящиеся предметы из этой дробилки будут
выбрасываться автомати-
чески. Большое преиму-
щество в санитарном и
эксплуатационном отно-
шении перед применяемы-
ми в практике агрегатами
имеют комбинированные
(рис. 1.12) решетки-дро-
билки «К.омминуторы».
Эти дробилки измельчают
отбросы до крупности
10 мм, не поднимая их
выше уровня воды в ка-
нале.
Опытные образцы ком-
минуторов успешно про-
ходят производственные
испытания. Пропускная
способность разрабаты-
ваемых агрегатов 2000 лР
сточных вод в 1 ч.
На очистных станциях
небольшой производи-
тельности, где количество
задерживаемых решетка-
ми отбросов невелико и
чистку решеток произво-
дят вручную, отбросы
временно складывают в
какую-либо закрываю-
щуюся тару (ящик, вед-
ро и т. д.) с дырчатым
днищем для удаления
стекающей воды обратно
в канал, откуда отбросы
периодически вывозят
для ликвидации на пло-
щадки, согласованные с
жидкости
Рис. 1.12. Комминутор
I — ножи неподвижные; 2 — электропривод: 3 — ротор
как производственных, так и бытовых сточ-
органами Санитарного на-
дзора. Отбросы засыпают
землей или сжигают; по-
следний прием применим
при ликвидации отбросов
ных вод.
Работа механических грабель и дробилок легко может быть автома-
тизирована с помощью датчика, связанного с уровнем воды в канале пе-
ред решеткой.
Песколовки
Для выделения из производственных сточных вод таких тяжелых при-
месей, как окалина, песок, шлак и т. д., применяют отстойники; при очи-
* Разрабатываются Академией коммунального хозяйства.
85
стке бытовых сточных вод для тех же целей служат песколовки
(рис. 1.13 и 1.14). Наряду с минеральными примесями в песколовках
задерживаются вещества органического происхождения, гидравлическая
крупность которых близка к гидравлической крупности песка. Соотно-
шение между задержанными минеральными и органическими вещества-
ми зависит от конструкции песколовки, гидравлических условий ее ра-
боты и условий эксплуатации. Хорошо работающие песколовки задержи-
вают песок диаметром 0,25 мм и более. Органические вещества в задер-
жанной массе составляют 15—20%.
Для обеспечения нормальной работы песколовок следует предусмат-
ривать постоянные расчетные скорости движения в них сточной жид-
кости.
В зависимости от направления основного потока сточной жидкости в
песколовках их подразделяют па вертикальные и горизонтальные; пос-
ледние в свою очередь делятся на песколовки с прямолинейным и кру-
говым движением воды.
При очистке смеси бытовых и производственных сточных вод расчет-
ная скорость потока в горизонтальных песколовках обычно нс превы-
шает 0,3 м)сек при максимальном притоке сточных вод и 0,15 — при
минимальном их притоке. Продолжительность потока 0,5—1 мин.
Скорость потока в вертикальных песколовках принимают равной
0,03—0,04 м!сек, а продолжительность потока — 2—2,5 мин. При таких
условиях в песколовках задерживаются минеральные и органические
примеси, имеющие гидравлическую крупность 20—25 мм[сек.
Если производственные сточные воды загрязнены аналогичными пес-
ку примесями, например стоки литейного производства, свеклосахарных
заводов и ряда других, то сооружения для задержания таких примесей
рассчитывают исходя из приведенных выше данных.
При расчете сооружений для задержания тяжелых примесей из дру-
гих производственных сточных вод в каждом конкретном случае необхо-
димо учитывать гидравлическую характеристику этих примесей и необ-
ходимую степень полноты их выделения. Каких-либо осредненных дан-
ных по этому вопросу привести нельзя, так как концентрация нераство-
ренных веществ, их форма, размеры и удельные веса так же разнооб-
разны, как разнообразны и сами производственные сточные воды. На-
пример, крупная окалина в стоках от прокатных станов, которую извле-
кают отдельно, составляет до 90% общего ее количества; гидравлическая
крупность окалины около 100 мм)сек, тогда как гидравлическая круп-
ность наиболее тяжелой примеси некоторых стоков химической промыш-
ленности не превышает 10 мм/сек.
В общем случае при расчете сооружений для задержания тяжелых
структурных примесей из производственных сточных вод можно пользо-
ваться следующими зависимостями:
т _Я.
и0 — W
L--- Tv,
где Г расчетная продолжительность потока сточной жидкости;
Н—рабочая (расчетная) глубина сооружения, принимаемая по ме-
стным условиям; обычно величина II лежит в пределах 1—2 м\
L — расчетная длина сооружения;
ио гидравлическая крупность (скорость осаждения) частиц, кото-
. , рые предполагается задержать (определяется эксперименталь-
но или принимается по данным аналогичных промышленных
предприятий);
86
v — расчетная скорость потока сточной жидкости;
w вертикальная составляющая горизонтальной скорости пото-
ка, тормозящая осаждение; величину w можно принимать рав-
ной 0,Общ
Сооружения с вертикальным движением воды рассчитывают исходя
из условия, что и0 >и. Необходимая высота (глубина) сооружения опре-
деляется по уравнению
Величину Т обычно принимают равной 2 мин.
Конструкцию сооружения выбирают с учетом количества обрабаты-
ваемых сточных вод и их концентрации. Этими же показателями опреде-
ляется способ удаления задержанного осадка.
При небольших количествах бытовых и производственных сточных
вод для задержания песка и аналогичных ему примесей применяют соо-
ружения с кольцевым и вертикальным движением воды. Осадок удаля-
ется из них или под гидростатическим давлением (если песколовки рас-
положены выше поверхности земли), или с помощью гидроэлеватора.
Удаление осадков из горизонтальных песколовок с прямолинейным
движением сточных вод производится в два этапа: сгребание осадка к
специальному приямку и удаление его за пределы сооружения.
Первая операция выполняется скребковыми устройствами различной
конструкции, вторая — гидроэлеваторами или грязевыми насосами. Для
удаления тяжелых осадков, выпадающих при обработке ряда производ-
ственных сточных вод (от прокатных станов, разливочных машин, неко-
торых стоков предприятий строительной промышленности), применяются
грейферы.
Для оборудования прямолинейных песколовок Мосводканалпроектом
разработаны два типа скребковых механизмов (рис. 1.13). Собранный со
дна осадок выгружается в приемный бункер, откуда с помощью гидро-
элеватора направляется для дальнейшей обработки (обезвоживания).
В этих целях применяются напорные гидроциклоны и подсушивающие
площадки.
Второй тип отличается лишь тем, что вместо бункера для приема
осадка служит сборный лоток; с помощью подаваемой в лоток воды оса-
док транспортируется на площадки для обезвоживания. Этот способ
удаления осадка применим, разумеется, лишь в тех случаях, когда пес-
ковые площадки находятся в непосредственной близости от песколовки.
Скорость движения скребков 0,02—0,06 м]сек. Расчетная производи-
тельность скребкового механизма — 0,4—1,5 л3 осадка в 1 ч. Мощность
электродвигателя зависит от производительности установки и лежит в
пределах 2—4,5 кет при числе оборотов электродвигателя 470— 1430 в
1 мин.
Для обеспечения бесперебойной работы песколовок обычно предус-
матривают не менее двух секций этих сооружений. Пропускная способ-
ность каждой из них принимается равной половине расчетного притока
сточных вод.
Содержание песка в бытовых сточных водах сильно колеблется в за-
висимости от местных условий (характера грунта, покрытий проездов и
территории промышленной площадки), а также от времени года. Ориен-
тировочно можно принимать: а) в поселках — 0,02 л на одного человека
в сутки; б) на предприятиях — 0,005—0,01 л на одного человека. Коли-
чество тяжелых примесей в производственных сточных водах зависит от
вида производства и технологического процесса.
87
00
Рис. 1.13. Песколовка
/ — водоподьодящий канал; 2 — механизированная решетка; 3 — гидроэлеватор; 4 — скребковое устройство; 5 — песколовка
Рис. 1.14. Аэрируемая песколовка
/ — шкаф для электротехнического оборудования; -2 — трубопроводы теплофикации; 3 — привод пескоскреба; 4 — устройство для взрыхления; 5 —
гидроэлеватор; 6 — воздухоиод; 7 —аэратор: Я — подвесной пескоскреб; 9 —затвор с электроприводом; 10 — натяжная лебедка; 11 — паз для затвора;
12 — трубопровод для опорожнения
Емкость бункера для приема песка или какого-либо другого тяжелого
осадка определяют в зависимости от способности осадка к цементации и
способа его удаления; при удалении гидроэлеватором емкость бункера
принимается равной суточному количеству осадка, при удалении с по-
мощью грейфера — трехсуточному количеству.
Скребковые механизмы рассчитывают на ежедневную работу.
Отстойники
Отстойники, как известно, предназначаются для возможно полного
удаления из сточных вод нерастворенных тонущих и плавающих орга-
нических и неорганических веществ, не задерживаемых решетками и
песколовками.
Вторичные отстойники служат для выделения из сточных вод, про-
шедших сооружения биохимической очистки, содержащихся в них актив-
ного ила (при очистке в аэротенках) или биопленки (при очистке на био-
фильтрах). Такое же назначение имеют третичные отстойники при био-
химической очистке концентрированных сточных вод по двухступенча-
той схеме.
Последовательное отстаивание применяется также и при очистке од-
них производственных сточных вод. Оно целесообразно в тех случаях,
когда стоки содержат резко различные по физическим свойствам и цен-
ности нерастворенные примеси и когда выпавшие в отстойниках первой и
второй ступени осадки в дальнейшем используются для тех или иных
целей. Нередко двухступенчатое отстаивание применяется при использо-
вании производственных сточных вод в системах оборотного водоснаб-
жения. Первая ступень отстойников в этом случае служит для выделе-
ния лишь какой-то части взвешенных веществ с тем, чтобы остающееся
их количество не мешало повторному использованию осветленной воды;
вторая ступень отстойников служит для очистки сточных вод от нераст-
воренпых примесей до такой степени, чтобы осветленная вода могла
быть выпушена в водоем.
При очистке сточных вод промышленных предприятий применяют
весьма различные по схеме работы и по конструкции отстойники. В боль-
шинстве случаев они не отличаются или мало отличаются от отстойни-
ков, применяемых для очистки бытовых сточных вод. Выбор типа отстой-
ника и его конструкции производится с учетом местных условий: релье-
фа местности, уровня грунтовых вод, количества очищаемых сточных
вод и концентрации в них нерастворенных примесей, характера этих при-
месей, способа последующей обработки осадка и т. п.
Для очистки небольших количеств бытовых сточных вод промышлен-
ных предприятий или смеси их с производственными водами применяют-
ся двухъярусные отстойники различных конструктивных модификаций.
Наибольшее распространение получили отстойники с двумя вписанными
или консольными осадочными желобами (рис. 1.15); реже применяются
прямоугольные отстойники. В последнее время предложен ряд новых
конструкций отстойников с объединенными осадочными и иловыми (сеп-
тическими) камерами.
Двухъярусные отстойники (одиночные и спаренные) по технико-эко-
номическим показателям целесообразно применять при производитель-
ности очистных станций до 10 000 м3 сточных вод в сутки; при большей
производительности целесообразнее предусматривать раздельное отстаи-
вание сточных вод и сбраживание осадка.
Двухъярусные отстойники строятся из монолитного и сборного же-
лезобетона. Монолитные типовые сооружения имеют диаметр от 5 до
Ю м с полезным объемом осадочных желобов (соответственно) от 20 до
90
Поперечный разрез
/2ЙЙ7
Рис. 1.15. Двухъярусный отстойник
желоба; 2 —камера сбраживания осадка; 3 —
1 — осадочные
иловая
труба
91
60 я3, объем иловых камер от 65 до 420 я3. Типовые отстойники из сбор-
ного железобетона делаются трех размеров: 6,5; 10 и 12 я\ объем оса-
дочных желобов 20—65 я3, а иловых камер 100—450 я3.
Так как осадочные желоба двухъярусного отстойника представляют
собой по существу горизонтальные отстойники, технологический расчет
их производится аналогично расчету этих сооружений.
Двухъярусные отстойники для бытовых сточных вод, как известно,
рассчитываются на продолжительность отстаивания 1,5 ч при скорости
потока не более 7 яя/сск. Продолжительность отстаивания при очистке
смеси бытовых и производственных сточных вод следует определять с
учетом данных о кинетике осаждения взвешенных веществ в производ-
ственной воде или по данным о кинетике осаждения их из очищаемой
смеси сточных вод. Остаточное количество взвешенных веществ в отсто-
енной воде в обоих случаях принимается в зависимости от типа соору-
жения для последующей биохимической ее очистки. Если в качестве
окислителя приняты биофильтры, то в поступающей на них воде не
должно быть более 100 яг/л взвешенных веществ; при аэротенках допу-
скается большее их количество (до 150 л/г/л). Необходимость ограничи-
вать концентрацию взвешенных веществ-обусловлена тем, что повышен-
ное их содержание ухудшает работу биофильтров вследствие их заиле-
ния и может вызвать более интенсивный прирост активного ила в аэро-
тенках, что осложняет и удорожает последующую его обработку.
Необходимый объем септической части (камеры) двухъярусных от-
стойников определяют исходя из расчетного количества задерживаемых
или взвешенных веществ, начальной влажности выпадающего осадка и
температуры, при которой будет происходить его сбраживание. В тех
случаях когда в отстойники поступают только бытовые сточные воды от
санитарных узлов предприятия, объем выпадающего в осадочных жело-
бах осадка составляет 0,2-0,3 л на каждого работающего на пред-
приятии в смену; если же кроме бытовых вод с промышленной площад-
ки поступают бытовые воды от рабочего поселка, то объем осадка на
каждого его жителя составляет 0,7—0,8 л в сутки. Начальная влажность
выпавшего осадка в среднем равна 95%.
Продолжительность сбраживания, а следовательно, и объем септиче-
ской камеры зависят от температуры сточной жидкости. При расчетах
принимается средняя ее температура за зимний период. Осредненные ис-
ходные расчетные данные приведены в табл. 1.11.
Таблица III
Продолжи дельность сбраживания
Средняя зимняя температура сточных вод в С 6
7 8,5 10
Продолжительность сбраживания в
сутках ...............................
Объем септической камеры в л на жи-
теля (Г)..............................
210 | 180
110 | 95
150 120 90
80 65 50
60
30
30
15
Строительный объем септической камеры прямо пропорционален су-
точному объему выпадающего осадка w и расчетной продолжительности
его перегнивания, т. е. W=wT. В тех случаях когда совместно очищают-
ся бытовые и производственные воды, содержащие примерно одинаковые
по характеру нерастворимые примеси, величину W определяют по так
называемому приведенному (условному) числу жителей. Приведенное
число жителей определяется по формуле
Р
40 ’
92
где Л „ — приведенное (условное) число жителей;
р — суточное количество взвешенных веществ в сточной воде про-
мышленного предприятия в г;
40 _ суточное количество взвешенных веществ, выпадающих при
отстаивании бытовых вод, отнесенное к одному жителю, в г.
Расчетный строительный объем септической камеры в этом случае
равен:
W -= w (N -J- Л7,,),
где к — объем осадка, выпадающего из бытовых вод, отнесенный к од-
ному жителю.
Если распад осадка, выпадающего из производственных сточных вод,
происходит с иной скоростью, чем скорость распада осадка бытовых вод,
то
W = w (N0T NnT'),
где Т' — продолжительность перегнивания осадка производственного
стока.
За счет анаэробного сбраживания органических веществ в септиче-
ской! части двухъярусного отстойника их количество уменьшается при-
мерно на 50%.
Влажность осадка уменьшается вследствие его уплотнения примерно
до 90%: соответственно уменьшается и занимаемый им объем.
Объем осадка, удаляемого из септической части отстойника, опреде-
ляется по формуле
_ ^„.(IOQ^-pO 0 -
(100-р,)
где —объем удаляемого осадка;
— начальный объем выпавшего осадка при влажности /?п;
рп— влажность выпавшего осадка в % (95%);
ру— влажность удаляемого осадка в % (90%);
0,5 — коэффициент распада органических веществ в септической
части отстойника.
Сброженный осадок удаляется под гидростатическим давлением 1,5—
1,8 м по трубе диаметром 200 мм.
Двухъярусные отстойники для очистки смеси бытовых и производст-
венных сточных вод конструируются с соблюдением тех же соотношений
размеров основных элементов, какие рекомендуются при очистке город-
ских стоков.
При очистке больших количеств бытовых или производственных сточ-
ных вод применяются одноярусные горизонтальные отстойники, обычно
прямоугольной формы в плане. Взвешенные вещества, выпадающие из
сточных вод, удаляются из отстойников чаще всего непрерывно или через
короткие интервалы времени и обрабатываются в отдельных сооруже-
ниях.
В зависимости от производигельности очистной станции горизонталь-
ные отстойники могут быть объединены в одну или несколько рабочих
групп (секций).
Серьезным преимуществом горизонтальных отстойников является
простота их строительства вообще и в частности из сборных железобе-
тонных элементов. Сравнительно небольшая строительная глубина этих
сооружений заставляет отдавать им предпочтение при строительстве в
тяжелых грунтовых условиях, например в водонасыщенных и скальных
грунтах.
93
В основу технологического расчета горизонтальных отстойников кла-
дется гидравлическая крупность тех взвешенных частиц, для задержа-
ния которых предназначается отстойник.
Величину и0 определяют теоретически или экспериментально. В нер-
вом случае пользуются какой-либо из имеющихся для этого формул;
обычно пользуются формулой Стокса
(1.163)
1 о у-
где «о — гидравлическая крупность частицы в см!сек-,
d — диаметр частицы в ел.';
pi — плотность частицы в г/с.тг3;
р — плотность жидкости в г/с.и3;
ц — вязкость жидкости в пуазах;
g — ускорение силы тяжести в см/сек.2.
Объясняется это тем, что в большинстве случаев отстаивания сточных
вод, содержащих частицы диаметром менее 1 мм, создаются условия ла-
минарного режима осаждения; именно таким условиям отвечает форму-
ла Стокса.
Скорость осаждения более крупных частиц определяют по формулам
для промежуточного или турбулентного режима. В последнем случае
пользуются формулой Риттенгера
иа-К | 'llg r‘ dg, (1.164)
где К — коэффициент, зависящий от формы и шероховатости частицы.
Величина этого коэффициента, полученная экспериментально отечест-
венными и зарубежными исследователями1 для частиц различной формы
и удельного веса, колеблется в широких пределах (1,2—2,8). Объясняет-
ся это большим разнообразием форм.
Однако ни одна из имеющихся формул не учитывает действительных
условий отстаивания: осаждение в стесненных условиях, агломерацию,
изменение формы и плотности частицы в процессе ее осаждения. Особен-
но велико значение агломерации при отстаивании сточных вод, содержа-
щих мелкие примеси органического происхождения, как, например, при
отстаивании бытовых вод, стоков кожевенных заводов, предприятий пи-
щевой промышленности и др. Вследствие агломерации фактическая ско-
рость осаждения частиц может увеличиваться в несколько раз по срав-
нению с теоретической.
Способность к агломерации зависит от ряда факторов: концентрации
взвешенных веществ в сточной жидкости, плотности осаждаемых частиц,
их формы и размера, а также от соотношения частиц различного диамет-
ра и вязкости среды. Степень, или коэффициент, агломерации /С., может
быть выражен в общем виде уравнением
К, = А-------5---, (1.165)
(?i - A dm
где А — коэффициент пропорциональности, зависящий от формы частиц
и их концентрации в сточной жидкости;
т] — коэффициент вязкости среды;
т — опытная величина.
Числовое значение /Са характеризуется отношением
(I.J66)
1 Г. М. Ломизе, С. N- Шуберт, Д. М. Мини, Риттенгер н др.
94
где cL,— фиктивный диаметр частицы, эквивалентный фактической ско-
рости ее осаждения;
do—начальный (расчетный) диаметр осаждаемой частицы, эквива-
лентный теоретической скорости осаждения этой частицы.
В зависимости от физико-химической характеристики механических
примесей в сточной жидкости величина Кл колеблется в широких преде-
лах (рис. 1.16)*.
Рис. 1.16, График зависимости коэффициента агломерации от круп-
ности механических примесей к сточной жидкости
/ — бытовая сточная жидкость; 2— сточная жидкость кожевенных заводов
хромового дубления; 3 — то же. растительного дубления; 4— то же, из аэро-
тенков; 5 — сточные воды от прокатных станов
Очевидно, что наиболее надежным путем установления достоверной
скорости осаждения той или иной частицы взвешенных веществ является
экспериментальное определение в лабораторных условиях, как обычно и
делается в практике. Однако надо иметь в виду, что и здесь надежные
результаты могут быть получены лишь в том случае, когда высота h со-
суда, в котором производится отстаивание, равна или близка глубине
отстойника Н. В противном случае необходимо вводить поправочный ко-
эффициент, так как время, требуемое для осаждения взвешенных ве-
ществ, изменяется не прямо пропорционально изменению соотношения
!i и //**.
По данным А. И. Жукова, расчетная продолжительность отстаивания,
соответствующая гидравлической крупности задерживаемых частиц, рав-
на:
T = nt~~, (1.167)
где Т — продолжительность отстаивания, требуемая при высоте отстаи-
ваемого слоя Н\
t — продолжительность отстаивания при высоте слоя h;
п — коэффициент пропорциональности.
Величина п колеблется в широких пределах (рис. 1.17). Она отража-
ет влияние большинства факторов, обусловливающих эффект агломера-
ции при отстаивании в покое.
* По данным Л. II. Жукова.
По исследованиям Л.'И. Жгкова (1930 г.), Эккенфельдора и О'Коннор (1962г.)
С. В. Яковлева и В. И, Калицуна (1963 г.).
95
Полученная тем или иным путем величина и0 является одной из ис-
ходных при технологическом расчете отстойников. Числовое значение ее
может быть постоянным или изменяться в соответствии с гидравличе-
ским режимом работы отстойников.
Из большого числа методов технологического расчета отстойников и
предложенных для этого расчетных формул прогрессивными являются
лищь те из них, которые позволяют наи-
более полно учитывать действительные
условия осаждения и взаимосвязь между
основными расчетными параметрами.
Этому требованию удовлетворяют фор-
мулы, связывающие продолжительность
отстаивания, необходимую для получения
требуемого эффекта осветления сточных
вод, и гидравлическую крупность тех час-
тиц, которые должны быть задержаны в
отстойнике. В общем виде такая связь
выражается уравнением
Т =—- , (1.168)
и0~ш
п
h
Рис. 1.17. Гпафик зависимости г.
И
°Т /Г
где Т — продолжительность отстаивания;
Н — принятая рабочая глубина проточной части отстойника:
Wo—наименьшая скорость осаждения в спокойно стоящей воде тех
фракций взвешенных веществ, которые должны быть задержа-
ны в отстойнике;
w — добавочное сопротивление, испытываемое оседающей частицей
при скорости потока воды в отстойнике v.
Величина w зависит от v и Н. При глубине отстойников до 2 м ее
Рис. 1.18. График зависимости w от скорости
можно принимать по графику
(рис. 1.18); при большей глу-
бине— по одной из имеющих-
ся формул1.
Расчетная глубина отстой-
ников принимается в зависимо-
сти от местных условий (рель-
ефа местности, уровня грунто-
вых вод и т. д.). Чаще всего
она лежит в пределах 1,5—
3 м.
потака При расчете необходимо
учитывать, что фактические
скорости потока в отстойнике всегда превышают те средние скорости.
которые входят в расчетные уравнения при определении живого сече-
ния и длины отстойника. Разница между ними особенно велика в на-
чальной части сооружения; затем она постепенно уменьшается, но сох-
раняется по всей его длине (рис. 1.19). Это значит, что высота активного
(движущегося поступательно) слоя воды в отстойнике всегда меньше
расчетной глубины отстойника и что действительная величина w, зави-
сящая от фактической скорости потока , не остается постоянной и
должна определяться в соответствии с изменяющейся величиной этой
скорости.
1 А. И. Жуков, И. Л- Монгайт, И. Д Родзиллер. Канализация промыш-
ленных предприятий. Госстройиздат, 1962.
96
Отмеченное непостоянство Рф и W в отстойниках учтено в приведен-
ных на рис. 1.20 и 1.21 расчетных схемах. Обе они исходят из того, что
относительно равномерное движение сточной жидкости по всему живому
Расстояние от начала отстойника (3 Золях от L)
Рис. 1.19. График изменения скорости потока в отстойнике по его длине
I — '-'ср --10 мм/сек-, 2 —то же, 5 мм [сек-, 3— то же, 1 мм/сек
его начала, когда высота движущегося слоя достигает расчетной глуби-
ны И отстойника. Фактическая скорость движения оф потока с этого
момента становится практически равной расчетной скорости:
^=Vep=-/-, (1-169)
D П
где q — расчетный приток сточной жидкости в м'/сек',
В — ширина отстойника в ж;
Н — расчетная глубина отстойника в м.
Рас. 1.20. Расчетная схема отстойника Рис. 1.21. Расчетная схема отстойника (по
(по А. И. Жукову) С. М. Шифрину)
Длина участка отстойника, на котором будет наиболее неравномер-
ное распределение скоростей по глубине потока1, зависит от многих
факторов: конструкции водораспределительных и водосборных устройств,
1 При поступлении воды в отстойник через водослив распределение скоростей
погода по ширине отстойника можно принимать равномерным.
7 Зак. 223
*97
глубины отстойника, его длины, начальной скорости движения жидкости
при входе ее в отстойник и др. Она определяется из уравнения (по
А. И. Жукову)
1.15 ЛI/ и
(Ы7°)
где д0 — высота движущегося слоя в начале отстойника (в месте выхо-
да воды из водораспределительного устройства).
Величина h0 зависит от конструкции водораспределителя; при поступ-
лении воды через водослив, как это чаще всего предусматривается в
практике, h0 можно принимать равной 0,25;
К — опытный коэффициент, зависящий от скоростилотока (рис. 1.22).
Величина К с достаточной степенью
точности определяется уравнением
К = 0,02 4- 0,018р. (1.171)
Скорость потока, v,mm/cbk
Рис. 1.22. График зависимости
Л от о
Средняя глубина потока на начальном
участке отстойника
^ср
2,15
(1.172)
Скорость потока на этом участке
И
^1 = Уср .
"ср
Оседающая при такой скорости частица будет
щее усилие w, что снизит скорость ее падения.
Продолжительность потока воды на участке Ц
За это время осаждаемая частица, находившаяся в начале отстойни-
ка в точке а (рис. 1.20), переместится потоком воды в точку а', пройдя
по вертикали путь
(1.173)
испытывать тормозя-
(1-174)
Л1 = /1(«о —И- (1.175)
Для того чтобы эта частица опустилась в иловую часть отстойника (в
точку а"), потребуется время
H — hj
и0 — а>2
А
(1.176)
где w — добавочное сопротивление для частицы, оседающей в потоке,
который движется со скоростью р.р.
За этот промежуток времени осаждаемая частица пройдет путь по
горизонтали
^2 = А Чср • (1-17/)
В конце отстойника скорость потока повышается (см. рис. 1.19) и ус-
ловия осаждения резко ухудшаются. Длина участка с повышенной ско-
ростью зависит от глубины отстойника и конструкции сливного устрой-
ства. При обычных водосливах она равна:
4--^—, (1.178)
tg7.
где а — угол сужения потока у выхода из отстойника, равный 25—30'.
98
Таким образом, необходимая (расчетная) длина отстойника, обеспе-
чивающая задержание частиц заданной (расчетной) крупности при при-
нятых глубинах проточной части отстойника и средней расчетной скоро-
сти потока
^ср
д
вн
(1.179)
определяется как сумма основных его участков, т. е.
А = /j + /2 + /3.
(1.180)
Длина начального участка отстойника или водоворотной его области
(по С. М. Шифрину)1 определяется по формуле
/j = 1,36 ха,
(1.181)
где —расстояние от начального створа в отстойнике до центра водо-
воротной области; величина хц определяется по формуле
“ 1+K°tga
(1.182)
где а — угол между осью и границей расширения струи; принимается
равным 10°;
(2,84 Д — 1)2
5,65 ;2 (1,42 g2 — l)tg?
(1.183)
где £—отношение средней квадратичной скорости к средней скорости
во входном сечении (в расчетах С. М. Шифрина^ принимается
равным единице).
Необходимая длина участка /2 отстойника за водоворотной областью
определяется из уравнения
h о
Я ——
и - ------— v0 Н- 0,04 и0,
/2
(1.184)
где и — гидравлическая крупность частиц, которые необходимо задер-
жать на участке за водоворотной областью отстойника.
Рабочая длина отстойника
(1.185)
Одним из путей улучшения гидродинамических условий работы гори-
зонтального отстойника является создание таких конструкций впуска и
выпуска сточных вод, которые обеспечивали бы равномерное распределе-
ние их по ширине и глубине отстойника. При неглубоких сооружениях
этому достаточно удовлетворительно отвечают незатопленные водосливы
с полупогруженной направляющей стенкой в начале отстойника. Равно-
мерность распределения повышается в том случае, если поступающая
сточная жидкость направляется сначала к торцовой стенке отстойника
(рис. 1.23). При этих условиях неизбежно происходит взмучивание ранее
выпавшего осадка и повышение концентрации взвешенных веществ в на-
1 Подробное изложение метода см. С. М. Шифрин. Современные способы меха-
нической очистки сточных вод. Госстройиздат, 1956.
<♦ Зак. 22»
L = 1Х -г 4-
чале отстойника, имитирующее в какой-то мере взвешенный фильтр; по-
вторное же осаждение взмученного осадка происходит намного быстрее
и полнее, чем при первичном отстаивании.
К числу нередко рекомендуемых приемов повышения равномерности
распределения воды по живому сечению отстойника относится установка
в начале
ра^ределительных решеток
Рис. 1.23. Горизонтальный отстойник
/--водораспределительный желоб; 2-водо-
н а прав тяющая стенка; 3 — илоотводящий
канал
или конце сооружения, а также
рассредоточенный впуск сточной
жидкости. Хотя распределение при
этом несколько улучшается, но в то
же время значительно увеличивают-
ся вихревые потоки, что, как прави-
ло, отрицательно сказывается на
рабочем эффекте отстойника. Если в
сточной жидкости содержатся гру-
бые и волокнистые примеси (напри-
мер, в стоках шерстомоек, кожевен-
ных заводов и т. и.), то решетки бы-
стро засоряются, что значительно
осложняет эксплуатацию.
В зарубежной практике последнего времени значительное внимание
уделяется так называемым горизонтальным отстойникам с вертикальным
движением отстаиваемой сточной жидкости (рис. 1.24). Это — обычный
горизонтальный отстойник, разделенный поперечными полупогруженны-
ми перегородками на ряд секций; по периметру каждой секции размеще-
ны водосборные желоба. Сооружение этого типа представляет собой
Разрез
План
Расчетная схема
Ряс. I. 24. Горизонтальный отстойник с вертикальным движением воды
7 — водоподводящий канал: 2— водосборные лотки (водосливы); 3 — стенки; 4 —
скребки для сгребания осадка; 5 — струенаправляющий щиток; 6 — иловая труба:
7 — волоотводящий канал
100
модификацию давно известного отстойника-ловушки, применяемого в
практике очистки сточных вод целлюлозно-бумажного производству. Ос-
ветленная вода удаляется из отстойников-ловушек с помощью приемных
(сливных) желобов, расположенных равномерно по их длине.
Основным недостатком такого отстойника является то, что значитель-
ная часть поступающей в него сточной жидкости выходит через ближай-
шие к выпуску желоба раньше расчетного времени и выносит повышен-
ное количество взвешенных веществ, что снижает общий эффект отстаи-
вания.
При устройстве вертикальных перегородок этот недостаток устраня-
ется. Экспериментальные исследования опытного отстойника с перего-
родками показали, что строительный его объем используется достаточно
полно (примерно на 70%) и потому фактическая продолжительность от-
стаивания и скорости потока приближаются к расчетным. Производи-
тельность отстойника значительно (на 30—50%) увеличивается по срав-
нению с обычными горизонтальными отстойниками при одинаковом эф-
фекте осветления.
Число перегородок в отстойнике выбирают так, чтобы расстояние
между ними было не больше его ширины. Глубину погружения перегоро-
док принимают с таким расчетом, чтобы продольная скорость потока ни-
же перегородок не превышала допустимую для горизонтальных отстой-
ников величину.
В зависимости от соотношения между принятой глубиной отстойни-
ка Я и глубиной погружения перегородок h осаждение взвешенных ве-
ществ будет происходить в таких же условиях, как в горизонтальных
или в вертикальных отстойниках. По экспериментальным данным опти-
мальный режим создается при
— = 0,5.
> Н
Исходным параметром при гидравлическом расчете отстойников со
сложным движением воды служит требуемая полнота выделения нерас-
творенных примесей. В соответствии с ней принимаются расчетная про-
должительность отстаивания и гидравлическая крупность частиц взве-
шенных веществ, для задержания которых предназначается отстойник.
Основная задача расчета сводится к определению количества сточных
вод, которое должно поступать в каждую секцию отстойника с тем, что-
бы остаточное количество взвешенных веществ в отстоенной воде, отво-
димой из каждой секции, было одинаковым. Очевидно, что это может
быть достигнуто лишь в том случае, если продолжительность пребыва-
ния воды в отстойнике будет одна и та же независимо от tot'd, из какой
секции она выходит.
Так как расстояния от места поступления сточной жидкости в отстой-
ник до водоотводящих желобов различны, то приведенное выше условие
может быть сохранено только при неодинаковой гидравлической нагруз-
ке на секции. Ее величина для каждой секции определяется из равенств:
Т = ti + i'i - - t2 + t-2 = t3 -j- Г + . .. 4- tn + tn , . .
где T — расчетная продолжительность отстаивания, обеспечи-
вающая требуемую полноту удаления взвешенных ве-
ществ;
/л, /2, ..., tn — продолжительность протока сточной жидкости от ме-
ста впуска до первой, второй и т. д. секций;
t\, ^2 •••, Гг — продолжительность протока сточной жидкости в пер-
вой, второй и т. д. секций.
101
Величины ti, t2, . - ' tn и t{, t2.tn определяют исходя из об-
щеизвестных зависимостей между основными элементами потока (ско-
ростью v, продолжительностью Т, длиной пути L, площадью живого се-
чения F и расходом Q):
V = ' (I.I86)
В рассматриваемом случае:
(1.187)
tn . v _ Q — (<h + <7г+<7з+ • • + Qn')
где /ь /2, — расстояние от места впуска сточной жидкости до се-
редины соответственно первой, второй и т. д. секций;
v2, .. . ,vn—горизонтальная скорость потока сточной жидкости
в нижней части (ниже перегородок) отстойника;
Q — суммарное (расчетное) количество сточных вод, по-
ступающих на все секции отстойника;
Q —?1 + ^2 + ?з4 • • • + <7n’> (1.188)
f—площадь живого сечения отстойника ниже перегородок;
<7ь <7г. • • •, <7п— количество воды, поступающей на секции.
Величины (/1, q2,.. .,qn определяются из равенств:
<7П1 = <7г ^ = <?3 Й = • • - -Qnin. (1.189)
Расчетное распределение сточных вод по секциям достигается распо-
ложением водосливов сборных желобов на соответствующих отметках.
Отстойники с перегородками могут работать в режиме отстойников со
взвешенным фильтром. Строительная .стоимость их несколько выше
стоимости обычных горизонтальных отстойников и эксплуатация слож-
нее.
Выпадающий па дно отстойников осадок должен непрерывно или пе-
риодически удаляться. Продолжительность периода его хранения зави-
сит от количества осадка и его способности к загниванию и уплотнению.
Такие легкозагнивающие осадки, как осадки бытовых сточных вод и ря-
да производственных стоков пищевой промышленности, могут храниться
не более суток; 1—3 раза в день должны удаляться способные к цемен-
тации осадки сточных вод предприятий строительной промышленности.
Конструкцию и размеры грязевой части отстойников выбирают с уче-
том способа удаления осадка. Наиболее широкое применение в практике
получили прямоугольные в плайе отстойники с одной или несколькими
воронкообразными приямками для выпавшего осадка. Приямки распо-
лагаются в один или два ряда в начале отстойника; выпавший осадок
удаляется из приямков под гидростатическим давлением с помощью гид-
роэлеватора или грейфера. Для обеспечения сползания осадка приямки
делаются с наклоном стенок на 45—60э; дну отстойника придается уклон
0,05. Все это вызывает необходимость дополнительного заглубления от-
стойника.
Как показывает практика, при эксплуатации таких отстойников воз-
никают трудности, связанные с удалением осадка. Небольшой уклон дна
102
отстойника не обеспечивает сползания осадка к приямку, что нередко
приводит или к его загниванию или чрезмерному уплотнению.
Отмеченные недостатки устранены в отстойниках с механизирован-
ным сбором и удалением осадков (рис. 1.25). В отстойниках устраивает-
ся одна воронка в начале сооружения; выпавший осадок сгребается к ней
механическими скребками.
Рис. 1.25. Горизонтальный отстойник с илоскребом
1 — отстойник; 2 — члоскреб; 3 — приводной механизм
Применяются два типа механизмов для перемещения осадка по дну
отстойников: ленточные скребки и скребки-тележки (рис. 1.26); послед-
ний тип предпочтителен при тяжелых осадках.
Для оборудования прямоугольных горизонтальных отстойников Со-
юзводоканалпроектом разработаны скребковые механизмы шириной 6
и 9 м (рис. 1.26) со скоростью движения 0,6 м в 1 мин. Скребки имеют
электродвигатель мощностью 1,7 кет с числом оборотов 930 в 1 мин.
Каждая секция отстойника имеет свой ленточный скребок. Число секций,
Рис. 1.26. Горизонтальный отстойник со скребковой тележкой
/ — скребковая тележка; 2 — транспортная тележка
103
которые обслуживает тележечный скребок, зависит от количества осадка
и продолжительности перерыва между операциями по его удалению. Для
перемещения скребка из одной секции отстойника в другую служит спе-
циальная транспортная тележка. Следует иметь в виду, что при удалении
осадков из воронки под гидростатическим давлением начальная их влаж-
ность повышается, особенно при удалении относительно легких осадков,
например осадков бытовых
или смеси бытовых и произ-
водственных сточных вод.
С целью снижения влажно-
сти таких осадков, а следо-
вательно, и уменьшения их
объема применяют плун-
жерные насосы; одни насос
обслуживает несколько от-
стойников.
Плунжерные насосы
(рис. 1.27) изготовляются
производительностью 28 и
50 Л13/ч с напором 30 м и
высотой всасывания 7 м.
it
Р.ис. 1.27. Плунжерный насос
Мощность обслуживающих
насосы электродвигателей
(соответственно) 4,5 и 10 кет.
Влажность удаляемого
насосами осадка около 92—
93%, тогда как при удале*
нии его под гидростатичес-
ким давлением она не ме-
нее 95%.
Вертикальные отстойни-
ки применяются в основном
при очистке бытовых сточ-
ных вод; значительно реже
они используются при обра-
ботке производственных сто-
ков. Объясняется это тем,
что гидродинамические ус-
ловия осаждения взвешен-
ных веществ в вертикальных
отстойниках менее благопри-
ятны, чем в горизонтальных;
производственные же сточ-
ные воды многих отраслей промышленности содержат мелкие, с неболь-
шим удельным весом механические примеси, выделение которых путем,
отстаивания затруднительно.
Вертикальные отстойники имеют форму круга (рис. 1.28) или квадра-
та (рис. 1.29).
Круглые (в плане) типовые отстойники имеют диаметр от 5 до 10 м,
размер квадратных — до 14X14 м. Для приема осадка в таких квадрат-
ных отстойниках устраивают четыре пирамидальных приямка. Наклон
стенок приямков и конической части круглых отстойников принимают^
учетом угла сползания осадка, который будет накапливаться в отстой-
никах. Для большинства видов осадков достаточно иметь наклон стенок
45—60°. Емкость приямков определяется по тем же показателям, как и
при горизонтальных отстойниках.
104
Рис. 1.28. Круглый вертикальный отстойник
/ — центральная труба; 2 — отражательный щит; 3 —иловая тпубч
Рис. 1.29. Квадратный вертикальный отстойник
/ — центральная труба; 2 — отражательный щит; 3 — иловая труба
Несомненным преимуществом вертикальных отстойников является
простота удаления из них осадков, которое производится под гидростати-
ческим давлением. Недостатком является большая глубина отстойников,
затрудняющая их строительство при плотных грунтах и при высоком
уровне грунтовых вод.
Исходные данные при технологическом и гидравлическом расчете
вертикальных отстойников те же, что и при расчете горизонтальных от-
105
стойников. Расчетная продолжительность отстаивания бытовых сточных
вод и смеси их с производственными стоками принимается равной 1—2 ч\
скорость потока — не более 0,7 мм/сек, а во вторичных отстойниках —
не более 0,5 мм!сек.
Расчетную скорость потока для производственных сточных вод при-
нимают исходя из наименьшей скорости осаждения тех частиц, на задер-
жание которых рассчитывается отстойник; величина ее не должна пре-
вышать 0,5—0,75 гидравлической крупности осаждаемых частиц. Ско-
рость движения воды в центральной трубе не имеет решающего значе-
ния; чаще всего ее принимают в пределах 30—100 мм)сек. Скорость в
щели между нижней кромкой центральной трубы и поверхностью отра-
жательного щита рекомендуется принимать в пределах 20—40 мм/сек.
Рабочая глубина Н вертикальных отстойников определяется по
формуле
H = 3,Gvt, (1.190)
где v — расчетная скорость движения сточных вод в мм/сек-,
t — продолжительность отстаивания в ч.
Отстойники строятся как из монолитного, так и из сборного железо-
бетона.
Радиальные отстойники для очистки бытовых сточных вод применя-
ются при производительности очистной станции более 20 000 м?1сутки\
при очистке производственных сточных вод этот показатель не имеет ре-
шающего значения.
Расчетная глубина зоны отстаивания в радиальных отстойниках при-
нимается с учетом концентрации взвешенных веществ в сточной жидко-
сти и характера выпадающего осадка. При зернистой его структуре це-
лесообразно применять неглубокие сооружения, при хлопьевидном осад-
ке — более глубокие. Чаще всего радиальные отстойники имеют глубину
у периферийного водосборного желоба 2—4 м.
В отечественной практике применяются отстойники диаметром от 16
до 50 м; для одной из станций аэрации запроектирован отстойник диа-
метром 54 м.
Дну отстойников придается уклон, величину которого принимают с
учетом тех же исходных данных, как и для горизонтальных отстойни-
ков — обычно в пределах 0,001—0,02.
Выпавший осадок перемещается к центрально расположенному при-
ямку скребками, закрепленными на вращающейся ферме (рис. 1.30).
Скорость вращения— 1,5—3 оборота в 1 ч в зависимости от диаметра
отстойника D. При большом объеме выпадающего осадка скребки раз-
мещаются не только на основной ферме, но и на ее консолях.
Из приямка осадок удаляется или под гидростатическим давлением
(из отстойников небольшого диаметра) или специальными насосами
(плунжерными, грязевыми и т. п.). Легкоподвижные осадки, например
активный ил вторичных отстойников на станциях аэрации, могут уда-
ляться непосредственно из отстойной зоны с помощью илососов без сгре-
бания осадка в приямок. Илопрпемные воронки илососов размещаются
на таких же подвижных фермах, на каких закрепляются скребки
(рис. 1.31). Скорость вращения ферм — 0,8—1,5 оборотов в 1 ч в зависи-
мости от D. В тех случаях когда сточные воды содержат не только тону-
щие, но и плавающие вещества (жиры, масла и т. п.), для их удаления с
поверхности отстойника служат специальные устройства (лопасти, водо-
сливы, дырчатые трубы), закрепленные на скребковых фермах на уров-
не зеркала воды в отстойнике.
106
Л/га»
Рис. 1.30. Радиальный отстойник диаметром 18 м из сборного железобетона
конструкции Мосводоканалироекта
I--1 одоподаюисая труба; 2—механические скребки; 3 — распределительная чаша;
4 — труба для удаления осадка
Мощность электродвигателей для вращения фермы обычно невели-
ка — 1—2 кет и зависит от диаметра отстойника и скорости ее вра-
щения.
Технологический расчет радиальных отстойников аналогичен расчет}'
горизонтальных отстойников и производится различными методами.
К числу более точных, хотя и сложных, относятся методы А. И. Жукова,
а также В. А. Клячко и Г. Д. Павлова1. При проектировании радиальных
1 А. И. Жуков, И. Л. Монгайт, И. Д. Родзиллер. Канализация промыш-
ленных предприятий. Госстройиздат, 1962.
В. А. Клячко, И. Э. Апельцип. Подготовка воды для промышленного и
городского водоснабжения. Госстройиздат, 1962.
107
/ — илосоеы; 2 — водоподводящая труба; 3 — илоотводящая труба; 4 — водоотводящая
труба
отстойников иногда применяют более элементарный метод расчета —
расчет по нагрузке на 1 м2 водной поверхности отстойника. Необходи-
мая площадь сооружения в плане по этому методу определяется по фор-
муле
(1.191)
Диаметр отстойника при заданном (или принятом) числе их
°-У 4^- О'ЗД
108
где J: — площадь водной поверхности отстойников в л2;
Q — часовой приток в них сточных вод в м3;
q — расчетная нагрузка сточных вод на 1 м2 водной поверхности от-
стойника в лг3/ч; принимается по нагрузке на отстойники, рабо-
тающие в аналогичных условиях; величина нагрузки колеблется
в широких пределах (0,5—3 м3]ч);
D — диаметр отстойника в м\
п — число отстойников.
Радиальные отстойники можно рассчитывать также исходя из скоро-
сти осаждения и0 самых мелких частиц механических примесей в сточ-
ных водах, которые должны быть задержаны. Размер необходимого соо-
ружения в этом случае определяется по формуле
1 п л и0
(1.193)
где «о — гидравлическая крупность задерживаемых частиц в м/ч
или по формуле
7? = [280 £\0,535 _|_г> (Ы94)
\ и0 /
где 7? — радиус отстойника в м;
q — приток сточных вод в м3!сек-,
г — радиус центральной вихревой зоны, в которой не происходит
осаждение взвешенных веществ, в м; величина г зависит от кон-
струкции водораспределительных устройств и колеблется в пре-
делах 3—5 м.
Первичные и вторичные радиальные отстойники для бытовых сточных
вод или смеси их с производственными водами рассчитываются на про-
должительность отстаивания 1,5 ч при скорости протока в первичных
отстойниках не более 7 мм)сек и во вторичных — не более 5 мм/сек.
Распределение воды в радиальных отстойниках производится с по-
мощью кольцевого водослива диаметром 2,5—3 м со сплошными или
дырчатыми кольцевыми струенаправляющими стенками. Диаметр отвер-
стий принимается с учетом характера взвешенных веществ, содержащих-
ся в сточных водах; обычно он равен 50—100 мм. Число отверстий при-
нимается с таким расчетом, чтобы скорость движения воды в них была
0,3—0,4 м/сек.
Существенной особенностью радиальных отстойников широко рас-
пространенных конструкций является наличие в них повышенных ско-
ростей в зоне впуска сточной жидкости. Этим обусловливается то, что
значительная часть объема сооружений используется не эффективно.
Отмеченный недостаток в значительной мере устранен в отстойниках
с периферийной подачей в них сточной жидкости (рис. 1.32). Вода выпу-
скается из распределительных желобов через водосливы или через за-
топленные отверстия. Водонаправляющая кольцевая стенка не доходит
до дна отстойника на 25—30% его расчетной глубины. Таким образом,
очищаемая вода поступает в сооружение на границе иловой его зоны.
Очевидно, что скорости движения воды здесь минимальные, а условия
для выделения взвешенных веществ — наиболее благоприятные. Водо-
сборные желоба располагаются в центральной части отстойников.
Для удаления выпавшего осадка применяются те же способы и обо-
рудование, как и при эксплуатации обычных отстойников.
Как показали экспериментальные исследования опытных сооружений,
пропускная способность отстойников с периферийной подачей очищаемой
воды почти в 2 раза выше пропускной способности отстойников других
конструкций.
109
Как уже отмечалось, струйность протока сточных вод в горизонталь-
ных и радиальных отстойниках отрицательно влияет на рабочий эффект
сооружений. Этот серьезный недостаток устранен в отстойниках с водо-
распределительными устройствами (рис. 1.33) конструкции канд. техн,
наук И. В. Скирдова.
6
Рис. 1.32. Радиальный отстойник с периферийной подачей жидкости
/ — водоподающий канал: 2— кольцевой водораспределительный желоб с водосли-
вом; 3 — то же, с отверстиями: 4 — кольцевой водосборный желоб; 5 — водонапраъ-
ляющая кольцевая стейка; 6 — илоотводящнй канал; 7—илоскреб
Рис. I. 33. Радиальный отстойник с подвижными водораспре-
делительными устройствами
/ — водораспределительный лоток: 2 — водосборный лоток; 3 — водо-
подающий канал; 4 — илоотволящий каиал; 5 — илоскребы; 6 — водо-
отводящий канал
Подвижное водораспределительное и водосборное устройство пред-
ставляет собой вращающийся желоб, разделенный продольной перего-
родкой на две части. Сточная вода поступает в одну из частей желоба из
центрально расположенной водоподающей трубы и через вертикальные
щели, образованные и регулируемые струенаправляющими лопатками,
сливается в отстойник. Осветленная вода поступает в другую часть же-
лоба через сливной борт и отводится за пределы отстойника.
ПО
Сточная вода, поступившая в отстойник, находится в нем в практиче-
ски неподвижном состоянии, поэтому взвешенные вещества осаждаются
стой же скоростью, что и в лабораторных условиях.
Необходимая продолжительность отстаивания в таком отстойнике оп-
ределяется по формуле
(1.195)
«о
где t — продолжительность отстаивания в ч;
ho—высота активной зоны отстаивания, составляющая примерно
0,85 глубины погружения вращающегося желоба;
и0 — гидравлическая крупность задерживаемых частиц.
За любой отрезок времени желобом подается и отводится одинаковое
количество воды. Следовательно, за один оборот желоб собирает всю по-
ступившую за время t воду; продолжительность ее отстаивания, таким
образом, равна отрезку времени, в течение которого желоб делает один
оборот. Производительность отстойника за время t и необходимые раз-
меры сооружения определяются по уравнениям:
w -= q t k ha ~ R2; (1.196)
(L197>
T Л llQ к
где w — необходимый объем зоны отстаивания;
k — коэффициент использования зоны отстаивания, равный 0,85;
q — приток сточных вод в м31сек',
ho — глубина погружения вращающегося желоба.
Полная расчетная глубина отстойника определяется по формуле
Н = ha + h3 + hu, (1.198)
где h3 — высота защитной (нейтральной) зоны, предупреждающей
взмучивание выпавшего осадка при движении водораспреде-
лительного желоба; принимается равной 0,5 м\
hn— высота иловой части отстойника; принимается равной 0,5 м.
Форма разделительной перегородки в плане водораспределительного
желоба не зависит от количества подаваемой им воды; определяется она
уравнением
b = ti\TR2-~P, (1.199)
где b—ширина водораспределительного лотка на расстоянии I от цент-
ра отстойника;
п — отношение ширины водораспределительного желоба в его нача-
ле к радиусу отстойника /?; величину п рекомендуется прини-
мать равной 0,10—0,12.
Сбор осветленной воды производится с помощью затопленного водо-
слива по всей длине водораспределительного желоба. Коэффициент за-
топления б принимается равным 0,8; коэффициент расхода /и=0,45. Ве-
личина ho при этом равна:
й0 = 1,24 /7з , (1.200)
где Q — производительность отстойника в м3/ч;
Я — радиус отстойника в м\
I — ширина (длина) водослива.
111
Эффективность работы отстойников всех конструкций и любого наз-
начения в большой степени зависит от конструкции водораспределитель-
ных устройств. Входное устройство должно обеспечивать быстрое зату-
хание скорости потока и равномерное распределение его в поперечном
сечении отстойника. Выходное устройство должно обеспечить такую
скорость выхода осветленной жидкости, при которой не происходило бы
взмучивания осадка, выпадающего на дно отстойника.
Гидроциклоны
Рис. 1.34. Напорный глдроциклон
/ — водаподводяшая Tpv6a; 2 — труба для
отвода пульпы: 3 — патрубок для отвода
осветленной воды
Гидроциклоны применяются для очистки промышленных сточных вод
от механических примесей и для уплотнения шлама. Выделение частиц
взвеси в гидроциклонах происходит под действием центробежных сил,
которые возникают благодаря тому, что жидкость в гидроциклоне нахо-
дится во вращательном движении. Центробежные силы в циклопе, дей-
ствующие на частицу, могут превосходить силы тяжести в сотни и более
раз; пропорционально этому увеличивается скорость осаждения частиц.
Поэтому объем или площадь, занимае-
мая гидроциклонами, в десятки и сот-
ни раз меньше объема или площади
отстойников той же производительно-
сти. Это является одним из основных
преимуществ гидроциклонов, делаю-
щим их незаменимыми сооружениями
в тех случаях, когда при расширении
промышленных предприятий недостает
производственных площадей.
Из известных конструкций гидро-
циклонов наиболее широкое распро-
странение получили два типа: закры-
тый, или напорный, и открытый, или
безнапорный,гидроциклоны.
Напорный гидроциклон (рис. 1.34)
состоит из цилиндрической и кониче-
ской частей. В верхней части цилиндра
располагается впускной патрубок.
В нижней части конуса имеется отвер-
стие для непрерывного отвода осадка
в виде пульпы. По оси аппарата в
верхней его части размещается патру-
бок для отвода осветленной воды.
Очищаемая вода подается в гидро-
никлон под напором. Тангенциальное
направление струи обусловливает ее
вращательное движение. Скорость по-
тока на входе может достигать
20 м/сек Далее рабочая струя движет-
ся вдоль стенок по спирали вниз; в ко-
нической части она поворачивает к оси аппарата и по внутренней спи-
рали поднимается вверх к выпускному патрубку. Частицы взвеси под
действием центробежных сил выходят из рабочей струи в пристенный
слой, который вместе со взвесью выходит из аппарата через отверстие
в вершине конуса.
Эффективность разделения суспензий в напорном гидроциклоне зави-
сит от соотношения между геометрическими размерами элементов гидро-
112
циклона и от седиментационных свойств взвеси. Как известно, эти свой-
ства в свою очередь зависят от диаметра взвешенных частиц, их формы,
удельного веса и концентрации.
С повышением концентрации взвесей в исходной воде процесс седи-
ментации замедляется и сепарационная способность циклонов снижает-
ся. Влияние начальной концентрации взвесей особенно велико при обра-
ботке сточных вод, содержащих легкие и мелкие частицы. Так, в гидро-
циклоне диаметром 75 мм из воды, содержащей 300 мг/л тяжелых ча-
стиц (у =4,75 г/слг3), выделяются частицы с гидравлической крупностью
0,4—0,5 мм/сек. При той же производительности гидроциклона, но при
более высокой (2000—3000 мг/л) концентрации легких частиц (р=
= 2 г/см?) в циклоне задерживаются частицы с гидравлической крупно-
стью и около 2 мм/сек (рис. 1.35).
Не меньшее влияние на эффективность сепарации оказывает форма
частиц. Особенно хорошо выделяются частицы обтекаемой формы (пе-
сок); частицы неправильной формы, например, железная окалина, выде-
ляются хуже, несмотря на то, что они тяжелее первых.
Эффективность гидроциклонов характеризуется фактором разделе-
ния Д’, который показывает, во сколько раз скорость выпадения частиц £
жидкости под действием центробежных сил превосходит скорость их осе
дания под действием сил тяжести:
/С- — , (1.201)
S'-
где : — окружная скорость вращения частицы в м/сек-,
g — ускорение силы тяжести в м/сек?-,
г— радиус вращения частиц в м.
Фактор разделения при постоянной скорости вращения обратно про-
порционален радиусу вращения, т. е. диаметру циклона. Сепарирующая
способность циклонов возрастает с уменьшением их диаметра (рис. 1.35).
Рис. 1.35. Влияние диаметра гидроциклона на эффективность осветления при напоре
Н—15 м вод. ст.
/ — концентрация взвеси в исходной воде 300 м.г!л, удельный вес 4,7 г1см^\ 2 — концентрация
взвеси в исходной воде 400 мг;л_ удельный вес 2 г/см3
Ола зависит также от высоты цилиндрической части циклона, угла кону-
са — диаметров входного и сливного патрубков и др. Оптимальные соот-
ношения размеров элементов гидроциклонов, предназначенных для ос-
ветления воды и уплотнения пульпы, приведены в табл. 1.12 и 1.13 (обо-
значения см. на рис. 1.34).
8 Зак. 223
113
Таблица 1.12
Оптимальные соотношения элементов гидроциклона и параметры его работы
при осветлении воды
Диаметр цилиндри- ческой части циклона D в мм Отношение к диаметру ци- линдрической части Напор перед цикловом м вод. ст. Произво- дитель- ность одного аппарата в м9/ч Минимальная гидравлическая круп- ность частиц, задерживаемых в циклоне, в мм]сек
^в "ц удельный вес 2—3,5 г/см2, го==2000—4000 мг/л удельный вес 4,8—5 г/см2, с0 =300 мс/л
D D D D
50 0,28 0,4 0,12 1 10-15 3—4 1,7—1 0,25—0,2
75 0,24 0,27 0,12 1 15—20 5-7 2,1—1,3 0,4—0,3
250 0,2 0,23 0,1 0,7 15—25 46-53 3,7—2,7 0,5—0,2
350 0,16 0,22 0,07 0,68 20—30 75—85 4,6-3,6 1,1—0,8
500 0,13 0,22 0,05 0,8 30 85-90 4,8 1,8
Таблица 1.13
Оптимальные соотношения элементов гидроциклона и параметры его работы
при уплотнении шлама (удельный вес шлама 2,5—3,5 г./слц)
D в мм Отношение к диаметру циклона Напор перед циклопом в м вод. ст. Произво- дитель- ность по воде в м3/ч Концентрация взвеси в г,л
d0 ".1 до уп.ют- нения Со после уп- лотнения
D D D D
50 0,28 0,4 0,12, 1 20 5 17,6 48 2,7
150 0,21 0,28 0,07 0,8 15 20 14,6 565 38,7
250 0,21 0,21 0,07 0,6 15 47 17,5 735 42
500 0,1 0,19 0,04 0,5 17 78 4,75 2225 470
Напорные гидроциклоны широко используются в промышленности и
прежде всего как классификаторы примесей по крупности и удельному
весу. В технологии очистки воды известны лишь отдельные случаи их
применения для предварительного осветления высокомутной речной воды
и выделения тяжелых примесей из сточных вод.
Как показали исследования кандидатов техн, наук И. В. Скирдова и
В. Г. Пономарева, область применения напорных гидроциклонов может
быть значительно расширена. Эти аппараты позволяют выделять из про-
изводственных сточных вод не только удельно тяжелые, но и легкие не-
растворенные примеси. При очистке высококонцентрированных сточных
вод, содержащих 2—4 г/л взвешенных веществ различного удельного ве-
са, целесообразно применение многоступенчатой гидроциклонной уста-
новки с аппаратами разных диаметров; гидроциклопы первой ступени
диаметром 250—350 мм и последней ступени 50—75 и 15 мм.
Многоступенчатая обработка позволяет классифицировать механиче
ские примеси по их крупности и удельному весу, что целесообразно в тех
случаях, когда эти примеси не равноценны с точки зрения их утилизации.
Такая классификация полезна, например, при очистке некоторых сточ-
ных вод металлургических заводов.
Напорные гидроциклоны могут также использоваться для предвари-
тельного уплотнения шламов перед механическим их обезвоживанием.
Особенно эффективно применение этих аппаратов при сгущении зерни-
стых осадков производственных сточных вод.
114
Гидродинамика циклонов чрезвычайно сложна, и поэтому известные
теоретические зависимости, основанные на упрощенных представлениях
о процессе осветления в гидроциклоне, недостаточно точны.
Приводим некоторые из расчетных формул.
Формула Тарьяпа
d _ 80 d2 1^_\п
Vl^TjhQ [d>
(1.202)
где
d— эквивалентный диаметр граничной частицы в см\
d.t — диаметр входного отверстия в см\
;! —плотность частицы в г!смъ\
о— плотность жидкости в г)см2-,
h — высота центрального восходящего потока в см-,
1 1
-----—высоты циклона до уровня сливного отверстия;
2 3
dQ — диаметр сливного отверстия в см\
D—диаметр гидроциклона в см. Тарьян принимает
п = 0,8.
Формула Тарьяпа не учитывает влияния исходной концентрации ча-
стиц.
Формула Поварова
j2
d = 0,75 —
?.v
(1.203)
где '?.> — коэффициент изменения окружной скорости фд- =
h—высота центрального потока, равная высоте гидроциклона за
вычетом !/з высоты конической части;
и—вязкость суспензии в пуазах.
Эта формула также не учитывает влияния исходной концентрации
частиц.
Производительность гидроциклона стандартных размеров приближен-
но может быть подсчитана по формуле Честона
Q- 23,6 F У р,
(1.204)
где Q — производительность в л/мин-,
р — давление перед циклоном в кГ]см2-,
F — площадь живого сечения впускной насадки в см2.
Расчетные данные необходимо уточнять при опытной эксплуатации
образцов гидроциклонов.
Более точным является графический метод расчета напорных гидро-
циклонов, разработанный во ВНИИ Водгео1. Расчетные графики для
подбора напорных гидроциклонов приведены на рис. 1.36. По этим графи-
кам гидравлические и геометрические параметры циклонов различных
диаметров определяются в зависимости от седиментационных свойств
взвеси.
Гидравлическая крупность взвеси, которую необходимо выделить из
воды, чтобы обеспечить требуемый эффект осветления, определяется по
графикам I. Необходимый для этого напор воды при входе в циклоны
различных диаметров определяется по графикам II. Производительность
одного аппарата определяют по графикам III. С выделенными в гидро-
циклоне взвешенными веществами уносится значительное количество во-
ды. Потери ее определяются по графикам IV.
1 Предложен И. В. Скирдовым и В. Г. Пономаревым.
8* Зак. 223
115
Рис. 1.36. Сводный график расчета напорных гндроциклонов при осветлении сточных
вод
1 — от крупносортных прокатных станов, сп=150 лсг/л; 2 — от мелко- и среднесортных прокат-
ных станов, сл==300 мг!л-, 5—от листопрокатных станов, сп=^-2Э0 мг!л
Недостатком напорных гидроциклонов является их относительно вы-
сокая энергоемкость, быстрый износ стенок при обработке вод с абра-
зивной взвесью вследствие высокой скорости вращения, а также труд-
ность выделения с их помощью всплывающих веществ. Для уменьшения
износа внутреннюю поверх-
ность напорных гидроциклопов
футеруют керамикой, базаль-
том или гуммируют.
Высокая турбулентность по-
тока в напорных гидроцикло-
нах ограничивает область их
применения случаями, когда
требуется выделять зернистые
взвеси.
Отмеченные недостатки от-
сутствуют в открытых гидро-
циклонах (рис. 1.37). Эти со-
оружения работают при срав-
нительно невысокой скорости
Рис. 1.37. Открытый гидроциклон
а — с подачей и отводом воды в нижней части
циклона; б —с отводом воды в верхней части
циклона; 1 — водоподводящая труба; 2 — водоот-
водящая труба; 3 — периферийный водослив; 4 —
шламоотводящая труба
воды при входе ее в аппарат
(обычно не более 2—3 м/сек),
что вызывает небольшое гид-
равлическое сопротивление.
Потери напора в таких гидро-
циклонах не превышают
0,5 м вод. ст.
Основной действующей силой, обусловливающей разделение фаз, яв-
ляется, как и в отстойнике, сила тяжести; центробежные же силы состав-
ляют лишь 0,1—0,3 ее величины.
Опыт эксплуатации открытых гидроциклопов, примененных для вы-
деления из сточных вод таких примесей, как песок, показал, что в соору-
жениях диаметром и высотой цилиндрической части по 7 м задержива-
116
ются частицы гидравлической крупностью около 30 мм^сек при нагрузке
сточных вод около 100 м3/м2 в 1 ч.
При очистке на таких сооружениях сточных вод, содержащих более
тяжелые примеси, например окалину от проката металла, при гидравли-
ческой нагрузке на циклон 40 лг3/.и2 в 1 ч в нем задерживаются частицы с
гидравлической крупностью 12 мм/сек. При необходимости задержать
частицы окалины с гидравлической
крупностью 0,3—1 мм1сек нагрузка
должна быть снижена до 2—3
в 1 ч.
Эффективно используемый объем
открытых гидроциклонов обычной
контрукции не превышает 5% их стро-
ительного объема.
Этот серьезный недостаток устра-
нен в многоярусном низконапорном
гидроциклоне (рис. 1.38), конструкция
которого разработана в ВНИИ Вод-
гео.
Объем цилиндрической части аппа-
рата разделен коническими диафраг-
мами на ярусы. В каждый из них вода
подается в трех точках, равноудален-
ных по окружности. Отсюда она дви-
жется по нисходящей спирали к цен-
тру. Осветленная вода выводится в
центральную часть; поднявшись вверх,
она поступает в кольцевой лоток и от-
водится за пределы сооружения.
Под действием сил тяжести и цен-
тробежных сил тяжелые частицы осаж-
даются па нижние диафрагмы каждо-
го яруса и сползают по наклонной
плоскости в шламоприемные карманы,
образованные специальными козырь-
ками. Отсюда они через кольцевую
щель отводятся в коническую часть
циклона. Осадок в виде пульпы уда-
ляется через нижнее разгрузочное от-
верстие. Легкие частицы (масло)
всплывают к верхней диафрагме каж-
дого яруса. Наиболее крупные из них
движутся навстречу потоку воды п,
достигнув щели между диафрагмами н
наружной стенкой циклона, поднима-
ются к последней диафрагме, откуда
выводятся по специальным трубам на
поверхность воды.
Мелкие всплывшие в ярусе частицы
уносятся потоком воды к центру,
Рис. 1.38. Многоярусный низконапор-
ный гидроциклом
1 — цилиндрическая часть; 2 —коническая
часть: 3 — коническая диафрагма: 4 — яру*
сы; 5 — щели для впуска очищаемой во-
ды; 6 — аванкамера; / — распределитель-
ные лопатки; 8 — водоподающие трубы;
9 — выпуски; 10 — шламоотбойные ко-
зырьки; // — шламосборная труба: 12 —
труба для удаления всплывающих ве-
ществ; 13 — труба для удаления шлама
лопатками они отсекаются от потока и через специальные прямоуголь-
ные отверстия, расположенные в верхней части яруса рядом с тангенци-
альными выпусками, попадают в маслоотводящий канал и поднимаются
на поверхность.
Задержанное масло и другие примеси, накопившиеся па поверхности
117
воды, удаляются (периодически или непрерывно) через специальную во-
ронку.
Угол конуса диафрагм должен быть не менее угла естественного от-
коса шлама в воде.
Как показали исследования, многоярусный гидроциклон является на-
иболее эффективным из известных образцов открытых гидроциклопов.
Один ярус циклона по существу заменяет один циклон простейшей кон-
струкции. Производительность многоярусного гидроциклона пропорцио-
нальна числу ярусов.
Особенно эффективно применение многоярусных гидроциклонов при
необходимости удалять из сточных вод относительно мелкие примеси.
Технологический расчет многоярусных циклонов рекомендуется вести
исходя из сепарирующей их способности. При нагрузках на один ярус
1 — 1,5 м21м2 в 1 ч эта способность близка к теоретической. Для частиц с
плотностью pi> 1 она может быть выражена зависимостью
0,35 g
и0 =----------------
—4 ,'<72
1+3,8-10 —
D
для частиц с Pi< 1 (масла, нефтепродукты)
О-23 /т опд\
и0 =---------------—, (1.206)
—4 Ст
1 + 1,9-10
где и0 — гидравлическая крупность задерживаемых частиц в мм!сек\
q — нагрузка в м?1м2 в 1 ч;
D — диаметр гидроциклона; рекомендуется принимать в пределах
0,5—5 м\
Расстояние между диафрагмами обычно лежит в пределах 0,1—0,2 м.
Общая пропускная способность многоярусного гидроциклона:
Q = nq, (1.207)
где п — число ярусов.
При повышенных нагрузках (более 50 м21м2 в 1 ч) режим работы мно-
гоярусного циклона приближается к режиму напорных гидроциклопов.
Преаэраторы
Для повышения эффективности отстаивания мелкодиспергированных,
особенно хлопьевидных, органических примесей применяется предвари-
тельная аэрация сточных вод. Это способствует лучшему отделению
жировых и взвешенных веществ, а также насыщению сточных вод рас-
творенным кислородом, что предотвращает их загнивание при последу-
ющем отстаивании.
В качестве преаэраторов могут использоваться водоподводящие кана-
лы или специально построенные емкости.
Предварительная аэрация особенно эффективна при биохимической
очистке бытовых сточных вод или смеси их с производственными водами.
Ее проводят перед поступлением сточных вод в первичные отстойники.
Эффективность работы отстойников повышается в тех случаях, когда
в преаэраторы подается весь избыток активного ила или около 50% его
количества. Продолжительность преаэрации 10—20 мин при подаче воз-
духа в количестве 0,5 мъ!м2 сточной жидкости.
Эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках
после преаэрации повышается до 65%; БПКпо.™ сточных вод при этом
понижается на 15—20%.
118
25. БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Биохимический (биологический) метод очистки направлен на извле-
чение из бытовых и производственных сточных вод тонкодисперсных и
растворенных в них органических веществ. Этот метод обычно применя-
ют после того, как из сточных вод извлечены грубодиспергировапные
примеси.
Биохимический процесс очистки сточных вод как в естественных ус-
ловиях (на полях орошения и фильтрации, в прудах), так и в искусст-
венно созданных условиях (в аэротенках и биофильтрах) осуществляется
комплексом различных видов микроорганизмов. Важным свойством их
является способность адаптироваться (приспосабливаться) к условиям
среды, т. е. к составу сточных вод и концентрации в них загрязнений, а
также к температуре и активной реакции сточных вод. Этим свойством
объясняется то, что практически биохимическая очистка сточных вод, со-
держащих различного рода органические вещества, осуществляется
одним и тем же комплексом микроорганизмов.
Биохимический метод очистки сточных вод основан на способности
микроорганизмов использовать для питания находящиеся в сточных во-
дах органические вещества (органические кислоты, спирты, белки, угле-
воды и т. д.), которые являются для них источником углерода. Необхо-
димые для жизнедеятельности микроорганизмов азот, фосфор, калий они
получают из различных соединений: азот — из аммиака, нитратов, ами-
нокислот и др.; некоторые микроорганизмы способны использовать азот
из воздуха (азотабактер). Фосфор и калий микроорганизмы получают
из минеральных солей этих веществ. В процессе питания микроорганиз-
мы получают материал для построения своего тела, вследствие чего про-
исходит прирост их массы.
Различают две стадии процесса очистки, протекающие с различной
скоростью; адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной
примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела мик-
роорганизмов и разрушение адсорбированных веществ внутри клетки
микроорганизмов при протекающих в ней химических процессах (окис-
ление, восстановление).
Биохимическая очистка сточных вод может происходить как в аэроб-
ных, так и в анаэробных условиях. Соответственно этому и микроорга-
низмы разделяются па две группы: аэробные и анаэробные.
Биохимическому разрушению путем окисления могут подвергаться и
некоторые минеральные вещества; например, сероводород с помощью
серобактерий окисляется до элементарной серы и серной кислоты; амми-
ак окисляется до азотистой и азотной кислот (нитрификация).
Прирост биомассы микроорганизмов за счет расходования ими части
органических веществ на построение своего тела зависит от соотношения
между количеством органических веществ, поддающихся биохимическо-
му распаду, выраженным БПК, и общим количеством органическиих ве-
ществ, содержащихся в очищаемой сточной жидкости, выраженным
ХПК. Чем больше это отношение, тем полнее будет биохимическая очист-
ка с расходованием значительной части углерода и водорода органиче-
ских веществ на энергетические потребности микроорганизмов и в мень-
шей степени на прирост биомассы, и наоборот. Следовательно, значи-
тельная часть прироста биомассы происходит за счет разницы в количе-
стве органического вещества, оцениваемого по ХПК и ВПК.
В производственных сточных водах отношение БПК к ХКП колеблет-
ся в пределах от 0 до 0,9 и определяется видом органических загряз-
нений.
119
Прирост биомассы активного ила в аэротенке за счет растворенных
органических загрязнений, содержащихся в поступающей в аэротенк
жидкости, определяется по формуле1
у — у ___ Г 1_ т
А = —°" г°-н~г 004 - аб, (1.208)
где А — наличный прирост массы активного ила в аэротенке за
счет растворенных органических веществ;
Уп —ХПК неочищенной воды, поступающей в аэротенк;
Уоч — ХПК очищенной воды, выходящей из аэротенка;
£0.н— БПКполн неочищенной воды, поступающей в аэротенк;
£о.оч—БПКполн очищенной воды, выходящей из аэротенка;
аб— убыль биомассы активного ила вследствие автолиза за вре-
мя пребывания жидкости в аэротенке;
г - - ХПК 1 мг биомассы активного ила
Решив (1.208) относительно Уо,„ получим:
Из последнего выражения следует, что выходящая из аэротенка вода
будет содержать тем меньше растворенных органических загрязнений,
чем большую часть их будут составлять вещества, способные к биохими-
ческому окислению (т. е. чем больше БПКтолп неочищенной воды), чем
глубже она будет очищена от таких веществ (т. е. чем меньше БПКполн
выходящей из аэротенка жидкости) и чем больше будет наличный при-
рост биомассы активного ила А и убыль ее вследствие автолиза а3.
Таким образом, одним из путей повышения степени очистки жидко-
сти в аэротенке является создание в нем условий, способствующих мак-
симальному приросту массы активного ила за счет растворенных орга-
нических загрязнений.
С целью эффективного использования биофильтров и аэротенков в
них должны быть созданы максимально благоприятные условия для
развития микроорганизмов, ведущих процесс биохимической очистки,
так как при неблагоприятных условиях этот процесс замедляется или
прекращается. Эти условия заключаются в следующем.
Концентрация в очищаемых сточных водах органических веществ,
способных окисляться биохимически, не должна превышать допустимую
величину, которая устанавливается опытным путем. Допустимые пре-
дельные концентрации некоторых органических веществ приведены в
табл. 1.1.
Сточные воды с более высокой концентрацией органических веществ
необходимо разбавлять речной водой, не загрязненной сточной водой
промышленного предприятия, биохимически очищенной сточной водой
или бытовой сточной водой до допустимой концентрации.
Снабжение сооружения кислородом воздуха должно быть непрерыв-
ным и в таком количестве, чтобы в очищенной сточной воде, выходящей
из вторичного отстойника, его было не менее 2 мг!л.
Оптимальная активная реакция очищаемых сточных вод лежит в
пределах 6,5—8,5 pH. В отдельных случаях в зависимости от состава
сточных вод она может быть ниже или выше указанных пределов. На-
пример, при наличии жирных кислот pH может быть ниже, а при нали-
чии большого количества азотистых соединений — выше указанных
пределов.
1 И. Д. Родзиллер. О некоторых теоретических вопросах применения метода
сорбции для очистки сточных вод. Труды ВНИИВодгео, вып. 20. Очистка промышлен-
ных сточных вод, 1967, стр. 70—75.
120
Температура сточных вод, поступающих па сооружения биохимиче-
ской очистки, должна быть не ниже 6 и не выше 37°С.
Количество биогенных элементов должно соответствовать БПК очи-
щаемых сточных вод. При БПКиолн =500 мг/л в сточных водах должно
быть фосфора не менее 3 мг/л, а азота — не менее 15 мг/л. С повыше-
нием БПК сточных вод количество биогенных элементов соответственно
увеличивается путем добавки растворов фосфорных и азотных солей.
Концентрация минеральных солей в очищаемых сточных водах не
должна превышать 10 г/л. Предельно допустимые концентрации токсич-
ных веществ приведены в табл. 1.1.
Количество взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на
сооружения биохимической очистки, не должно быть более 100 мг/л
для биофильтров и 150 мг/л для аэротенков; нефтепродукты и масла
должны отсутствовать.
Биохимическая очистка высококонцентрированных по органическим
веществам производственных сточных вод нередко проводится в два
этапа, причем первым из них может быть сбраживание в метантенках.
Основная задача анаэробной очистки состоит в снижении концентрации
органических загрязнений до той степени, при которой они могут быть
дальше очищены в аэротенках.
Биофильтры
По принципу поступления воздуха в толщу загрузки биофильтры
могут быть с естественной и с принудительной подачей воздуха
(рис. 1.39).
Рис. 1.39. Биофильтр
/ — подводящий трубопровод: 2 — водораспределитель — реактивный ороситель; 3 —отвод воды
Биофильтры с естественным поступлением воздуха применяются
для очистки небольшого количества сточных вод (до 1000 м^/сутки).
Для очистки сильноконцентрированных производственных вод и сточ-
ных вод, содержащих вещества, обусловливающие большой прирост
биопленки, применять биофильтры с естественным поступлением возду-
ха не рекомендуется, так как из-за недостаточной гидравлической на-
грузки на 1 м2 поверхности они быстро заиливаются.
121
Распределение поступающих сточных вод по поверхности биофильт-
ра должно быть максимально равномерным, что достигается применени-
ем подвижных (реактивных или наливных колес) оросителей; менее
равномерное орошение при использовании неподвижных оросителей
(спринклеры, качающиеся желоба). Неравномерное распределение
сточных вод ухудшает степень их очистки.
Орошение поверхности биофильтра очищаемой сточной водой про-
изводится циклично с продолжительностью цикла (наполнение и опо-
рожнение дозирующего бачка) в пределах 5—10 мин. Увеличение про-
межутка времени между двумя орошениями неблагоприятно отража-
ется на процессе биохимической очистки, так как биопленка не полу-
чает вовремя необходимое питание.
Нормальный ход процесса биохимической очистки расчетного коли-
чества сточных вод устанавливается после того, как на загрузочном
материале биофильтра образуется биологическая пленка, микроорганиз-
мы которой адаптируются к органическим веществам сточных вод. Со-
зревание биопленки достигается во время пуска биофильтра в эксплуа-
тацию при постепенном увеличении количества подаваемых на него за-
грязнений.
Адаптация микроорганизмов биопленки к видам органических за-
грязнений сточных вод, поступающих на биофильтр, может длиться 2--
4 недели в зависимости от температуры сточных вод; для некоторых
производственных сточных вод она длится несколько месяцев.
Биологическая пленка в различных по высоте слоях биофильтра рас-
тет с разной скоростью — на поверхности быстрее, чем по глубине, что
также зависит от состава очищаемой воды и концентрации органических
загрязнений.
По мере увеличения толщины пленки происходит отмирание нижних
ее слоев и смыв ее с поверхности загрузки биофильтра. При правильно
принятой нагрузке па биофильтр процессы отмирания и нарастания био-
логической пленки идут параллельно; заболачивания биофильтров не
происходит.
Расчет биофильтров производится по окислительной мощности (ОМ)
единицы объема загрузочного материала. Величина ОМ зависит от
многих факторов, в первую очередь, от характера органических загряз-
нений. Для сточных вод, близких по составу к бытовым водам и имею-
щих среднезимнюю температуру 103С, она лежит в пределах до 300 г/л*3.
При иной среднезимней температуре сточных вод окислительная мощ-
ность увеличивается или уменьшается пропорционально отношению
фактической температуры к 10сС.
В тех случаях когда коэффициент неравномерности притока сточных
вод более 2, а продолжительность максимального притока более 1 ч,
объем фильтрующего материала биофильтра принимается по макси-
мальному притоку.
Проектирование биофильтра производится по СНиП П-Г.6-62.
Биофильтры с принудительной подачей воздуха в тело сооружения
(аэрофильтры, высоконагружаемые биофильтры) устраиваются высотой
от 2 до 4 м.
При очистке высококонцентрированных сточных вод применяется
рециркуляция очищенных вод для разбавления сточных вод, поступаю-
щих на биофильтр.
В биофильтрах с принудительной подачей воздуха на отводных тру-
бопроводах очищенных сточных вод устраиваются гидравлические за-
творы глубиной, превышающей давление воздуходувок или вентилято-
ров для подачи воздуха.
122
Воздух подается в междудонное пространство; количество его опре-
деляется по формуле
D=-~, (1.209)
где D — удельный расход воздуха в м3/м3 сточных вод;
а — БПКполн поступающих сточных вод в г/м3.
Допустимая БПКполн смеси рециркуляционных и сточных вод рав-
на:
a.„ = kb, (1.210)
где а —допустимая БПКполн смеси в г/м3;
b— принимается БПКполн очищенных сточных вод в г/м3;
k — коэффициент, зависящий от среднезимней температуры сточ-
ных вод или среднегодовой температуры воздуха и высоты
загрузки биофильтра.
При температуре очищаемой сточной жидкости 7'1=8-т-10°С и высо-
те биофильтра Н\ = 3м величина К=4,4; с повышением температуры ве-
71
личина К увеличивается пропорционально 0,9 —При увеличении
Tl I Н '
высоты биофильтра величина К возрастает пропорционально 1,3 -у-).
\ Их /
Необходимый коэффициент рециркуляции
па~а^'.> (1.2Ц)
ОНм — Ь
где а — БПКполн поступающих сточных вод в г/м3.
Необходимая общая площадь поверхности биофильтров
F = Q(n+ 1)Д..М м2
N
где Q — среднесуточный приток сточных вод в м3;
N — нагрузка в г БПКполн на 1 м2 площади биофильтра в сутки.
Допустимая нагрузка N зависит от температуры сточной жидкости;
при Т’=6-т-37°С она составляет 2300—3000 г.
Количество вымываемой биологической пленки зависит от характе-
ра органических примесей к сточным водам и степени их очистки; в
среднем оно составляет 0,5 БПКполн (по сухому веществу); влажность
пленки ~ 96%.
Аэрофильтры и высоконагружаемые биофильтры проектируют со-
гласно указаниям СНиП П-Г.6-62.
Производительность биофильтров в большой мере зависит от сум-
марной поверхности загрузочного материала и обеспеченности биофиль-
тра воздухом, а также от обеспеченности непрерывного удаления из те-
ла биофильтра отмершей биопленки. Этим объясняется эффективность
применения таких загрузочных материалов, как, например, пластмассы.
Загрузка из пластического материала применяется в виде гофриро-
ванных плит с отверстиями. Такая загрузка обеспечивает более благо-
приятные условия для циркуляции воздуха и не требует таких дополни-
тельных устройств для перемешивания сточной жидкости, как в аэро-
тенке.
При БПК5 = 200 мг/л поступающей жидкости и гидравлической на-
грузке ~ 7,5 м3/м3 в сутки окислительная мощность опытной установки
превышала 1 кг/м3 в сутки, а снижение органических загрязнений со-
ставляло (по БПК5) 80% и взвешенных веществ 85%.
123
Количество органических загрязнений, перерабатываемых в сутки
единицей поверхности загрузочного материала, равно1:
М ----- , П.212)
где q --- гидравлическая нагрузка в лг3/лг3 в сутки;
S — удельная поверхность пластмассовой загрузки в л!2/л!3;
а — БПК поступающих сточных вод в мг/л\
b—БПК сточных вод, выходящих из биофильтра, в мг)л.
Критериальный комплекс для пластмассовой загрузки определяется
по формуле
откуда
Л1 . (1.214)
И — высота загрузки в м\
Р — пористость пластмассовой загрузки в %.
Необходимая высота загрузки (при &= 10 4-100 мг!л} определяется
из уравнения
2.63 (2.15--1g 5) М . (1215)
~'РКТ ’ '
при Ь< 10 мг/л
н 16,66 (1.18-1g 5) М (J О]6\
РКт ’ 7
Количество кислорода, перешедшего в сточную жидкость, которая
движется по поверхности загрузочного материала, равно:
(1.217)
где k „ — коэффициент массопередачи;
s — поверхность межфазного контакта,
т — продолжительность контакта;
Аср— движущая сила массопередачи;
Лер - (1-218)
231g^T
du и dK- начальный и конечный дефицит кислорода в сточной
жидкости.
Коэффициент массопередачи
-ttV- (L219)
Аэротенки
Аэротенки являются наиболее совершенными сооружениями, в ко-
торых возможно осуществлять управление технологическим процессом
очистки сточных вод.
1 По данным проф. С. В. Яковлева, капд. техн, наук Ю. В. Воронова, В. И. Кя-
лицуна, Ю. М. Ласкова.
124
По способам диспергирования в сточных водах воздуха они разде-
ляются на аэротенки:
с механической аэрацией;
с пневмомеханической аэрацией;
с пневматической аэрацией.
Аэротенки с механической аэрацией сточных вод широко использу-
ются за рубежом на очистных станциях небольшой производительности;
они дешевы и просты по устройству. Такие аэротенки с центробежными
импеллерными и цилиндрическими аэраторами для перемешивания и
насыщения кислородом воздуха иловой смеси были исследованы в Ака-
демии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова. Исследования
показали, что количество подаваемого аэраторами воздуха в 2—3 раза
выше, чем при пневматической аэрации через фильтросные пластины.
Однако выявилось, что аэротенки с механической аэрацией экономиче-
ски целесообразно применять только для очистных станций производи-
тельностью до 6000 ж3 сточных вод в сутки. Широкого практического
применения аэротенки с механической аэрацией сточных вод в СССР
пока не получили.
Аэротенки с пневмомеханической аэрацией сточных вод у нас еще
не исследовались, и падежных данных о их работе не имеется.
Наибольшее распространение в отечественной практике для очистных
станций любой производительности получили аэротенки с пневматиче-
ской аэрацией сточных вод (рис. 1.40).
Рис. 1.40. Аэротенк с рассредоточенной подачей сточных вод
1 — подающий трубопровод; 2 — верхний канал: 5 — воздуховод: 4 — фильтросы; 5 — трубо-
провод для пеногашения; 6 — распределительный лоток; 7 — водослив для выпуска иловой сме-
си; 8 — отводящий тэубопровод
125
По принципу поступления сточных вод и возвратного активного ила
аэротенки разделяются на: простые с поступлением сточных вод и воз-
вратного акти1впого ила в начале первого коридора и выходом иловой
смеси в конце последнего коридора; с рассредоточенным поступлением
сточных вод и возвратного активного ила по всей длине первого коридо-
ра и выходом иловой смеси в конце последнего коридора; аэротенки-
смесители с равномерным поступлением сточных вод и возвратного ак-
тивного ила по всей длине аэротенка и равномерным выходом иловой
смеси также по всей длине аэротенка.
Воздух, необходимый для нормальной жизнедеятельности аэроб-
ных бактерий в аэротенке, должен подаваться непрерывно; при этом
обеспечивается также поддержание активного ила во взвешенном со-
стоянии.
Работа аэротенка неразрывно связана с нормальной работой вторич-
ного отстойника, из которого возвратный активный ил непрерывно пе-
рекачивается в аэротенк в количестве
<7=-.—^—, (1.220)
и2 — Ui
где q — объем возвратного активного ила в м3;
Q — объем очищаемых сточных вод в лг3;
Н]—доза (концентрация) активного ила в аэротенке в г/м3-,
и2 — концентрация возвратного активного ила из вторичных от-
стойников в г/м3 (по сухому веществу).
Концентрация активного ила в аэротенке при очистке большинства
производственных сточных вод поддерживается около 3 г/л (по сухому
веществу). Некоторые производственные сточные воды дают небольшой
прирост ила и удовлетворительно очищаются при меньшей концентра-
ции активного ила. Если вторичные отстойники позволяют получить вы-
сокий эффект осветления очищаемых сточных вод при большой концент-
рации в них активного ила, то доза его в аэротенке может быть увеличе-
на. Это дает возможность повысить окислительную мощность аэротен-
ка, но требует увеличения количества подаваемого в него воздуха.
При нормальной работе аэротенка в активном иле кроме зооглей
бактерий содержатся в небольшом количестве инфузории, коловратки,
черви. При нарушении нормальной работы в аэротенке развиваются
нитчатые бактерии, ветвистая зооглея, водные грибы и т. п., которые
вызывают вспухание активного ила. Вспухающий ил плохо оседает во
вторичном отстойнике, вследствие чего увеличивается его вынос с очи-
щенной сточной водой из этого отстойника.
Вспухание активного ила в аэротенке может происходить по следу-
ющим причинам: перегрузка аэротенков загрязнениями, высокое содер-
жание углеводов в очищаемых сточных водах, недостаточное снабже-
ние воздухом, малая величина pH сточных вод. Борьба с вспуханием
активного ила в аэротенке ведется путем уменьшения нагрузки загряз-
нений на аэротенке, увеличения количества подаваемого воздуха, уве-
личения времени пребывания активного ила в регенераторе, повышения
на некоторое время активной реакции сточных вод до pH = 8,9-j- 9,5. Все
эти особенности необходимо учитывать при проектировании и предус-
матривать соответствующие меры.
Для очистки производственных сточных вод с высокой концентраци-
ей органических загрязнений применяют аэротенки-смесители, в кото-
рых сточная вода, попадая небольшими порциями в несколько точек
аэротенка, сразу сильно разбавляется находящейся в нем водой. В та-
ких аэротенках выравниваются нагрузки на активный ил и концентра-
ции загрязнений, что ускоряет биохимический процесс очистки.
126
Воздух подается в аэротенки с учетом способа поступления в них
сточных вод. При рассредоточенном впуске сточных вод и возвратного
активного пла в начале аэротенка создается зона повышенной
концентрации загрязняющих веществ. Поэтому в начало такого аэро-
тенка нужно подавать больше воздуха, чем на последующие участки по
его длине. В аэротенке с рассредоточенным впуском очищаемой воды и
ила и в аэротенке-смесителе поступившие загрязнения распределяются
равномерно по их длине. Поэтому воздух можно подавать в них равно-
мерно, т. е. с одинаковой интенсивностью по их длине.
Выделение регенераторов из общего объема аэротенков предусмат-
ривается в том случае, когда производится неполная очистка сточных
вод или когда возможно изменение состава сточных вод в сторону по-
вышения их концентрации, а также в случае возможных проскоков по-
вышенной концентрации загрязнений при внезапных сбросах сточных
вод в количествах, превышающих расчетное.
Избыток активного ила должен регулярно сбрасываться из вторич-
ного отстойника.
При очистке некоторых видов производственных сточных вод в аэро-
тенке образуется большое количество пены. Гашение ее производится
путем периодического или постоянного орошения поверхности аэротен-
ка очищенной водой с помощью разбрызгивающих насадок на системе
труоопроводов для пенопогашения.
Проектирование аэротенков всех типов производится по СНиП
П-Г.6-62.
Продолжительность аэрации и расход воздуха при полной очистке
сточных вод определяются по формулам:
t = ; (1.221)
D --- ~а- м3/м3 сточных вод, (1.222)
где t — продолжительность аэрации при полной очистке сточных вод
в ч;
а — БПКпо-и поступающих сточных вод в мг/л-,
k — коэффициент использования воздуха, равный 12 г/л4 для по-
ристых пластин и 6 г/лГ4 для дырчатых труб;
/ — интенсивность аэрации в м3/м2 в 1 ч, принимаемая по табл.
1.15;
D — удельный расход воздуха в м3/м3 сточных вод;
Н — рабочая глубина аэротенка в м.
Продолжительность аэрации при неполной очистке сточных вод
t — т(1.223)
расход воздуха
[) - -а —Ь- м3/м3 сточных вод, (1.224)
k на
где т — коэффициент, зависящий от расчетного снижения БПКпои
принимаемый по табл. 1.14;
Ь —• БПК:'.о,-.|. очищенных сточных вод в лга/л;
d — дефицит кислорода. принимаемый по табл. Г. 14.
127
Таблица 1.14
Значения коэффициента т
и дефицита кислорода d
Показатель Значения т и d при расчетном снижении в %
50 60 70 80
т 0,2 0,3 0,45 0,65
d 1 0,9 0,8 0,7
требуемой
Интенсивность аэрации принимают ис-
ходя из требования, чтобы в аэротенк посту-
пало и растворялось такое количество кис-
лорода, которое превышало бы расход его
на протекающие в аэротенке биохимические
процессы. Количество растворяющегося
кислорода, как известно, зависит от темпе-
ратуры очищаемой сточной жидкости, дефи-
цита его в воде, степени диспергирования
воздуха и т. д.; скорость же поглощения
кислорода определяется в основном видом
окисляемых загрязнений, их начальной кон-
степенью очистки сточных вод.
центрациеи и
При начальной БПКо=200 мг'-'/л и БПК очищенной воды 15 мг,л ре-
комендуется принимать интенсивность аэрации, равную 5 м*/м2 в 1 ч.
С повышением исходной концентрации стоков интенсивность аэрации
. БПКо\0-5
также повышается пропорционально величине I ) .
Аэротенки-отстойники рассчитываются на полную очистку по фор-
мулам:
t = -к 2 ;
TR '
D = 0,8 ms/ms сточных вод,
kH
(1.225)
(1.226;
(конеч-
где Т — среднегодовая температура сточных вод;
R — скорость окисления при полной очистке сточных вод
пая БПКполи=15 лгг/л); для бытовых и аналогичных им произ-
водственных стоков принимается равной 45 мг/л в 1 ч; для
каждого вида сточных вод определяется опытным путем.
При рассредоточенном впуске сточных вод в аэротенк продолжи-
тельность аэрации равна:
__ 15а ~ TR (1.227)
Расход воздуха D = 0,8 м3/м3 сточных вод. kH (1.228)
Расчет аэротенков-смесителей производится по формулам:
J. а & (1.229)
R
D = (1.230)
Зп
п = 4,34 d И, (1.231)
где п — процент использования кислорода;
d — дефицит кислорода в долях единицы.
При очистке смеси различных сточных вод расчетную продолжи-
тельность аэрации определяют путем суммирования необходимых про-
должительностей аэрации каждого вида сточных вод, принимая БПК
для каждого из них с учетом взаимного их разбавления.
Предельная начальная концентрация органических загрязнений, со-
держащихся в смеси сточных вод, — до 1000 мг/л.
128
Основным показателем и измерителем динамики процесса биохими-
ческой очистки сточных вод в аэротенках и, в частности, в аэротенке-
смесителе является скорость окисления органических загрязнений во
времени и величина средней скорости окисления их за весь период очи-
стки сточных вод.
Зависимость скорости окисления от природы органических загрязне-
ний, находящихся в сточных водах, концентрации активного ила, адапти-
рованного к данным органическим загрязнениям, количества кислорода,
равномерно распределенного в аэротенке-смесителе, температуры сточ-
ных вод и активной реакции (pH) сточных вод в .приведенных ранее
формулах не раскрыта. Между тем именно от совокупности всех этих
условий зависят величина скорости окисления органических веществ в
аэротенке-смесителе, необходимая продолжительность аэрации, удель-
ный расход воздуха на очистку 1 л«3 сточных вод, а следовательно, не-
обходимые строительные и эксплуатационные затраты.
Средняя скорость биохимического окисления вещества зависит от
дозы активного ила и удельной скорости окисления органических загряз-
нений; она определяется по формуле . с
(1-232)
где ktl— удельная скорость биохимического окисления одним граммом
;. . беззольного вещества активного ила данного вида органиче-
ских загрязнений в мг/г за 1 ч;
и — доза сухого активного ила по беззольному веществу в иловой
смеси аэротенка в г/л.
Удельная скорость биохимического окисления в аэротенке зависит
от природы органических веществ и колеблется в довольно широких
пределах. Для разных видов органических загрязнений она может быть
определена только опытным путем. В табл. 1.15 п 1.16 приведены зна-
чения удельных скоростей биохимического окисления 1 г активного ила
для некоторых видов сточных вод при температуре их 18°С и нейтраль-
ной реакции среды, а также БПК и ХПК некоторых органических соеди-
нений.
. .... Таблица 1.15
Удельная скорость klt биохимического окисления органических загрязнений
некоторых видов сточных вод (по данным Водгео)
Сточная вода в мг/г за 1 ч j Сточная вода i k н в мг/г за 1 ч
Городская ....................
Каиифольно-экстракционных за-
водов ..........................
Заводов синтетических каучу-
ков:
дйвинил-стиролыюго .........
дивинил-метил-стирольного
хлорпренового ..............
изопренового ...............
Фенольная:
от переработки сланцев . . .
от переработки бурого угля .
Целлюлозно-бумажная:
сульфитные ...................
сульфатные .................
12—15
12
7
13
16
12
12
16
3,3
9,4
Нефтесодержащая:
! ЭЛОУ.......................
: обЩИЙ СТОК..................
От производства синтетического
глицерина ......................
От производства тиокола . . .
Содержащая уксуснокислый
кальций ацетальдегид, метиловый
и бутиловый спирт ..............
: Синтетических волокон от произ-
| водства лавсана ................
Газогенераторных на буром угле
Алифатические и ароматические:
бензойной кислоты ............
бензола ....................
Фекальная (безпроизводствеииых
вод) ...........................
6.6
10
30
10
36
15
15
7
20
9 Зак. 223
129
Таблица 1.16
Биохимическая (полная)1 и химическая потребность в кислороде
некоторых органических соединений (веществ) (по данным ВНИИ Водгео)
БПК | ХПК
Вещество
в мг на 1 мг вещества
Бензол ..................................................
Толуол ..................................................
Керосин-бензол ..........................................
Хлористый метилен........................................
Хлороформ ...............................................
Четыреххлористый углерод.................................
Винилиденхлорид .........................................
Нефть:
туймазинская ............................................
балаханская .........................................
ишинбаевская ........................................
Мазут (крекинг-остаток)..................................
Бензин (крекинг) ........................................
Стирол ..................................................
я-метнлстирол............................................
2-метилутадиен 1,3 (изопрен) ............................
Метиловый спирт..........................................
Этиловый » .......................................
Н-бутиловый спирт .......................................
Н-октиловый » .....................................
Аллиловый » .....................................
Диэтиленгликоль .........................................
4.4. Диметил диокса и 1,3................................
Циклический оксановый спирт .............................
Глицерин (пропантриол 1, 2, 3) ..........................
Этриол (триметилопропан) ................................
Метилбутандиол 1,3.......................................
Трибутилфосфат ..........................................
Трикрезилфосфат .........................................
Винилацетат .............................................
Ди (2 этилгексилфенилфосфат).............................
Уксусноэтнловый эфир.....................................
Изобутилацетат ..........................................
Формальдегид ............................................
Ацетальдегид ............................................
Масляный альдегид .......................................
Кротоновый альдегид .....................................
Ацетон ..................................................
Уксусная кислота ........................................
Муравьиная кислота.......................................
Масляная » .....................................
Стеариновая » .....................................
Пальминовая » .....................................
Акриловая » .....................................
Монохлоруксусная кислота.................................
Дихлоруксусная » ...............................
Канифолевое мыло.........................................
Бензойная кислота .......................................
Диэтиламин...............................................
Триэтиламин..............................................
Анилин ..................................................
Метакриламид.............................................
Диметилформамид..........................................
Сахароза ................................................
1,15
1,1
0,162
0
0
0
0
3,07
1,87
0,565
0,335
0,208
0,825
0,43 3,58-4,3
0,3 3-3,6
0,31 3,1-3,72
0,33 3,3-3,66
0,11 3,54
1,6 3,07
1,58 3,11
0,55 3,285
0,98 ’1,5
1,82 2,08
1,43 2,6
1 .2 2,95
1,5 2,2
0,176 1.27
0.45 1,98
0,42 1,51
0,86 1,23
Не разрушается
1,35 2,15
0,1 2,16
1,3 2,2
1 1,673
0,1 2,97
1,49 1,83
2,05 2,2
0,75 1,07
1,068 1,82
1,23 2,44
1,6 2,5
1,68 2,17
0,86 1,065
0,276 0,35
1,4 1,78
1,79 2,94
2,03 2,87
0,83 1,33
0,3 0,592
0,2 0,372
1.2 2,2
1,61 1,97
1,31 2,95
0,05 3,08
1,9 2,41
0,9 1,695
0,1 1,535
0,49 1,12
1 Количество кислорода, используемого при биохимических процессах окисления органических
веществ, без расхода кислорода па нитрификацию Определение ведется до появления 0,1 .иг,'.»
азота нитритов.
130
Продолжение табл. [.16
Вещество
БПК | хпк
в мг на t мг вещества
Глюкоза 0,54 0,92
Фенол 1,16—1,18 2,28 v
Ортокрезол 1,56 2,52
Метакрезол 1,56 2,52
Паракрезол 1,56 2,52
Пирокатехин 1,465 1,89
Резорцин 1,495 1,89
Гидрохинон 0,458 1,89
Азодинитрил изомасляной кислоты (порофор) 0,069 1,39
Некаль-бутилнафталин сульфонат 0,07 1,09
Связь между дозой активного ила, его физическим состоянием, кон-
центрацией очищаемой сточной жидкости и нагрузкой загрязнений опи-
сывается формулой
(1.233)
i m и0
где m—нагрузка загрязнений на 1 г активного ила в г;
- Концентрация Загрязнений СТОЧНЫХ ВОД ПО БПКполн в ило-
вой смеси в г/л;
I-—величина илового индекса возвратного активного ила в л/г;
и0— концентрация возвратного активного ила в г/л.
Концентрация загрязнений сточных вод в иловой смеси аэротенка с
учетом разбавления возвратным активным илом определяется равенст-
вами:
для простого аэротенка
aQ + bq .
“см - _ ,
Q.-\-q
для аэротенка-смесителя
п - aQ'-bq
«(<? + </)
где Q — расход сточных вод в лг3/ч;
q — расход возвратного активного ила в лг3/ч;
п — степень разбавления поступающей иловой смеси в аэротенк-
смеситель.
Иловой индекс зависит от многих факторов, в том числе от степени
очистки сточных вод. Величина его колеблется в широких пределах; в
хорошо работающих аэротенках она равна 50—100 см3, при БПКз сточ-
ных вод а = 2004-500 мг/л. Количество кислорода, которое используется
на биохимическое окисление органических загрязнений и которое сверх
этого должно находиться в растворенном состоянии в иловой смеси
аэротенка, учитывается коэффициентом использования воздуха п. Ве-
личина его зависит от температуры сточных вод, глубины аэротенков,
типа аэраторов и т. д.; для керамических фильтросов в простых аэротен-
ках п— 12; в аэротенках-смесителях
n^-pdH, (1.236)
где р — процент использования кислорода при высоте слоя сточных вод
п = 1 м и при дефиците кислорода d~\.
(1-234)
(1.235)
9* Зак. 223
131
Прямая пропорциональность увеличения коэффициента использова-
ния воздуха выдерживается в том случае, когда отношение рабочей глу-
бины аэротенка к его ширине больше единицы; при Н/В<\ и меньшем
отношении площади аэраторов к площади аэротенков пузырьки возду-
ха быстро поднимаются узкой полосой, и поэтому значительный объем
воды не имеет должного контакта с воздухом, возникающий же цирку-
ляционный поток воды увлекает с собой лишь небольшую часть пузырь-
ков воздуха. Все это сокращает продолжительность контакта воды и
воздуха и снижает коэффициент использования последнего.
Величину п определяют по формуле
n---pdH\ (1.237)
Величина х при отношении площади фильтросов к площади аэро-
тенка 0,05 принимается равной 0,71; при отношении 0,1 — равной 0,77;
при отношении 0,5 — равной 1.
Данные о проценте использования кислорода при различных аэра-
торах приведены в табл. 1.17.
Таблица 1.17
Использование кислорода для разных аэраторов
(при Т'=20°С и атмосферном давлении 760 мм рт. сг.)
Аэратор Значение Р В % Аэратор Значение Р в %
Фильтросная пластина . . .
Фильтросная ткань, артикул
1528 . . ...................
4,34
5,64
Пористая керамическая труба
Дырчатая труба ......
Труба с открытым концом
3,91
1,74
1,7
Дефицит кислорода в аэротенке определяется по формуле д
J - JV-Оз , .(1.238)
Qi
где Оi, —предел насыщения кислородом сточных вод при данной тем-
пературе;
О3 — количество растворенного кислорода в сточной воде при вы-
ходе ее из аэротенка.
Необходимое содержание растворенного кислорода в сточной воде
при выходе ее из аэротенка определяется по равенству:
- . CV-OH-O2, . . (1.239)
где 0’1 — количество кислорода, которое расходуется во вторичном от-
стойнике;
Ог — требуемое содержание растворенного кислорода в сточной во-
де на выходе из вторичных отстойников.
Количество кислорода, которое расходуется на окисление органиче-
ских веществ во вторичном отстойнике при отсутствии в нем искусствен-
ной аэрации, определяется равенством:
О! — Rt, (1.240)
где R — средняя скорость окисления органических веществ во вторич-
ном отстойнике в мг/л за 1 ч; ' ' • •
t — продолжительность отстаивания.
Средняя скорость потребления кислорода во вторичном отстойнике
R k.U.-., ... .... ; (1.241)
где — прирост активного ила в аэротенке. "
.132
Возвратный ил практически не потребляет дополнительного количе-
ства кислорода из раствора той части сточных вод, которая выходит из
вторичного отстойника.
С учетом концентрации активного ила в аэротенке и отношения пло-
щади аэраторов к площади аэротенка расчетные формулы приобрета-
ют следующий вид (при температуре сточных вод 7’=15СС и pH = 7):
t - (1.242)
k„ и t
3pdHx ’
(1.243)
где t — продолжительность аэрации сточных вод в ч;
D — расход воздуха на очистку 1 я3 сточных вод за время аэрации.
По правилу Вант-Гоффа, которое распространяется н на обмен ве-
ществ, скорость реакций возрастает в 2—3 раза при повышении темпе-
ратуры на 10°С. Это правило распространяется также на рост и размно-
жение клеток микроорганизмов до определенных оптимальных темпера-
тур (для мезофилов 30°С и для термофилов 50°С).
Следовательно, при отклонении в ту или другую сторону темпера-
туры сточных вод от обычной Т'=15°С происходит изменение скорости
биохимического процесса очистки, расхода
воздуха и продолжительности аэрации сточ-
ных вод в аэротенке.
Теоретическая зависимость увеличения
скорости биохимического процесса и удель-
ного расхода воздуха в аэротенке с ростом
температуры сточных вод устанавливается
из следующих трех положений.
Скорость биохимического процесса в
аэротенке пропорциональна константе Rl
скорости потребления кислорода на окисле-
ние органических веществ при данной тем-
пературе сточных вод. Величина К) зависит
Рис. 1.41. Зависимость кон-
станты скорости потребления
кислорода от температуры
сточной жидкости
от температуры сточной жидкости и харак-
тера окисляемых веществ. Для бытовых и близких к ним по составу
производственных вод она приведена на рис. 1.41. Если скорость биохи-
мического процесса в аэротенке при температуре сточных вод Т равна
R, а константа скорости потребления при этой температуре Ль то при
другой температуре сточных вод Тх скорость биохимического процесса в
аэротенке будет
Rx =-_R = г R,
(1.244)
где Кх—константа скорости потребления кислорода при температу-
ре Тх .
Процент использования кислорода р.г при тех же аэраторах может
быть выражен равенством:
p^fp-^p. •• <L245>
где Он,х— растворимость кислорода при заданной температуре сточ-
. , , . ных вод;
О„ — растворимость кислорода при Т'=20°С.
. Дефицит кислорода в аэротенке при условии поддержания на выхо-
де из него одного и того же количеству растворенного кислорода будет
133
при температуре сточных вод Т и Тх неодинаков, так как предел насы-
щения воды кислородом при разных температурах сточных вод раз-
личен.
Активная реакция (pH) сточных вод оказывает большое влияние па
развитие и физиологическую деятельность микроорганизмов активного
ила. Это проявляется в том, что ...
ных ионов изменяются условия
при изменении концентрации водород-
поступления питательных веществ в
микробиальную клетку. Соответствен-
но изменяется интенсивность биохими-
ческих процессов; при определенных
значениях pH они прекращаются. Длн
разных видов микроорганизмов пре-
дельные значения pH различны.
Зависимость продолжительности
аэрации и удельного расхода воздуха
от активной реакции сточных вод, от-
личной от нейтральной, учитывается
поправочным коэффициентом Дрц. Ве-
разпых вод и для разных значений pH
случае она должна определяться
личина его различна для
(рис. 1.42). В каждом конкретном
опытным путем.
Таким образом, расчетные формулы для определения продолжитель-
ности аэрации и расхода воздуха в аэротенках принимают следующий
вид:
7. гСц kJ
T.kaU tx
(1.246)
D
3 3 p dx IIх
(1.247)
Как видно из структуры этих формул, в них учитываются все основ-
ные факторы, от которых зависит производительность аэротенка.
Производственные сточные воды и смесь их с бытовыми всегда со-
держат органические загрязнения, которые по своей природе имеют
разные скорости биохимического окисления (см. табл. 1.13). Кроме то-
го, в технологическом процессе работы аэротенка может происходить
одновременное или практически последовательное окисление органиче-
ских загрязнений, т. е. сначала биохимическое окисление веществ лег-
коокисляемых, а затем трудноокисляемых. Недоучет этих положений
может привести к неправильному определению производительности
аэротенков, а следовательно, их строительной и эксплуатационной стои-
мости, пли к плохому качеству очистки сточных вод.
Если в сточной воде содержатся, например, две основные группы
органических загрязнений с разными средними скоростями окисления,
то необходимая продолжительность аэрации сточных вод будет равна:
для первой группы сточных вод
ti ; (1.248)
для второй группы сточных вод
(1.249)
. *\2
где — продолжительность аэрации первой группы сточ-
ных вод;
— концентрация загрязнений первой группы в об-
щей смеси сточных вод;
134
b{ — концентрация загрязнений первой группы сточных
вод на выходе из аэротенка;
— средняя скорость окисления органических загряз-
нений первой группы сточных вод при mi =
= Qi:Q;
t2, а.2, b2 и R2 — соответственно то же для второй группы сточных
вод при m2 = Qi'.Q.
В том случае когда процесс окисления органических загрязнений
этих двух групп сточных вод идет одновременно, продолжительность
аэрации смеси сточных вод в аэротенке должна приниматься по наи-
большему из вычисленных значению t.
Необходимый удельный расход воздуха в этом случае определится
по формуле
Я =-= — (ЯП1Я2 *2)- (1-250)
Зп
В том случае когда процесс окисления органических загрязнений
этих двух групп сточных вод идет последовательно, продолжительность
аэрации смеси сточных вод в аэротенке должна приниматься равной:
t = -j-12. (1.251)
Удельный расход воздуха принимается по той группе сточных вод,
где больше произведение Rt, и определяется по формуле
D = . (1.252)
3 п.
Разумеется, что все сказанное ранее о влиянии на величины t и D
природы органических веществ, концентрации активного ила, темпера-
туры, pH и пр. в равной мере относится и к этим формулам.
Если общий расход сточных вод равен:
Q = Q1-PQ2, (1-253)
где Qi и Q2 — расход первой и второй групп сточных вод,
то концентрация загрязнений общего стока равна:
Qi + Q.1
концентрация загрязнений первой и второй групп" сточных вод по-
рознь будет равна:
«X-—Q6 (1-255)
а2--~0.2. (1-256)
Если на выходе из аэротенка концентрация загрязнений общего сто-
ка равна Ь, то концентрация первой и второй групп сточных вод будет
равна:
br-^-Qi, (1.257)
ь2 = Q2. (1-258)
Необходимая концентрация активного ила будет распределяться по
группам сточных вод пропорционально отношениям
mi = Qi: Q и m, = Q2:Q. (1.259)
135
Пример технологического расчета аэротенков-смесителей. Исходные данные: рас-
ход сточных вод Q= 10000 .ч3/ч, в том числе сточных вод, имеющих первую группу
загрязнений, Qi = 7000 мР/ч, а имеющих вторую группу загрязнений Q2=3000 ле3/ч; кон-
центрация загрязнений общего стока по ХПК=.1ООО мг/л и по БПК поли =700 мг/л; тем-
пература общего стока в двух вариантах — 7’=15° и ТЛ-=30°С; активная реакция сточ-
ных вод в двух вариантах — рН=7 и рН = 5; изменение величины коэффициента КрН
происходит до графику (рис. 1.42); необходимое содержание растворенного кислорода
в сточных водах на выходе из вторичных отстойников О2=2 лга/л; допустимая концент-
рация загрязнений общего стока на выходе из вторичных отстойников 6=15 мг/л; рабо-
чая глубина аэротенка /7 = 4 м; аэратор — керамическая фильтросиая пластинка, имею-
щая р=4,34; сточные воды первой группы — производственные стоки нефтехимических
заводов, второй группы — хозяйственно-бытовые.
Расчет может быть произведен по иловой смеси, находящейся в аэротенке, .или
по притоку сточных вод в аэротенк без учета их разбавления возвратным активным
илом и той водой, которая находится в аэротенке-смесителе.
Конечные результаты расчета, продолжительность аэрации, необходимый объем аэ-
ротенка и удельный расход воздуха по обоим направлениям расчета получаются при-
мерно одинаковые.
1. Расчет прн Т=15°С
а) По иловой смеси при pH = 7. Находим по формуле (1.234) концентрацию за-
грязнений иловой смеси в аэротенке, задаваясь расходом возвратного активного ила
<7 = 5000 м~'ч.
700-10 000 + 15-5000
а.,, =-----------------------= 236 мг/л.
'•'* 2 (10 000-1-5000)
Для обеспечения устойчивой работы аэротенка и вторичного отстойника принима-
ем иловой индекс 1 = 0,08 л/г. Тогда по формуле (1233) необходимая доза активного
ила в иловой смеси при ти0=1 будет рав«1а:
При отсутствии данных анализа находим концентрацию загрязнений первой груп-
пы сточных вод в иловой смесн по формуле (1.255)
236
а1см =------- 7000 = 16э, 2 мг/л
10 000
н второй группы — по формуле (1.257)
236
а2см =------- 3000 = 70,8 мг/л.
21 10 000
Принимаем удельную скорость биохимического окисления сточных вод по
табл. 1.15: для первой группы Kui=6,6 мг/г в 1 ч; для второй группы КИ2^=15 мг/г в
1ч.
Определяем средние скорости окисления в иловой смеси [по формуле (1.232)):
для первой группы
7000
— 6,6-3 ------= 13,86 мг/л в 1 ч;
...л./, А1СМ 10000
для второй группы
3000
'................. Т?2СМ= 15-3 - 0~- = 13,5 мг/л в 1 ч.
Находим концентрацию загрязнений в сточных водах на выходе их из вторичных
отстойников:
для первой группы по формуле (1.257)
i 15
6, =------ 7000 = 10,5 мг/л;
1 10 000
для второй группы по формуле (1.258) , . . . , . . .
15
, 6» =------ 3000'= 4,5 мг/л.
‘ 2 10 000
136
Определяем необходимую продолжительность аэрации сточных вод в аэротенк
для первой группы по формуле (1.248)
165,2 — 10,5
Zlc'' " И як =11,16ч;
I о, оо
для второй группы по формуле (1.249)
70,8 -4,5
Z2cm = =4,91 ч.
13,□
За расчетную продолжительность аэрации общего стока принимается наиболь-
шая продолжительность, т. е. /1см= 11,16 ч.
По формуле (1.208) находим прирост активного ила в аэротенке
,, 1000 - 700 -100 + 15
Un = -----------j—---------= 180 мг/л, . .
где 100 — условно принятая величина ХПК сточных вод на выходе из аэротенка в мг!л
Из этого количества ила приходится на долю:
первой группы сточных вод
7000
(Л, = 180 —----= 126 мг/л-,
П1 10 000
второй группы сточных воД . ... '.. < -
- 3000
С";';-т18О1¥о = м'"г/Л
Средняя скорость окисления оставшихся загрязнений во вторичном отстойнике
[по формуле (1.241)] равна:
для первой группы
126
-- 6,6-----= 0,83 мг/л в 1 ч;
1000 '
для второй группы
54
R2 — 15--------= 0,81 мг/л в 1 ч.
1000
Количество кислорода, расходуемое во вторичном отстойнике при времени отстаи-
вания t0= 1,5 ч [по формуле (1.240)], равно:
Oi= (0,83 + 0,81) 1,5 = 2,46 лта/л.
Необходимое содержание растворенного кислорода в сточных водах на выходе из
аэротенка будет [по равенству (1.239)]
О3 = 2,46 + 2=4,46 мг/л. ' '
Значение дефицита кислорода в аэротенке должно быть поинято по формуле
(1.238)
J 10,15 — 4,46 п
d = —:----------= 0,56,
10,15
где 10,15—предел насыщения при 7' = 15°С.
Коэффициент использования воздуха в аэротенке находим по формуле (1.237).
При рабочей глубине аэротенка Н=4 м и отношении площади аэраторов к пло-
щади аэротенка, равном 5% НЛ=40''1 = 2,75; при отношении, равном 50%,/7 х=41,0 =4.
Тогда при х=0,71
п--= 4,34-0,56.2,75 = 6,7;
при х — 1
п = 4,34-0,56-4 = 9,7.
Удельный расход воздуха на 1 л3 иловой смеси в аэротенке, согласно формуле
(1.250), будет равен:
при п = 6,7 .
D.,, = - (13,86-11,16 + 13,5-4,91) = И;
3-6,7
137
при п=9,7
L>„, = - - g 7 (13,86-11,16 -|- 13,5-4,91) = 7,6.
Удельный расход воздуха в перерасчете па 1 м3 притока сточных вод в аэротенке
будет равен:
при л =6,7
3
0=11 — =33 м3/м3;
при л=9,7
3
0 = 7,6 — = 22,8 м'/м3,
где 3 — разбавление сточных вод возвратным илом и очищенной водой в аэротенке-
смесителе.
' Необходимый объем аэротенка-смесителя
W = 11,16-10 000 = 111 600 м3.
б) Расчет при Т—15°С и рН=5. По графику (см. рис. 1.42) при -рН = 5 коэффи-
циент повышения продолжительности аэрации и удельного расхода воздуха /Срц ра -
вен 1,15,
Для случая одновременного окисления органических загрязнений обеих групп сточ-
ных вод за расчетную продолжительность аэрации необходимо принимать
/ = 11,7-1,15= 13,5 ч;
удельный расход воздуха при л=6,7
0 = 33-1,15 = 38 дг/.и3;
при л = 9,7
0=23,3-1,15 = 26,8 м3/м3-
необходимый объем аэротенка
W = 13,5-10 000= 135 000 м'3.
2. Расчет при 7 = 30° С
а) по притоку сточных вод при рН=7. По графику (см. рис. 1.41) находим значе-
ние коэффициента з:
коэффициент р принимаем равным 0,75.
По формуле (1.248) находим необходимую продолжительность аэрации сточных
вод для первой группы:
490— 10,5
ti =-------------?—= 6 ч;
2-6,6 • 8,8 -jg-
по формуле (1.249) —для второй группы:
. 210 — 4,5
/2=----------:-у = 2,6ч.
: 2,15-8,8 -1()-
Паходим величину дефицита кислорода
dx
7,63 — 4,46
7,63
= 0,42.
По формуле (1.247) определяем необходимый удельный расход воздуха для пер-
вой группы:
при х=0,71
7
2-6,6-8,8 -гтг 6
D, =_________________121_____= 43,2;
3 • 0,75 • 4,34-0,42-2,75
138
при Х=1
7
2-6,6-8,8- — 6
, 1 3-0,75 4,34 • 0,42-4 ' ;
По той же формуле определим необходимый удельный расход воздуха для второй
группы при х = 0,71:
3
2,15-8.8- ——2,6
3-0,75-4,34-0,42-2,75
3
2,15-8,8- —-2,6
1 3-0,75-4,34 • 0,42-4
Общий удельный расход воздуха на 1 м3 сточных вод будет равен:
при х=0,71 или при п=6,7
О —43,2 г 18,3 = 61,5;
при х=1 или при п = 9,7
D = 30-Н 12,5 = 42,5.
Необходимый объем аэротенка-смесителя
W = 6-10 000 = 60 000 м3.
б) при рН = 5. По графику (см. рис. 1.42) найдем коэффициент повышения про-
должительности аэрации и удельного расхода воздуха Крн =.1,15-
Для случая одновременного окисления органических загрязнений обеих групп
С 1 очных вод
t = 6-1,15 -- 6,9 ч;
удельный расход воздуха:
при п = 6,7
0=61,5-1,15 = 70,7; ’ /
при п = 9,7 «
О = 42,5-1,15 = 48,9.
Необходимый объем аэротенка
IF = 6,9-10 000 — 69 000 м:>.
Принцип работы аэротенка-смесителя (быстрое выравнивание кон-
центрации загрязнений в аэротенке и тем самым нагрузки на активный
ил) широко используется в отечественной и зарубежной практике очи-
стки производственных сточных вод. Технологических схем и конструк-
тивных разновидностей аэротенков-смесителей довольно много. Одна
из зарубежных схем таких сооружений (Франция) приведена на
рис. 1.43.
Аэротенк разделен на две части, работающие самостоятельно; меж-
ду ними расположен коридор для неочищенных вод. Каждая половина
аэротенков состоит из 8 последовательно расположенных коридоров.
Первый коридор предназначен для транспортировки активного ила,
поступающего из вторичных отстойников, и распределения его по всей
длине аэротенка. В разделительной продольной стенке на глубине 1 м
имеются отверстия г/=200 мм через 1 м для впуска ила в коридор-реге-
нератор.
139
Второй коридор предназначен для регенерации активногогила.
В стенке, смежной со следующим коридором, вделаны патрубки d=
— 200 мм через 1 м наклонно с подъемом на глубине 1.2 м для впуска
активного ила в смежный коридор. В этой же стенке на глубине 0,9 .и
через 1,86 м вделаны патрубки d = 500 мм, сообщающие непосредствен-
но регенератор и первую ступень аэротенка; патрубки служат для впу-
ска активного ила в аэрационный коридор.
Рис. 1.43. Технологическая схема аэротенков с поперечной циркуля-
цией (Франция)
/ — коридор активного ила; 2 — регенератор; <3 —коридоры; 4 — I ступень
аэротенка; 5 - • И ступень аэротенк; _ 6—UI ступень аэротенка; 7 — отводной
канал очищенных вод; 8 — коридор неочищенной воды
Третий коридор предназначен для транспортирования первой пор-
ции сточных вод и смешения их с частью активного ила, а также для
распределения этой смеси по всей длине аэротенка. В обе стенки кори-
дора вделаны наклонно патрубки с?=200 мм через 3,72 м на глубине
1,2 м для впуска активного ила в четвертый коридор и для впуска в не-
го смеси неочищенной жидкости с активным илом.
140
Четвертый коридор предназначен для аэрации первой порции неочи-
щенных сточных вод, смешанных с активным илом.
Пятый коридор служит для транспортирования второй порции не-
очищенных сточных вод.
Шестой коридор предназначен для аэрации второй порции неочищен-
ных сточных вод, смешанных с аэрированными сточными водами пер-
вой ступени; он оборудован так же, как и четвертый коридор.
Седьмой коридор предназначен для транспортирования третьей пор-
ции Неочищенных сточных вод. Размеры и оборудование третьего, пя-
того и седьмого коридоров аналогичны.
Восьмой коридор предназначен для аэрации третьей порции неочи-
щенных сточных вод, смешанных с аэрированными сточными водами
второй ступени. Четвертый, шестой и восьмой коридоры имеют одинако-
вые размеры и оборудование.
Девятый коридор служит для сбора и отведения иловой смеси на
вторичные отстойники.
Смежная с аэротенком стенка имеет два ряда отверстий <i=200 мм.
расположенных на глубине 0,8 и 1,8 м в шахматном порядке через 1 м;
через них иловая смесь переливается в сборный коридор.
Воздух подается во все коридоры по трубопроводам, из которых опу-
щены воздушные трубки с открытыми концами через 1 м.
Вторичные отстойники
Вторичные отстойники служат для задержания из биохимически очи-
щенных сточных вод выносимой из биофильтров бионленки и активного
ила После аэротенков.
Вторичный отстойник для отстаивания иловой смеси из аэротенков
технологически связан с работой аэротенка, так как из него отбирается
возвратный активный ил, который непрерывно подастся в аэротенк
(или регенератор ила). Следовательно, нормальная работа аэротенка
зависит от количества и качества возвратного активного ила.
Концентрация активного ила в непрерывно возвращаемом его объе-
ме зависит от того, насколько эффективно работает вторичный отстой-
ник, а качество ила — от содержания растворенного кислорода в ило-
вой смеси, поступающей во вторичный отстойник, и продолжительности
ее отстаивания. Вторичные отстойники рассчитываются на пребывание
в них иловой смеси ие менее 2 ч. В поступающей в отстойник иловой
смеси должно быть такое количество растворенного кислорода, чтобы
в выходящей из отстойника воде его содержалось не менее 2 мг]л.
Конструкцию вторичного отстойника следует выбирать с учетом этих
требований, а также того, чтобы на дне отстойника активный ил не за-
леживался, так как это может вызвать его загнивание, вспухание и в ко-
нечном счете всплывание на поверхность, т. е. увеличение выноса взве-
шенных веществ из вторичных отстойников. Этим условиям удовлетворя-
ют радиальные отстойники с илососами и вертикальные круглые в пла-
не отстойники. Квадратные вертикальные отстойники работают менее
удовлетворительно.
При двух и более вторичных отстойниках необходимо предусматри-
вать равномерное распределение между ними поступающей из аэротен-
ков смеси сточных вод и активного ила, а также равномерное удаление
из отстойников уплотненного возвратного ила.
Причиной выноса активного ила из вторичных отстойников может
быть также его концентрация, превышающая предельную для данной
нагрузки, а также поступление в аэротенки масел, нефтепродуктов, жи-
ров, которые могут вызвать всплывание активного ила.
141
Осадок из вторичных отстойников после биофильтров должен уда-
ляться не реже одного раза в сутки; с учетом этого объем иловой каме-
ры следует предусматривать на двухсуточное накопление осадка.
Вторичные отстойники рассчитываются по указаниям СНиП НТ.6-62.
Метантенки для сточных вод
Для предварительной очистки высококонцентрированных по органи-
ческим веществам производственных сточных вод применяются метан-
тенки той же конструкции, что и для сбраживания осадков сточных вод
(рис. 1.44).
Рис. 1.44. Метантенк
1 — газоприемиик; 2 — электродвигатель; 3 — люк*. 4 — пропеллерная мешалка; 5 — плшподаю-
шая труба: 6'- илоотводяшая труба
Биохимический процесс разрушения органических загрязнений сточ-
ных вод в анаэробных условиях производится комплексом анаэробных
микроорганизмов; в результате количество загрязнений уменьшается за
счет превращения их в газы и растворимые соли, а также за счет роста
биомассы анаэробных микроорганизмов. После метантенков сточная
вода перед подачей ее в сооружения аэробной биохимической очистки
должна быть освобождена от биомассы анаэробных микроорганизмов и
путем аэрации — от растворенных газов, которыми она обогащается в
метантенках .
Как и при сбраживании осадков, в результате распада органических
загрязнений сточных вод в метантенках выделяются газы СН4, СО2, Н2,
N2 и H2S.
Метод анаэробного сбраживания применяется за рубежом для пред-
варительной очистки сточных вод заводов пивоваренных, дрожжевых,
винокуренных, а также фабрик, изготовляющих консервы, бумагу, пе-
нициллин п синтомицин; снижение концентрации (по БПК) достига-
ет 90%.
Анаэробное сбраживание высококонцентрированных сточных вод ус>
142
пешно применяется в СССР для предварительной очистки сточных вод
ряда производств, в том числе сточных вод фабрик первичной обработки
шерсти (шерстомойные воды). Перед подачей этих вод в метантенки из
них предварительно извлекается шерстный жир, представляющий собой
ценный продукт. После выделения основной массы жира сточные воды
имеют БПКполн =20 г!л, шерстного жира 8 г/л, взвешенных веществ до
25 г/л и pH около 10. В результате сбраживания ВПКполн СТОЧНЫХ ВОД
снижается до 2 г/л.
При мезофильном процессе сбраживания в одноступенчатом метан-
тенке нагрузка по БПК не превышает 500 г/лг3 объема метантенка в
сутки; при том же процессе сбраживания в двухступенчатых метантен-
ках нагрузка достигает 2000 г/м3 в сутки.
Столь высокая интенсивность сбраживания достигается при возвра-
те зрелого осадка из метантенка второй ступени в первую и непрерыв-
ном перемешивании содержимого метантенка первой ступени. Метан-
тенк второй ступени предназначен в основном для дображивания орга-
нических загрязнений и уплотнения зрелого осадка без подогрева.
Объем метантенков определяется по формуле
цу . О Q
А ’
где 1К- - объем метантенков в м3;
а —БПКполн поступающих сточных вод в кг/м3 сточных вод;
b -- БПКполн выходящих из метантенка сточных вод в кг/м3',
А - допустимая нагрузка на 1 м3 метантенка по БПКполн в кг;
Q — расход сточных вод в м3/сутки.
Проектируются метантенки по СНиП П-Г.6-62.
26. ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
На сооружениях биохимической очистки (аэротенки, биофильтры)
сточные воды очищаются до БПКполн =15 мг/л и по содержанию взве-
шенных веществ также до 15 мг/л. По санитарным условиям обычно
после такой полной биологической очистки сточные воды допускаются
к спуску в водоем.
Дальнейшая очистка сточных вод на этих сооружениях считается
экономически не оправданной, так как скорость окисления оставшейся
части органических загрязнений резко снижается, вследствие чего дли-
тельность периода очистки увеличивается, что влечет за собой увеличе-
ние строительных объемов сооружений; в аэротенках, кроме того, воз-
растают затраты энергии на подачу воздуха.
Некоторые виды производственных сточных вод, имеющих скорость
окисления значительно большую, чем бытовые сточные воды, могут очи-
щаться в аэротенках до БПКполн значительно ниже 15 мг/л при срав-
нительно небольшом увеличении объема аэротенков и общем увеличе-
нии расхода воздуха за весь период аэрации.
В связи с охраной от загрязнения водоемов рыбохозяйственного зна-
чения в последние годы диктующими степень необходимой очистки
сточных вод стали требования Главрыбвода, различные для разных уча-
стков водоемов. Для нерестовых участков водоемов они сводятся к то-
му, что БПК очищенных сточных вод и количество содержащихся в
них взвешенных веществ не превышало тех количеств, которые содер-
жатся в воде водоема у места спуска сточных вод, т. е. БПК и количе-
ство взвешенных веществ должны быть не выше 2 мг/л. Для участков
143
водоемов, 'имеющих значение для сохранения рыбных запасов, эти тре-
бования несколько понижены, например БПК сточных вод и содержание
взвешенных веществ должны быть не более 5 мг/л.
Для удовлетворения требований Главрыбвода приходится преду-
сматривать дополнительную, более глубокую очистку сточных вод, ко-
торые уже прошли полную биохимическую очистку.
Доочистка сточных вод, имеющих среднюю скорость окисления орга-
нических загрязнений большую, чем скорость окисления бытовых вод,
достигается удлинением периода аэрации в аэротенках. В этом случае
не только достигается необходимое
Рис- 1.45. Эффективность рабо-
та песчаных фильтров
снижается на них в среднем
снижение БПК и количества взвешен-
ных веществ, ио и более полное насы-
щение очищенных сточных вод раство-
ренным кислородом.
Промышленные сточные воды, име-
ющие скорость окисления органиче-
ских загрязнений равную или мень-
шую скорости окисления бытовых сточ-
ных вод, доочищаются путем фильтро-
вания через песчаные фильтры или
сетчатые микрофильтры.
При фильтровании биохимических
очищенных сточных вод через песча-
ные фильтры со скоростью до 10 м/ч
БПК сточных вод снижается на 50%;
несколько больше снижается содержа-
ние в них взвешенных веществ
(рис. 1.45). Примерно такой же эф-
фект доочистки достигается в зарубеж-
ной практике’: на песчаных фильтрах
задерживается около 75°/0 взвешен-
ных веществ, а БПК снижается на
85%: микрофильтры работают менее
эффективно: концентрация взвесей
на 65%; БПК —на 80%.
Микросетчатый фильтр (рис. 1.46) состоит из вращающегося брон-
зового решетчатого барабана, установленного в железобетонном или
металлическом резервуаре. На барабан надета сетка из нержавеющей
стальной проволоки с очень мелкими отверстиями. Одна сторона бара-
бана плотно закрыта, другая открыта и служит для пропуска в него об-
рабатываемой воды. Над полой осью барабана помещается лоток для
приема промывной воды, откуда она отводится через полую ось бара-
бана.
При фильтровании вода входит в барабан с открытого его конца,
проходит через фильтрующую сетку, оставляя загрязнения на внутрен-
ней ее поверхности, и поступает в резервуар, в котором установлен
фильтр. Сверху сетка все время промывается водой из насадок.
Фильтрующая сетка поддерживается второй сеткой из нержавеющей
стали с более крупными отверстиями.
Промывка фильтра производится струями воды из насадок, укреп-
ленных на трубе, которая подает промывную воду. Струи образуют поч-
ти сплошную водяную стенку (завесу), обеспечивающую необходимый
смывающий эффект при небольшом напоре н расходе промывной воды.
Требуемый напор колеблется от 0,35 до 1.65 ати. расход воды па иро-
По опыту работы очистной станции г. Лутон (Англия).
144
мывку — 3—5% 1производительности фильтра. Промывная вода смывает
загрязнения с внутренней поверхности фильтрующей сетки, поступает в
лоток, а из лотка через полую ось барабана поступает в сток. В случае
использования задержанных веществ (например, при очистке некото-
рых виаов производственных вод) они собираются в особых резерву-
арах.
Рис. 1.46. Схема микрофилыра
.’ — электродвигатель: 2 — вариатор скоростей; 3 — подача промывочной
воды; 4 — подача воды иа очистку: 5 — отвод промывочной воды; 6 — ба-
рабан с микросеткой; 7 — отвод очищенной воды
Скорость фильтрования принимают от 22,5 до 90 м/ч. Потеря напора
составляет соответственно 0,04—0,15 м. Общая потеря напора на уста-
новке достигает 0,45 м.
Барабан вращается электромотором с регулируемым числом оборо-
тов. Скорость вращения барабана регулируется в пределах до 30 м/мин.
В резервуаре микрофильтра устраивают обходы для подачи воды
минуя фильтр. Работа микрофильтров может быть полностью автома-
тизирована.
Исследования ВНИИ Водгео процесса доочистки сточных вод цел-
люлозно-бумажного комбината после их полной биологической очистки
показали, что на микрофильтры может поступать вода, содержащая до
100 мг/л взвешенных веществ.
Установлено, что потери напора в фильтрующем слое задержанных
веществ иа микросетке не должны превышать 100 мм во избежание про-
рыва этого слоя водой. С увеличением концентрации взвешенных ве-
ществ в исходной воде эффект очистки на микрофильтрах повышается;
так, при начальной концентрации взвеси 20 мг/л эффект очистки состав-
лял ~45%, а при концентрации 100 мг/л ~70%; снижение же БПК не-
большое, около 40%. Количество растворенного кислорода в воде до
микрофильтров и после них практически остается тем же. Удельная на-
грузка воды на 1 м2 сетки, погруженной в воду, не должна превышать
30—35 м3/м2 в 1 ч.
Во многих случаях, по требованию органов Главрыбвода, количество
растворенного кислорода в очищенной сточной жидкости должно быть
не меньше того, которое содержится в водоеме. Это может быть достиг-
нуто пропуском сточных вод через быстротоки, лотки Паршаля, каскад
водосливов, на которых происходит усиленная реаэрация и насыщение
кислородом воздуха, и пр.
1» Зак. 223 1 45
БПК сточных вод может быть снижено до 1—3 мг/л длительным вы-
держиванием профильтрованной воды в прудах-накопителях. Эти пру-
ды устраиваются глубиной 1—1,5 .и; емкость их принимается из расчета
пребывания воды в течение такого времени, которое необходимо, с од-
ной стороны, для снижения БПК и количества взвешенных веществ и,
с другой, для насыщения кислородом воздуха за счет поверхностной
реаэрации до того количества кислорода, которое содержится в воде во-
доема. В том случае когда для насыщения кислородом требуется бо-
лее длительный период, чем для снижения БПК, за расчетное время
принимается то, которое необходимо для снижения БПК, а насыщение
растворенным кислородом производится одним из приведенных выше
способов или подачей воздуха в какую-либо часть пруда-накопителя.
Необходимое расчетное время для пруда-накопителя и степень на-
сыщения в нем воды кислородом можно определить исходя из следую-
щего.
В природных условиях в водоемах происходят два процесса:
1) биохимическое потребление кислорода органическими загрязне-
ниями, находящимися в воде, — по уравнению
Kt=K0-lQ~K'f-
2) насыщение кислородом воды за счет атмосферной реаэрацип—•
по уравнению
£>, = Оо-Ю’-'Ч
где К/ —потребность в кислороде оставшихся загрязнений в воде по
истечении времени t;
Ко — то же, в начале процесса;
К\ — константа скорости потребления кислорода органическими
загрязнениями;
К^ — константа скорости реаэрации;
Dt —дефицит кислорода в водоеме по истечении времени t‘,
Do — то же, в начале процесса.
Так как оба процесса протекают одновременно, то Фелпс и Стритер
предложили два уравнения:
1 Г-^-
Ч к, V Ki к 'J.
D = -К1 К — 10-х=Ч -Б Do-10‘
Ki-Ki \ )
Dp (Kg —
где t — время в сутках, когда в водоеме наступает критическое содер-
жание растворенного кислорода;
К— полная потребность в кислороде органических загрязнений в
начальный период;
D — дефицит кислорода, равный О„—С\ в момент времени /;
О„—величина полного насыщения кислородом воды водоема при
данной ее температуре;
Oz—искомое содержание растворенного кислорода в воде водоема
в момент времени I.
При расчете пруда-накопителя величину К принимают равной БПК
сточных вод после дополнительной их очистки путем фильтрования;
константу К\ скорости потребления кислорода органическими загрязне-
ниями сточных вод определяют по табл. 1.13.
146
Константа скорости реаэрации в пруде зависит от температуры воды
и скорости течения; ориентировочно она равна 0,1 для спокойно стоя-
щей воды.
Дефицит кислорода в начале процесса определяется по формуле
Г>о = Оп-0,
где О — наличие растворенного кислорода в сточной воде, выходящей
из сооружений биохимической очистки или из сооружений для
фильтрования.
Расчет пруда-накопителя следует вести в двух вариантах: на кон-
станту скорости потребления кислорода органическими загрязнениями
в холодный и теплый периоды года.
27. ОБРАБОТКА ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
При обработке производственных сточных вод многих отраслей про-
мышленности выделяется значительное количество осадков. По хими-
ческому составу и физическим свойствам эти осадки .неидентичны. Одни
из них состоят в основном из минеральных веществ, содержат относи-
тельно мало воды, которую в большинстве случаев легко отдают при
обезвоживании. К числу их относятся осадки сточных вод горнорудной
промышленности, предприятий строительной промышленности, некото-
рых предприятий химической промышленности.
Иными свойствами обладают осадки, состоящие в основном из орга-
нических веществ. Они имеют высокую начальную влажность (до 99%),
плохо отдают влагу при подсушивании и, как правило, быстро загнива-
ют. Этими особенностями обладают осадки сточных вод предприятий
пищевой промышленности.
Осадки подавляющего большинства производственных сточных вод
содержат и минеральные, и органические вещества в различных соот-
ношениях. Это обусловливает разнообразие физических свойств осадков
производственных стоков и способов, применяемых при их последующей
обработке. Наиболее сложна обработка осадков, состоящих главным
образом из органических веществ.
Основным этапом обработки осадков всех видов является их обезво-
живание, причем для минеральных осадков — это единственный и ко-
нечный этап, для органических—промежуточный. В одних случаях
обезвоживанию предшествует химическая обработка осадков (коагули-
рование) или сбраживание, в других производится последующая терми-
ческая сушка обезвоженного осадка.
Особо сложной нередко оказывается обработка осадков, образую-
щихся при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод.
Объясняется это тем, что производственные стоки нередко содержат
трудно разлагающиеся органические вещества (например, детергенты,
нефтепродукты, масла и т. д.) или токсичные для микрофлоры и фауны
минеральные вещества (например, соли металлов). Находясь в сточной
жидкости в небольших концентрациях, эти вещества могут не оказы-
вать сколько-нибудь заметного влияния на биохимические процессы при
очистке смеси сточных вол, однако аккумуляция таких веществ в осад-
ке может привести к накапливанию их в таких количествах, которые
затрудняют обработку осадков путем сбраживания.
Отмеченные кратко особенности осадков производственных сточных
вод обусловливают необходимость их учета как при проектировании
очистных сооружений, так и при их эксплуатации. Общие ориентировоч-
ные данные о методах обработки различных по составу и физическим
147
10* Зак. 223
свойствам осадков приведены ниже; количественные же показатели,
характеризующие эффективность того или иного метода и применяемых
при этом сооружений и аппаратов, необходимо уточнять для каждого
вида обрабатываемых осадков.
Обработка отбросов, снимаемых с решеток
При совместной очистке производственных и бытовых сточных вод
на решетках задерживаются в основном такие же грубые примеси, как
и при очистке одних бытовых вод. Количество задерживаемых отбросов
зависит от количества бытовых вод, так как производственные стоки, за
редким исключением, не содержат грубых примесей.
Удаляемые с решеток отбросы подвергаются такой же обработке,
как и при очистке городских сточных вод. Если абсолютное количество
отбросов велико, их направляют на дробилки и после дробления сбра-
сывают в сточную воду до решеток или направляют в метантенки для
сбраживания вместе с осадками.
Нагрузка на дробилки и метантенки принимается по СНиП для бы-
товых сточных вод.
При небольшом количестве грубых отбросов их собирают в закры-
тых контейнерах и периодически (через 3—4 дня) вывозят на специ-
ально отведенные площадки, где отбросы обезвреживают.
Отбросы с решеток можно обрабатывать вместе с домовым мусором
в биотермических камерах либо после обезвоживания на ручном или
механическом прессе сжигать с добавкой какого-либо дешевого топли-
ва. Для уничтожения дурных запахов и во избежание привлечения мух
в теплое время года отбросы с решеток посыпают хлорной известью.
Обработка осадков, задерживаемых в песколовках
При совместной очистке производственных и бытовых сточных вод
задержанные в песколовках тяжелые примеси обезвоживаются на пес-
ковых площадках. Нагрузка на площадки зависит от соотношения сточ-
ных вод и колеблется в широких пределах. Обычно опа составляет око-
ло 5 лг3/л«2 в год, а в тех случаях, когда в задержанной массе содержат-
ся преимущественно минеральные примеси производственных сточных
вод, — до 20 м^/м2 в год.
Обработка осадков, образующихся при нейтрализации
сточных вод
Осадки из нейтрализаторов содержат в основном незагнивающие
минеральные вещества. Их обезвоживают путем подсушивания на ило-
вых площадках или путем фильтрования на барабанных вакуум-
фильтрах.
На иловые площадки осадок напускается периодически по мере вы-
грузки из нейтрализаторов. Пропускная способность иловых площадок
зависит от ряда факторов: начальной влажности осадка, вида реаген-
тов, применяемых при нейтрализации, климатических условий и т. п., и
колеблется поэтому в широких пределах. Для средней полосы СССР
она составляет от 3 до 5 ms/m2 в год при конечной его влажности
около 70%.
При обезвоживании на вакуум-фильтрах большое значение имеет
начальная влажность осадков. Если она не превышает 95—96%, то про-
изводительность вакуум-фильтров в среднем равна 0,5 лг3 осадка на 1 м2
фильтра в час.
148
При благоприятных местных условиях (наличие свободной террито-
рии, отсутствие опасности загрязнения грунтовых и поверхностных вод)
для осадка из нейтрализационных установок могут устраиваться нако-
пители. Емкость их принимается из расчета длительного (10—20 лет)
хранения осадка. Накопители оборудуются устройствами для спуска
выделяющейся из осадка воды.
Обработка осадков из первичных и вторичных отстойников
Физико-химические свойства осадков, образующихся при совместной
биохимической очистке бытовых и производственных сточных вод, в
большинстве случаев аналогичны свойствам осадков городских сточных
вод. Технологическая схема обработки таких осадков и применяемые
при этом сооружения также аналогичны. Однако количественные пока-
затели, характеризующие эффективность работы отдельных сооруже-
ний, могут значительно различаться.
Так, например, при повышенной концентрации в осадке детергентов
расчетная нагрузка на метантенки должна уменьшаться на 20—50% по
сравнению с нагрузкой осадков бытовых стоков независимо от режима
сбраживания (термофильного или мезофильного). То же приходится
делать при повышенной начальной влажности осадков или концентра-
ции в них солей металлов, а также при повышенной общей минерализа-
ции осадков.
Обычно влажность осадков из первичных отстойников составляет
90—97%, а влажность активного ила — 95—99,9%. Сбраживание смеси
этих осадков в метантенках производится в мезофильных (при темпера-
туре 33°С) или в термофиль-
ных (при температуре 53'JC)
условиях. Продолжительность
сбраживания в обоих случаях
зависит в основном от состава
осадка и скорости его распа-
да; некоторое значение имеет
также начальная его влаж-
ность.
При сбраживании осадков,
получающихся в процессе очи-
стки смеси бытовых и произ-
водственных сточных вод, рас-
чет метантенков ведется по
нормам для бытовых вод, если
производственные стоки не со-
держат каких-либо примесей,
тормозящих анаэробный про-
цесс. Суточная доза загрузки
в метантенки, считая по сухо-
му веществу, колеблется в зна-
чительных пределах в зависимости от влажности загружаемого осадка
(рис. 1.47).
При сбраживании тех же осадков в термофильном режиме доза за-
грузки увеличивается примерно в два раза.
Органическая часть осадка из первичных отстойников для бытовых
сточных вод, как известно, сбраживается на 53%, а активного ила —
па 43%. Полнота сбраживания органической части осадков производ-
ственных сточных вод в каждом конкретном случае определяется экспе-
149
риментально, если по химическому составу эти осадки отличаются от
состава осадков бытовых вод.
Суммарный распад беззольной части органических веществ осадка
при сбраживании его в метантенках определяется уравнением
А = 0,53 Б хП -ф 0,44 и,
где Б — количество беззольного вещества в осадке бытовых сточных
вод;
П — количество беззольного вещества в осадке производственных
сточных вод;
х—степень распада беззольного вещества осадка производствен-
ных вод;
и — количество беззольного вещества в активном иле.
Сброженный осадок имеет влажность 96—97%.
При сбраживании осадков в септических камерах двухъярусных от-
стойников, где начальная влажность осадка относительно постоянна
(97,5%), скорость распада и доза загрузки зависят (при прочих рав-
ных условиях) от средней температуры сбраживаемой массы. При сред-
ней температуре в камере 10—15°С суточная нагрузка по сухому веще-
ству составляет (соответственно) 0,8—1,25 кг/м3. Влажность сброжен-
ного осадка лежит в пределах 85—88%, при выгрузке осадка она повы-
шается до 90—92%.
Скорость и полнота распада осадков, образующих при биохимиче-
ской очистке только одних производственных сточных вод, зависят в
основном от вида веществ, составляющих органическую часть сбражи-
ваемого осадка. Вследствие большого разнообразия этих веществ коли-
чественные показатели, характеризующие процесс их сбраживания, оп-
ределяются экспериментально. Последующим расчетом устанавливает-
ся доза загрузки.
Осадки производственных сточных вод содержат свободную воду
(60—75% общего ее количества), коллоидно-связанную (20—30%) и
гигроскопическую (4—10%).
Способность того или иного осадка отдавать воду зависит от началь-
ной влажности осадка, соотношения находящейся в них свободной и
связанной воды, степени дисперсности твердых частиц, химического со-
става и структуры осадка, его вязкости и др.
Влажность осадков снижается различными путями. Простейшим из
них является длительное (5—20 ч) отстаивание в илоуплотнителях.
Влажность активного ила, полученного при полной биохимической очи-
стке сточных вод, снижается таким путем до 97—98%, а при неполной
биохимической очистке — до 95%; осадок из первичных двухъярусных
отстойников уплотняется при отстаивании в илоуплотнителе до влажно-
сти 90%. Более полное обезвоживание осадков достигается подсушива-
нием их па иловых площадках (конечная влажность 80—70%) пли пу-
тем вакуум-фильтрации, центрифугирования, фильтр-прессования (ко-
нечная влажность 75—80%) и, наконец, путем термической подсушки
(конечная влажность 20—25%).
В результате удаления из осадка свободной воды объем его умень-
шается пропорционально отношению
ci
W., = WL — ,
с2
где w< и w2 — начальный и конечный объемы осадка;
Ci и с2 — начальная и конечная концентрация сухого вещества.
При удалении связанной воды объем осадка не изменяется, умень-
шается лишь его объемный вес.
150
При выборе способа обезвоживания осадка учитываются его абсо-
лютное количество и способность отдавать воду, а также местные усло-
вия (наличие свободной территории и санитарная обстановка).
Способность водоотдачи осадков характеризуется величиной их
удельного сопротивления. Она зависит от характера капилляров (чис-
ло, диаметр, длина) твердой фазы осадка и их взаимного расположения,
от степени дисперсности, химического состава, вязкости, а также от со-
отношения свободной и связанной воды. Величина удельного сопротив-
ления различна для осадков различного происхождения и различных
сточных вод. Мало того, для одного и того же осадка она колеблется в
широких пределах в зависимости от его влажности. Так, например,
удельное сопротивление осадка, выпадающего в первичных отстойниках
при отстаивании смеси бытовых и производственных сточных вод, изме-
няется от 20- 1010 до 990- 101С см/г при влажности осадка от 90 до 96%;
удельное сопротивление сброженной смеси осадка из первичных отстой-
ников и избыточного активного ила колеблется от 520 • 1010 до
9150 1010 см/г при влажности осадка 92,7—98%.
В меньших пределах колеблется удельное сопротивление осадков,
получающихся при обработке одних производственных вод. Так, удель-
ное сопротивление шлама от нейтрализации кислых стоков известью
колеблется от 2,9- Ю!0 до 6,5- 10!0 см/г при влажности шлама 63—89,9%.
Из сказанного следует, что величину удельного сопротивления при-
ходится определять экспериментально в каждом конкретном случае.
Для обезвоживания структурных осадков, хорошо отдающих воду,
применяют вакуум-фильтрацию и центрифугирование. Этот же метод
может быть применен и для обезвоживания аморфных осадков, однако
в этом случае требуется предварительная химическая их обработка.
Фильтр-прессы применяют для обезвоживания небольших коли-
честв трудно отдающих воду осадков.
Универсальным способом обезвоживания осадков является подсуши-
вание их па нловых площадках.
Обезвоживание осадков на иловых площадках
Для обезвоживания осадков производственных сточных вод приме-
няются иловые площадки с естественным или искусственным основани-
ем. При выборе типа площадки учитываются абсолютное количество об-
рабатываемого осадка и его способность отдавать воду.
Иловые площадки с фильтрующим естественным или искусственно
насыпанным основанием применяют в тех случаях, когда по геологиче-
ским условиям исключена возможность загрязнения грунтовых вод на
территории иловых площадок или когда их загрязнение допустимо по
санитарным условиям. При недопустимости попадания фильтрата в
грунтовые воды устраивают иловые площадки с водонепроницаемым
основанием, подстилающим искусственно созданный фильтрующий
слой. Фильтрат с площадок в этих случаях отводится вместе с очищен-
ной водой очистных станции.
Иловые площадки для подсушивания осадков производственных
сточных вод конструируют так же, как площадки для осадков бытовых
вод.
Пропускная способность иловых площадок зависит в основном от
климатических условий и способности осадка отдавать воду и в мень-
шей мере от фильтрационной способности фильтрующего слоя пло-
щадок.
Расчетная нагрузка на иловые площадки при подсушивании на них
осадков, образующихся в процессе очистки смеси бытовых и производст-
151
венных сточных вод, колеблется от 0,5 №/л12 в год, при подсушивании
необроженного осадка в северных районах, до 4 .м3/.м2 в год при подсу-
шивании сброженных осадков в южных районах.
Нагрузка на площадки при подсушивании осадков производствен-
ных сточных вод устанавливается в зависимости от характера осадков.
Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах
Вакуум-фильтры применяют для обезвоживания как осадков, обра-
зующихся при совместной очистке бытовых и производственных сточ-
ных вод, так и осадков от обработки производственных стоков.
В первом случае в целях снижения удельного сопротивления осадков
из первичных отстойников применяют их коагулирование хлорным же-
лезом и гашеной известью.
Кристаллическое хлорное железо (FeCl3-6H2O) имеет объемный вес
1,5 т/м3, хорошо растворяется в воде, гигроскопично и поэтому достав-
ляется в герметичной упаковке. Товарное хлорное железо содержит
30—40% воды и нерастворимые примеси, количество которых определя-
ется по ГОСТ 4142—48.
Комовая негашеная известь (ГОСТ 9179—59) имеет объемный вес
0,9—1,2 т/м3-, запасы ее хранятся в закрытом сухом неотапливаемом по-
мещении.
Дозы коагулянтов зависят от многих факторов, поэтому даже для
осадков одного вида они колеблются в широких пределах. Ориентиро-
вочные данные о их величине для различных осадков приведены ниже;
в процессе эксплуатации они подлежат уточнению.
Для сырого осадка первичных отстойников доза хлорного железа
составляет 4—6% веса сухого вещества осадка, доза извести (по
СаО)—до 10%. При коагулировании избытков активного ила расход
реагентов увеличивается: хлорного железа до 6—9% веса сухого веще-
ства осадка, извести — до 17—35%. Сбраживание мало улучшает их
водоотдачу и практически не сказывается на величине оптимальных доз
реагентов.
При обезвоживании сырого или сброженного активного ила, а так-
же смеси его с осадком из первичных отстойников производится предва-
рительная промывка обезвоживаемой массы. Для промывки использует-
ся очищенная сточная жидкость; расход ее составляет 1,5—3 л3/.и3
осадка.
Промывные резервуары рассчитываются на продолжительность сме-
шения осадка с водой 5—10 мин при продувке воздухом в количестве
0,5 м3/м3 промываемой смеси.
Промытый осадок уплотняется в вертикальных и радиальных от-
стойниках, рассчитанных на пребывание в них осадка в течение 4—•
12 ч. Влажность уплотненного осадка колеблется от 94 до 97% в зави-
симости от характера исходного осадка.
Известь во всех случаях устраняет неприятный запах осадков и тор-
мозит их загнивание.
Для механического обезвоживания осадков используются обычные
барабанные вакуум-фильтры, широко применяемые в промышленности,
а также конструктивные их разновидности, предназначенные для обез-
воживания осадков городских сточных вод (рис. 1.48).
Пропускная способность вакуум-фильтров колеблется в широких
пределах в зависимости от физических свойств осадков и конечной их
влажности. Так, при обезвоживании сброженного осадка из первичных
отстойников (при очистке смеси бытовых и производственных стоков)
пропускная способность составляет 30—35 кг/м2 фильтра в 1 ч. При по-
даче на фильтр сброженной смеси осадка из первичных отстойников и
152
избыточного активного ила производительность фильтров уменьшается
до 20—25 кг/м2 в 1 ч. Особенно низка она при фильтрации свежего и
сброженного активного ила (5—12 кг)м2 в 1ч).
Влажность получаемого кека во всех случаях относительно постоян-
на и составляет 78—80%.
Рис. 1.48. Барабанный вакуум-фильтр
1 — подача сжатого воздуха; 2 — подача суспензии; 3 — перелив из корыта: 4 —выход фильтра-
та; 5 — спуск из корыта; 6 — подача промывочной жидкости
Еще менее стабильны показатели работы вакуум-фильтров при обез-
воживании на них осадков производственных сточных вод различных
отраслей промышленности. Так, например, производительность фильт-
ров для осадков, получающихся при обработке сточных вод от травле-
ния черных металлов, не превышает 1,5 кг/м2 в 1 ч, осадков от произ-
водства вискозного волокна — 5—8 кг/м2, а осадков сточных вод ав-
томобильных заводов — 20—30 кг/я2 в 1 ч.
Так же различна конечная влажность осадков: как осадка от трав-
ления металлов и автомобильных заводов имеет влажность 50—78%, а
как осадка вискозного волокна — 80—88%.
Каких-либо обобщающих показателей производительности вакуум-
фильтров при обезвоживании на них осадков производственных сточных
вод нет. Оптимальную нагрузку на фильтры приходится принимать на
основании предварительных экспериментальных данных и уточнять ее
в процессе эксплуатации.
Регенерация фильтрующей ткани производится путем очистки щет-
ками, промывки водой и раствором ингибированной соляной кислоты,
или путем продувки воздухом. Расход воздуха на эту операцию состав-
ляет 0,1—0,2 м^м2 рабочей поверхности фильтров в 1 мин при давлении
0,2—0,8 ат.
Производительность вакуум-насосов, обслуживающих фильтры, ле-
жит в пределах 0,5—0,8 м?1м2 в 1 мин\ рабочий вакуум — 300—
500 мм рт. ст.
Получающийся при работе вакуумной установки фильтрат сильно
загрязнен. Он содержит до 200—500 мг/л взвешенных веществ при обез-
воживании осадков из смеси бытовых и производственных сточных вод
и до 1500 мг!л при обезвоживании осадков производственных стоков.
Фильтрат направляется для доочистки совместно со сточными водами.
По технологической схеме вакуум-фильтрационной установки осадок
153
из приемного резервуара насосом подается сначала в резервуар-доза-
тор, а оттуда после коагулирования хлорным железом и известью — в
корыто вакуум-фильтра. Избыток осадка сбрасывается из корыта по
переливной трубе обратно в приемный резервуар или в канализацию.
Реагентное хозяйство вакуум-фильтрационной установки состоит из
сооружений для приготовления и дозирования хлорного железа и изве-
сти и сооружения для смешения их с осадком.
Для коагулирования осадков применяется 10%-ный раствор хлор-
ного железа и извести; перемешивание его с осадком производится раз-
личными способами: мешалками с числом оборотов до 40 в 1 мин, пе-
регородчатыми смесителями, гидравлическими смесителями (за счет
гидравлического прыжка) и др.
Продолжительность контакта реагентов с осадком обычно не пре-
вышает 1,5 .инн.
Не менее эффективным способом понижения удельного сопротивле-
ния осадков любого происхождения является их замораживание. Влаж-
ность такого осадка (после оттаивания и последующего отстаивания)
значительно уменьшается. Производительность вакуум-фильтров при
его обезвоживании увеличивается в 2—5 раз. Особенно эффективно вы-
мораживание применительно к тонкодиспергированным осадкам, трудно
отдающим влагу.
28. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Технико-экономический расчет является обязательной и завершаю-
щей частью проектных работ.
Задача технико-экономического расчета заключается:
1) в определении ориентировочной строительной (монтажной) и экс-
плуатационной стоимости сооружений, подлежащих осуществлению по
проекту;
2) в сравнении ее со строительной (монтажной) и эксплуатационной
стоимостью сооружений другого типа, на которых достигается тот же
эффект, что и на запроектированных сооружениях.
При определении ориентировочной строительной стоимости канали-
зации объекта пользуются справочными данными1 по укрупненным из-
мерителям стоимости единицы сооружений (1 м3 производительности
сооружения, 1 м3 емкости каждого отдельного сооружения, 1 пог. ж под-
земных коммуникаций и 1 л/3 строительных конструкций каждого соо-
ружения) или составляют ориентировочный расчет строительной стои-
мости сооружений, пользуясь справочниками укрупненной сметной сто-
имости отдельных видов строительных и монтажных работ.
Отдельно определяется стоимость механического, энергетического,
теплового и прочего оборудования, если она не вошла в укрупненные
•измерители строительной стоимости, по прейскурантным ценам катало-
гов предприятий — изготовителей оборудования, а для нестандартного
оборудования — по тоннажу затрачиваемого материала и с учетом ме-
стных условий.
При определении эксплуатационной стоимости сооружений за год и
себестоимости очистки 1 м3 сточных вод учитывают следующие расход-
ные статьи:
фонд заработной платы рабочих и обслуживающего административ-
но-технического персонала, занятых па сооружениях;
стоимость затрачиваемых за год электроэнергии, воды, воздуха, топ-
лива, реагентов и пр.;
’ Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных
предприятий. Госстройиздат, 1963.
154
амортизационные отчисления на полное восстановление строитель-
ной стоимости сооружений и на их капитальный ремонт.
Общая сумма расходов по этим статьям определяет эксплуатацион-
ную стоимость сооружений за год, а частное от деления общей суммы
на годовую производительность сооружений — себестоимость отведения
ИЛИ ОЧИСТКИ 1 Л13 сточных вод.
Эксплуатационную стоимость сооружений с учетом указанных выше
расходных статей определяют в тех случаях, когда неизвестна себесто-
имость очистки 1 м3 сточных .вод на аналогичных установках.
Расход по фонду заработной платы определяют по примерному
штатному расписанию. Тарифные ставки заработной платы и начисле-
ния на нее принимают в соответствии с действующими тарифами дан-
ного пояса или ведомства.
Стоимость затрачиваемых за год электроэнергии, воды, воздуха, топ-
лива, реагентов и пр., а также расходы на амортизационные отчисления
определяют по справочным данным.
Технико-экономическое сравнение вариантов решения производится
только в том случае, если они обеспечивают равноценный санитарный
эффект.
Выявление экономичности проектируемых сооружений особенно
важно в тех случаях, когда для их осуществления необходимы большие
единовременные строительные затраты, но достигается экономия по
ежегодным эксплуатационным расходам, или когда единовременные
строительные затраты невелики, ио требуются большие эксплуатацион-
ные расходы.
Определяющим фактором экономичности сооружений является вре-
мя, в течение которого дополнительные капитальные вложения или до-
полнительные эксплуатационные расходы, авансируемые народным хо-
зяйством, окупаются экономией, получаемой в первом случае на эксплу-
атационных расходах и во втором случае на строительных затратах.
Эта задача приближенно решается по формуле определения срока
окупаемости дополнительных вложений
т =
Сг-Сх ’ ’
где Т — срок окупаемости дополнительных вложений, принимае-
мый от 3 до 7 лет;
Л'1 и — капитальные вложения по сравниваемым сооружениям;
С] и С2 — ежегодные эксплуатационные затраты по тем же соору-
жениям.
Помимо экономической денежной оценки сравниваемых сооружений
необходимо также иметь в виду другие экономические (дефицитность
материалов, сборность строительства сооружений и др.) и внеэкономи-
ческие (возможность механизации и автоматизации процесса и др.)
факторы, которые могут оказаться решающими при сравнении рассмат-
риваемых сооружений.
Примерная стоимость отдельных сооружений к общей стоимости ка-
нализации промышленного предприятия составляет (в %):
Сети и коллекторы..................................20 —50
Насосные станции...................................0—10
Напорные трубопроводы .............................0—15
Очистные сооружения................................30 -70
155
Затраты на отдельные сооружения станции биохимической очистки
сточных вод составляют (в %):
На решетки........................................... 1,5
» песколовки......................................... 1,5
» усреднители ...................................... 1
» первичные отстойники................................ 15
» аэротенки.........................................40
» контактные резервуары............................. 5
» метантенки....................................... 11
» иловые площадки.................................. 10
» вторичные отстойники ............................ 15
Г л а в a II
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
1. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИАМИДНЫХ ВОЛОКОН
К полиамидным волокнам относятся капрон и анид.
Технологический процесс производства полиамидных волокон вклю-
чает следующие стадии: получение мономера, синтез полимера, формо-
вание волокна и нити, а также отделка последней.
Синтез мономера производится на химических заводах, все осталь-
ные стадии — на заводах синтетического волокна.
Производство волокна капрон
Превращение капролактама в полимер полиакриламид протекает
при высокой температуре и повышенном или нормальном давлении в
присутствии активатора. В качестве активатора применяются вода, соль
АГ (соль адепиновой кислоты и гексомителендиамина), аминокапроно-
вая кислота и др.
В настоящее время поликапролактам получают непрерывным мето-
дом. Исходное сырье — капролактам — в расплавленном виде подают в
промежуточные аппараты, где к нему добавляют воду и стабилизатор;
полученная смесь подвергается полимеризации в автоклавах в присут-
ствии азота.
Полученный полимер выгружается из автоклава в водяную ванну,
где происходит его формование в ленты или жилки. Последние из ван-
ны поступают на рубильную машину, где превращаются в крошку, ко-
торую направляют в экстрактор для удаления из нее низкомолекуляр-
ных водорастворимых соединений. Экстракция производится 3—4 раза
дистиллированной водой при температуре 100°С.
Вода после первой экстракции содержит до 5% низкомолекулярных
соединений; она не сбрасывается в канализацию, а направляется на ре-
генерацию капролактама.
Полученная крошка сушится, обеспыливается и затем поступает в
прядильный цех. Здесь она расплавляется и продавливается через филь-
еры. Выходящие из фильер тонкие струйки полимера затвердевают, об-
разуя волокно. Последующая его обработка сводится к увлажнению,
замасливанию, вытягиванию, крутке и отделке. Процесс отделки волок-
на состоит в удалении горячей водой низкомолекулярных соединений,
замасливании и фиксации крутки.
В химическом цехе сточные воды образуются при охлаждении ленты
полимера, охлаждении вакуум-насосов, мойке полов и оборудования.
Вода от охлаждения ленты полимера используется в системе местно-
го оборотного водоснабжения. Циркулирующая в этой системе вода по-
157
степенно насыщается мономером и при достижении определенной кон-
центрации последнего направляется на регенерацию для извлечения
капролактама. Воды от охлаждения вакуум-насосов, загрязненные не-
большими количествами мономера и летучими растворителями, направ-
ляются в систему наружного оборотного водоснабжения.
Сточные воды от мойки полов и оборудования поступают в канали-
зационную сеть загрязненных стоков.
В прядильных цехах сточные воды образуются при отделке волокна,
мойке полов и оборудования. Эти сточные воды содержат значительное
количество одних и тех же примесей; они не используются’ повторно, а
сбрасываются в сеть загрязненных стоков.
Водные растворы мономера, получаемые при растворении, измель-
чении и сушке смолы, направляют в цех регенерации. Здесь они выпа-
риваются в вакуум-выпарных аппаратах и очищаются. Твердые отходы
деполимеризуются, растворяются, упариваются и очищаются.
Образующиеся при этом сточные воды сбрасываются в канализаци-
онную сеть загрязненных стоков.
Удельные количества сточных вод от производственных операций на
1 т готовой продукции достаточно стабильны (табл. II.1).
Основным загрязнителем сточных вод является капролактам. Кон-
центрация его в стоках различных производственных цехов не одинако-
ва. Наиболее загрязненными являются стоки прядильного цеха
(табл. II.2).
Таблица II.1 Таблица II.2
Удельные количества сточных вод
в м3 на 1 т готовой продукции
Производст- венный цех Загрязненный сток Повторно ис- пользуемая вода 1 Незагрязнен- ный сток 1
Химический 35-40 280—300 5—10
Прядильно- отделочный 120—130 300—320 10-20
Регенерации 2—3 140—150 3-5
Характеристика сточных вод
Производст- венный цех Показатель загрязненно- сти Концент- рация в мг{л
Химический Прядилыю- отделочный Капролактам 1 Капролактам < Замаслива- 130—140 190—200 120—130
1 тель
Регенерации 1 Капролактам < Кислоты 1 Щелочи Ст еды
Производство волокна анид
Исходным сырьем для получения волокна анид является соль АГ
(соль адепиновой кислоты и гексаметилендиамина).
Производство волокна анид включает следующие стадии: приготов-
ление раствора соли АГ, поликонденсация соли АГ, получение и сушка
крошки, формование и последующая обработка волокна.
Растворение соли АГ производится в дистиллированной или демине-
рализованной воде при Z = 904-95°C в присутствии стабилизатора — ук-
сусной или адепиновой кислоты. Полученный раствор сжатым азотом
передавливается в автоклав, где происходит поликонденсация соли АГ.
Формование ленты или жилки, дробление, сушка, а также формова-
ние волокна аналогичны производству волокна капрон; последующая
же обработка нити анида несколько проще, чем обработка нити капро-
на. В частности, вследствие того что нити анида содержат незначитель-
ное количество низкомолекулярных соединений, отпадает необходи-
мость их промывки горячей водой. Фиксация крутки производится тер-
мической обработкой водяным паром. Нити высоких номеров замасли-
вают, а кордную нить подвергают кручению.
158
При производстве волокна анид образуются различные по степени
загрязненности сточные воды. Количество условно чистых сточных вод
практически составляет 10—20 м3 па 1 т волокна; во много раз больше
(200—210 л?/т) образуется охлаждающей воды, которая вполне пригод-
на для повторного использования. Безусловно загрязненными являются
стоки от мойки полов и оборудования. Их количество относительно не-
велико и составляет 10—20 м3 на 1 т волокна. Небольшая часть этих
вод, примерно 2 м3/т, содержит 2—3 г/л гексаметилендиамина.
Производство полиэфирного волокна лавсан
Сырьем для получения волокна лавсан служит диметилентерафта-
лат. Раствор его в этиленгликоле подвергается поликонденсации, в ре-
зультате чего образуется полиэтилентерафталат.
Процесс получения промежуточного продукта — дигликолевого эфи-
ра— ведется в чистом азоте для предотвращения окисления кислородом
воздуха. Выделяющийся при реакциях метиловый спирт и избыточный
этиленгликоль отгоняются, конденсируются и собираются в специаль-
ные емкости, а затем направляются на разделение и очистку.
Выделяющийся в процессе поликонденсации этиленгликоль конден-
сируется и поступает на рекуперацию.
Полученный в виде ленты или жилки полимер после охлаждения из-
мельчается на рубильном станке в крошку. Последняя сушится, пла-
вится и в таком состоянии продавливается через фильеры. Выходящие
из фильер струйки расплава затвердевают и превращаются в волокна.
Последующие отделочные операции заключаются в замасливании,
вытягивании, крутке и термической обработке.
В химическом цехе загрязненные сточные воды образуются при ох-
лаждении лепты смолы, охлаждении вакуум-насосов, конденсации па-
ров в пароинжекторных насосах, мойке полов и оборудования. Неза-
грязненная вода образуется от холодильных установок.
Таблица II.3
Удельные количества сточных вод в .ч3 на 1 т волокна лавсан
Производственный цех Загрязнен- ный сток Повторно используемая вода Незагрязнен- ный сток
Химический 10—12 170—180 20—25
Прядильный 3—5 230—240 8—10
Регенерации смолы 4—5 18—20 1—2
То же, растворителей 10—12 60—65 2-3
Таблица Ill
В прядильном цехе, цехе
регенерации смолы и цехе
регенерации растворителей
образуются незагрязненные
охлаждающие сточные во-
ды и загрязненные сточные
воды от мойки полов и обо-
рудования.
Удельные количества
сточных вод на 1 т волокна
лавсан относительно ста-
бильны, но по отдельным це-
хам колеблются в значите-
льных пределах (табл. II.3).
Характеристика сточных вод
Производственный цех Показатель загрязненности Концент- рация в мг/.г
Химический Метанол 600
Этиленгликоль 500
Прядильный Полимер 60
Регенерации смолы » 40
Регенерации раствори- Метанол 200
телей Этиленгликоль 150
159
Загрязнители производственных сточных вод не многочисленны, но
концентрация их в стоках цехов весьма различна. Наиболее загрязнены
стоки химического цеха, наименее — стоки цеха регенерации смолы и
прядильного (табл. II.4).
2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНОГО ВОЛОКНА НИТРОН
Волокно нитрон формуется из полимера, получаемого полимериза-
цией акрилонитрила с добавками других мономеров. В настоящее вре-
мя волокно нитрон получают двумя способами: 1) из растворов поли-
мера в диметилформамиде; 2) в водном растворе роданистого натрия.
Первый способ формования волокна называется диметилформамид-
ным, второй — роданисто-натриевым, получившим наибольшее распро-
странение в СССР.
Полимеризация акрилонитрила вторым способом происходит в 5О°/о-
ном водном растворе роданистого натрия. Непрореагировавшие моно-
меры отгоняются, а раствор полимера фильтруется, обезвоздушивается
и направляется на формование волокна.
Формование волокна производится через фильеры в осадительную
ванну, содержащую 12%-ный раствор роданистого натрия. Сформован-
ное таким образом волокно промывается горячей водой и вытягивается
в среде острого пара. После этого оно вновь промывается горячей водой
в четырех последовательно расположенных ваннах; в пятой ванне во-
локно обрабатывается авиважным препаратом, после чего сушится при
/ = 80сС.
Затем жгут гофрируют, обрабатывают поверхностно-активным веще-
ством, режут и упаковывают.
Сточные воды в процессе производства волокна нитрон образуются
при охлаждении растворов и аппаратов, при конденсации паров пара-
эжекторных насосов, при промывке волокна, а также мойке полов и
оборудования.
Основную массу производственных стоков составляют охлаждающие
воды; их соотношение с загрязненными водами в различных цехах не
одинаково. Охлаждающие воды являются практически чистыми и мо-
гут быть целиком использованы в системах оборотного водоснабжения.
Все загрязненные стоки направляются в цех регенерации для извле-
чения из них роданистого натрия. Сюда же поступает отработанная во-
да из осадительной ванны.
Регенерация роданистого натрия производится путем вакуумной
упарки сточных вод. Полученные в результате этого кристаллы рода-
нистого натрия обрабатываются щелочью для их очистки от серы.
Остающийся после кристаллизации раствор содержит остаточное ко-
личество роданистого натрия и ряд других примесей. Окончательная
обработка раствора производится на ионообменной установке для пол-
ного извлечения роданистого натрия. На эту же установку поступают
все жидкие отходы, содержащие исходный растворитель.
Удельный расход воды на производственные нужды значителен, од-
нако загрязненные сточные воды по различным цехам составляют всего
10—30% общего количества отработанной воды (табл. II.5).
Образующиеся при производстве волокна нитрон по роданисто-нат-
риевому методу сточные воды содержат все те вещества, которые при-
меняются в технологическом процессе. Концентрация их относительно
постоянна, хотя и различна по производственным цехам ( табл. II.6).
На предприятиях, вырабатывающих синтетические волокна, обычно
устраивается три канализационные сети для отведения загрязненных
стоков, дождевых вод и бытовых сточных вод.
160
Таблица П.5
Удельные количества сточных вод в м3 на 1 т волокна нитрон
Производственный цех Загрязненный сток Повторно используемая вода Незагряз- ненный сток
Химический Прядильно-отделочный Регенерации 10—12 60—70 40—50 190—200 400—410 5-7 5—10 5—10
Таблица 11.6
Характеристика сточных вод
Производственный цех Показатель загрязненности Концентрация в мг(л
Химический Нитрилакриловая кислота ПоЛНМерЫ .. 200—220 470—480
Прядильно-отделочный Нитрилакриловая кислота Полимеры Роданистый натрий 200—220 470—480 200—210
Регенерации Нитрилакриловая кислота Полимеры Роданистый натрий Хлористый натр Соляная кислота 200—220 470—480 200—210 250—270 60—70
Конечным этапом обработки сточных вод от производства синтети-
ческих волокон является их биохимическая очистка. Она может произ-
водиться как совместно с бытовыми водами, так и раздельно. При отсут-
ствии бытовых стоков или небольшом их количестве, когда в очищаемой
смеси недостаточно биогенных элементов, последние необходимо вво-
дить дополнительно. В этом случае необходимо предусматривать допол-
нительные устройства для приготовления и дозирования добавляемых
элементов, а также устройства для их перемешивания с очищаемыми
сточными водами. Эти устройства и их оборудование аналогичны тем,
какие применяются при реагентной обработке производственных стоков.
Если в поступающей на биохимическую очистку смеси бытовых и
производственных сточных вод превалируют первые, то технологический
расчет очистных сооружений производится по действующим СНиП.
Типы и конструкции очистных сооружений выбираются с учетом аб-
солютного количества сточных вод и условий эксплуатации сооружений.
В качестве окислителей рекомендуются аэротенки-смесители; примене-
ние биофильтров нецелесообразно.
Глава III
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА
И СМЕЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Промышленность синтетического каучука является одной из ведущих
отраслей нефтехимического производства.
Основными исходными продуктами для производства синтетических
каучуков различных видов являются мономеры — изопрен, дивинил, эти-
лен, пропилен, ацетилен, стирол (метилстирол), изобутилен и другие
непредельные углеводороды, получаемые из нефтяного углеводородного
сырья.
В состав завода синтетического каучука входят: производство каучу-
ка; производство исходных мономеров; производства вспомогательных
продуктов, применяемых в процессах синтеза каучука и мономеров;
вспомогательные цехи; склады и т. п.
При комплексной переработке сырья в составе завода может быть
не одно, а ряд производств различных видов синтетического каучука, а
также смежные производства нефтехимического синтеза: синтетического
спирта (этилового, изопропилового, бутилового и др.); пластмасс (поли-
стирола, полиэтилена); нитрила акриловой кислоты; фенола и ацетона;
ацетальдегида и уксусной кислоты; латексов и др.
В основе технологии производства синтетического каучука лежа:
процессы полимеризации исходных мономеров.
На заводах синтетического каучука образуются два вида производ-
ственных сточных вод: условно чистые и химически загрязненные; обра-
зуются также хозяйственно-бытовые и атмосферные воды.
Основную массу условно чистых сточных вод составляют отработан-
ные воды с теплообменной аппаратуры, в которой вода не имеет непос-
редственного контакта с охлаждаемой средой. Количество сточных вод
зависит от системы водоснабжения; максимум их получается при пря-
моточной системе. Температура отработанной воды лежит в пределах
30—45°С.
При прямоточном водоснабжении химический состав отработанных
вод не отличается от химического состава исходной воды. Они могут за-
грязняться только при нарушении герметичности теплообменной аппа-
ратуры. При циркуляционной системе водоснабжения в канализацию
систематически сбрасывают так называемую продувочную воду — 2—
6% расхода воды, находящейся в обороте. Концентрация солей в про-
дувочной воде в 1,2—2 раза выше, чем в воде источника.
Загрязненные сточные воды образуются при отмывке перерабатывае-
мых продуктов от водорастворимых примесей и при охлаждении и про-
162
мывке газов в скрубберах, где вода вступает в непосредственный
контакт с охлаждаемой средой и увлекает катализаторную пыль, сажу,
смолы и другие примеси к газам; при производстве различных видов
синтетического каучука эмульсионным методом, где вода применяется
как дисперсионная среда; при синтезе исходных продуктов для выра-
ботки каучука в присутствии водяного пара и в других технологических
операциях.
Особенностью сточных вод от производства синтетического каучука
является большое разнообразие загрязняющих их веществ. Состав и
свойства химически загрязненных сточных вод зависят от технологиче-
ского профиля завода, который определяется типом выпускаемого ка-
учука и методом его производства. Широкая номенклатура синтетиче-
ских каучуков, применение различных методов производства и различ-
ных видов сырья обусловливают разнообразие состава и свойств сточ-
ных вод. Преобладающие компоненты сточных вод: углеводороды (пре-
дельные, непредельные, алициклические, ароматические); спирты, альде-
гиды и кетоны; карбоновые кислоты; эфиры, амины, амиды; поверхно-
стно-активные вещества; различные высокомолекулярные органические
соединения, смолы, полимеры; другие органические вещества.
Наряду с органическими веществами сточные воды содержат также
значительное количество (до 5—10 г/л) минеральных солей, в составе
которых преобладают хлориды и сульфаты щелочных и щелочноземель-
ных металлов. В сточных водах некоторых производств имеются соли
тяжелых металлов.
Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, в той или
иной степени поддаются биохимическому окислению. Достаточно полно
окисляются такие вещества, как этиловый спирт (0,88)*, уксусноэтило-
вый эфир (0,82), карбоновые кислоты — уксусная, масляная, муравьи-
ная, метакриловая и др. (0,8—0,85), нитрил акриловой кислоты (0,8),
ацетонитрил (0,88), метилфенилкарбинол (0,96), ацетон (0,77), ацето-
фенон (0,8), диметиламин (0,85) и др. Значительно хуже окисляются
ароматические углеводороды — бензол (0,37), стирол (0,52), метилсти-
рол (0,5) и некоторые другие органические вещества. Трудно окисляют-
ся такие вещества, как некаль, лейканол, стэк, стиромаль, диметилформ-
амид и др., применяемые в качестве эмульгаторов или экстрагентов.
Среди органических веществ, находящихся в сточных водах, имеются
вещества с выраженными токсическими свойствами: диметилдиоксан
(предельно допустимая концентрация в воде водоемов по токсикологи-
ческому признаку 0,005 мг/л), бензол (0,5 мг/л), диметилформамид
(10 мг/л), пиридиновые соединения и др.
Ряд органических веществ, загрязняющих сточные воды, обладает
резко выраженным действием на органолептические свойства воды;
предельная концентрация этих веществ: изопрен — 0,005 мг/л, этилбен-
зол— 0,01, стирол — 0,1, хлоропрен — 0,1, бутиловый спирт — 1 мг/л
и др.
Очистку сточных вод осуществляют, как правило, в две стадии. Пер-
вичная очистка имеет целью максимально возможное извлечение раз-
личных продуктов из сточных вод с целью их утилизации, а также
снижение концентрации веществ, вредных для работы биологических
очистных сооружений, в том числе веществ, не поддающихся биохими-
ческому окислению. На этой стадии очистки применяют различные фи-
зико-химические методы: дистилляцию, сорбцию, экстракцию, ионный
обмен и др.
* В скобках указано отношение величины биохимического потребления кисло-
рода к расходу его на полное химическое окисление, определенному по стехиометри-
ческому расчету.
11* Зак. 223
163-
Конечным этапом очистки сточных вод является биохимическое окис-
ление содержащихся в них органических примесей. В отдельных слу-
чаях применяют методы химического окисления с использованием хло-
ра и озона.
Как показали исследования, биохимическая очистка сточных вод,
образующихся при производстве синтетических каучуков, обеспечивает
снижение концентрации окисляемых органических веществ до остаточной
концентрации (по БПК) 20 мг[л и ниже. В большинстве случаев это
удовлетворяет требованиям санитарного и рыбохозяйственного надзора.
Данные о количестве, химическом составе и методах очистки загряз-
ненных сточных вод, образующихся при производстве основных видов
синтетического каучука и исходных продуктов для его синтеза, приведе-
ны ниже.
2. ЗАВОДЫ ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКА
Основные производства заводов изопренового каучука: производство
каучука; производство исходного мономера (изопрена); производство
катализаторов; в состав завода входит также ряд вспомогательных
цехов: защитных покрытий, ремонтные, регенерации масел и др.
Количество и химический состав сточных вод зависят от технологии
производства каучука, в частности от рецептуры процессов полимериза-
ции изопрена и последующей переработки полимера, метода производ-
ства исходного мономера (изопрена).
Сточные воды производства каучука
Производство каучука включает в себя процессы полимеризации
изопрена, переработки полимера и выделения каучука.
Сточные воды в этих процессах образуются в результате отмывки
полимеризата от этилового (или метилового) спирта и продуктов раз-
ложения аталитического комплекса, осуществления водной дегазации
и последующей промывки полимера, промывки возвратных фракций
углеводородов — непрореагировавшего в процессе полимеризации моно-
мера и растворителя, применения в технологии производства водных
растворов различных ингредиентов. Водный баланс производства кау-
чука показан на рисунке III. 1.
Количество сточных вод, образующихся в процессе отмывки полиме-
ризата, составляет 5,8 лг3 на 1 т каучука. Они содержат этиловый или
метиловый спирт — 11 000 мг/л, углеводороды С5 —до 200 мг/л и раз-
личные ингредиенты — продукты разложения каталитического комплек-
са, применяемого в процессе полимеризации изопрена.
На некоторых действующих технологических установках количество
сточных вод составляет 11,5 м3/т, что зависит от качества воды, приме-
няемой для отмывки полимеризата, и технологического оформления узла
отмывки.
При обработке полимера и выделении каучука применяют оборот во-
ды. В результате применения острого пара и водных растворов ингре-
диентов при переработке полимера и за счет его дополнительной про-
мывки образуется балансовый избыток зоды, который сбрасывают в
канализацию в количестве 8,5 м3/т, что составляет 20% общего количе-
ства, находящегося в рецикле. Количество сточных вод на этой стадии
может изменяться в зависимости от расхода пара в процессе дегазации
при применении различных типов дегазаторов. Сточные воды содержат
те же ингредиенты, что и воды от промывки полимеризата, но в меньшей
концентрации.
164
При промывке возвратных фракций углеводородов также применяет-
ся водооборот. В канализацию поступают сточные воды в количестве
1,4 м3/т, что составляет 12,5% количества циркулирующей воды. Сточ-
ные воды содержат углеводороды, применяемые в производстве в каче-
стве исходного мономера для синтеза каучука и растворителя; концент-
рация — в пределах растворимости.
Рис. III. 1. Водный баланс производства изопренового каучука
/ — узел промывки полимеризата: 2 — узел дегазации полимеризата; 3 — узел
выделения и промывки каучука: 4 —узел промывки возвратных фракций уг-
леводородов; 5 — вспомогательные водные операции.
Линии: А — вода на промывку полимеризата; Б — водяной пар иа дегазацию;
В — водные растворы ингредиентов; Г — вода на промывку полимера; Д —
вода и раствор NaOH; Е — вода из производственного водопровода: Ж—
сточные воды
Сточные воды образуются также при осуществлении ряда вспомога-
тельных операций — промывке аппаратуры, гидроуплотнении сальников
насосов, перекачивающих углеводороды и т. д.; количество сточных
вод 4,3 ms/t; химический состав аналогичен составу сточных вод основ-
ных технологических процессов.
Суммарное количество сточных вод по производству 20—25 м3/т.
Сначала сточные воды производства каучука подвергают первичной
очистке от вредных ингредиентов, образующихся при разложении ката-
литического комплекса, и от основной части органических веществ; на
второй стадии очищают от оставшихся органических веществ методом
биохимического окисления.
Сточные воды от промывки полимера очищают от этилового спирта
методом ректификации. Предварительно путем отстаивания они осво-
бождаются от полимеров и очищаются от продуктов разложения ката-
литического комплекса посредством выделения их в осадок натриевой
щелочью (рис. III.2). Процесс осаждения гидроокиси металлов осуще-
ствляют при pH = 7.54-8,5.
Для повышения скорости осаждения гидроокисей металлов, образую-
щихся при обработке сточных вод щелочью, применяют флокулянт —
полиакриламид. Концентрация гидроокисей металлов в осадке, выделяе-
мом при отстаивании, составляет 1% (влажность осадка 99%). Сгу-
щение осадка может быть осуществлено центрифугированием. При этом
должны применяться центрифуги отстойного типа. Концентрация гидро-
165
окисей металлов в осадке после центрифугирования 5% вес- Гидроокиси
металлов могут использоваться для коагуляции сточных вод при меха-
нической очистке на общезаводских сооружениях, а также в строитель-
ном производстве при изготовлении шпаклевочных материалов.
Рис. III.2. Схема очистки сточных вод производства изопренового
каучука от этилового (метилового) спирта и от продуктов разложе-
ния каталитического комплекса
/ — отстойник для выделения полимеров: 2 —отстойник для выделения гид-
роокисей металлов; 3 — песчаный фильтр; 4 — ректификационная колонна;
5 — дефлегматор; 6 — кипятильник; 7 — теплообменник; 8 — насос.
Линии: Л — сточная вода на очистку; Б — NaOH; В— полиакриламид: Г —
вода из производственного водопровода; Д — этиловый спирт; £ — пар; Ж—
конденсат; 3 — сточная вода на биохимическую очистку
После отстаивания сточные воды содержат 20—40 мг/л гидроокиси
металлов. Для очистки от них перед ректификацией сточные воды под-
вергаются фильтрации через песчаные фильтры.
Основные показатели процесса первичной очистки сточных вод от
промывки полимеризата:
Доза натриевой щелочи в г/л.................... 1,4
Доза полиакриламида (100%) г/л. 0,003
Продолжительность отстаивания от гидроокисей ме-
таллов в ч.....................................1,5
Скорость осаждения гидроокисей в м/ч...........1,6
Концентрация гидроокисей металлов в сточных во-
дах после обработки щелочью в г/л............. 1,5
То же, в отстоенной воде в г/л.................0,02—0,04
То же, в осадке в г/л..........................10
То же, в осадке после центрифугирования в г/л . 50
Удельная нагрузка на кварцевые фильтры вл3/ж2-ч 5—6
Расход пара на отгонку спирта в т/л3.............. 0,3
Концентрация спирта до отгонки в г/л...........11
То же, после отгонки в г/л.....................0,3—0,5
Сточные воды, образующиеся в процессе дегазации и последующей
промывки полимера, содержат небольшое количество органических ве-
ществ и поэтому не подвергаются ректификации. Необходимость в их
первичной очистке возникает лишь при применении в качестве антиагло-
мераторов токсичных веществ. В этих случаях токсичные примеси выде-
ляют в виде нерастворимых соединений*. Процесс аналогичен процессу
выделения гидроокиси металлов из сточных вод от промывки полиме-
ризата.
* При pH = 7—9,
166
В зависимости от вида соединений, применяемых в качестве анти-
агломератора, количество осадка в пересчете на сухое вещество состав-
ляет от 0,6 до 1,2 г/л.
Сточные воды от промывки возвратных фракций углеводородов
перед сбросом в канализацию подвергают отпарке.
Характеристика сточных вод, прошедших первичную очистку, приве-
дена в табл. III.1.
В качестве завершающего этапа
очистки сточных вод до требований
санитарного и рыбохозяйственного
надзора применяется биохимический
метод.
Количество сточных вод, сбрасы-
ваемых в канализацию на стадии син-
теза каучука, может быть значительно
уменьшено (примерно на 6,5 м31т) за
счет их повторного использования пос-
ле соответствующей обработки для
промывки полимеризата. Обработка
состоит в очистке сточных вод от орга-
нических веществ (этилового спирта)
методом ректификации и от мине-
Таблица 111.1
Характеристика сточных вод,
прошедших первичную очистку
Показатель загрязненности Концент- рация в мг]л
Спирт этиловый, углево- дороды С6 и другие орга- 600
нические соединения . . .
ХПК 1600
БПК 1200
Хлористый натрий . . . 650
Хлористый калий .... 90
Сернокислый натрий . . 5
ральных солей путем осаждения в ви-
де гидроокисей и последующего извлечения растворенных солей мето
дом ионного обмена.
Применение водооборота позволяет значительно сократить количе-
ство загрязненных сточных вод, сбрасываемых в канализацию, и таким
образом снизить затраты на их биохимическую очистку, однако при этом
возрастают расходы, связанные с ионитовой очисткой воды. Целесооб-
разность водооборота должна в каждом конкретном случае решаться на
основе соответствующих технико-экономических расчетов.
Сточные воды производства изопрена
методом каталитического дегидрирования изопентана
В этом производстве загрязненные сточные воды образуются при ох-
лаждении и промывке контактного газа процессов дегидрирования угле-
водородов, при отмывке углеводородных фракций после экстрактивной
дистилляции и при некоторых вспомогательных процессах.
При охлаждении и промывке контактного газа, а также отмывке
углеводородных фракций после экстрактивной дистилляции применяют
внутритехнологический оборот воды (рис. III.3, Ш.4 и III.5).
При промывке и охлаждении контактного газа первой стадии дегид-
рирования в скрубберах количество циркулирующей воды составляет
20—25 м3 на 1 т каучука.
При этом из системы водооборота в канализацию сбрасывается I—
1,15 ж3 на 1 т изопрена, что необходимо для эвакуации катализаторной
пыли, отмываемой от контактного газа. Суммарное количество сточных
вод с учетом конденсата, получающегося в процессах осушки изопента-
новой фракции и компримирования контактного газа, 1,2—1,5 м3{т.
Сточные воды, образующиеся при охлаждении и промывке контакт-
ного газа дегидрирования в скрубберах, содержат катализаторную пыль
в количестве 6—8 г/л, растворенные окислы хрома — до 10—15 лгг/л, а
также органические вещества — углеводороды С5 (изопентан, изоамиле-
ны). В зависимости от химической стойкости применяемых катализато-
167
Рис. III.3. Схема водооборота и первичной очистки сточных
вод в процессе дегидрирования изопеитаиа
/ — скруббер; 2 — насосы; 3 — холодильник; 4 — первичный отстойник:
5 — камера реакции; 6 — вторичный отстойник; 7 — адсорбер; 8— шла-
моуплотнитель; 9— конденсатор; 10 — сборник конденсата; // — резер-
вуары для раствора сульфата железа; 12— дозировочные насосы; 13 —
резервуары для известкового молока
Линии: А — изопрен на промывку и охлаждение; Б — изопрен на
дальнейшую переработку; В— циркулирующая вода: Г — сточная вода
на очистку от катализаторной пыли и растворенного шестивалентного
хрома; Д — очищенная сточная вода; Е— сернокислое железо: Ж—
известь; 3 — раствор сернокислого железа; И — известковое молоко:
К — катализаторная пыль; Л — шлам: М — вода прямоточная; И— во-
да оборотная: О — конденсат из системы охлаждения контактного
газа дегидрирования амиленов: П — конденсат от регенерации уголь-
ного фильтра; Р — несконденснрованный газ
Рис. III. 4. Схема водооборота и использования загрязнен-
ного водяного конденсата в процессе дегидрирования изоа-
милеиов
/ — скрубберы охлаждения контактного газа; 2 — скруббер охлаж-
дения газов регенерации; 3 — холодильники; 4 — конденсаторы;.
5 — сборники избыточного конденсата; 6 — насосы
Линин: А—контактный газ на охлаждение (цифры указывают ко-
личество водяного пара в потоке контактного газа в м^/ч)' Б —
контактный газ на разделение; В — газы регенерации иа охлажде-
ние; Г — гдзы регенерации после охлаждения; Д, Е — циркулирую-
щая вода в системе утилизации тепла; Ж, 3 — циркулирующая во-
да, охлаждаемая на градирнях И — загрязненный конденсат на
технологические нужды; сброс в канализацию
168
ров концентрация растворенного хрома может быть значительно мень-
ше— менее 1 мг/л. Суммарное количество органических веществ харак-
теризуется показателями ХПК~-400 и БПК~70 мг/л. Сточные воды
от осушки изопентановой фракции и водяной конденсат, выделенный из
контактного газа, содержат углеводороды С5 — изопентан и изоамилены
в количестве, определяемом их растворимостью.
п
Рис. Ш.5. Схема водооборота и очистки сточных вод в процессе отмывки
изопрена от диметилформамида
1 — промывной скруббер; 2 — колонны отгонки диметиламина; 3 — теплообменник;
4 — холодильники; 5 — кипятильник; 6 — конденсаторы; 7 —сборник
Линин; Л — изопрен на отмывку; 5—изопрен на дальнейшую переработку; В —
диметиламин; Г — конденсат на отмывку изопрена из системы охлаждения контакт-
ного газа дегидрирования изоамиленов; Д — циркулирующая вода для отмывки изо-
арена; Е — циркулирующая вода, насыщенная диметилформамидом; Ж — раствор
щелочи; 3 — вода из общезаводской системы водоснабжения; И —пар на подо-
грев воды, направляемой на очистку; К — конденсат; «.7 — сточная вода от
регенерации диметилформамида; М — сточная вода. содержащая диметила-
мнн; Н — сточная вода на отгонку диметиламииа: О — сточная вода после отгонки
днметнламина; Л —очищенные сточные воды в канализацию (все величины в м^/ч)
На второй стадии процесса синтеза изопрена сточные воды образу-
ются при охлаждении и промывке контактного газа; при отмывке целе-
вых фракций углеводородов от экстрагента, применяемого в процессах
экстрактивной дистилляции продуктов дегидрирования; в результате
конденсации водяного пара из контактного газа при его компримирова-
нии. В процессе охлаждения контактного газа применяют внутритехно-
логический оборот воды (см. рис. Ш.4). Суммарное количество воды,
находящейся в обороте, — 430—500 м3/т. При охлаждении контактного'
газа в скрубберах и конденсаторах-холодильниках происходит конден-
сация водяного пара, применяемого в процессах дегидрирования изо-
амиленов и регенерации катализатора. В результате этого образуется
балансовый избыток воды, который выводится из системы водооборота в.
виде загрязненных сточных вод.
Количество сточных вод 19 м3/т, они содержат углеводороды С5
(изоамилены, изопрен) и имеют температуру 90°С. Суммарная концен-
трация органических веществ в этих водах при применении водной
промывки и охлаждения газов в скрубберах невелика: ХПК~240 и
БПК~170 мг/л. При масляной промывке и охлаждении контактного
газа в скрубберах концентрация органических веществ в сточных водах
выше: ХПК до 1000, БПК до 650 мг/л\ сточные воды содержат до
\00 мг/л масла (после цеховых отстойников).
В процессе отмывки углеводородов после экстрактивной дистилля-
ции применяют водооборот (см. рис. Ш.5) со сбросом в канализацию
2—3 м3/т сточных вод, что составляет 10—15% расхода циркулирующей
16^
воды. Состав сточных вод и их свойства зависят от вида экстрагента,
применяемого в процессе дистилляции продуктов дегидрирования изо-
пентана и изоамиленов. В качестве экстрагента могут применяться ди-
метилформамид и ацетонитрил. При применении диметилформамида
сточные воды характеризуются следующими показателями (лг/л):
ХПК — 2900, диметиламин— 1100, диметилформамид— 130—160. Не-
большое количество сточных вод — 0,5 л3/г образуется в процессе реге-
нерации диметилформамида (рис. III.6). Они имеют такой же качест-
венный состав, что и сточные воды от отмывки изопрена, однако значи-
тельно концентрированнее их: диметиламин—до 20 г/л, диметилформ-
амид— около 1 г/л. Химическое потребление кислорода этими водами
(теоретическое) составляет 45,5 г/л, бихроматная окисляемость —
*9,5 г/л.
Рис. III.6. Схема узла экстрактивной дистилляции изо-
преновой фракции углеводородов и регенерации ди-
метилформамида
1, 2 и 3 — колонны экстрактивной дистилляции изопреновой
фракции углеводородов: 4 — колонна регенерации диметилфор-
мамида: 5 — холодильник; 6 — конденсатор; 7 —сборник для
сточной воды; 8 — сборник для смолы
Линии: А — изопреновая фракция углеводородов; 5 — изоами-
лен; В — изопрен; Г — смолы: Д — сточная вода; Е — днметил-
формамид
Помимо указанного сточные воды образуются в результате выделе-
ния конденсата из контактного газа, при его компримировании, при
гидроуплотнении сальников насосов, перекачивающих углеводороды, и
в других вспомогательных операциях; суммарное количество их до
6 мй/т. Эти сточные воды содержат углеводороды С5 (изоамилены, изо-
прен) в пределах растворимости. Перед сбросом в канализацию они
подвергаются отпарке.
Суммарное количество сточных вод, образующихся при производстве
изопрена из изопентана методом каталитического дегидрирования, 30—
35 м3/т.
Углеводороды С5 (н.пентан, изопентан, изоамилены, изопрен), а так-
же карбонильные соединения, присутствующие в сточных водах, подда-
ются биохимическому окислению. Именно их концентрацией определяет-
ся величина ВПК сточных вод, которая сравнительно невелика и состав-
ляет 300—500 мг/л.
Свойства сточных вод и степень их вредности в значительной степени
определяются наличием в их составе диметилформамида и диметил-
амина. Эти вещества токсичны для сапрофитных и нитрифицирующих
микроорганизмов. Предельно допустимая концентрация диметилформа-
мида для водоемов и биологических окислителей —10 мг/л. Диметил-
170
формамид относится к веществам, устойчивым к биохимическому окис-
лению (отношение БПК к ХПК составляет всего лишь 10%). При при-
менении микрофлоры, адаптированной к токсичным и устойчивым к
биохимическому окислению веществам, биохимическая деструкция ди-
метилформамида может достигать 85%, а концентрация его в сточных
водах, поступающих на биологическую очистку, может быть повышена
до 250 мг/л.
Допустимая концентрация диметиламина для микрофлоры биологи-
ческих окислителей — 50 мг!л\ биохимический его распад — 85%.
Первичная очистка сточных вод производства изопрена из изопента-
на имеет целью удаление летучих углеводородов и органических ве-
ществ, не поддающихся достаточно
(диметилформамид, высококипя-
щие побочные продукты синтеза
изопрена), а также катализатор-
ной пыли, содержащей окислы
полному биохимическому окислению
хрома.
Из процессов охлаждения
контактных газов сточные воды
выводятся с температурой выше
90сС, поэтому они содержат от-
носительно небольшое количест-
во летучих углеводородов.
Для снижения концентрации
Рис. III.7. Технологическая схема очистки
сточных вод от синтеза изопрена
; — первичный отстойник; 2 — смесители: 3 — кон-
тактный резервуар; 4 — вторичный отстойник
Линии: А — неочищенная сточная жидкость; Б —
очищенная вода; Б— шлам
легколетучих органических ве-
ществ сточные воды от экстрактивной дистилляции углеводородов под-
вергаются отпарке в самом технологическом процессе. Очистку от ката-
лнзаторной пыли и растворенных окислов хрома производят по следующей
схеме (рис. III.7): отстаивание с целью выделения основной части ка-
тзлизаторной пыли; обработка сернокислым закисным железом для вос-
становления шестивалентного хрома; подщелачивание с целью создания
оптимальных условий для коагуляции тонкодисперсной катализаторной
пыли и восстановленных окислов хрома; вторичное отстаивание для
осаждения взвешенных веществ.
При такой обработке сточные воды практически полностью освобож-
даются от катализаторной пыли и растворенного хрома. Оптимальная
доза сернокислого закисного железа составляет 32 мг на 1 мг шестива-
лентного хрома; оптимальная реакция pH 3,5—4,5; продолжительность
контакта сульфата железа с обрабатываемой водой 10 мин- оптималь-
ная доза извести для коагуляции и осаждения тонкодисперсной катали-
заторной пыли и восстановленных окислов хрома равна 2,5 мг • экв на
1 мг • экв сернокислого железа. Расчет первичных отстойников произво-
дят на основании следующих исходных данных: количество взвешенных
веществ, выпадающих со скоростью 1,1 мм/сек, — 40%, со скоростью
0,4 мм!сек — 65%. Вторичное отстаивание производят в течение 2 ч.
Как уже отмечалось, сточные воды от дегидрирования изопентана
содержат значительное количество органических веществ, не поддаю-
щихся биохимическому окислению (БПК составляет 15% ХПК). От-
этих веществ сточные воды могут быть достаточно полно очищены путем
адсорбции на активированном угле.
По опытным данным оптимальная удельная нагрузка на адсорберы
с углем БАУ составляет 5—10 м3/м3-ч-, ХПК при этом снижается на
97%, БПК — на 67%. Остаточная концентрация органических веществ
по ХПК— 13 мг]л, по БПК — 5 мг[л. Регенерацию насыщенного адсор-
бента производит перегретым до 300—400°С водяным паром. Продол-
171
жительность регенерации 20—40 мин. Расход пара 7—13 кг/кг угля или
3,5—6,5 кг на 1 м3 сточных вод.
При незначительной концентрации растворенных соединений хрома
в загрязненных водах, используемых повторно в процессе охлаждения
контактного газа дегидрирования изопентана, регенерация их может
быть осуществлена без сброса в канализацию.
Очистку сточных вод от катализаторной пыли производят путем от-
стаивания в течение 5 ч без коагуляции; очищенная вода возвращается
в систему водооборота. Шлам, выделяемый в отстойниках, имеет влаж-
ность 70%. После пребывания в уплотнителях в течение 24 ч влажность
его снижается до 40—50%.
Сточные воды, образующиеся в процессе экстрактивной дистилляции,
подвергают первичной очистке от токсических примесей диметилформа-
мида и диметиламина.
Процесс очистки основан на разложении диметилформамида едким
натрием с последующей отгонкой диметиламина; получающийся при
этом дистиллят может быть использован в производстве. Сточные воды
после такой очистки не содержат диметилформамида; концентрация
диметиламина снижается на 90—95%, ХПК очищенных стоков около
600 мг/л, БПК — 500 мг/л. Режим процесса очистки отработанных вод
характеризуется следующими показателями: расход щелочи 0,6—0,7 кг
на 1 кг диметилформамида; температура в верхней части колонны 70—
90°С; отбор дистиллята 10%; продолжительность реакции омыления
90 мин.
Ориентировочные данные о составе общего стока от основных про-
цессов производства изопрена из изопентана после первичной очистки
отдельных стоков приведены в табл. III.2.
Окончательная очистка сточных вод перед сбросом их в водоем осу-
ществляется биохимическим методом. Эффективность ее характеризу-
ется следующими данными (табл. III.3). Окислительная мощность
аэротенков 900—1000 г/м3 сутки: оптимальная концентрация активного
ила 2,5—3 г/л; зольность 12—25%; иловой индекс 75—80.
Таблица III.2 Характеристика общего стока ... после первичной очистки Таблица III.3 Характеристика сточных вод, прошедших биохимическую очистку
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
до очистки после очистки
Окисляемость бихромат- Запах Углево- Отсут-
ная (ХПК) 300—600 дородный ствует
БПКпОЛН 300—520 pH 9—10 7,3—7,9
Диметиламин 50 ХПК 500—570 25—70
Летучие органические БПК„0.,н . . . 475—515 6—20
кислоты (в пересчете на Азот аммоний-
НСООН) 20 иый 21—30 0,5—10
Азот аммонийный . . . 15—30 Азот нитритов 0,03 0,3
Сухой остаток 90 Азот нитратов Отсут- 0,65—
Прокаленный остаток . . 20 ствует 17,5
pH 9—9,2 Взвешенные ве-
щества — До 10
При применении ацетонитрила в качестве экстрагента в процессе
экстрактивной дистилляции основным ингредиентом в сточных водах
является ацетонитрил. Перед сбросом в канализацию эти воды под-
172
зергают первичной очистке методом азеотропной дистилляции. Ориен-
тировочные данные о составе сточных вод, прошедших первичную очист-
ку, приведены в табл. III.4.
Ацетонитрил не токсичен для микрофлоры биологических окислите-
лей в концентрации до 200 мг/л, а при работе с адаптированным ак-
тивным ИЛОМ ДО 1000 мг/л. Он ПОД- Та блин а HI 4
дается достаточно полному окислению
в процессе биологической очистки
(табл. III.5).
Биохимическую очистку сточных
вод, содержащих ацетонитрил, целесо-
образно осуществлять совместно с дру-
гими сточными водами завода.
Соотношение концентраций ацето-
нитрила и других, не содержащих азо-
та, органических веществ, должно быть
таким, чтобы исключалось накопление
аммонийных и нитратных форм азота
в сточных водах в процессе их биоло-
гической очистки.
Характеристика сточных вод
после первичной очистки
Показатель загрязненности Концент- рация в мг[л
ХПК 850—2500
БПКв 420—1400
БПКполн 560—1800
Ацетонитрил 480—1480
Соли уксусной кислоты . . 200—500
Непредельные углеводороды 18—26
Азот аммонийный 12
pH 8,2—9,5
соотношениях- азот : угле-
Указанное условие удовлетворяется при
род = 1 : 25; азот : БПК= 1 : 54 или ацетонитрил ; БПК= 1 : 18.
Таблица III.5
Характеристика сточных вод, прошедших биохимическую очистку в аэротенках
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
неочищенная очищенная
Запах Углеводородный Отсутствует
рн 9,6 7,3
ХПК 750—850 30—60
БПКв 420—480 5—10
БПКполн 560—660 8—20
Азот аммонийный 90
Азот нитритов 0,01 10
Азот нитратов — 56
Фосфор 4 0,5
Ацетонитрил 500—550 4
Непредельные углеводороды 15—20 —
Окислительная мощность аэротенков 1080—1200 г/мя сутки. Концен-
трация активного ила 4 г/л; зольность 12,4%; иловой индекс 56; продол-
жительность аэрации 12 ч; расход воздуха 45* мя/м2. Активный ил хо-
рошо отстаивается.
Сточные воды производства изопрена
методом конденсации изобутилена с формальдегидом
Сточные воды образуются в следующих процессах основного произ-
водства: при промывке и охлаждении контактного газа в процессе де-
гидрирования изобутана— 1,3 м3 на 1 т каучука; при сепарации водного
конденсата из контактного газа дегидрирования — 0,4 Л13/т; в процессе
синтеза диметилдиоксана (1-я стадия синтеза изопрена) —5,3 м3/т и в
процессе его разложения (2-я стадия производства изопрена) — 9 м3/т,
* При глубине воды в аэротенке 2 м.
173
при отмывке изопрена-сырца— 1,5 м31т*. Значительное количество во-
ды— до 6,5 м3/т**—поступает от конденсаторов пароэжекционных
вакуумных установок процессов ректификации продуктов первой и вто-
рой стадий синтеза изопрена, а также от регенерации катализатора —
до 3,2 л3/т; от вспомогательных процессов — около 1 м3/т. Суммарное
количество производственных сточных вод достигает 28,3 м3/т.
Сточные воды от охлаждения и промывки контактного газа дегидри-
рования изобутана содержат углеводороды С4 (изобутан, изобутилен) в
пределах растворимости, а также катализаторную пыль. Суммарная
концентрация органических веществ в этих водах характеризуется по-
казателями ХПК = 500 мг/л, БПК = 400 лгг/л. Концентрация катализа-
торной пыли 3—6 г/л. Перед сбросом в общую канализацию сточные
воды очищают от катализаторной пыли. При этом применяют тот же
метод, что и при очистке сточных вод от охлаждения и промывки кон-
тактного газа дегидрирования изопентана (см. рис. III.3).
В основных процессах синтеза изопрена образуются концентриро-
ванные сточные воды, содержащие высокотоксичные вещества (диметил-
диоксан, формальдегид, диолы, триметилкарбинол, циклические спирты
и другие органические вещества, в том числе высокомолекулярные ор-
ганические соединения). Суммарная концентрация органических ве-
ществ в сточных водах первой стадии синтеза изопрена весьма высока:
ХПК=200—250 г/л (по йодатному методу); эти сточные воды содержат
также до 10 г/л серной кислоты. Ведущим ингредиентом в сточных во-
дах второй стадии синтеза изопрена является формальдегид; концент-
рация его 62,5 г/л. Другие производственные стоки и стоки вспомога-
тельных процессов значительно менее концентрированы: они содержат
относительно небольшое количество непредельных углеводородов, фор-
мальдегида, муравьиной кислоты и других органических веществ; ХПК
смеси этих вод не превышает 1000 мг/л, а БПКполн —до 400 мг/л.
Первичную очистку сточных вод осуществляют посредством отгонки
летучих органических веществ с водяным паром и последующей экстрак-
ции высококипящих веществ.
Принципиальная технологическая схема первичной очистки сточных
вод первой и второй стадий синтеза изопрена показана на рис. III.8.
В процессе отгонки сточных вод первой стадии синтеза изопрена ди-
метилдиоксан, формальдегид, а также другие летучие органические ве-
щества извлекают из сточных вод и направляют в производство на пере-
работку.
Концентрация органических веществ в сточных водах при этом сни-
жается до 100 г/л. В них остается большое количество высококипящих
органических веществ, удаление которых производится посредством
экстракции. В качестве экстрагента могут применяться диметилдиоксан
и его смеси с непредельными спиртами, а также бутиловый спирт и дру-
гие растворители. Сточные воды содержат также минеральные соли —
продукты нейтрализации серной и муравьиной кислот: сернокислый нат-
рий— 19 г/л, моногидрофосфат натрия —1,2 г/л, дигидрофосфат нат-
рия— 1, муравьино-кислый натрий — 2,1, а также натриевую щелочь —
1,8 г/л. Эффективность экстракции повышается при предварительной
частичной упарке сточных вод с отбором 50—75% дистиллята.
Применение методов дистилляции и экстракции на стадии первичной
очистки сточных вод первой стадии синтеза изопрена позволяет снизить
суммарное содержание органических веществ на 90—98%. Но и при
* При водообороте количество сточных вод может быть уменьшено до 0,3 м3[т.
** При применении конденсаторов поверхностного типа или при использовании
воды в обороте количество сточных вод может быть уменьшено до 0,6 м3/т.
174
этом остаточная концентрация органических веществ остается высокой
(ХПК=25 г/л). В составе сточных вод преобладают стабильные органи-
ческие вещества, не поддающиеся окислению в процессе биологической
очистки. Поэтому в зависимости от условий сброса сточных вод (мощ-
ность водоема, его гидрохимический и гидробиологический режимы, ха-
рактер водопользования) в некоторых случаях обезвреживание сточных
вод первой стадии синтеза изопрена осуществляют методом «сжигания».
Рис. III.8. Схема очистки сточных вод в процессе синтеза изо-
прена из изобутилена и формальдегида
1— нейтрализатор; 2 и 3 — колонны отгонки формальдегида; 4 — экстрак-
ционная колонна; 5 — колонна регенерации экстрагента
Линии: А — сточные воды первой стадии синтеза изопрена: Б — натриевая
щелочь; В — тринатрийфосфат; Г — вторичный пар на технологические
нужды; Д — сточные воды в канализацию: Е— экстрагент; Ж — насыщен-
ный экстрагент; 3 — высшие углеводороды на склад; И — сточные воды
второй стадии синтеза изопрена; К — формальдегид: Л — паровой кон-
денсат; М — пар; Н — конденсат
Сжигание осуществляют в охлаждаемых циклонных печах с гарниссаж-
ной футеровкой. В качестве топлива используют природный газ и жид-
кие горючие отходы производства. Тепло отходящих газов используют
для выработки пара. С этой целью циклонная печь блокируется с кот-
лом-утилизатором.
Основные показатели работы установки для сжигания сточных вод:
Производительность одного агрегата в т/ч ........... 8,3
Паропроизводителыюсть котла - утилизатора в т/ч ... 22
Давление насыщенного пара в ата....................... 13
Расход природного газа в нм3/ч...................... 2000
Рабочая мощность электродвигателей в кет............. 285
Удельные расходы основных энергетических средств на 1 м5 сточных
вод:
Природный газ (теплотворная способность 8560 ккал /ял3)
в ял3..............................................342
Электроэнергия в квт-ч ............................ 34,3
Конденсат в т.......................................2,9
Вода техническая вл3................................1,5
Сжатый воздух 3 ата в ял3..........................0,5
Сжатый воздух 10 ата в нм3..........................0,12
Азот (периодически) 6 ата в ял3......................1,6
Сточные воды второй стадии синтеза изопрена подвергают первичной
очистке от формальдегида методом дистилляции. Остаточная концентра-
ция формальдегида в очищенных сточных водах составляет 1000 мг!л\
175
суммарное содержание органических веществ характеризуется показа-
телями: ХПК (йодатная окисляемость) =4 г/л, БПКполн =1.7 г/л.
В процессе очистки сточных вод первой и второй стадий синтеза изо-
прена количество сточных вод уменьшается за счет отбора 37%-ного
формальдегида с 14,4 до 12,6 м3/т. Химический состав сточных вод пер-
вой и второй стадий синтеза изопрена характеризуется следующими
основными показателями: высококипящие органические вещества—до
3—4 г/л; формальдегид — до 1 г/л; ХПК=Ю—12 г/л; БПКполн =3—
4 г!л.
Остальные, менее концентрированные сточные .воды первичной очист-
ке не подвергают.
Концентрация общего стока производственных сточных вод характе-
ризуется следующими основными показателями (табл. Ш.6).
Конечным этапом обработки сточных вод, образующихся в процессе
производства изопрена методом конденсации изобутилена с формальде-
гидом, является биохимическая очистка.
Показатели работы аэротенков при очистке этих вод приведены в
табл. 1II.7.
Таблица 1I1.G
Характеристика сточных вод
производства изопрена
Концентрация в г/л
Таблица Hi.,
Характеристика сточных вод,
прошедших биохимическую
очистку
Показатель
загрязненности
без упарки
сточных
вод первой
стадии
синтеза
с упаркой
сточных
вод первой
стадии
синтеза
(на 50%)
Показатель загрязненности
Концентрация
в мг/л
Сухой остаток . . —
Прокаленный ос-
таток .......... —
ХПК....... 6,5
БПКполн .... 3
8
5
4,5
2,2
ХПК.................
БПК.................
Азот аммоиийный . , .
Азот нитритов .......
Азот нитратов .......
pH...................
1500
460
21
8,6
475
22
3,5
0,05
2,2
7,8
Окислительная мощность аэротенков (по БПК)—900 г/м3 • сутки;
концентрация активного ила — 3 г/л; зольность ила — 30%; иловой ин-
декс — 30.
При биохимической очистке сточных вод необходимо, чтобы началь-
ная концентрация органических веществ (по ХПК) была не более
1500 мг/л.
Снижение начальной концентрации сточных вод достигается путем
разбавления их другими производственными или бытовыми стоками.
Как показали санитарно-токсикологические исследования, биохимиче-
ски очищенные сточные воды не оказывают вредного воздействия на
водоемы при условии разбавления их в 20—45 раз. Осредненные ориен-
тировочные данные о суммарном количестве и составе сточных вод
завода синтетического каучука с учетом вод от общезаводских и вспо-
могательных объектов (лабораторий, складов сырья и промежуточных
полупродуктов, цехов защитных покрытий, электроремонтного, ремонт-
но-механического, регенерации масел, гаража и др.) приведены в
табл. III.8.
176
Таблица Ш.8
Количество и состав сточных вод завода изопренового каучука
Количество сточных вод в м3/т Концентрация в лг/л
Производство 1) о и с S И О
г s = « м 5 о с
< о -а о « Ч Ci, та а с S S Sg g«« С & С &
I.
Прн получении изопрена методом конденсации изобутилена с формальдегидом
Производство каучука 20 24 1100 745 1600 1200
Производство изопрена 26,5 32 7500 4500 6200 2100
Вспомогательные объекты 4 5 500 300 500 400
Общий сток завода 50,5 61 4400 2700 3800 1600
1J. При получении изопрена методом каталитического дегидрирования изопентана
Производство каучука 20 24 1100 745 1600 1200
Производство изопрена 30 35 100 25 600 520
Вспомогательные объекты 4 5 500 300 500 400
Общий сток завода 54 64 500 310 960 760
При биологической очистке з качестве окислителей применяют аэро-
тенки. В числе сооружений очистной станции необходимо предусматри-
вать усреднители состава сточных вод.
Для обеспечения оптимальных условий биологической очистки сточ-
ных вод предусматривают регулирование концентрации з них биогенных
элементов с тем, чтобы содержание азота было не менее 15 мг/л, фос-
фора -- нс менее 5 мг/л. Биогенные элементы вводят в виде минераль-
ных солей.
Производственные сточные воды имеют повышенную щелочность, по-
этому в составе реагентного отделения станции предусматривают уста-
новку для подкисления сточных вод, а в аварийных случаях—для их
подщелачивания.
При расчете аэротенков принимают: производительность 800 г
О2/-и3Хсутки; расход воздуха—40 м3/кг БПК при высоте слоя воды 5 м.
Аэротенки применяют с децентрализованным вводом сточных вод и с
регенерацией активного ила. Учитывая повышенное ценообразование в
аэротенках, предусматривают устройства для гашения пены. Объем ус-
реднителей принимают равным 30% суточного количества сточных вод,
поступающих на очистку. Перемешивание стоков производят сжатым
воздухом, подаваемым в количестве 3 м3 на 1 м2 водной поверхности.
В первичных отстойниках необходимо предусматривать устройства
для удаления всплывающих полимеров, смол, масел и других веществ.
При рзечете первичных отстойников принимают: продолжительность
отстаивания — 2 ч; расчетную скорость движения сточных вод в гори-
зонтальных и радиальных отстойниках — до 10 мм/сек, в вертикальных
отстойниках — 0,7 мм/сек. Количество выпадающего шлама зависит от
вида производства. При получении изопрена из формальдегида и изобу-
тилена объем осадка составляет около 0,4% объема отстоенной воды;
влажность шлама —98%. При получении изопрена из изопентана объем
выпадающего осадка не превышает 0,1% объема воды; влажность шла-
ма— 98,5%. Количество всплывающих веществ (крошки каучука и
др.) — 150 г/м3 сточных вод. Количество избыточного активного ила
принимают из расчета 0,5 г на 1 а БПК; влажность ила-- 99,2%.
12 Зак. 223 177
Для обезвоживания осадка, выделенного в первичных и вторичных
отстойниках, можно применять иловые площадки или вакуум-фильтра-
ционные установки. Нагрузку па иловые площадки по сухому веществу
принимают равной 0,04 тиа 1 м2 в год.
При обезвоживании осадка на вакуум-фильтрах он должен предва-
рительно подвергаться коагуляции.
В качестве коагулянтов могут применяться хлорное и сернокислое
железо или сернокислый алюминий. При недостаточной щелочности
осадка для гидролиза коагулянтов необходимо подщелачивание его
известью. Дозы коагулянта и щелочи определяются на основании тех-
нологических данных. При предварительных расчетах их принимают
равными (в % от веса сухого вещества осадка):
Хлорное железо.....................................2,5—5
Сернокислое железо.................................2,5—5
Сернокислый алюминий...............................3,5—6
При обезвоживании осадка, образующегося при совместной очистке
сточных вод заводов СК и бытовых сточных вод (при соотношении 1:1),
дозу коагулянтов приходится увеличивать на 20%, а также вводить из-
весть в количестве 10—15% веса сухого вещества осадка.
Производительность вакуум-фильтров (по сухому веществу)
~ 15 кг/м2 • ч при вакууме 300—400 мм рт. ст. Продолжительность
фильтроцикла около 3 мин, влажность кека лежит в пределах 78—80%;
при обезвоживании осадка, выделяемого в процессе совместной очистки
производственных и бытовых сточных вод, влажность 83—85%.
Производительность вакуум-фильтров может определяться по фор-
муле
100 — С.. Г тр(100 —С„)
----!
где Ск —влажность кека в %;
С„ —исходная влажность осадка в %;
m — время оборота барабана в мин,
t — продолжительность действия вакуума (в % от продолжитель-
ности оборота барабана);
р — величина вакуума в мм рт. ст.;
т] — вязкость фильтрата в спз;
R — удельное сопротивление осадка 10'10 см/г;
у — объемный вес осадка в т/м3 * * * * * *.
Песколовки и вторичные отстойники принимают в соответствии со
СНиП.
3. ЗАВОДЫ ДИВИНИЛОВОГО КАУЧУКА
Заводы дивинилозого каучука в своем составе имеют следующие
основные производства: производство каучука; производство исходного
мономера — дивинила; производство катализаторов. Кроме цехов ос-
новного производства в состав завода входят также вспомогательные
цехи.
Количество и химический состав сточных вод зависят ог метода про-
изводства каучука, в частности от рецептуры процессов полимеризации
и от метода производства исходного мономера — дивинила.
178
Сточные воды производства каучука
В основе производства дивинилового каучука лежит процесс поли-
меризации дивинила, осуществляемой в среде органических раствори-
телей в присутствии каталитического комплекса.
Количество сточных вод .находится в зависимости от технологии про-
изводства и изменяется от 12—15 до 20—25 лг3/т. Сточные воды загряз-
нены органическими растворителями, содержание которых может из-
меняться в широких пределах. ХПК сточных вод колеблется от 100 до
2500 мг/л, БПК — от 70 до 2100 мг/л. Сточные воды содержат также
продукты разложения каталитического комплекса.
Сточные воды, содержащие летучие органические вещества, перед
сбросом в общезаводскую канализацию подвергаются отпарке водяным
паром; продукты разложения каталитического комплекса выделяются
из сточных вод в виде нерастворимых соединений посредством обработ-
ки их известью.
Этиловый спирт, содержащийся в сточных водах, перед сбросом в
канализацию подвергается отгонке на ректификационных установках.
После первичной очистки сточные воды сбрасываются в канализацию
и направляются на общезаводские очистные сооружения.
Ориентировочные данные, характеризующие сточные воды примени-
тельно к двум рецептам процесса полимеризации, приведены в
табл. III.9.
Таблица III.9
Характеристика сточных вод производства дивинилового каучука
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
1 метод производства II метод производства
до пср- вямной очистки после первичной очистки до пер- вичной очистки после первичной очистки
pH 4 9,5 5 9,6
ХПК (бихроматпый метод) 90 80 2550 2050
бпк5 75 — 2100 1300
Хлор-ион 30 25 330 330
Сульфат-ион 10 10 — —
Сухой остаток 100 230 1000 650
Прокаленный остаток в % 3 52 — —’
Сточные воды производства дивинила из бутана
Основными источниками химически загрязненных сточных вод явля-
ются процессы охлаждения и промывки контактного газа в скрубберах
(первой и второй стадий дегидрирования) и процессы отмывки углево-
дородов от ацетона (или ацетонитрила), аммиака и щелочи.
В этих процессах применяют внутритехиологический оборот воды.
При промывке и охлаждении контактного газа первой стадии дегид-
рирования (бутана в бутилены) в скрубберах из системы водооборота
выводится 0,4—0,6 м3 на 1 т каучука (обычно не более 10% находящей-
ся в обороте воды).
Эта вода содержит углеводороды С4 (бутан, бутилены), а также ка-
тализаторную пыль и растворенные окисли хрома. Концентрация этих
примесей зависит от соотношения количества сбрасываемой воды и во-
ды, находящейся в оборотной системе.
12* Зак. 223
179
Количество катализаторной пыли достигает 10 г/л; растворенных
окислов хрома — от 0,02 до 15 .мг/л в зависимости от вида и химической
стойкости катализатора; концентрация углеводородов сравнительно не-
велика. ХПК=300-г470 мг/л и БПК=34С мг/л. После первичной очист-
ки воду сбрасывают в канализацию или возвращают в систему водо-
оборота.
На второй стадии дегидрирования (бутиленов в дивинил) при охлаж-
дении контактного газа из системы водооборота сбрасывают только
балансовый избыток воды, образующийся за счет конденсации водяно-
го пара, содержащегося в газах. При расходе оборотной воды 280 м3/7
выводится из системы только 25—32 мя/т в зависимости от технологии
дегидрирования бутиленов, в частности от вида применяемого катали-
затора. Из этого количества воды 10—14 м3/т расходуется на технологи-
ческие нужды и на питание котлов-утилизаторов технологического тепла
и 15—17,5 м3/т сбрасывается в канализацию. Сточные воды содержат
углеводороды С4 (бутилены, дивинил). Суммарная концентрация угле-
водородов: ХПК = 8904-960, БПК = 710 мг/л. В системе внутритехноло-
гического водооборота предусматривается использование тепла отрабо-
танных загрязненных вод.
При отмывке углеводородов после экстрактивной дистилляции из си-
стемы водооборота в канализацию выводится избыток воды в количестве
0,5—0,65 м3/т. Состав сточных вод зависит от вида экстрагента; в каче-
стве экстрагента может применяться ацетон и ацетонитрил.
При применении ацетона сточные воды содержат углеводороды С4
(бутан, бутилены, дивинил) и ацетон. Сточные воды весьма концентри-
рованы: ХПК = 3,84- 4,1 г/л, БПКполн=2,8 г/л. Концентрация ацетона
до отгонки 20 г/л, после отгонки 0,7—1,6 мг/л.
При применении ацетонитрила сточные воды содержат те же угле-
водороды С4 и ацетонитрил в количестве 200—500 мг/л, а в некоторых
случаях — до 1500 мг/л. Суммарное количество органических веществ
(по ХПК) колеблется от 0,9 до 2,6 г/л, БПК — до 1,8 г/л.
В процессе отмывки дивинила от аммиака вода используется в обо-
роте (рис. 111.9). Из оборотной системы после отгонки аммиака в кана-
Рис. Ш.9. Схема водооборота и очистки сточных вод от аммиака в
процессе выделения дивинила
/ — промывная колонна для очистки дивинила от аммиака; 2 — колонна для
отгонки аммиака; 3 — кипятильник; 4 — теплообменники: 5 — конденсатор;
6 — водоотделитель; 7 — отпарной аппарат
Линии; А—дивинил: Б— пары дивинила; В — вода из производственного
водопровода; Г — аммиак иа дополнительную переработку; Д —дивинил на
дополнительную переработку; Е— пар; /К— конденсат; 3 — отработанная
вода на отгонку NH.,; И — фузельнзя вода на отмывку дивинила
180
лизанию сбрасывается 0,2—0,3 мя1т. Эти сточные воды содержат незна-
чительное количество углеводородов— дивинила и бутиленов. Такое
же количество сточных вод (0,2—0,3 м3/т) сбрасывают от промывки
фракции димеров в процессе выделения изобутилена. Они содержат
димеры, тримеры и полимеры изобутилена, а также натриевую щелочь.
При концентрировании дивинила с применением медио-аммиачиого
комплекса образуется небольшое количество (0,07 м3/т) сточных вод,
содержащих соли меди.
Загрязненные сточные воды образуются также в случаях применения
воды для уплотнения сальников насосов, перекачивающих углеводоро-
ды. Количество этих вод и содержание в них углеводородов зависит от
конструкции сальников насосов и ориентировочно может быть принято
равным 3 м3[т. Некоторое количество сточных вод образуется также в
результате отделения водного слоя от углеводородов, хранящихся на
складах. Сточные воды первой и второй стадии дегидрирования выво-
дятся из процесса производства с температурой 95—98°, поэтому содер-
жание летучих углеводородов в них невелико. Сточные воды процессов
выделения бутиленов, дивинила и изобутилена, а также конденсат,
образующийся при компримировании контактных газов и выделяющий-
ся из углеводородов, хранящихся на складах, перед сбросом в канали-
зацию подвергают отпарке. Этим достигается снижение концентрации
летучих углеводородов и предупреждается образование взрывоопасных
газовых смесей в канализационных трубах и каналах.
Сточные воды от охлаждения и промывки контактного газа первой
стадии дегидрирования подвергают предварительной очистке от ката-
лизаторпой пыли отстаиванием в течение 8 ч. При значительном коли-
честве растворенных соединений хрома в сточных водах их подвергают
более тщательной очистке: отстаиванию, обработке сульфатом закиси
железа (восстановление шестивалентного хрома в трехвалептный), ко-
агуляции известью, вторичному отстаиванию в целях осаждения скоа-
гулированиой тонкодисперсной каталнзаторной пыли и восстановленных
окислов хрома (рис. III.3). Осаждае-
мость каталнзаторной пыли .характе-
ризуется данными табл. III.10. При
24-часовом отстаивании концентрация
взвешенных веществ снижается на
91—93%. Отстоепная вода после
осаждения без коагуляции остается
мутной даже при отстаивании в тече-
ние 24—48 ч.
Концентрация шестивалентного
хрома находится в зависимости от кон-
центрации каталнзаторной пыли и со-
ставляет 0.15%, рП стоков колеблется
от 7.6 до 7,98. Более полное осветле-
Таблица ШЛО
Характеристика осадка сточных вод
от промывки контактного газа
Концентрация взвешенных веществ в г/л Количество выпавших взвесей (в % начального веса) Скорость осаждения в мм] сек
1 / 37-50 1,2
1 1 64—70 0,4
о к / 42—45 1,2
0,0 1 66—75 0,4
ние воды достигается при ее коагуляции. В качестве коагулянтов можно
применять сернокислый алюминий или сернокислое железо при обяза-
тельном подщелачивании известью. Следует иметь в виду, что при коа-
гуляции сульфатом алюминия концентрация растворенного хрома не
снижается. При применении серпокислого железа происходит восста-
новление шестивалентного хрома в трехвалентный, выпадающий в оса-
док.
После обработки воды сернокислым железом и известью с последу-
ющим двухчасовым отстаиванием вода полностью освобождается от
взвешенных веществ; остаточная концентрация хрома (шестивалентно-
181
го) составляет 0,01—0,025 мг/л. Оптимальная доза реагентов: сернокис-
лое закисное железо —32 мг на 1 мг С1%; известь — 2,5 мг•экв на
1 мг-экв сернокислого железа.
Известь вводится после завершения реакции восстановления шести-
валентного хрома в трехвалентный, т. е. через 5—10 мин после обработ-
ки воды сернокислым железом. pH воды после обработки сульфатом
железа 3,75—4,35, после обработки известью 8,5—11,35. Объем выпада-
ющего осадка прямо пропорционален концентрации катализаторной
пыли. Влажность осадка колеблется от 50 до 60%.
При применении ацетонитрила в качестве экстрагента в процессе
экстрактивной дистилляции сточные воды перед сбросом в канализацию
подвергают первичной очистке методом азеотропной дистилляции. Со-
став сточных вод, прошедших первичную очистку, аналогичен составу,
приведенному в табл. I1I.4.
Очистка сточных вод от меди в процессе концентрирования дивинила
основана на разрушении натриевой щелочью аммиачно-ацетатпых ком-
плексов закисной и окисной меди с выделением ее в осадок в виде
гидроокисей (рис. III.10). Расход щелочи определяется по стехиомет-
рическому расчету. Щелочной обработкой содержание меди в сточных
водах может быть снижено на 98,5—99%. Остаточная концентрация
Рис. Ш.10. Слома очистки сточных вод от соединения мели
1 — приемный резервуар; 2 — насосы; 3 — фильтр песчаный; 4 — подогреватель; 5 —
реактор; 6 — холодильник; 7 — отстойник; 8 — сборники очищенной воды: 9 — вакуум-
фильтр; 10 — погрузчик; 11 — сушильная камера: /2 — вакуум-насос; 13 — печь для
прокаливания в токе абгаза
Линии: Л — сточные воды на очистку; Б—NaOH; В— осадок гидроокисей: Г —
СиОН. Си (ОП)2, влажный; Д — СиОН. Си(ОН)2;Г: — абгаз. содержащий водород:
Ж —СиОН, Си(ОН)2;3—Си
ионов меди в сточных водах 60—100 мг/л. Более полное удаление меди
(до 20 мг/л) достигается, если обработка щелочью ведется при повы-
шенной до кипения температуре сточных вод. Перед щелочной обработ-
кой сточные воды очищают от взвешенных веществ на песчаных фильт-
рах. Гидроокись меди, образующаяся в процессе щелочной обработки
сточных вод, выделяется в отстойнике; продолжительность отстаива-
ния— 3 ч. Количество осадка составляет 6,5—10% объема сточных
вод; влажность осадка 82—87%.
При механическом обезвоживании осадка центрифугированием
влажность его снижается до 34—51 %; при фильтрации под давлением
4—5 ати — до 38—41 %
Доочистка сточных вод от меди после щелочной обработки возможна
путем ионного обмена.
Емкость поглощения катионита КУ-1 (в Н-форме) составляет 40 кг
на 1 м3 смолы в рабочем (набухшем) состоянии. Удельная гидравличе-
ская нагрузка 6,5 м3 на 1 м3 смолы.
Сводные данные по сточным водам производства дивинила из бутана
приведены в табл. III.11.
182
Таблица Ш.11
Количество и состав сточных вод производства дивинила из бутана
Прон зводствеяиый процесс Количество сточных вод в mz[t Показатель загрязненности и концентрация в лгг/л Примечание*
среднее макси- мальное pH взвешенные , вещества 1 ХПК 6 g сухой остаток углеводороды
Дегидрирование бутана в бутилены (первая ста- дия) 0,4 0,6 11 100 460 330 160 150 Хром 0,02
Разделение контактно- го газа дегидрирования бутана 0,1 0,2 45 3000 2100 130 1000 Азот 100
Экстрактивная дистил- ляция бутан-бу шленовой фракции углеводородов . 0,5 0,65 7,2 4000 2800 — 1200 Ацетон 1, G
Дегидрирование бути- ленов в дивинил (вторая стадия) 15—17,5 18 21 900 700 300 Азот 40
Разделение контактно- го газа дегидрирования бутиленов 0,1 0,2 8,6 45 8000 6000 2800
Выделение и очистка дивинила 0,2 0.3 — 300 200 —
Выделение изобутилена из бутиленовой фракции углеводородов 0,2 0,3 350 300 100 Едкий пат-
Охлаждение сальников насосов 3 3,5 — — 1000 800 137 400 рий 5000
Итого 19,5—22 23,8—26,8 — — — — — — —
* В примечании указаны концентрации веществ, характерных для отдельных видов сточных вод.
Загрязненность общего стока характеризуется следующими показа-
телями в мг/л:
Плотный остаток.............................. 140
Прокаленный остаток............................ 80
ХПК.......................................... 980
БПК ......................................... 800
Окончательную очистку сточных вод перед сбросом в водоем про-
изводят биологическим методом. При этом БПК снижается на 97—98%.
Окислительная мощность аэротенков (по БПК) —800—900 г/л/3- сутки.
Сточные воды производства дивинила из этилового спирта
Производство дивинила осуществляется путем каталитического раз-
ложения этилового спирта в контактных печах при высокой темпера-
туре.
Сточные воды образуются в процессах ректификации спирта, отмыв-
ки диэинила и при переработке побочных продуктов. Количество их
6,5 .ч3 на 1 т каучука при рециркуляции фузельной воды.
183
Отработанные воды процесса ректификации спирта (фузельная вода)
содержат этиловый спирт, альдегид, уксусную кислоту или ацетат нат-
рия, высшие спирты.
Данные о составе сточных вод производства дивинила из этилового
спирта приведены в табл. III.12.
Таблица III.12
Характеристика сточных вод производства дивинила из спирта
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
сточные воды от ректификации спирта сточные воды от отмывки ди- винила
pH* 5,7 4,5
БПКз 350—625 3260—3100
бпк20 700 3000—4000
ХПК (йодатная окисляемость) 750 5000—6000
Непредельные соединения (в пересчете на Вг) 170 —
Альдегиды 200 50—100
Жирные кислоты (в пересчете на уксусную) 300 60
Азот аммиака 4,5 2,5
Сухой остаток 130 180
Прокаленный остаток 33 —
Взвешенные вещества 50 —
• В настоящее время применяют щелочною обработку фузельной воды, вследствие чего реак-
ция pH ее составляет 7—8.
Технологией производства предусматривается частичное использо-
вание фузельной воды для отмывки спирта и альдегидов от эфироуглс-
водородной фракции. Это позволяет значительно (примерно в 2 раза)
сократить количество сточных вод. В процессе отмывки дивинила от
альдегидов применяют водооборот с извлечением из отработанной воды
и регенерацией альдегидов, этилового спирта, эфира. В канализацию
сбрасывают только балансовый избыток воды, составляющий менее 10%
количества воды, находящейся в обороте.
Достаточно полная очистка сточных вод производства дивинила из
спирта достигается методом биохимического окисления. При этом ВПК
сточных вод снижается на 95% и выше; остаточное ВПК не превышает
15—20 мг!л. Удельная производительность аэротенков составляет около
1000 г О2М3-сутки. Расход воздуха 50 м?/кг ВПК.
Сточные воды производства дивинила не содержат азота, фосфора,
калия. Поэтому при их биохимической очистке должны вводиться био-
генные элементы. В начальной стадии биохимического окисления орга-
нических веществ реакция сточных вод становится кислой. Для поддер-
жания pH в оптимальных пределах должно предусматриваться подще-
лачивание сточных вод перед биологической очисткой.
Помимо основных производственных цехов в составе заводов диви-
пилового каучука имеются вспомогательные объекты: склады жидких
продуктов, цехи защитных покрытий, ремонтно-механические, электро-
ремонтные, регенерации масел и др. Количество сточных вод, сбрасывае-
мых этими объектами, составляет 20—25% количества сточных вод, об-
разующихся в основном технологическом процессе.
На складах жидких продуктов сточные воды образуются при отде-
лении водного слоя от углеводородов, при промывке емкостей и от уп-
лотнения сальников насосов. Перед сбросом в канализацию сточные во-
164
ды подвергаются отпарке для удаления из них углеводородов. Сточные
воды цехов защитных покрытий, ремонтно-механического и электро-
ремонтного преимущественно загрязнены минеральными веществами.
Перед сбросом в канализацию они подвергаются нейтрализации на
местных установках. Из цеха регенерации масел сточные воды после
улавливания масел поступают в канализацию. Сточные воды цеховых и
центральной заводской лабораторий загрязнены различными реактива-
ми. Концентрация органических веществ в этих водах невысокая:
БПК= 130-150 мг/л.
Данные о количестве и составе сточных вод заводов дивинилового
каучука приведены в табл. III.13.
Таблица 111.1.3
Количество и состав сточных вод заводов дивинилового каучука
(по заводу в целом)
Производство Количество сточных вод в Показатель загрязненности сточных вод в мг[л
1 среднее макси- мальное сухой ос- таток прокален- ный оста- ток хпк О с Е из
I. При производстве дивинила из бутана
Производство дивинила 20* 24* 137 80 1000 800
Производство каучука 12** 15** 2000 2000 100 90
20 25 2000 1200 2500 2100
Вспомогательные объекты 4 6 500 300 500 400
Общий сток 36 45 800 750 650 500
44 55 1000 600 1650 1350
II. При производстве дивинила из спирта
Производство дивинила 6,5 8 140 35 1200 1000
Производство каучука 12 15 2000 2000 100 90
20 25 2000 1200 2500 2100
Вспомогательные объекты 5,5 8 1350 1300 1200 1000
Общий сток 24 31 1350 1300 650 550
32 41 1500 1000 2000 1700
• В зависимости от технологии дегидрирования бутиленов, в частности от вида применяемого’
катализатора, количество сточных вод может достигать 23—27,5 м2[т.
*• В числителе и знаменателе приведены показатели при полимеризации с применением соот-
ветственно'' первой и второй каталитической систем.
Конечным этапом обработки сточных вод заводов дивинилового кау-
чука является биохимическая их очистка. Состав общезаводских очист-
ных станций и типы очистных сооружений аналогичны применяемым для
очистки сточных вод заводов изопренового каучука.
Объем осадка, выпадающего в первичных отстойниках, при произ-
водстве дивинила из бутана составляет 0,1% количества сточных вод;
при получении дивинила из спирта 0,15%; влажность осадка 98%.
Количество всплывающих веществ 150 мг/л.
Окислительная мощность аэротенков лежит в пределах 0,8—1 кг (по-
БПК) в сутки. Расход воздуха — 40—45 м^/кг БПК.
185-
4. ЗАВОДЫ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНОВОГО КАУЧУКА
Основными производствами заводов этиленпропиленового каучука
является производство каучука и производство исходных мономеров —
этилена п пропилена.
Сточные воды производства каучука
В основе технологии производства зтиленпропиленового каучука ле-
жит процесс каталитической сополимеризации этилена и пропилена в
среде органических растворителей.
Сточные воды в этом производстве образуются при отмывке поли-
меризата от продуктов разложения каталитического комплекса; при
водной дегазации полимера с целью отгонки растворителя и непрореа-
гировавших мономеров; при промывке каучука; при других вспомога-
тельных операциях.
Количество сточных вод колеблется от 35 до 45 м3 на 1 т каучука.
Основную массу составляют воды от промывки полимера, которые со-
держат эгиловый спирт, растворитель, различные ингредиенты, образу-
ющиеся в результате разрушения каталитического комплекса.
При дегазации полимера и выделении каучука применяют оборот во-
ды. В канализацию в этом случае сбрасывается только балансовый из-
быток воды, образующийся за счет поступления острого пара в систему
водной дегазации и за счет дополнительной промывки полимера; коли-
чество сточных вод, сбрасываемых в канализацию, не превышает 5%
количества циркулирующей воды. Сточные воды загрязнены солями кар-
боновых кислот и непредельными углеводородами.
Очистка сточных вод производится по двухстадийпой схеме. На ста-
дии первичной очистки из сточных вод от промывки полимеризата из-
влекается этиловый спирт. Кроме того, перед сбросом в общую канали-
зацию сточные воды подвергаются обработке в целях удаления продук-
тов разложения каталитического комплекса и антиагломератора.
Извлечение этилового спирта осуществляют методом ректификации,
аналогично процессу очистки сточных вод производства изопренового
каучука. При этом концентрация
этилового спирта снижается с 2—5
до 0,2—0,5 г/л.
Очистка продуктов разложения
каталитического комплекса произ-
водится путем осаждения их в виде
гидроокисей, для чего сточные во-
ды обрабатывают щелочью. Опти-
мальная величина pH при щелочной
обработке лежит в пределах 9,5—
9,6.
Путем щелочной обработки и
последующего отстаивания сточные
воды полностью освобождаются от
продуктов разложения каталитиче-
ского комплекса. Данные о составе
очищенной воды приведены в табл.
111.14.
Объем осадка, образующегося
при обработке сточных вод извес-
тью, составляет 10—11% количества
Продолжительность отстаивания
в ч
Рис. III.11. Изменение объема осадка в
зависимости от продо.тожителыюсти от
отстаивания
486
сточных вод. Кинетика уплотнения осадка показана на рис. III.11. Обез-
воживание осадка может производиться центрифугированием или филь-
трацией.
Таблица III. 14
Характеристика сточных вод, прошедших первичную очистку
Показатель загрязненности Концентрация в лгг/л
промывная вода вода после дега- зации общий сток
1 до нзвест- । кования । после из- вестковав 1 ПИЯ 1 до пзвест- । кования 1 после из- 1 весткова- | ПИЯ 1 до извест-! кования 1 1 после из- весткова- ния
Пороговое разбавление по запаху 400 200 1000 400
pH 5 9,1 5,3 9,6 6,5 9,6
Взвешенные вещества 50 0 10 — 150 20
Сухой остаток 420 570 200 200 370 420
Прокаленный остаток 220 175 70 90 250 220
ХПК — — — — 700 600
•Спирт этиловый 210 200 — — —
Хлор-ион 225 225 100 100 130 130
Ионы металлов 60 0,22 36,4 0,12 37 0,02
БПК20 • — -- — 520 430
111.15
Табл
и и а
Характеристика сточных вод, прошедших биохимическую очистку
Показатель загрязненности Концентрация в jna/л
общий сток произ- водственных В'Д смесь (1:1) произведет- 1 венных и бытовых сточных вод
до ОЧИС7КИ поел 1 ОЧИСТКИ до очистки после очистки
ХПК БПК20 Азот аммонийный Азот нитритов Азот нитратов Органические кислоты, экстрагируемые эфиром Спирт этиловый 366 325 23 0 0 24 70 38 7 18,6 1,2 4,6 17 0 366-385 14,1—13,5 0 0 21 80 48—46 3 2 0,46—0,01 5,6-7 13 в
Вторая стадия очистки производственных сточных вод осуществляет-
ся биохимическим методом. Эффективность этого метода характеризует-
ся следующими данными (табл. III. 15).
По данным санитарно-токсикологических исследований сточные воды,
прошедшие биологическую очистку, могут сбрасываться в водоем при
обеспечении 23-кратпого разбавления.
Сточные воды производства этилена и пропилена
В процессе пиролиза нефтяных углеводородов основное количество
воды расходуется на промывку и охлаждение пирогаза, в результате
чего образуется до 1000—1500 лг!/ч загрязненных отработанных вод, со-
держащих углеводороды. Количество взвешенных углеводородов (смол)
в сточных водах зависит от состава сырья и колеблется от 50 до
187
6000 мг]л. Суммарная концентрация растворенных органических соеди-
нений (бензола, толуола, нафталина, изобутана, этилена и др.) состав-
ляет (по ХПК) около 500 мг/л. Биохимическое потребление кислорода
(полное) 400 мг/л. С целью уменьшения количества загрязненных сточ-
ных вод применяют внутритехнологический водооборот (рис. III.12).
Рис. III.12. Схема водооборота п очистки сточных вод от
смол в производстве этилена
/ — печь пиролиза; 2 — котел — утилизатор тепла: 3 — скруббер (или
пенный аппарат): 4— отстойники*, 5 — холодильники: 6 — конденсато-
ры; 7 —турбулентный промыватель; 8 — экстрактор; 9— дистилляци-
онная колонна; 10 — сборник тяжелых углеводородов; //— сборник ре-
генерированного экстрагента; 12— отпарная колонна; 13— кипятиль-
ник: 14 — теплообменник
Линии: А—топливный газ; 5 — бензин: 13 — пар; Г—вода; Д — пиро-
газ; Е — водяной пар; — смолы; 3 — газ; И— жидкие углеводоро-
ды; К — рассол; Л— свежий экстрагент; М—тяжелые углеводороды;
Н— экстрагент; О — очищенные сточные воды
При этом отходящая со скрубберов (или пенных аппаратов) вода по-
ступает в отстойник для улавливания смол и сажи. Задержанные в от-
стойнике продукты направляются для последующей переработки, а от-
слоенная вода возвращается на промывку и охлаждение газа пиролиза.
Количество загрязненных сточных вод, образующихся в процессе пере-
работки нефтяных газов, составляет 1G—30 м3/ч. При осуществлении
водооборота в канализацию сбрасывается только балансовый избыток
загрязненной воды. Избыточная загрязненная вода из систем водооборо-
та первой и второй промывки пирогаза, а также конденсат, выделенный
в конденсаторах и холодильниках, подвергаются первичной очистке,
после чего сбрасываются в канализацию.
Количество сточных вод от промывки и охлаждения пирогаза па 1 т
этилена составляет при пиролизе бензина 2,5—4,5 .и3*, при пиролизе га-
зообразного углеводородного сырья — 0,5—0,8 м3]т.
* При «мягком» режиме пиролиза количество сточных вод от промывки и охлаж-
дения пирогаза на 1 т этилена 4,5 м3.
188
Таблица 111.16
Характеристика сточных вод
производства этилена
(после выделения смол
в отстойниках)
Таблица III.17
Характеристика сточных вод
производства этилена после очистки
методом экстракции
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л
хпк 3200
БПК5 1530
Бронирующиеся вещества . Углеводороды летучие с 600
паром 1,2
Эфирорастворимые вещества 420
Взвешенные вещества . . 420
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л
хпк 150
6ПК5 100
Бронирующиеся вещества . Углеводороды летучие с 80
паром Эфирорастворимые вещест- Нет
ва 15
Взвешенные вещества . . 10
Основной задачей первичной очистки сточных вод является снижение
концентрации органических веществ и выделение из них смол—углево-
дородов, находящихся во взвешенном состоянии, которые не могут быть
обезврежены в процессе последующей биологической очистки.
Состав сточных вод после выделения смол в отстойниках характе-
ризуется следующими показателями (табл. III.16).
Рис. III.13. Схема очистки сточных вод от смол в производстве
этилена
/ — фильтры; 2 — теплообменник; 3 — конденсатор; 4 — отстойник; 5 —
сборник углеводородного конденсата; 6—напорный резервуар; 7 — сбор-
ник отработанного конденсата; 8 — насосы
Линии: А—сточные воды на очистку; Б—очищенные сточные воды в
канализацию; В — конденсат для регенерации фильтра; Г — водный кон-
денсат; Д — отработанный конденсат на склад; Е— вода из производст-
венного водопровода
189
Более полное выделение смолы и других взвешенных веществ может
осуществляться одним из следующих методов: коагуляцией, флотацией,
фильтрацией, отгонкой в токе водяного пара и экстракцией. Наиболее
целесообразной является экстракция с отпаркой (рис. 111.12). Состав
сточных вод после первичной очистки этим методом характеризуют
следующие данные (табл. III.17).
Вода имеет нейтральную реакцию (рН = 7); характерный запах ис-
чезает при разбавлении в 15 раз.
В качестве экстрагента используют легкий углеводородный конден-
сат, выделяемый из пирогаза в холодильнике на третьей ступени его
сжатия, или бензин.
При применении масляного способа охлаждения и очистки пирогаза
от смол и сажи первичную очистку сточных вод осуществляют методом
фильтрации (рис. 111.13). В качестве фильтрующего материала исполь-
зуются частицы кокса размером 30—35 мм. При очистке сточных вод
достигается следующий эффект (табл. 111.18). Специфический запах ис-
та б л и ц a 111.18
Характеристика сточных вод
производства этилена после очистки
методом фильтрации
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л
хпк ......................I 300
БПК ......................| 200
Бромирующиеся вещества . 222
Углеводороды летучие с
паром.................! Нет
Эфирорастворимые вещест- '
ва..................i 30
Взвешенные вещества . . | 25
чезает при разбавлении в 10 раз. Для
удаления легких углеводородов в ниж-
нюю часть фильтров подается острый
пар.
Фильтрация производится со ско-
ростью около 7 л/ч. Продолжитель-
ность контакта сточных вод с паром
около 20 мин; срок защитного дейст-
вия фильтра 5 суток.
Рет операцию фильтрующего мате-
риала производят путем 3—4-кратпой
промывки растворителем, в качестве
которого применяют углеводородный
конденсат.
При очистке газа пиролиза от сер-
нистых соединений образуется относи-
тельно небольшое количество так на-
зываемых сернистощелочных сточных вод. Эти воды имеют высокую
щелочность и содержат значительное количество сульфидов натрия:
едкий натр NaOII—17 г/л, сульфид натрия Na2S — 10 г/л, углекислый
натрий NaaCOg — 110 г/л. Для очистки сточных вод от сульфидов, когда
в этом имеется необходимость, применяется осаждение сульфидной серы
железным купоросом. Осадок сернистого железа выделяется на вакуум-
фильтре. Перед фильтрацией для улучшения структуры шлама сточные
воды обрабатываются полиакриламидом.
Расход сульфата железа 7,3 кг па 1 кг сульфида натрия; расход по-
лиакриламида— около 50 г на 1 .и3 сточных вод. Удельная нагрузка на
вакуум-фильтр не превышает 0,3 л/3/.и2; влажность шлама —25—30%.
Такой метод очистки относительно сложен в эксплуатации и требует
значительных капитальных затрат.
По другой схеме обезвреживание сернистощелочных сточных вод
производится посредством двухступенчатой упарки под вакуумом. Этот
метод предусматривает утилизацию щелочи в виде 25%-ного раствора
для очистки пирогаза от сернистых соединений. Сульфид и карбонат
натрия в процессе упарки сточных вод выпадают в осадок, выделяемый
на вакуум-фильтре. Окончательное обезвреживание сточных вод ог про-
изводства этилена и пропилена перед сбросом в водоем осуществляют
посредством биологической очистки.
190
Опыт эксплуатации показывает, что применение биологического ме-
тода для очистки сточных вод этого производства в сочетании с первич-
ной очисткой их от смол, а также от высокомолекулярных растворенных
стабильных органических веществ может обеспечить достаточно полное
обезвреживание сточных вод.
5. ЗАВОДЫ ДИВИНИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА
В состав завода дивинилстирольного каучука входят следующие ос-
новные производства: производство каучука; производство исходных
мономеров — дивинила и стирола; производство катализаторов. Кроме-
цехов основного производства на заводе имеется ряд вспомогательных
цехов аналогично заводам изопренового и дивинилового каучука.
Количество и состав сточных вод зависят от технологии производства
каучука, в частности, от рецептуры процессов полимеризации дивинила ш
стирола; от метода выделения каучука и типа применяемого оборудова-
ния, а также от метода производства исходных мономеров — дивинила и.
стирола.
Сточные воды производства каучука
Производство дивинилстирольного каучука основано на эмульсион-
ной полимеризации мономеров дивинила и стирола в окислительно-вос-
становительной среде. В качестве дисперсионной среды в процессе
эмульсионной полимеризации применяется умягченная вода, а в качест-
ве эмульгатора — канифольное мыло; в рецептуре процесса применяют
также лейканол и соли жирных кислот.
Полученный в. результате полимеризации латекс (водная дисперсия^
каучука) после его дегазации подвергается коагуляции хлористым нат-
рием с целью выделения каучука. Процесс коагуляции осуществляют
при рН=2—3; подкисление производится серной кислотой.
Перед сбросом в канализацию сточные воды подвергают нейтрализа-
ции и отстаиванию. Отделяющаяся при этом дисперсионная среда («се-
рум») содержит коагулянты — хлористый натрий, а также эмульга-
тор — канифольное мыло.
При производстве каучука сточные воды образуются в процессе по-
лимеризации, при коагуляции латекса и при промывке каучука. Коли-
чество сточных вод при полимеризации дивинила со стиролом составляет
от 4 до 9 мя/т каучука. Они получаются при дегазации латекса в резуль-
тате последовательной двухступенчатой конденсации водно-стирольных
паров, отходящих с отгонных колонн. Для орошения конденсаторов
смешения используется водный конденсат со второй ступени конденса-
ции, содержащий 80 г/л стирола и 6 г/л прочих углеводородов (дивини-
ла п др.). Технологической схемой производства предусматривается
выделение углеводородов в отстойнике и отпарка их в конденсаторах
смешения. В результате концентрация стирола в сточных водах, сбра-
сываемых в канализацию, снижается до 100—500 мг/л. Окончательное'
обезвреживание этих сточных вод производится на общезаводских со-
оружениях биологической очистки.
Свойства сточных вод от процесса полимеризации и характер влия-
ния их на водоемы определяются главным образом наличием в них
стирола. Стирол, так же как и дивинил, при выпуске сточных вод в во-
доемы способен полимеризоваться с образованием донных отложений,
являющихся источниками вторичного загрязнения водоемов. Когда для-
получения каучука в качестве втооого мономера применяется стабили-
194-
зированный (гидрохиноном) стирол, в сточных водах процесса полиме-
ризации присутствует также гидрохинон (парадиоксибензол); концент-
рация его около 100 мг/л.
Основное количество (20—28 м3/т) сточных вод заводов дивинилсти-
рольного каучука составляют отработанные воды процесса выделения
каучука. Характеристика сточных вод от выделения каучука приведена в
табл. III.19.
Таблица III.19
Характеристика сточных вод от выделения каучука
Показатель загрязненности Метод выделения каучука
на лентоотливоч- ном агрегате в крошке
Количество сточных вод в м3/т 20* 28*
Основные загрязнители и их концентрация в мг[л .... — —
Смоляные кислоты 300 300
Парафиновая кислота 100 100
Лейканол 60 60
Стирол 15 15
Крошка каучука 15** 15**
Хлористый натрий 15 000 5500
Хлористый калий 180 180
* С учетом частичной рециркуляции сточных вод.
** После цеховых отстойников.
Первичная очистка сточных вод, оораз57ющихся в процессе коагу-
ляции и выделения каучука, производится путем их -нейтрализации и
выделения тонкодисперсной крошки каучука (рис. III.14 и III.15).
Рис. III.14. Схема очистки сточных вод
и водооборота в процессе выделения
каучука на лентоотливочном агрегате
/ — агрегат выделения каучука: 2— отстой-
ник; 3— фильтр; 4— насос; 5 — аппарат для
промывки крошки каучука; 6 — сборник
Линии: А — скоагулированиый латекс; В —
серум; В — умягченная вода на промывку
каучука; Г — сточная вода от шнек-пресса;
Д — вода от вакуум-насоса; Е— раствор
NaOH на нейтрализацию; Ж— в сеть на до-
очистку; 3 — частично умягченная вода; И —
крошка на переработку; К. — обводненная
крошка, Л — к вакуум-насосу
Нейтрализация кислот мо-
жет производиться как из-
вестью, так и натриевой или
калиевой щелочью. Примене-
ние извести связано с образо-
ванием значительного количе-
ства шлама, складирование
которого требует проведения
мероприятий по защите по-
верхностных и грунтовых вод
от загрязнения. Наиболее ра-
циональным является приме-
нение производственных отхо-
дов натриевой (или калиевой)
щелочи.
Расход щелочи на 1 кг кис-
лоты составляет 3—3,5 г-экв.
Основное количество (до
1000 мг/л) крошки каучука со-
держит «серум». Очистка се-
рума от коагулюма произво-
дится отстаиванием и фильт-
рацией. Кинетика отделения
коагулюма от воды характе-
ризуется быстрым всплывани-
ем основной части крупнодис-
192
персных частиц. Основное количество нерастворенных примесей выде-
ляется в течение первых 30 мин отстаивания и составляет 0,3—0,68%
объема сточных вод (в зависимости от первоначальной концентрации).
При этом в отстоенной воде остается до 30—50 мг/л тонко дисперсной
крошки каучука.
Рис. III.15. Схема очистки сточных вод и водооборот при выделении каучука
в крошке
1— вибросито, 2 — вакуум-фильтр; 3 — дробилка; 4 ~ сборник; 5 — насос; 6 — отстойник;
7 — аппарат для промывки крошки каучука; 8 — фильтр
Линии; А — Скоагулироваикый латекс; 5 —вода на промывку; 5 —промывная вода; Г —
частично умягченная вода; Д—крошка 1:а переработку; Е —крошка; Ж — вода от ва-
куум-насоса; 3 — стоки в канализацию; И — каучук иа сушку; К — серум на коагуляцию
При продолжительности отстаивания, равной 1 ч, концентрация
крошки каучука в сточных водах снижается с 1000 до 15 мг/л. Хлопья ее
обладают выраженными адгезионными свойствами; наличие их в сточ-
ных водах может вредно отражаться на работе биологических окисли-
телей.
Более полное выделение взвесей может быть достигнуто путем допол-
нительной фильтрации сточных вод через кварцевый песок. Для загруз-
ки фильтров применяется песок диаметром 1—2 мм. Высота фильтрую-
щего слоя обычно не превышает 1,5 м; скорость фильтрации — 5 м/ч.
Остаточная концентрация крошки каучука в фильтрате при этом не пре-
вышает 2 мг/л. Грязеемкость фильтра — около 1,2 кг/м2.
Регенерация фильтра производится путем его промывки с одновре-
менной подачей воздуха. Расход воды для регенерации — 5 л/сек- м2,
расход воздуха — 25 л/сек• м2.
В отстоенной веде после нейтрализации содержится большое количе-
ство канифоли — до 500 мг/л. Извлечение ее может производиться ме-
тодами коагуляции и экстракции. При коагуляции хлорным железом или
сернокислым алюминием (500—600 мг/л) и полиакриламидом (3—
5 мг/л) с последующим отстаиванием в течение двух часов концентра-
ция канифоли снижается на 80—85%.
13 Зак. 223
193
Экстракцию канифоли гексиловым спиртом целесообразно произво-
дить при рН = 2,8ч-2,2 и при соотношении экстрагента с водой 1 : 50. Та-
ким путем извлекается 78—84% канифоли.
При производстве маслонаполненного дивинил-стирольного каучука
в каучук в процессе коагуляции латекса вводится масляная эмульсия в
количестве 20% и более от суммы мономеров (дивинила и стирола). По
характеру загрязнения сточные воды аналогичны рассмотренным выше
водам от процесса получения безмасляпых каучуков.
Сточные воды производства дивинила
Производство дивинила осуществляют из бутана и этилового спирта.
Данные о количестве, составе и свойствах сточных вод, образующих-
ся в процессах получения дивинила, приведены в разделе «Заводы ди-
винилового каучука» и применимы для заводов дивинилстиролыюго
каучука.
Сточные воды производства стирола
Производство стирола осуществляется путем каталитического дегид-
рирования этилбензола. Этилбензол получают методом алкилирования
"бензола этиленом в присутствии катализатора-—хлористого алюминия
и активатора — хлористого этила.
В процессе алкилирования бензола образуется реакционная масса,
содержащая этилбензол и непрореагировавшие исходные продукты —
бензол, этилен, полиалкилбензолы, смолы, катализаторный комплекс —
сложное соединение, образуемое хлористым алюминием с углеводорода-
ми, участвующими в процессе алкилирования.
Последующие за процессом алкилирования операции состоят в пере-
работке реакционной массы с целью выделения этилбензола. Реакцион-
ную массу по выходе из реактора охлаждают, подвергают отстаиванию
с целью осаждения катализаторного комплекса, возвращаемого в реак-
тор, обрабатывают водой для разложения остатков катализаторного
комплекса и отмывки продуктов его разложения, обрабатывают раство-
ром щелочи для нейтрализации остатков соляной кислоты, образующей-
ся при разложении катализаторного комплекса водой, промывают водой
для отмывки продуктов нейтрализации и избытка щелочи, подогревают и
подвергают ректификации с целью выделения этилбензола.
Химически загрязненные сточные воды при производстве этилбен-
зола образуются при осушке бензола, осуществляемой методом азеот-
ропной отгонки, при промывке неабсорбированного газа с целью
очистки его от хлористого водорода, обработке реакционной массы во-
дой с целью разложения катализаторного комплекса и отмывки продук-
тов разложения; при промывке реакционной массы водой с целью
эвакуации продуктов нейтрализации. Кроме того, сточные воды обра-
зуются за счет конденсата пароэжекционных вакуумных установок си-
стемы ректификации.
Количество сточных вод приведено в табл. III.20.
Сточные воды содержат ароматические углеводороды — бензол,
этилбензол, полиалкилбензолы, продукты гидролиза хлористого алю-
миния, а также хлористый натрий, образующийся в процессе нейтрали-
зации реакционной массы.
Состав сточных вод, образующихся в процессе производства этил-
бензола, приведен в табл. III.21,
194
Наряду с высокой санитарной
вредностью сточных вод сброс их в
Таблица Ш.20
Удельные количества
указанном выше количестве связан с
большими материальными потерями,
которые в пересчете на бензол на од-
но производство типовой мощности
могут достигать 500 т в год.
Очистку сточных вод производства
этилбензола осуществляют в две ста-
дии (рис. III.16). Первичную очист-
ку осуществляют путем отстаивания,
дистилляции и нейтрализации. При
этом часть воды (примерно 60—70%),
прошедшей первичную очистку, ис-
пользуют в производстве для разло-
жения катализаторного комплекса л
промывки неабсорбироваппого газа.
Для промывки реакционной массы
после ее нейтрализации используют
технологический конденсат производ-
ства стирола. За счет его и конденса-
та пароэжекцпонных установок в сис-
сточных вод
производства этилбензола
Сточные воды
Количество
сточных вод
в м9 на 1 т
этилбензола
От процесса разложе-
ния катализаторного
комплекса ............
От промывки продук-
тов нейтрализации реак-
ционной массы ....
От промывки неабсор-
бироваиного газа для
очистки от хлорис-
того водорода .........
От азеотропной осуш-
ки бензола ............
Конденсат от паро-
эжекциониых вакуумных
установок ............
1,9
1
0,1
0,01
0,03
теме образуется балансовый избыток воды, который сбрасывают в ка-
нализацию.
Таблица III.21
Характеристика сточных вод производства этилбензола
Показатель загрязненности
Бензол ................................................
Этилбензол ............................................
Полиалкилбензолы.......................................
Хлористый натрий ......................................
Хлористый кальций......................................
Соляная кислота .......................................
Гидроокись алюминия....................................
ХПК ...................................................
БПК ...................................................
Концентрация в лгг/л
700*
300*
1000
4270**
11 800
о**
5640
1350
2900
5000—6000
1300—1400
* Концентрация ароматических углеводородов указана после предварительного отстоя от
взвешенных углеводородов и находится в пределах растворимости.
** В знаменателе указана концентрация хлоридов с учетом рециркуляции.
Окончательное обезвреживание сточных вод производят биохимиче-
ским методом в общем потоке химически загрязненных сточных вод за-
вода, в состав которого входит данное производство.
Сточную воду от производства этилбензола разделяют на два пото-
ка— кислые и щелочные воды. Каждый из этих потоков раздельно под-
вергают отстаиванию с целью извлечения взвешенных углеводородов.
Раздельное отстаивание производится ввиду того, что при смешива-
нии кислых и щелочных стоков происходит частичное осаждение гидро-
окиси алюминия. Этот осадок в коллоидном состоянии в виде хлопьев
адсорбирует находящиеся в воде углеводороды и всплывает па поверх-
ность воды, усложняя этим ее дальнейшую обработку.
195
13" Зак. 22.3
Рис. Ш.16. Схема очистки сточных вод в производстве этилбензола и изопропилбензола
от ароматических углеводородов
/ — реактор разложения катализаторного комплекса; 2 — отстойники; 3 — реактор нейтрализации
реакционной массы; 4 — промывная колонна; 5 — промывной скруббер; 6 — колонна отгонкн угле-
водородов; 7 — теплообменник; 8 — кипятильник; $ — конденсатор; /О — пароэжекцнонная вакуум-
ная установка; // — приемный резервуар; 12 — насосы; 13— осветлитель; 14 — сепаратор
Линии; А — реакционная масса; Б — раствор NaOH; В — вода из производственного водопровода:
Г — углеводороды иа склад; Д — от ректификационных колонн; Е — пар; Ж — известковое моло-
ко; 3 — шлам в отвал; И — в канализацию; К — газ
Последующей очисткой сточных вод методом азеотропной отгонки из
сточных вод извлекают летучие бензольные углеводороды до остаточ-
ной концентрации 10—20 мг/л.
После дистилляции сточные воды подвергают нейтрализации
10%-ным раствором известкового молока с последующим выделением
гидроокиси алюминия в осадок.
Для интенсификации процесса осаждения сточные воды обрабаты-
вают 0,25%-ным раствором полиакриламида. Шлам гидроокиси алюми-
ния осаждается в отстойнике со взвешенным слоем и обезвоживается в
центрифугальном сепараторе.
В результате первичной очистки сточных вод по указанной схеме на
1 т этилбензола выделяется 15—20 кг бензольных углеводородов, кото-
рые возвращают в производство этилбензола, и 8 кг гидроокиси алюми-
ния (в пересчете на сухое вещество).
Количество сточных вод, поступающих на отстаивание и последую-
щую нейтрализацию, составляет 3 м3 на 1 т этилбензола; из них кислых
2 м3 и щелочных 1 л3. Концентрация соляной кислоты в сточных водах
1350 мг/л-, количество гидроокиси алюминия, выделяемой из сточных
вод, — 2900 мг/л.
Концентрация бензольных углеводородов в сточной воде, поступаю-
щей на азеотропную отгонку, — 1000 мг/л, а их остаточное содержание
после отгонки — 10—20 мг/л.
После первичной очистки 2 м3/т этилбензола сточных вод возвраща-
ется в циркуляционную систему и 1,1 м3/т сбрасывается в канализацию.
Состав сточных вод после первичной очистки приведен в табл. III.22.
Количество сточных вод, образующихся при получении стирола де-
гидрированием этилбензола, приведено в табл. III.23.'
196
Таблица II 1.22 Таблица III.23
Характеристика сточных вод Количество сточных вод
после первичной очистки производства стирола
Количество
Концеит- Сточные воды сточных вод
Показатель загрязненности рация в .н3 на 1 т
в мг/л стирола
Бензол, этилбензол, . . . 10—20 От охлаждения и очистки контактного га-
Хлористый натрий .... И 800 за от каталнзаторной пыли 7
Хлористый кальций .... 5640 От конденсации и вы- деления паров из кон-
ХПК 20—100 тактного газа дегидри- рования этилбензола . . 8
БПК 10-50 От конденсации водя- ных паров в пароэжек-
ционных установках про- цесса ректификации . . 10,7
Воду, образующуюся в результате конденсации и выделения водяных
паров из контактного газа, используют (рис. 111.17) в производстве этил-
бензола для промывки реакционной массы после ее нейтрализации, а
также для охлаждения и очистки
контактного газа от каталнзаторной
пыли в производстве стирола. Рас-
ход воды на промывку — 1 м3/т сти-
рола.
Сточные воды, образующиеся
при выделении водяных паров из
контактного газа, содержат 400 мг/л
стирола и 300 мг/л этилбензола.
При использовании этих вод для
охлаждения и очистки контактного
газа от каталнзаторной пыли в
пенных аппаратах они нагреваются
до 92СС, в результате чего происхо-
дит отпарка углеводородов. Сточ-
ную воду после отпарки направля-
ют на биологическую очистку.
На пароэжекционных установках
ных вод производства стирола и очист-
ки их от ароматических углеводородов
применяют оборот воды с проме-
жуточным охлаждением ее в закры-
тых теплообменных аппаратах
(рис 111.18); в канализацию сбра-
сывают лишь балансовый избыток
воды, образующийся за счет кон-
денсата водяных паров, равный
0.7—1 м3/т стирола и составляю-
I — пенный аппарат; 2 — насос; 3—сборник;
4 — отстойник; 5 — холодильник
Линии: Л — контактный газ; Б — водяной
пар; В — контактный газ на конденсацию:
Г — загрязненный конденсат от охлаждения
контактного газа; Д — печное масло на рек-
тификацию; Е — вода; Ж — вода нз произ-
водственного водопровода; 3 — очищенные
сточные воды в канализацию (на биохими-
ческую очистку); И—в производство этил-
бензола на промывку реакционной массы
щий около 10% количества воды, находящейся в обороте. Перед сбро-
сом в канализацию сточные воды подвергают отпарке острым паром
при температуре 95°С.
С учетом водооборота количество сточных вод дегидрирования этил-
бензола сокращается в 3 раза и составляет 8 м3/т стирола.
Состав сточных вод от дегидрирования этилбензола приведен в
табл. III.24.
197
Рис. III.18. Схема водооборота на пароэжекционных вакуумных установках
систем ректификации и их отпарки
1 — пароэжекционная вакуум-установка; 2 — холодильники; 3 — отстойники: 4 — иасосы;
5 — сборник; .6 —теплообменник; 7 —отпарная колонна; 8 — конденсатор
Линии: Л — от ректификационных колонн; Б — водяной пар нз сети: В — в канализа-
цию; Г —вода; Д — вода с температурой 7°С; £ — вода с температурой 27°С; Ж —пар
Кроме тоге, со складов сырья, промежуточных продуктов и готовой
продукции поступают сточные воды в количестве от 3 до 12 м3/ч с каж-
дого склада. Сточные воды содержат следы углеводородов.
Состав общего стока основных произ-
Таблица Ш.24 водств (каучука, дивинила и стирола) при-
Состав сточных вод веден в табл. III.25.
о; дегидрирования этилбензола При определении количества сточных вод
по заводу в целом необходимо учитывать,
что количество сточных вод от вспомога-
тельных цехов принимается дополнительно
в размере 1О°/о количества сточных вод,
исчисленного для основных процессов про-
изводства; если мощности предприятия по
производству полупродуктов (дивинил, сти-
рол, метилстирол) превышают заданную
мощность по производству каучука (вы-
пуск товарных полупродуктов), то количе-
Показатель загряз- ненности Концент- рация в мг/л
Стирол 50
Этилбензол .... 30
Бензол 20
ХПК 460
БПК 280
ство сточных вод определяется по каждому производству отдельно в со-
ответствии с их мощностью; при производстве маслонаполненного кау-
чука количество сточных вод производства дивинила и стирола (метил-
стирола), а также концентрация эмульгатора (резината калия) в сточ-
ных водах цеха выделения каучука снижаются соответственно относи-
198
тельному количеству вводимого масла (обычно на 20%); в сточных
водах от выделения каучука содержится 150 мг]л стеарата триэтанола-
мина.
Таблица Ш.25
Характеристика общего стока основных производств
Показатель загрязненности JIIpH получении дивинила
из бутана из спирта
При выделении каучука
на ленто- отливочных агрегатах в крошке на ленто- отливочных агрегатах в крошке
Бензол, этилбензол Стирол Дивинил, бутилены Гидрохинон Хлористый натрий Хлористый кальций Резинат калия Парафинат калия Взвешенные вещества хпк БПК До 3 12 Следы 3 5900 25 250 80 12 1400 850 До 3 10 Следы 3 2800 20 220 70 10 1200 750 До 5 18 Следы 5 7500 50 300 105 15 1250 750 До 5 15 Следы 4 3500 45 360 90 12 1100 670
Биохимическая очистка сточных вод производства дивинилстироль-
ного (метилстирольного) каучука протекает эффективно в аэротенках и
аэрофильтрах, где достигается снижение концентрации органических ве-
ществ на 95—98%. Остаточная концентрация органических веществ со-
ставляет по БПК 15—20 мг О2[л.
В составе очистных станций предусматриваются усреднители для
выравнивания состава сточных вод, поступающих на биологические
окислители, нейтрализаторы для устранения избыточной кислотности и
щелочности, а также устройства для добавки к сточным водам биоген-
ных элементов (солей азота и фосфора).
Когда концентрация органических веществ по БПК превышает
500 мг/л, предусматривается снижение ее величины путем рециркуляции
очищенных сточных вод. При проектировании очистных сооружений не-
обходимо учитывать возможность выделения из сточных вод паров
взрывоопасных углеводородов.
Окислительная мощность аэротенков 900 г/м3. Расход воздуха
35 м3[кг БПК-
Количество осадка, выпадающего в первичных отстойниках, не пре-
вышает 0,5% объема сточной жидкости, его влажность — 95—98%.
Количество избыточного активного ила при очистке сточных вод в
аэротенках — 0,5 г по cyxo.Mv веществу на 1 г ВПК; влажность ила —
99,2%.
6. ЗАВОДЫ ДИВИНИЛНИТРИЛЬНОГО КАУЧУКА
Производство дивинилнитрилыюго каучука осуществляется путем
совместной эмульсионной полимеризации дивинила и нитрила акрило-
вой кислоты (акрилонитрила).
Ниже приводятся сведения о количестве, составе, свойствах и мето-
дах очистки сточных вод собственно производства каучука и производ-
ства одного из исходных мономеров — акрилонитрила. Сведения о сточ-
ных водах производства основного мономера — дивинила приведены в
разделе IV.
199
Сточные воды производства каучука
При производстве дивинилнитрилыюго каучука сточные воды обра-
зуются при дегазации латекса и выделении каучука. Количество сточных
вод зависит от марки каучука и может составлять от 70 до 150 ,м3/г.
Из этого количества только 0,7—4 м3/т образуется в процессе полимери-
зации, остальное количество сточных вод поступает от процесса выделе-
ния каучука.
При дегазации латекса нитрильные сточные воды образуются в ре-
зультате совместной конденсации паров воды и незаполимеризовавшею-
ся нитрила акриловой кислоты, а также при отмывке дивинила от нит-
рила акриловой кислоты. В узле отмывки дивинила применяется водо-
оборот, в результате чего количество сточных вод, сбрасываемых в ка-
нализацию, составляет менее 70% суммарного количества нитрильных
вод. В процессе выделения каучука сточные воды образуются при коагу-
ляции, латекса (отделение дисперсионной среды — серума) и промывке
каучука. Специфическим ингредиентом в сточных водах производства
данного вида синтетического каучука является нитрил акриловой кисло-
ты (НАК).
Основное количество НАКа содержится в сточных водах процесса де-
газации латекса; концентрация НАКа в этих водах достигает 20 г/л.
Сточные воды перед сбросом в канализацию подвергаются обработке,
при которой посредством дистилляции концентрация НАКа снижается
до 50 мг/л. Выделенный НАК используется в производстве. Свойства
сточных вод производства дивинилнитрильного каучука в значительной
степени определяются также видом эмульгатора, применяемого в про-
цессе полимеризации. В зависимости от требований, предъявляемых к
каучуку, в качестве эмульгатора применяют некаль (дибутилнафталин-
сульфокислый натрий), алкилсульфонат натрия, смоляные кислоты (мо-
дифицированная канифоль), синтетические жирные кислоты. При при-
менении некаля последний в процессе выделения каучука практически
полностью переходит в состав образующихся сточных вод. Концентра-
ция некаля в зависимости от марки каучука может изменяться от 400 до
Таблица II 1.26
Характеристика сточных вод
производства дивинилнитрильного
каучука
Показатель загрязнен- ности Концентра- ция в мг/л
Нитрил акриловой кислоты Дивинил Некаль Поваренная соль Полимеры (крошка каучука) 100-120 Следы 400—1000 10 000—24 000 До 1000
1000 мг/л. Сточные воды от выделе-
ния каучука содержат также значи-
тельное количество поваренной соли,
применяемой в этом процессе для
коагуляции латекса.
Концентрация поваренной соли
(в г/л): в серуме 32—40, в промывных
водах 7—12, в общем стоке 18—24.
При рециркуляции серума концентра-
ция поваренной соли в сточных водах
может быть снижена до 10 г/л.
В табл. III.26 приводится химиче-
ский состав сточных вод, образую-
щихся при производстве дивинилнит-
рильного каучука с применением не-
каля в качестве эмульгатора.
Некаль относится к стабильным органическим веществам, он не мо-
жет быть обезврежен посредством биологической очистки. Поэтому
сточные воды процесса выделения каучука при работе на некалевом
эмульгаторе перед сбросом в общезаводскую канализацию должны под-
вергаться первичней очистке от некаля. В этих целях применяются иони-
товые фильтры из сильноосновного анионита АВ-16 (рис. III.19). Для
снижения концентрации некаля в сточных водах до 10 мг/л (т. с. на
200
98—99%) очистка должна производиться на батарее из шести последо-
вательно включенных фильтров. Регенерация ионитовых фильтров про-
изводится водно-спиртовым раствором поваренной соли, содержащим
7% поваренной соли, 46,5% этилового спирта и 46,5% воды.
Для выделения некаля из регенерата отгоняются спирт и частично
вода, затем он поступает в холодильник (шнековый), где при охлажде-
нии большая часть некаля переходит в нерастворимую форму и выде-
ляется на вакуум-фильтре. Выделенный некаль растворяется умягченной
водой и в виде 15—20%-ного раствора возвращается для использования
в процессе полимеризации.
Рис. Ш.19. Схема очистки сточных вод от некаля в производстве дивинил-
шприльного каучука
1 — камера реакции-, 2 — отстойник; 3—фильтры кварцевые с резервуаром: 4 — фильт-
ры ионитовые; 5 — колонна отгонки спирта от промывных вод; 6 — конденсаторы; 7 —
холодильники; 8 — кипятильники; 9 — колонна ректификации водно-спиртового раствора
некаля; 10 — теплообменник; 11 — сборник; 12 — насосы; 13 — холодильник шнековый;
14—вакуум-фильтр; 15— бункер; 16— шнек; 17—бак для раствора сульфата алюминия;
18— бак для раствора полиакриламида; 19— емкость для приготовления регенерирую-
щего раствора
Линии: А — сточные воды, содержащие некаль; Б — сброс в канализацию; В — вода из
промышленного водопровода; Г — выгрузка крошки каучука: Д — вода на промывку
ионитовых фильтров: Е— вода после взрыхления ионита; Ж— маточный раствор; 3 —
сжатый воздух; И — волно-спиртовой раствор NaCl (регенерирующий раствор): К —
вода на взрыхление; «7 — промывная вода; ЛГ — в сеть на доочистку; Н — регенерат
на переработку; О — промывная вода на переработку; П — водно-спиртовой конденсат
на приготовление регенерирующего раствора; Р— маточный раствор иа кварцевые
фильтры; С—к вакуум-насосу; Т—раствор некаля на повторное использование; %У—
умягченная вода; Ф— некаль; X—вода (70°С); Ц—производственная вода (25°С)
Маточный растзор с сетчатых фильтров, содержащий 12—16% пова-
ренной соли, можег быть использован в процессе регенерации ионитовых
фильтров. Когда сточные воды наряду с некалем содержат также и
лейканол, маточный раствор с целью исключения накопления лейкано-
ла в системе должен выводиться из процесса и направляться на «сжига-
ние» в циклонной топке.
Перед регенерацией производится взрыхление ионита в фильтрах
сжатым воздухом и освобождение его от воды. Регенерация ионита про-
изводится в три стадии: на первой и второй стадиях используется реге-
нерат соответственно от второй и третьей стадий предшествующего цик-
ла регенерации; на третьей стадии применяется свежий водно-спиртовый
раствор поваренной соли. На переработку (для выделения некаля) на-
правляется раствор некаля с первой стадии регенерации.
По завершении цикла регенерации фильтр освобождается от реге-
нерирующего раствора и промывается умягченной водой. Промывка
фильтра производится в две стадии. Промывная вода с первой стадии
подвергается ректификации с целью отгонки спирта и используется по-
вторно для промывки ионита после регенерации.
201
Технологический режим процесса очистки сточных вод от некаля ха-
рактеризуется следующими показателями:
Концентрация некаля в сточных во-
дах, поступающих на очистку,
в мг/л............................. 600
Производительность ионитовых филь-
тров ..............................0,5 л3 сточных вод в 1 ч
иа 1 Л13 ионита в рабо-
чем (набухшем) состо-
янии
Удельный объем анионита в набух-
шем состоянии в Л13/т.............. 4
Продолжительность рабочего цикла вч 10—15
Емкость поглощения 1 м3 ионита . . 18—27 кг некаля
Количество регенерационного раство-
ра для одной стадии регенерации . 2,5 м3 на 1 м3 ионита
Количество промывной воды от каж-
дой стадии промывки.................2,5 м3 на 1 м3 ионита
Перед подачей сточных вод иа ионитовые фильтры они должны ос-
вобождаться от полимеров (крошки каучука) на песчаных фильтрах.
При 25—100 мг/л взвешенных веществ в сточных водах, поступаю-
щих на песчаные фильтры, скорость фильтрации лежит в пределах 8—
12 .и/ч; грязеемкость фильтра — 2 кг на 1 ,м3 песчаной загрузки. Регене-
рация фильтров производится обратным потеком очищенной сточной
зоды. Количество взвешенных веществ в промывной воде достигает
1,5 г/л. Выделение их производится путем отстаивания в течение 60 мин.
Наличие в сточных водах большого количества хлоридов отрицатель-
но сказывается на процессе ионитовой очистки сточных вод. Следствием
высокой концентрации хлор-ионов в сточных водах являются низкая
концентрация некаля в регенерате и большие расходы энергетических
средств на его переработку. Содержание хлоридов в сточных водах ве-
дет к снижению емкости поглощения ионита.
Технико-экономические показатели процесса ионитовой очистки сточ-
ных вод от некаля могут быть значительно улучшены, если снизить сте-
пень извлечения некаля на 90% (остаточная концентрация некаля
60 мг/л). В этом случае очистка сточных вод может производиться на
установке, состоящей из двух групп ионитовых фильтров — основных и
барьерных.
Сточные воды производства акрилонитрила
При синтезе акрилонитрила сточные воды имеют различный химиче-
ский состав в зависимости от метода производства.
Наиболее перспективным является метод окислительного аммоноли-
за пропилена. При этом методе производства образуются два основных
вида сточных вод: нитрильные— 6 м3 и сульфатные — 0,6 м2 на 1 т ак-
рилонитрила.
Химический состав нитрильных сточных вед приведен в табл. 111.27.
Сульфатные воды представляют собой водный раствор сульфата
аммония (20—30% по весу), содержащий свободную серную кислоту
(1—2% по весу) и загрязненный тяжелыми смолистыми веществами —
продуктами взаимодействия нитрилов с сульфатом аммония (1—1,5%
по весу).
Для снижения концентрации цианистых соединений нитрильные
сточные воды подвергают отпарке, осуществляемой в колонне с числом
теоретических тарелок 250.
202
Таблица III.27
Характеристика иитрильных сточных вод
Показатель загрязненности
Концентрация в мг]л
Акрилонитрил .............................................
Ацетонитрил...............................................
Синильная кислота ........................................
Тяжелые нитрилы (сукцинонитрил) ..........................
Смолы ....................................................
Бикарбонат натрия ........................................
Сульфат натрия ...........................................
Аммиак....................................................
Углекислота...............................................
PH .......................................................
25 000—35 000
30 000—35 000
200
200
2000—3000
1500
2000
150
1200
8
Химический состав нитрильных сточных вод после отпарки по основ-
ным компонентам приведен в табл. III.28.
Таблица Ш.28
Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности
Концентрация
в лгз/д
Нитрилы .........................................................
в том числе акрилонитрил н ацетонитрил ......................
Сукцинонитрил ...................................................
Синильная кислота ...............................................
3000
1000
2000
100
Более полное снижение концентрации цианистых соединений в сточ-
ных водах, когда в этом возникает необходимость по условиям последу-
ющей их биологической очистки на общезаводских очистных сооружени-
ях, может быть достигнуто посредством метода щелочного гидролиза
нитрилов (рис. III.20). Продуктами реакции гидролиза являются неток-
сичные для микрофлоры биологических окислителей карбоновые кисло-
ты — акрилат, ацетат и сукцинат натрия. Применение этого метода мо-
жет обеспечить глубокую очистку сточных вод от цианистых соедине-
ний— до остаточного содержания нитрилов 3—8 мг]л в пересчете на
акрилонитрил. Однако такая степень очистки требует проведения про-
цесса в избытке щелочи; кроме того, требуется весьма значительное вре-
мя для завершения реакции, что усложняет процесс и делает его неэко-
номичным.
Рис. Ш.20. Схема очистки сточ-
ных вод от цианистых соединений
в производстве акрилонитрила
I — колонна отгонки нитрилов; 2~ на-
сос; 3 — трубный смеситель; 4 — нагре-
ватель; 5 — реактор-гидролизер; 6 —
дроссель-клапан; 7 — холодильник
Линии: А — сточные воды на очистку:
Б — щелочь; В — очищенные сточные
воды в канализацию; Г — нитрилы в
троизводство; Д — пар, конденсат; Е —
нар; Ж. — конденсат; 3 — вода
203
Целесообразнее ограничить глубину щелочного разложения нитрилов
с таким расчетом, чтобы остаточные концентрации их не превышали по-
рога токсичности по отношению к микрофлоре биологических окислите-
лей, имея в виду при этом, что сукцинонитрил поддается наиболее пол-
ному гидролизу, а акрилонитрил и ацетонитрил достаточно полно окис-
ляются в процессе биологической очистки. При этом нитрилы, остающие-
ся в сточных водах после щелочного гидролиза, будут являться источ-
ником азота — одного из важнейших биогенных элементов для процесса
биологической очистки.
В общем случае параметры процесса щелочной очистки сточных вод
могут быть рассчитаны на основании кинетического уравнения реакции
гидролиза:
---^CN~ = ^0 CrCN ХаОН ^0 RCN CRCl\)l-
az
Остаточная концентрация нитрилов при принятых параметрах про-
цесса (начальной концентрации, температуре и концентрации щелочи)
может быть определена по формуле, полученной на основе приведенного
выше уравнения:
С - gSe^
RCN==
Здесь
£ = ^c0RCN; s = -ХСС°—;
AobONaOH
P~KnA.
При принятой остаточной концентрации нитрилов в сточной воде
требуемое время реакции определяется по формуле
где CRCN—концентрация нитрилов; X’
Со rcn— начальная концентрация нитрилов;
C'rcn— остаточная концентрация нитрилов;
CoNaOH—начальная концентрация щелочи;
' К — константа скорости реакции гидролиза;
А— коэффициент, учитывающий стехиометрические соотно-
шения и молекулярные веса продуктов.
Очистка сточных вод до остаточного содержания нитрилов 80—
120 мг/л (CN) обеспечивается при температуре 150—160°С, давлении
10—12 атм, концентрации щелочи 0,25% и продолжительности реакции
15 мин.
При осуществлении процесса щелочного гидролиза сточные воды пол-
ностью очищаются от синильной кислоты. Обезвреживание синильной
кислоты основано на реакции цианэтилирования
NaOI I
HCN + СН2 CHCN—> CN (СН2)2 CN,
при которой происходит полное связывание синильной кислоты в сукци-
нонитрил, гидролизуемый с образованием натриевой соли янтарной кис-
лоты.
204
Переработка концентрированных сульфатных сточных вод сводится
к выделению сульфата аммония посредством вакуум-кристаллизации.
При этом может быть получен сульфат аммония, отвечающий требо-
ваниям второго сорта. Коэффициент извлечения составляет 92,5°/о-
Другим способом обработки сульфатных вод является известковый,
при котором образующийся в результате взаимодействия сульфата ам-
мония с известью аммиак используется в процессе производства акри-
лонитрила, а выделяемый в осадок гипс может быть использован в ка-
честве строительного материала.
Расход извести составляет 0,5 г СаО на 1 г сульфата аммония. Про-
должительность реакции ~10 мин. Для обеспечения полноты реакции
требуется тщательное смешение исходных продуктов. Для очистки гипса
от смол он должен подвергаться двукратной промывке; расход воды —
3—5 л на 1 кг гипса. Скорость осаждения гипса составляет 10 ж/ч;
диаметр кристаллов гипса колеблется от 0,1 до 1 мм, причем кристаллы
крупностью 0,3—0,6 мм составляют
50% их общего количества.
Скорость потока в трубном смеси-
теле во избежание образования отло-
жений гипса должна быть не менее
3 м/сек при концентрации гипса 5% и
4 м/сек при концентрации гипса 10°/0.
Осадок гипса иод водой не слеживает-
ся и не твердеет в течение. 100 ч; при
естественной сушке па открытом воз-
духе ои покрывается хрупкой коркой,
под которой гипс мало слеживается и
практически не твердеет.
Окончательная очистка сточных вод
Таблица II1.29
Химический состав
сточных вод
Показатель загрязненности ВПК в е О2/г вещества
Акрилонитрил 1,45
Ацетонитрил 1,31
Сукцинонитрил 3
Карбоновые кислоты . . . 0,7
производства акрилонитрила осуществляется биологическим методом.
Основные ингредиенты химического состава сточных вод (нитрилы,
карбоновые кислоты) поддаются биохимическому окислению.
Нагрузка на биологические окислители может быть определена ис-
ходя из концентрации органических веществ в сточных водах на осно-
вании данных табл. III.29. .....
7. ЗАВОДЫ ХЛОРОПРЕНОВОГО КАУЧУКА
Хлоропреновый каучук получают методом эмульсионной полимериза-
ции хлоропрена. Исходными продуктами для синтеза хлоропрена явля-
ются ацетилен и хлороводород. Ацетилен производят из карбида каль-
ция или из природного газа. Переработка ацетилена в хлоропрен вклю-
чает в себя следующие стадии: получение моновинилацетилена посред-
ством каталитической полимеризации ацетилена; получение хлоропрена
гидрохлорированием моновинилацетилена. Газообразный хлороводород,
необходимый для гидрохлорирования моновинилацетилена, получают
одним из следующих способов: сульфатным (разложение поваренной
соли серной кислотой) или сжиганием хлора .в токе водорода.
Сточные воды производства хлоропренового каучука (включая ста-
дию исходного мономера-хлоропрепа) имеют сложный химический
состав. Они содержат ацетилен, винилацетилен, димеры и полимеры аце-
тилена, уксусный альдегид, хлоропрен, димеры и полимеры хлоропрена,
дихлориды, бензол, ксилол, канифоль, соли сульфонафтеновых кислот,
хлористый натрий, хлористый кальций, сернокислый кальций, соли меди,
соляную и серную кислоты.
205
Суммарное содержание органических веществ в ^сточных водах ха-
рактеризуется показателями (средние): ХПК=1250 мг/л и БПК =
==400 мг/л. Указанные показатели могут изменяться в зависимости от
рецептуры процесса полимеризации.
Сточные воды содержат значительное количество веществ, устойчи-
вых к биохимическому окислению. К ним относятся соли сульфонафте-
новых кислот (СТЭК), применяемые в процессе полимеризации хлоро-
прена в качестве эмульгатора, и некоторые другие органические веще-
ства.
Сточные воды характеризуются также значительной величиной плот-
ного и прокаленного остатка, наличием в их составе солей меди и кис-
лой реакцией. Величина плотного остатка достигает 9,3—И, прокален-
ного— 8,6—10,4 г/л. Она определяется главным образом наличием хло-
ристого натрия, применяемого в качестве коагулянта в процессе выде-
ления каучука. Средняя концентрация солей меди в сточных водах со-
ставляет 50—100 мг/л. Абсолютное их количество, отходящее со сточны-
ми водами, на заводе средней мощности достигает 25 кг/ч, считая по Си.
Технология производства хлоропренового каучука предусматривает
применение оборота воды в ряде процессов с целью уменьшения коли-
чества сточных вод и снижения материальных потерь. Так, в процессе
водной очистки моновинилацетилена от ацетальдегида отработанная во-
да после промывки моновинилацетплепа подвергается регенеративной
двухступенчатой очистке (отгонке моновинилацетилена и ацетальдеги-
да) и снова используется в процессе. Вода, отделяемая от хлоропрена-
сырца в необходимом по технологии производства количестве, возвра-
щается в пооцесс гидрохлорирования моновинилацетнлена, и только ее
избыток сбрасывается в канализацию.
Частичный оборот воды применяется также в процессе выделения
каучука.
С учетом водооборота количество сточных вод на заводе средней
мощности составляет 300—400 м3/ч.
Достаточно полная очистка сточных вод производства хлоропрено-
вого каучука может быть достигнута на основе сочетания первичной
обработки отдельных потоков сточных вод с целью извлечения биохи-
матически устойчивых органических веществ (сульфонафтеновых кис-
лот.--СТЭКа), ионов меди, полимеров, а также нейтрализации кислот с
дополнительной очисткой на общезаводских биологических станциях.При
определении необходимой степени очистки сточных вод от СТЭКа необ-
ходимо исходить из того, что предельно допустимые концентрации этого
ингредиента в сточных водах, направляемых на биологическую очист-
ку,— 70 мг/л, а в воде водоемов—-1 мг/л. Частичная очистка сточных
вод от СТЭКа может быть осуществлена осаждением его в виде плохо
растворимых кальциевых солей. При дозе 2,5 мг СаО и 1 мг A12(SO4)j
на 1 мг СТЭКа степень очистки составляет 85—90%. Реакция протекает
практически мгновенно.
Выделение выпадающих в осадок кальциевых солей сульфонафтено-
вых кислот производится в горизонтальных или вертикальных отстойни-
ках. При проектировании отстойников принимают: продолжительность
отстаивания — 3 ч, скорость движения сточных вод в горизонтальных
отстойниках— до 7 мм/сек, в вертикальных — 0,7 мм/сек. Объем выпа-
дающего осадка 5—10% количества сточных вод, влажность осадка
95—97%.
В табл. III.30 приведены анализы сточных вод от выделения каучука
до и после очистки от СТЭКа методом осаждения.
206
Таблица Ш.ЗО
Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
до очистки после очистки
СТЭК 600—800 80—120
Канифоль 240-270 150
Полимеры 15—20 Следы
Хлоропрен 30 Отсутствует
Бензол (ксилол) 36 Следы
Сера общая 1900 390
Окисляемость бихроматная 3300—3500 1480
БПК5 1400 900
Реакция pH 7—9 11—12
Более полная очистка сточных вод от СТЭКа может быть достигнута
методом адсорбции на активированном угле марки АГ-4. При примене-
нии этого метода снижение концентрации СТЭКа может достигать
95%. Регенерация сорбента может производиться ацетоном или водно-
ацетоновым раствором с последующей десорбцией ацетона острым во-
дяным паром.
Переработка регенерата — водно-ацетонового раствора СТЭКа-—
осуществляется методом дистилляции. При этом СТЭК выделяется в
виде водного раствора и может быть использован в производстве, ацетон
снова используется для регенерации адсорберов. Очистке сточных вод от
некаля должно предшествовать выделение из них взвешенных ве-
ществ-— полимеров посредством отстаивания и фильтрации через сет-
чатый и песчаный фильтры.
Технологический режим процесса очистки сточных вод от СТЭКа
методом адсорбции характеризуется следующими показателями: при
концентрации СТЭКа в сточных водах, поступающих на очистку,
500 мг/л в очищенной воде остается 25 мг)л\ емкость поглощения — 5%
веса угля; количество ацетона, подаваемого на регенерацию угля, —
5—6 л/кг угля; расход пара на десорбцию ацетона из адсорберов —
0,25—0,3 кг на 1 кг угля в 1 ч при продолжительности процесса 2,5—
3 ч.
Некоторые данные о загрязненности сточных вод до и после очистки
от СТЭКа методом адсорбции приведены в табл. 111,31.
Таблица III.31
Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности Концентрация в лсг/л
до очистки после очистки
СТЭК 500 25
Канифоль 350 190
Бихроматная окисляемость 3910 2430
ЬПК5 600 350
БПКго 860 690
Очистка сточных вод от меди, полимеров и нейтрализация кислых
сточных вод производится посредством обработки их известью с выде-
лением меди и полимеров в осадок.
207
В результате указанной обработки остаточное содержание ионов ме-
ди не превышает пределов, допустимых по условиям биологической
очистки сточных вод.
Таблица 111.32
Характеристика сточных вод, прошедших биохимическую очистку
Показатель загрязненности Концентрация в м,г!л
до очистки после очистки
pH 8,3 7,7
БПК„о.ш 400 15
Азот аммонийный 35 25
Азот нитритов — 0,2
Азот нитратов — 3
Концентрация ила — 2900
Зольность ила в % — 26
Иловой индекс — 61
Растворенный кислород — 2,6
Период аэрации в ч — 8
Окислительная мощность в г О2/м3-ч — 40
Перед биологической очисткой предусматривают усреднение химиче-
ского состава сточных вод, так как концентрация отдельных ингредиен-
тов в сточных водах подвержена значительным колебаниям. В результа-
те биологической очистки ВПК сточных вод снижается на 95—96%
(табл. III.32). При получении ацетилена из природного газа методом
термоокислительного пиролиза первичной очистке перед сбросом в об-
щезаводскую канализацию должны подвергаться сточные воды из си-
стемы промывки и охлаждения реакционных газов. В этой системе цир-
кулирует около 2000 м3/ч воды, загрязненной ароматическими соедине-
ниями, в том числе многоядерными, метанолом, формальдегидом, карбо-
новыми кислотами, а также смолами и сажей. С целью поддержания
концентрации солей в циркулирующей воде на определенном уровне,
при котором исключается отложение солей по водному тракту, из систе-
мы водооборота необходим непрерывный сброс воды в количестве
~50 л3/ч.
Эти сточные воды перед сбросом в общую канализацию должны очи-
щаться от смол и сажи, так как эти примеси оказывают вредное влияние
на процессы биохимической очистки сточных вод; сорбируясь на актив-
ном иле, они снижают его активность и затрудняют отделение ила во
вторичном отстойнике. Смолы в процессе биологической очистки не
окисляются; сточная вода, прошедшая биологическую очистку, содер-
жит около 30% их первоначального количества.
Тщательная первичная очистка сточных вод от смол и сажи необхо-
дима еще и потому, что наиболее опасные в санитарном отношении мно-
гоядерные ароматические соединения, практически нерастворимые, на-
ходятся в коллоидно-дисперсном состоянии в частицах смолы. Большое
их количество сорбируется на поверхности частиц сажи.
Эффективным методом очистки сточных вод от смол и сажи является
осаждение их в отстойниках со взвешенным фильтром; предваритель-
ная коагуляция производится сульфатом алюминия (или железа) и из-
вестью. Оптимальные условия коагуляции: рН = 6,8ч-8,2; доза сернокис-
лого алюминия 150—200 мг!л (в зависимости от количества смол и
сажи в сточных водах); скорость движения сточных вод в отстойнике (в
зоне взвешенного фильтра) — 1,8—2,5 м/ч. Для обеспечения стабильно-
208
сти взвешенного фильтра должен осуществляться принудительный отсос
шлама — 15% объема перерабатываемых сточных вод. В условиях не-
прерывной длительной работы установки шлам хорошо уплотняется, в
результате чего достигается высокая степень очистки сточных вод от
сажи, смол и растворенных органических веществ (табл. III.33). Приме-
нение данного метода позволяет полностью выделить сажу из сточных
вод, содержание смол снижается на 30—50%, на 20—50% уменьшается
также окисляемость сточных вод.
Количество шлама, образующегося в процессе очистки, — 0,9% объе-
ма сточных вод; шлам имеет влажность 95% (после уплотнения).
Таблица Ш.ЗЗ Характеристика сточных вод, Характеристик прошедших очистку в отстойниках прошедших биохг Таблица ill.34 а сточных вод, мическую очистку
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
До очистки после очистки до очистки после очистки
Сажа Смолы Летучие фенолы Бромирующиеся вещества . . . 20—100 20—60 4—14 70-100 Отсут- Фенолы ствует 4 —20 Смолы 6—10 БПК рн 40—50 6-9 8—13 140—400 7,4 0,001— 0,003 5—8 3—11 6,9
При предварительной обработке сточных вод указанным методом и
завершающей биохимической очистке обеспечивается достаточно пол-
ное их обезвреживание (табл. III.34). Для биологической очистки при-
меняются аэротенки; продолжительность аэрации 12—14 ч; очищенная
вода не содержит многоядерных ароматических соединений.
Процесс счистки сточных вод производства ацетилена может вклю-
чать промежуточную стадию окисления органических веществ озоном
(после выделения смол и сажи). При этом расход озона составляет 0,5—
0,7 кг/м3, температура 50—60°С, pH = 94-12.
Сточные воды, прошедшие озонирование, не содержат многоядерных
ароматических соединений и смол; окисляемость их на данной стадии
очистки снижается на 50—70%.
Данные о сточных водах производства ацетилена из карбида кальция
приведены в § 9.
8. ЗАВОДЫ БУТИЛКАУЧУКА
Бутилкаучук является продуктом совместной полимеризации изобу-
тилена и изопрена. Процесс полимеризации осуществляют в среде ор-
ганического растворителя в присутствии каталитического комплекса.
Основной мономер — изобутилен получают из изобутана методом
каталитического дегидрирования с последующим выделением изобути-
лена из продуктов реакции серной кислотой.
При производстве собственно бутилкаучука сточные воды образуют-
ся в процессе водной дегазации полимера и при охлаждении каучука.
В процессе водной дегазации применяется оборот воды. В канализа-
цию из системы водооборота сбрасывается только балансовый избыток
воды — 9—10 м3/ч, образующийся за счет конденсации острого пара,
поступающего в дегазаторы для поддержания температуры на требуе-
мом уровне.
14 Зак. 223
209-
Сточные воды содержат изобутилен, изопрен, карбоновые кислоты,
а также различные ингредиенты, образующиеся в результате разложе-
ния каталитического комплекса. Суммарное содержание органических
веществ характеризуется показателями: ХПК = 754-150 мг/л, БПК =
= 264-100 мг/л. Аналогичный качественный состав имеют сточные воды
от охлаждения каучука. Эти воды менее концентрированны. Их количе-
ство 40 Мя/<г.
Сточные воды в количестве 10 л3/ч поступают также с конденсато-
ров пароэжекционных вакуум-насосов. Они содержат углеводороды и
растворитель.
Перед сбросом в канализацию сточные воды производства бутилкау-
чука подвергаются первичной очистке от вредных компонентов катали-
тического комплекса и летучих углеводородов. Очистка от летучих угле-
водородов производится посредством отгонки с водяным паром. Для
очистки от компонентов каталитического комплекса применяют метод
осаждения в виде плохо растворимых соединений.
При производстве изобутилена сточные воды образуются в резуль-
тате охлаждения и промывки контактного газа дегидрирования изобу-
тана; отмывки продуктов гидролиза изобутилсерной кислоты и возврат-
ных углеводородов после их нейтрализации; отмывки изобутилена от
триметилкарбинола; концентрации (упарки) отработанной серной кисло-
ты и других вспомогательных операций. В процессе охлаждения и про-
мывки контактного газа дегидрирования изобутана применяется водо-
оборот. В канализацию сбрасывается только часть воды (8 м3/ч), что
необходимо для вывода катализаторной пыли, увлеченной газом из ре-
актора. Эта вода содержит углеводороды С4 (изобутан, изобутилен и
др.), а также катализаторную пыль. Перед сбросом в канализацию она
очищается от катализаторной пыли. Способ очистки указан в п. 2.
Состав сточных вод после первичной очистки приведен в табл. Ш.35.
Таблица Ш.35 Характеристика сточных вод Таблица Ш.36 Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л Показатель загрязненности Концент- рация в мг, л
Углеводороды С4 (изобутан, изобутилен и др.) . . . 100—150 Углеводороды С4 300 -500
хпк БПК 400—500 300—400 Триметилкарбинол .... 25 000
Хром Сухой остаток 0,02 160 Сульфат натрия 30 000
Прокаленный остаток . . . Взвешенные вещества . . ПО 100 Едкий натр 20 000
Сточные воды от отмывки продуктов гидролиза изобутилсерной
кислоты, возвратных углеводородов и изобутилена содержат углево-
дороды С4 (изобутан, изобутилен и др.), триметилкарбинол, сульфат
натрия, едкий натр. Концентрация основных ингредиентов в этих сточ-
ных водах приведена в табл. 111.36.
Присутствующий в сточных водах триметилкарбинол (ТМК) устой-
чив к биохимическому окислению. Поэтому технология производства
изобутилена предусматривает первичную (перед сбросом в общезавод-
скую канализацию) очистку сточных вод от ТМК методом азеотроп-
ной дистилляции.
210
При отборе дистиллята в количестве 10% количества сточных вод
остаточная концентрация триметилкарбинола составляет 300—
400 мг/л-, ХПК=880 мг/л; БПК=250 мг/л. Количество этих сточных
вод — 5 м?/ч.
Сточные воды процесса концентрации отработанной серной кислоты
представляют собой конденсат, слабо загрязненный серной кислотой и
углеводородами. Нейтрализация кислоты в этих водах осуществляется
за счет избыточной щелочности промывных вод.
Сточные воды после первичной очистки направляются для оконча-
тельного обезвреживания на биологические очистные сооружения.
При катиснитовом способе выделения изобутилена образуется зна-
чительное количество сточных вод — 225 м3/ч. Они содержат поверх-
ностно-активные вещества (ОП-7, ОП-Ю)—9 г/л, триметилкарбинол —
1,5 г/л, а также серную кислоту и железо.
Свойства этих сточных вод и степень их возможного влияния на во-
доемы определяются главным образом наличием в составе поверхност-
но-активных веществ, предельно допустимая концентрация которых в
воде водоемов по санитарно-гигиеническим нормам 0,4—1,5 мг/л. Эти
сточные воды не могут быть обезврежены методом биохимического
окисления, так как поверхностно-активные вещества ОП-7, ОП-Ю и
триметилкарбинол практически не окисляются в процессе биологической
очистки.
Применение внутритехнологического водооборота позволяет исклю-
чить сброс вредных сточных вод. По разработанной схеме водооборота
сточная вода, образующаяся в процессе ректификации водно-спиртово-
го раствора в количестве 225 м3/ч, очищается от ионов железа и серной
кислоты методом ионообмена. Катионитом КУ-1 из сточных вод извле-
каются ионы железа, а анионитом АН-2Ф — сульфат-ионы. Процесс
ионного обмена осуществляется на четырех последовательно работаю-
щих фильтрах. После ионообмена основная часть воды (200 м3/ч) ис-
пользуется в процессе гидратации изобутилена, относительно неболь-
шое количество воды (25 м3/ч) —для поглощения триметилкарбинола
из изобутилена. В системе водооборота могут накапливаться высоко-
молекулярные вещества — полимеры. Для вывода полимеров часть
воды из системы водооборота (2 м3/ч) подвергают упарке. Выделяю-
щиеся полимеры отбирают из колонны и направляют на сжигание.
Водный дистиллят, отбираемый сверху колонны, используют в скруббе-
ре поглощения триметилкарбинола. •
9. ЗАВОДЫ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЭТИЛОВОГО СПИРТА
Сточные воды заводов синтетического этилового спирта, их коли-
чество, химический состав и свойства зависят от метода производства.
Ниже приведены данные о сточных водах заводов синтетического эти-
лового спирта методами гидратации этилена и гидрирования ацеталь-
дегида. . ,
Сточные воды производства спирта методом
прямой гидратации этилена
При производстве синтетического этилового спирта методом прямой
гидратации этилена химически загрязненные сточные воды образуются
в процессе ректификации спирта. Количество сточных вод составляет
8,2 л3 на 1 т этилового спирта или 11,8 мя на 1 т перерабатываемого
этилена. Сточные воды содержат 200—500 мг/л этилового спирта, а
14* Зак. 223
211
также побочные продукты — ацетальдегид, диэтиловый эфир, полиме-
ры. В сточных водах присутствуют также фосфаты натрия — продукты
нейтрализации фосфорной кислоты, уносимой из гидрататора газами
синтеза, а также избыток натриевой щелочи. Суммарное количество орга-
нических веществ изменяется в широких пределах и характеризуется
показателями химического потребления кислорода ХПК, которые ко-
леблются на разных заводах от 2 до 12,4 а/л. Высо: ие показатели ХПК
обусловлены главным образом наличием полимеров. Биохимическое по-
требление кислорода ВПК—1800—3000 мг/л. Концентрация фосфатов
натрия изменяется в пределах от 35 до 380 мг/л, считая па Ха2НРО4.
Сточные воды имеют выраженную щелочную реакцию; величина pH до-
стигает 11— 12,7.
Эффективным средством обезвреживания сточных вод является би-
охимическое окисление содержащихся в них органических веществ. Но
при этом они должны предварительно очищаться от полимеров, устой-
чивых к биохимическому окислению и оказывающих вредное действие
на работу биологических окислителей. При наличии полимеров в сточ-
ных водах эффективность биологической очистки резко снижается: па-
дает производительность биологических окислителей (аэротенков);
растет остаточное количество органических веществ в сточных водах,
прошедших очистку; из вторичных отстойников выносится большое ко-
личество активного ила. Объясняется это тем, что полимеры сорбиру-
ются на развитой поверхности активного ила. В результате их накопле-
ния затрудняется осаждение активного ила, что приводит к большим
его потерям со сточными водами. Вследствие этого в аэротенках не
удается поддерживать необходимую концентрацию активного ила, что
резко снижает их окислительную мощность.
- Полимеры в большом количестве образуются в результате взаимо-
действия альдегидов со щелочью, при смешении первого и второго вод-
но-спиртовых конденсатов и последующей ректификации. Альдегиды
содержит только второй конденсат; количество их колеблется от 1640
до 2440 мг/л. Щелочность первого конденсата колеблется от 0,064 до
0,17% весовых, второго — от 0,006 до 0,013% весовых. Наличие щелоч-
ной среды и повышенные температуры приводят к интенсивному осмо-
лению альдегидов в процессе ректификации с образованием полимеров.
При раздельной ректификации первого и второго водно-спиртовых
конденсатов резко снижается содержание полимеров; суммарное коли-
чество органических веществ в сточных водах (по ХПК) снижается в
8—10 раз. Но и при этом концентрация полимеров остается на уровне,
при котором не может быть обеспечена эффективная биологическая
очистка сточных вод.
Достаточно полное удаление полимеров может быть осуществлено
посредством коагуляции их хлористым кальцием с последующим выде-
лением в отстойнике со взвешенным фильтром. Коагуляцию полимеров
ведут при температуре 80—90°С, рН>12.
Доза хлористого кальция лежит в пределах 300—400 г/м3; продол-
жительность хлопьеобразования в коагулированных водах 6—10 мин;
скорость осаждения взвесей 5,4 м/ч; продолжительность отстаивания
коагулированных вод 1—1,5 ч.
Число эмульгированных капель полимеров (по счету в камере Горя-
ева) в сточных водах, поступающих на очистку, — до 30 тыс. шт. в
1 мм3, в очищенных сточных водах — менее 1.
В табл. III.37 приведена характеристика сточной воды, освобожден-
ной от смол-полимеров.
212
Т а б лица 111.37
Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности
pH ..........................................................
Прозрачность ................................................
Взвешенные вещества .........................................
Этиловый спирт ..............................................
Эфирорастворимые вещества ...................................
Число капель смол-полимеров в тыс. иип/лм3...................
Бихроматная окисляемость ....................................
БПКВ ........................................................
БПК'юлн..................... ................................
Фосфаты (Р) .................................................
Хлориды (С1) ...............................................
Бронирующиеся вещества.......................................
Концентрация в .мг/л
8—9,5
25
25
200
25
0,8
1000
550
760
15
385
345
Образующийся в процессе очистки осадок имеет влажность 95—
96%. После сутки он может быть использован для удобрения. Сушку
осадка можно производить в распылительной сушилке, в токе горячих
дымовых газов.
Сточные воды производства спирта
методом сернокислотной гидратации этилена
При производстве синтетического этилового спирта методом серно-
кислотной гидратации химически загрязненные сточные воды образу-
ются при промывке газов синтеза этилового спирта и при ректификации
водно-спиртового конденсата, в количестве 5 м3!т.
Сточные воды от промывки газов синтеза этилового спирта содержат
этан и другие углеводороды — 600 мг!л, а также серную кислоту — от
600 до 3500 мг/л. Окисляемость сточных вод колеблется от 1500 до
4000 мг/л.
В процессе ректификации спирта образуется фузельная вода, со-
держащая этиловый спирт — 300—500 мг/л, а также сульфат натрия и
натриевую шелочь.
Техяолшия производства синтетического спирта предусматривает
многократное использование фузельной воды. Основная ее часть (99%)
используется для промывки спйрто-водных паров, полимерной фракции
и эфира-сырца. Вода от промывки полимерной фракции и эфира-сырца
возвращается на ректификацию. Большая часть (80%) воды от про-
мывки спирто-водных паров используется на гидролиз экстракта, полу-
чаемого в результате сернокислотной гидратации этилена.
Многократное использование фузельной воды позволяет резко со-
кратить количество сточных вод, сбрасываемых в канализацию, и сни-
зить потери спирта.
Балансовый избыток фузельной воды и сточные воды от промывки
спиртовых паров подвергаются биологической очистке па общезавод-
ских очистных сооружениях.
Сточные воды производства спирта
методом гидрирования ацетальдегида
Ацетилен, являющийся полупродуктом для синтеза этилового спирта
через ацетальдегид, получают различными методами. Одним из них яв-
ляется получение ацетилена из карбида кальция. В этом случае исход-
213
ным сырьем служат известь и уголь. Другим способом получения ацети-
лена является электрокрекинг или термокрекинг природных или нефтя-
ных газов.
При выработке синтетического спирта по первому методу сточные
воды образуются в процессах получения карбида кальция — при мокром
охлаждении и очистке окиси углерода и дымовых газов; получения аце-
тилена— при промывке и очистке его от примесей; получения ацеталь-
дегида— при щелочной очистке непрореагировавшего газа, промывке
аппаратуры, ректификации ацетальдегида, регенерации кислоты, реге-
нерации ртути из шламов и сточных вод; синтеза спирта из ацетальде-
гида.
а. Очистка газов карбидного производства. Сточные воды от охлаж-
дения и очистки окиси углерода при прямоточном водоснабжении имеют
слабощелочную реакцию и содержат незначительное количество органи-
ческих веществ. Характерным для них является наличие взвешенных ве-
ществ в виде золы, частиц угля, известняка и др. в количестве около
450 мг/л, в том числе ~ 100 мг/л золы, ~100 мг/л несгоревших частиц
угля, 250 мг/л извести. Концентрация цианамидов доходит до 10 мг/л.
Температура сточных вод обычно превышает температуру исходной
воды па 4—5°С; pH этих стоков лежит в пределах 7,6—8,2; БПК не пре-
вышает 6—13 мг/л. Сточные воды содержат до 50 мг/л азота.
Сточные воды от очистки дымовых газов более концентрированны;
количество взвешенных веществ в этих водах достигает 6 г/л.
Очистка сточных вод карбидного производства сводится к выделению
взвешенных веществ (обычно путем отстаивания).
Шлам сточных вод карбидного производства быстро осаждается и
хорошо уплотняется. При начальной концентрации взвешенных веществ
6 г/л после отстаивания в течение 30—60 мин в воде остается соответ-
ственно 230 и 130 мг/л.
Сточные воды от очистки СО и дымовых газов вследствие наличия в
их составе углекислоты и извести способны давать карбонатные отло-
жения на стенках трубопроводов.
Количество сточных вод зависит от мощности производства и типа
оборудования и может изменяться в весьма широких пределах — от 100
до 2000 м3/ч. Отработанные воды подвергаются нейтрализации, тщатель-
ному выделению взвешенных веществ и охлаждению, после чего могут
быть использованы повторно.
б. Производство ацетилена. Ацетилен, полученный в результате раз-
ложения карбида водой, подвергается промывке водой и очистке рас-
твором гипохлорита натрия. В промывной башне происходит охлажде-
ние ацетилена от 100—НО до 20—30°С и освобождение его от известко-
вой пыли и аммиака. На промывку ацетилена подается отработанная
вода от очистки ацетилена (хлорная вода), свежая и осветленная цир-
кулирующая вода в количестве соответственно 11,7; 17,5; 15,8 мл/т ацети-
лена. Вследствие наличия в сточных водах извести значение pH состав-
ляет 10—13,9. Биохимическое потребление кислорода БПК5 равно
350 мг/л. Сточные воды содержат до 200 мг/л азота и 600 мг/л взвешен-
ных веществ (в основном гидроокиси кальция). Отработанная вода под-
вергается отстаиванию для выделения известкового шлама, после чего
15,8 м3/т возвращается на промывку ацетилена и 26,2 м3/т сбрасывается
в канализацию.
Количество взвешенных веществ в отстоенной воде не превышает
5—10 мг/л.
Для выделения шлама из отработанной воды применяют радиальные
отстойники, объем которых рассчитан на двухчасовое количество сточ-
214
ных вод. Согласно опытным данным, в течение 30 мин выпадает около
90% взвешенных веществ. Шлам (3 м^т), имеющий влажность 90%, на-
правляется в отвал.
Технический ацетилен, получаемый в результате разложения карби-
да кальция водой, загрязнен различными примесями. В результате
очистки образуется вода, которая содержит до 900 мг)л ацетилена и
650 мг)л гипосульфита натрия. Отработанная вода не сбрасывается в ка-
нализацию, а используется на мокрое охлаждение и промывку (очист-
ку от известковой пыли) ацетилена. Характерной особенностью сточных
вод производства ацетилена является их высокая щелочность, что в ря-
де случаев может существенно осложнить биологическую очистку сточ-
ных вод завода.
Нейтрализация избыточной щелочности сточных вод сопряжена
с большим расходом кислоты и значительным повышением содержания
минеральных солей в сточных водах.
Сокращение количества сточных вод в производстве ацетилена воз-
можно за счет исключения подачи свежей воды на промывную башню.
В этом случае количество сточных вод, сбрасываемых в канализацию,
сокращается на 70%•
в. Производство ацетальдегида. При производстве ацетальдегида
методом гидратации на ртутном катализаторе сточные воды образуют-
ся в процессах генерации ацетальдегида, ректификации ацетальдегида
и кротонового альдегида, регенерации контактной кислоты и переработ-
ки ртутных шламов.
В процессе генерации ацетальдегида сточные воды образуются при
щелочной очистке непрореагировавшего газа ацетилена от инертных
примесей — углекислоты и азота, а также при периодических кислотных
промывках щелочных колонн для очистки их от карбонатных отложе-
ний. Очистка непрореагировавшего газа — ацетилена производится рас-
твором натриевой щелочи.
Сточные воды от очистки непрореагировавшего газа составляют
0,15 м3/т ацетальдегида и характеризуются высокой щелочностью, зна-
чительным содержанием органических веществ (ацетилен, ацетальде-
гид), а также наличием солей ртути. Величина pH этих вод лежит в пре-
делах 10—11, а ВПК ПОЛН 170—280 мг)л. Сточные воды содержат 35—
40 мг}л азота.
При кислотных промывках, осуществляемых 1—2 раза в месяц, ко-
личество сточных вод возрастает в 5—7 раз.
В процессе ректификации ацетальдегида и кротонового альдегида
образуются фузельные сточные воды в количестве 13 м3]т, которые ха-
рактеризуются значительным содержанием органических веществ (аце-
тальдегид, кротоновый альдегид, уксусная кислота); их БПК составля-
ет 920—1760 мг/л, величина рН = 3,8 4-6,3; сточные воды содержат ме-
таллическую и солевую ртуть.
В процессе регенерации контактной кислоты сточные воды в количе-
стве 0,9 -и3/т образуются в результате конденсации водой паров орга-
нических веществ и окислов азота, выпариваемых из отработанной кон-
тактной кислоты в конденсаторах смешения. Сточные воды содержат
ацетальдегид и уксусную кислоту.
В процессе регенерации ртути образуются кислые сточные воды,
которые содержат серную и сернистую кислоты, следы углеводородов
и ртути. Количество сточных вод —0,75 .и3/т ацетальдегида.
Первичная очистка сточных вод от производства ацетальдегида. Вы-
деление металлической ртути и шлама из сточных вод производится в
отстойниках, извлечение солевой ртути — методом ионного обмена на
катиопитовых фильтрах.
215
Вначале сточные воды освобождаются в отстойнике от тяжелого
шлама, содержащего металлическую ртуть, затем обрабатываются из-
вестью для нейтрализации кислот и поступают в отстойник для вторич-
ного осаждения шлама. Нейтрализация кислот осуществляется в две
стадии: известковым молоком и раствором извести.
Осветленная вода из отстойников перекачивается на установку ка-
тионитовых фильтров. При фильтрации воды через катионит ионы рту-
ти обмениваются на ионы кальция. Здесь же улавливаются дисперги-
рованные частицы металлической ртути.
Сточные воды, освобожденные от ионов ртути, сбрасываются в ка-
нализацию. Катионит периодически (по мере истощения) выгружается
из фильтров и сжигается в печах; в них же подается шлам из отстой-
ников, а также шлам, который выделяется из отработанной контактной
кислоты в процессе ее регенерации.
Продукты сжигания катионита, шлама и топлива вместе с избытком
воздуха и парами ртути направляются в конденсаторы, где конденси-
руется основная часть паров ртути.
При проектировании очистных сооружений принимают количество
ртути в сточных водах 0,3 кг на 1 т ацетальдегида, в том числе солевой
ртути 0,01 и металлической 0,29 кг-, количество серной кислоты —
1,5 кг/т ацетальдегида; количество шлама, выделяемого из сточных
вод и из контактной кислоты, — 0,01 кг/т ацетальдегида; емкость по-
глощения катионитовых фильтров — 1 Зо кг ртути на 1 т сульфоугля.
Таблица III.38
Характеристика общего стока
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
pH бпк5 NH3(N) . . . . Количество осад- ка 9,5—10,8 (средняя 10,7) 260—660 (средняя 460) 90—680 (средняя 160) 12—70 см?/л (сред- няя 26,5)
Количество сточных вод от конден-
саторов смешения установки регенера-
ции ртути 0,75 м3 на 1 т ацетальдеги-
да. Эти сточные воды содержат
130 мг/л серной кислоты, 1200 мг/л
сернистой кислоты и 15 мг/л ртути.
Сточные воды производства этило-
вого спирта из ацетальдегида содер-
жат 100—200 мг/л этилового спирта.
Общий сток производства этилово-
го спирта из ацетилена через ацет-
альдегид характеризуется следующими
показателями (табл. Ш.38).
Биологическая очистка сточных вод
обеспечивает снижение БПК до 10—
20 мг Ог/'л. Предварительное усредне-
ние состава сточных вод и регулирование величины pH является обяза-
тельным. В качестве окислителей применяются аэротенки. Их окисли-
тельная мощность — 700 г<м3 • сутки-, расход воздуха — 50 .и3 на 1 кг
БПК.
10. ПРОИЗВОДСТВО ФЕНОЛА И АЦЕТОНА
При производстве фенола кумольным методом химически загрязнен-
ные сточные воды образуются при окислении изопропилбензола, при
разложении гидроперекиси изопропилбензола и гидрировании феноль-
ной смолы.
Количество сточных вод, образующихся при получении гидроперекиси
изопропилбензола и от пароэжекционных установок, составляет 5—
7 м3/ч.
Суммарное количество сточных вод, получающихся при разложении
изопропилбензола (получение фенола и ацетона) в процессе промывки
216
продуктов нейтрализации реакционной массы и в процессе ректифика-
ции фенола и ацетона, колеблется в пределах 3—5 м3/ч.
При гидрировании фенольной смолы в процессе обессоливания и в
процессе отмывки углеводородной фракции изопропилбензола и метил-
стирола от фенола водным раствором щелочи образуется 10—15 м6/ч
сточных вод.
Сточные воды стадии получения гидроперекиси изопропилбензола
содержат ароматические углеводороды — изопропилбензол и др. С це-
лью извлечения углеводородов эти сточные воды подвергаются отстаи-
ванию. Последующей очисткой методом азеотропной отгонки из сточ-
ных вод извлекаются растворенные бензольные углеводороды до оста-
точной концентрации 10—20 мг)л. Азеотропная отгонка осуществляется
в насадочной колонне при температуре 95—98°С. Выходящие из колон-
ны пары углеводородов и воды улавливаются в конденсаторе; после
расслаивания верхний слой, содержащий изопропилбензол, возвраща-
ется в производство, нижний слой поступает на повторную отпарку.
Очищенная вода из куба колонны сбрасывается в канализацию. Ука-
занным методом обеспечивается достаточно полная очистка сточных
вод от взвешенных и растворенных бензольных углеводородов.
Сточные воды, образующиеся на стадии получения фенола и ацето-
на и гидрирования фенольной смолы, содержат до 30 г/л фенола. Обес-
феноливание осуществляется методом экстракции диизопропиловым
эфиром, получаемым в виде отходов производства изопропилового
спирта. Диизопропиловый эфир имеет сравнительно высокий коэффи-
циент распределения — 35—45.
Путем экстракции содержание фенола в сточных водах снижается с
30 г/л до 60—100 мг/л.
Схема очистки сточных вод приведена на рис. Ш.21.
Рис. III.21. Схема очистки сточных вод в производстве фенола и ацетона
7 —емкость: 2 — насос; 3— экстракционная колонна; 4 •- пульсационный насос; 5 — рек-
тификационная колонна; б — кипятильник; 7 — дефлегматор; 8 — конденсатор; 9 — холо-
дильник; 10 — подогреватель: 11— отпарная колонна
Линии: Л—фенольная сточная вода; Б — фенол; Б—динзопропиловый эфир; Г — очи-
щенная сточная вода; Д — пар; Е — рассол; Ж — вода; 3 — азот
Насыщенный экстрагент поступает на ректификационную колонну,
где происходит его регенерация. Регенерацию диизопропилового эфира
осуществляют в насадочной колонне с флегмовым числом 0,5—1 до ос-
таточного содержания в нем фенола 30—100 мг)л. Пары эфира при
температуре 68- 69СС из верхней части колонны поступают в дефлег-
217
матор и конденсатор. Сконденсированные пары эфира охлаждаются и
вновь подаются в экстракционную колонну. Расход свежего эфира для
компенсации потерь составляет 1% его количества, находящегося в
циркуляционной системе. Регенерированный фенол возвращается в
производство.
Обесфеноленная вода подвергается отпарке от эфира и сбрасыва-
ется в канализацию. Дальнейшая очистка сточных вод производится
биохимическим методом на общезаводских очистных сооружениях сов-
местно со стоками завода, в состав которого входит производство фе-
нола и ацетона.
Глава IV
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЛАСТМАСС
И ПОЛУПРОДУКТОВ
На предприятиях промышленности пластических масс и полупро-
дуктов производятся феноло-формальдегидные смолы, полиэтилен низ-
кого давления, пластификаторы, карбамидные смолы, поливинилбути-
раль, винифлекс, биссериый поливинилацетат, поливинилформаль и по-
ливинилкеталь.
1. ПРОИЗВОДСТВО ФЕНОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ смол
Исходным сырьем для производства феноло-формальдегидных смол
служат фенол, формалин, анилин, аммиачная вода и щавелевая
кислота.
Технологический процесс получения твердой смолы включает ста-
дию подготовки, загрузки и конденсации сырья, сушку смолы, ее слив,
охлаждение и измельчение.
При производстве феноло-формальдегидных смол образуются два
основных вида отработанных вод: незагрязненные сточные воды от ох-
лаждения аппаратуры и загрязненные надсмольиые воды, а также воды
от мойки полов и аппаратуры. Количество незагрязненных вод состав-
ляет 75 м3, а суммарное количество загрязненных вод—1,85 м3 на 1 т
смолы.
К вадсмольным водам относятся конденсаты, получаемые при суш-
ке смолы, и вода, отделяющаяся от смолы при ее отстаивании или сепа-
рировании. В среднем на 1 т смолы образуется 0,6—0,9 м3 надсмольной
воды. В этих водах содержится до 40 г/л фенола, 26 г/л формальдегида,
50 г/л метанола и 2 г/л смолы.
Надсмольные воды используются как сырье для получения феноло-
формальдегидных смол. В производственном процессе к смеси над-
смольных вод и конденсатов добавляют формальдегид, едкий натр и
мочевину. Полученную новую смесь нагревают до кипения, затем ох-
лаждают до 80°С, создают разрежение и отгоняют воду. В результате
получается продукт в виде карбамидо-феноло-формальдегидной смолы.
Из обесфеноленной воды отгоняют метанол. Последний загрязнен
фенолами и формальдегидом, вследствие чего он не может быть ис-
пользован в производстве, а поэтому его сжигают.
Сточная вода после отгонки метанола содержит небольшое количе-
ство (125 мг/л) фенола, около 1 г/л формальдегида и 1 г/л метанола.
Вместе с загрязненными стоками от мойки полов и оборудования эта
219
вода направляется на биохимическую очистку совместно с бытовыми
стоками.
Незагрязненные сточные воды после охлаждения на градирнях ис-
пользуются в системах оборотного водоснабжения.
2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Основным сырьем для получения полиэтилена служит этилен; кроме
того, в производственных процессах употребляются бензин, метанол,
триэтилалюминий, диэтилалюмннпйхлорид, четыреххлористый титан,
циклогексан и др.
Очищенный ц высушенный этилен и предварительно приготовленный
катализатор подаются в полимеризатор, где в среде бензина происхо-
дит полимеризация этилена при давлении 3—4 ат и температуре 80°С.
Полученная таким образом суспензия полиэтилена в бензине посту-
пает для разделения на центрифуги или гидроциклоны. Отжатая здесь
паста направляется на промывку метиловым или н-пропиловым спир-
том; при этом катализатор сначала разлагается, а затем отмываются
его остатки. Промывка и отжим суспензии производятся несколько раз
до получения полимера с низкой зольностью.
Отжатый тем или иным способом бензин и бензино-спиртовые сме-
си регенерируются. Выделенный бензин возвращается в производство.
Порошок полиэтилена сушится и подвергается грануляции.
При производстве полиэтилена вода расходуется в основном на ох-
лаждение и промывку аппаратуры. Количество незагрязненных (ох-
лаждающих) сточных вод превышает 500 .и3, а загрязненных стоков со-
ставляет 30 м3 на 1 т полиэтилена. Эти стоки содержат все те вещества,
которые участвуют в производственных процессах, и их величина
рН=11,3.
Характеристика химического состава сточных вод приведена в
табл. IV. 1.
Таблица IV.1
Характеристика сточных вод
Показатель загрязненности
Полиэтилен ......................................................
Воск ............................................................
Бензин и циклогексан ............................................
Гидраты окислов титана и алюминия ...............................
Хлористый натр ..................................................
Металат натрия ..................................................
Метанол .........................................................
Концентрация в .чг/л
100
15
50
330
190
5
5-50
Незагрязненные сточные воды используются в системах оборотного
водоснабжения.
Загрязненные сточные воды подвергаются механической очистке пу-
тем отстаивания. Отстойники рассчитываются на пребывание в них воды
в течение 2 ч. За это время сточные воды практически полностью осво-
бождаются от нерастворимых примесей, бензина и циклогексана.
Выделенные бензин и циклогексан направляются на ректификацию,
а выпавшие в осадок полиэтилен, воск и продукты разложения катали-
затора направляются в отвал или па сжигание.
220
Прошедшая механическую очистку сточная вода, содержащая следы
полиэтилена и воска, 5—40 мг/л метанола и до 3 г/л растворенных со-
лей, сбрасывается в сеть бытовой канализации и направляется на био-
химическую очистку в смеси с бытовыми стоками.
3. ПРОИЗВОДСТВО ПЛАСТИФИКАТОРОВ
Для производства пластификаторов используются весьма разнооб-
разные исходные материалы — фталевый ангидрид, адипиновая кисло-
та, жирные спирты, бутанол, серная кислота, едкий натр, активирован-
ный уголь, осветляющая глина, диэтилепгликоль, бензосульфокислота
и себациловая кислота. Готовой продукцией являются фталаты выс-
ших спиртов и полиэфирные пластификаторы.
Производство пластификаторов заключается в эфиризации подо-
гретых растворов соответствующих компонентов. В последующих опе-
рациях производится очистка пластификатора-сырца: нейтрализация
кислот катализатора, промывка солей нейтрализации, выделение, суш-
ка и осветление готового продукта.
При производстве фталатов высших спиртов образуются сточные
воды в процессе эфиризации фталевого ангидрида смесью высших спир-
тов и при отмывке продукта от солей нейтрализации. Их количество
составляет 3,3 м3 на 1 т готовой продукции.
Сточные воды содержат 20 мг/л спиртов С? и Сэ, около 2700 мг/л
сернокислого натрия, 350 мг/л едкого натра.
При производстве полиэфирных пластификаторов образуется 0,2 м3
сточных вод на 1 т готовой продукции, содержащих около 70 г/л бути-
лового спирта.
Эти сточные воды подвергаются ректификации путем отгонки бути-
лового спирта; полученный таким образом продукт возвращается в про-
изводство. Остающаяся после отгонки вода практически не содержит
бутиловый спирт.
Сточные воды от производства пластификаторов сбрасываются в ка-
нализационную сеть бытовых стоков и направляются с ними на сов-
местную биохимическую очистку.
- ' ‘ ц
4. ПРОИЗВОДСТВО КАРБАМИДНЫХ СМОЛ ГАЗОФАЗНЫМ МЕТОДОМ
Сырьем для производства карбамидных смол служат метанол, мо-
чевина, фурфурол, едкий натр и серная кислота.
Технологическая схема обработки сырья включает ряд преимущест-
венно безводных производственных операций.
Метанол разбавляется водой, подогревается и подается в спиртоис-
паритель, где раствор подогревается до кипения. Образующиеся при
этом пары метанола и воды увлекаются потоком воздуха, пропускаемым
для этой цели через спиртоиспаритель.
Парогазовая смесь подогревается до 650—680°С и подается в аппа-
рат, где в контакте с катализатором образуется формальдегид. Вме-
сте с предварительно растворенной в воде мочевиной формальдегид по-
дается в реакционную колонну, где происходит конденсация.
Образующиеся при производстве карбамидных смол надсмольные
воды загрязнены в основном метанолом и формальдегидом. Эти воды
подвергаются разгонке. В результате этой операции метанол извлека-
ется практически полностью; кубовый остаток в количестве 0,5 м3 на
1 т продукции, содержащий 0,2 г/л метанола и 30 г/л формальдегида,
направляется на сжигание.
221
В бытовую канализацию один раз в месяц сбрасываются стоки, со.-;
держащие 5' г/л щелочи. Режим сброса устанавливается в зависимости
от соотношения количества производственных и бытовых вод. При зна-
чительном количестве производственных вод необходимо предусматри-
вать приемные резервуары с регулирующими устройствами, обеспечи-
вающими равномерный выпуск их содержимого.
5. ПРОИЗВОДСТВО ВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ПРОДУКЦИИ
Производство винилацетатной продукции делится на ряд следующих
производств: производство поливинилбутироля, винифлекса, биссерно-
го поливинилацетата, поливинилформаля и поливинилкеталя.
При производстве поливинилбутироля образуется маточный раствор
в количестве 7,4 м3, сточные воды от промывки продукции и стабилизи-
рующий раствор — в количестве 35,5 м3 на 1 т продукции.
Маточный раствор содержит 3,4 г/л масляного альдегида и метанол.
Вначале он подвергается нейтрализации кальцинированной содой, а за-
тем подвергается ректификации путем отгонки. В результате ее отгоня-
ется основное количество масляного альдегида и весь метанол. Кубо-
вый остаток, содержащий масляный альдегид и продукты нейтрализа-
ции, подвергается дальнейшей механической очистке в отстойниках.
Продолжительность отстаивания не превышает 2 ч. Выпавший осадок
направляется в отвал.
Осветленная вода содержит около 200 мг/л масляного альдегида
и 15 мг/л взвешенных веществ. Суммарная концентрация органических
примесей в воде по БПКполн достигает 1200 мг/л. Вместе с промывны-
ми водами и стабилизирующим раствором, содержащим 360 мг/л мас-
ляного альдегида, отстоснная вода сбрасывается в бытовую канализа-
цию для последующей совместной биохимической очистки бытовых и
производственных стоков.
Установка для нейтрализации маточного раствора аналогична ши-
роко распространенным нейтрализационным установкам для кислых
и щелочных сточных вод.
При производстве венифлекса образуются также маточный раствор
в количестве 8 м3 и промывные сточные воды в количестве 100 .и3 на 1 т
продукции.
Маточный раствор содержит около 54 г/л ацетальдегида; количест-
во этого продукта в первых порциях промывных вод не превышает
0,5 г/л. Эти воды совместно с маточным раствором нейтрализуются
кальцинированной содой и затем подвергаются разгонке. Выделенный
таким путем ацетальдегид используется как товарный продукт. Кубо-
вый остаток содержит 170 мг/л ацетальдегида и 10 мг/л взвешенных
веществ. Вместе с остальными промывными водами кубовый остаток
сбрасывается в бытовую канализацию для совместной биохимической
очистки производственных и бытовых сточных вод.
При производстве биссерного лоливинилацетата загрязненные сточ-
ные воды образуются при мойке технологического оборудования.
Количество сточных вод на 1 т продукции составляет 13,5 .и3, в том
числе около 1,7 м3 маточного раствора.
Сточные воды имеют кислую реакцию (рН=4), загрязнены альдеги-
дом (150—160 мг/л), уксусной кислотой и мелкодиспергированным по-
ливинилацетатом.
222
Очистка сточных вод производится путем их нейтрализации каль-
цинированной содой, коагуляции с последующим отстаиванием в про-
должение 2 ч.
Сточные воды, прошедшие механическую и химическую очистку, ха-
рактеризуются следующими показателями: БПКполн—370 мг/л, количе-
ство ацетальдегида — 150 мг/л и взвешенных веществ—10—15 мг/л,
pH = 8,2.
Осадок после механического обезвоживания направляется в отвал,
а осветленная сточная вода — на биохимическую очистку в смеси с бы-
товыми стоками.
При производстве поливинилформаля образуются маточный рас-
твор в количестве 11 м3 и загрязненные сточные воды в количестве
100 ms на 1 т готовой продукции.
Маточный раствор содержит 11,85 г/л формальдегида и соляную
кислоту; величина рН = 1,4.
Загрязненные сточные воды содержат 200 мг/л формальдегида и
соляную кислоту, величина pH = 2,4.
Маточный раствор нейтрализуется кальцинированной содой, отстаи-
вается и сжигается.
Перед сбросом в канализацию загрязненные стоки подвергаются
нейтрализации и отстаиванию в течение 1,5—2 ч. Дальнейшая очист-
ка отстоенной воды производится совместно с бытовыми стоками.
При производстве поливинилкеталя образуются маточный раствор
в количестве 8,5 м3 и загрязненные промывные сточные воды в количест-
ве 100 м3 на 1 т готовой продукции.
Маточный раствор имеет кислую реакцию (рН = 1,6) и содержит
86,7 г/л циклогексанона.
Загрязненные стоки имеют щелочную активную реакцию (рН = 8,3)
и содержат 1,4 г/л циклогексанона.
Маточный раствор и первые порции промывных вод направляются
на локальную установку для отгонки и ректификации циклогексана.
Кубовый остаток после отгонки подвергается отстаиванию; выпавший
осадок после механического обезвоживания вывозится в отвал.
Последующие порции промывных вод имеют щелочную реакцию
(pH = 8); они содержат 250 мг/л циклогексана и 500 мг/л взвешенных
веществ. Вместе с кубовым остатком эти сточные воды сбрасываются в
канализацию бытовых стоков для последующей совместной биохимиче-
ской очистки.
На предприятиях пластических масс и полупродуктов строится не-
сколько канализационных сетей для отвода производственных сточных
вод к местным очистным установкам. Раздельно отводятся и обрабаты-
ваются: кислотно-щелочные стоки, загрязненные преимущественно ми-
неральными веществами; кислотно-щелочные с органическими вещест-
вами; химически загрязненные стоки и стоки, загрязненные в основном
нерастворимыми примесями. После местной очистки сточные воды
сбрасываются в канализационную сеть для отвода бытовых сточных
вод и вместе с ними направляются для дальнейшей очистки. Незагряз-
ненные стоки сбрасываются в дождевую канализацию.
Канализационная сеть, отводящая кислотно-щелочные стоки, укла-
дывается из кислотоупорных труб —• стальных, гуммированных, керами-
ческих, винипластовых и др.
Для нейтрализации кислых стоков от производства поливинилаце-
тата и его производных (поливинилбутироля, поливинилбутирольфур-
фурола, поливинилформаля, поливинилкеталя) следует применять
кальцинированную соду, так как в присутствии NaOH и Са(ОН)2 про-
исходит сильное осмолсние альдегидов.
223
В качестве биологических окислителей рекомендуется применять
аэротенки-смесители с регенераторами. Окислительная мощность аэро-
тенков 0,5—0,8 кг/м3 сутки. При очистке стоков, вызывающих вспуха-
ние активного ила (сток от производства винилацетата и ацетальдеги-
да), следует поддерживать величину pH стока в пределах 8,5—9.
ВПК общего стока на предприятиях промышленности пластических
масс и полупродуктов зависит от состава и соотношения количеств
сточных вод перечисленных ранее производств, а также от эффективно-
сти работы локальных установок при обработке цеховых стоков.
Проектирование канализационных сетей, насосных станций и очист-
ных сооружений для биологической очистки сточных вод производится
согласно указаниям СНиП П-Г.6-62.
Глава V
СТОЧНЫЕ ВОДЫ АЗОТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К этой отрасли промышленности относятся производства аммиака
и его переработка на азотную кислоту, аммиачную селитру, аммиачную
воду, мочевину, метанол, капролактам, адипиновую кислоту и этилен-
бензол. - '
А. ПРОИЗВОДСТВО АММИАКА
Сырьем для получения аммиака на существующих заводах служат
уюль, кокс, коксовый газ коксохимических заводов и природный газ.
На проектируемых и реконструируемых заводах будет использоваться
только природный газ.
Из угля и кокса аммиак производят конверсионным методом, из
коксового газа коксохимических заводов — методом глубокого охлаж-
дения.
Производство аммиака из природного газа осуществляется по трем
технологическим схемам, предусматривающим ряд (в том числе тож-
дественных) производственных операций.
Первая схема включает следующие операции: конверсию СН4 и СО
без давления, моноэтаноламнновую очистку газа от СО2, медно-аммиач-
пую и щелочную очистку газа с регенерацией медно-аммиачпого рас-
твора, компрессию газа и синтез аммиака.
Вторая схема предусматривает: конверсию СН4 и СО без давления,
моноэтаиоламиновую очистку газа от СО2, компрессию газа, отмывку
газа от СО жидким азотом, синтез аммиака.
Третья схема включает следующие операции: конверсию СН4 и СО
под давлением, моноэтаноламиновую очистку газа от СО2, каталитичес-
кую очистку газа от N’aO, отмывку газа от СО жидким азотом, ком-
прессию газа, синтез аммиака, сжижение аммиака, сжигание СО-фрак-
ции.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ сточных вод
ОТ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА
При получении аммиака из угля, кокса и коксового газа образуют-
ся два вида производственных сточных вод:
1) незагрязненные, образующиеся при охлаждении газовых и жид-
ких сред через стенки кожухотрубных или погружных теплообменников
(без соприкосновения с этими средами); охлаждающие воды имеют
температуру 32—403С; 2) загрязненные, образующиеся в цехах произ-
водства аммиака при газификации угля или кокса, при очистке газа от
15 Зак. 223
225
пыли и сероводорода, при конверсии и компрессии газа и при удалении
углекислоты из азото-водородной смеси различными методами.
Те же основные группы отработанных вод образуются при получе-
нии аммиака из природного газа. Незагрязненными являются охлажда-
ющие воды; загрязненные воды образуются при компрессии газа, мед-
но-аммиачной и щелочной его очистке и регенерации медно-аммиачного
раствора, при моноэтаноламиновой очистке, сжижении аммиака и про-
дувке котлов при сжигании СО-фракции.
Количество незагрязненных сточных вод при производстве аммиа-
ка достаточно велико (табл. V.1). Коэффициент неравномерности их
притока практически равен единице.
Таблица V.I
Удельные количества незагрязненных сточных вод на 1 т аммиака
Исходное сырье и технологическая схема Количество сточных ВОД 8 .Ч3
Получение аммиака из угля или кокса То же, из коксового газа коксохимических заводов Получение аммиака из природного газа по технологическим схемам: первой второй третьей 300-500 600 550 550 640
Производство аммиака из угля конверсионным методом
При газификации угля загрязненные сточные воды образуются в
процессе очистки и охлаждения газа водой, в гидрозатворах и при гид-
розолоудаленип. Эти сточные воды содержат сероводород, фенолы,
цианиды и золоугольную пыль.
При количестве сернистых веществ в газе менее 1% очистка газа ог
сероводорода производится активированным углем; при более высоком
содержании сернистых веществ (выше 1%) применяется мышьяково-
содовая очистка газа.
Сточные воды, образующиеся при очистке газа активированным уг-
лем, загрязнены свободным и связанным аммиаком, сероводородом и
дисперсной серой.
При очистке газа мышьяково-содовым методом сточные воды содер-
жат мышьяковистый ангидрид, тиосульфат натрия, сульфат натрия и
магния, кальцинированную соду и роданистый натрий. На современных
заводах эти воды перерабатываются на смешанную соль, используемую
в стекольной промышленности, и в канализацию не поступают.
Сточные воды от конверсии газа загрязнены углекислотой и серово-
дородом; стоки от компрессии газа содержат следы масла.
Стоки от водной очистки синтезированного газа от углекислоты за-
грязнены углекислым п угарными газами, а также сероводородом п со-
держат следы водорода, азота и метана.
При медно-аммиачиой очистке синтезированного газа от окиси угле-
рода и при тонкой очистке газа от углекислоты периодически (один раз
в смену в течение 30 мин) поступают сточные воды, загрязненные сво-
бодным аммиаком и медью. Эти воды собираются в специальные резер-
вуары и в канализацию не сбрасываются.
Сточные воды от регенерации щелочи, содержащие NaOII, Са(ОП)2
и СаСОз, сбрасываются периодически (один раз в смену).
226
Ориентировочные данные о количестве загрязненных сточных вод и
их характеристика при производстве аммиака из угля приведены в
табл. V.2. и V.3.
Таблица V.2
Удельные количества сточных вод на 1 т аммиака при его производстве из угля
конверсионным методом
Технологическая операция Количество сточных вод в м3 Коэффициент неравномерности притока сточных вод
Газификация угля: очистка и охлаждение газа водой гидрозатворы гидрозолоудаление Очистка газа от сероводорода: активированным углем мышьяково-содовым методом Конверсия газа Компрессия газа Водная очистка синтезированного газа от углекислоты . Медно-а.ммиачная очистка газа от окиси углерода и топ- кая очистка от углекислоты Регенерация щелочи 54 4 6,5 0,4 0,2 7 0,8 380 0,2 1 0,4 1 Стоки сбрасы- ваются 1 раз в смену в тече- ние 30 мин
Таблица V.3
Характеристика сточных вод производства аммиака из угля
конверсионным методом
Технологическая операция Показателе., загрязненности Концентрация в мг/л
Газификация угля: очистка газа водой гидрозолоудалеиие . » Очистка газа от сероводорода: активированным углем мышьяково-содовым методом Конверсия газа Компрессия газа Водная очистка газа от углекислоты . . . Медно-аммиачиая очистка газа Регенерация каустика . Сероводород I Фенолы Цианиды 1 Золоугольная пыль / Сероводород ) Фенолы 1 Цианиды 1 Золоугольная пыль 1 Аммиак связанный 1 » свободный | Сероводород 1 Сера дисперсная AS2O3 Na2S2O3 Na„SG>4 MgSO4 Na»CO3 / Углекислый газ l Сероводород Масла I Углекислый газ ( Угарный газ f Аммиак свободный ( Медь ( NaOH Са(ОН)., 1 СаСО3 ' 40 0,5 3 3000 60 0,5 3 150 000—160 000 5000 200 20 600 25 165 000 22 000 - 5 000 10 240 15 Следы 3500 Следы 500 200 20 000 25 000 210 000
IS* Зак. 223
227
Производство аммиака из кокса конверсионным методом
При производстве аммиака из кокса конверсионным методом за-
грязненные сточные воды образуются при очистке газа от коксовой пы-
ли, от сероводорода активированным углем или мышьяково-содовым
методом, при конверсии и компрессии газа, водной очистке его от СОг,
а также при медно-аммиачной очистке синтезированного газа от окиси
углерода. Все сточные воды сбрасываются равномерно, за исключени-
ем стока от медно-аммиачной очистки, который сбрасывается один раз
в смену в течение 30 мин.
Производственные сточные воды газогенераторной станции от очист-
ки газа водой загрязнены углекислым газом, сероводородом, коксовой
пылью и водородом.
Отработанные воды, образующиеся при очистке газа от сероводоро-
да активированным углем, содержат связанный и свободный аммиак,
сероводород и дисперсную серу. При очистке газа мышьяково-содовым
методом отработанные воды содержат мышьяковистый ангидрид, тио-
сульфат натрия, сульфаты натрия и магния, кальцинированную соду и
роданистый натр; стоки от конверсии газа содержат углекислый газ и
сероводород, а стоки от компрессии газа—следы масла.
В образующихся при водной очистке газа от углекислоты сточных
водах содержатся углекислый и угарный газы, сероводород, водород,
азот и метан.
Стоки от медно-аммиачной очистки газа от углекислоты содержат
свободный аммиак и медь, а стоки от регенерации каустика — NaOH,
Са (ОН)г и СаСОз.
Ориентировочные данные о количестве сточных вод от отдельных
производственных операций и их характеристика приведены в табл.
V.4 и V.5.
Таблица V.4
Удельные количества сточных вод на 1 г аммиака при его производстве из кокса
конверсионным методом
Технологическая операция Количество сточных вод в м3 Коэффициент неравномерности притока сточных вод
Очистка газа от коксовой пыли То же, от сероводорода: активированным углем мышьяково-содовым методом Конверсия газа Компрессия газа Водная очистка газа от СО2 Медно-аммиачная очистка синтезированного газа от оки- си углерода 46,2 ' 0,4 0,2 7 0,8 380 0,2 1 Сток сбрасы- вается 1 раз в смену в тече- ние 30 мин
228
Таблица V.5
Характеристика сточных вод производства аммиака из кокса
конверсионным методом
Технологическая операция Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
Газификация кокса: очистка газа водой Очистка газа от сероводорода: активированным углем мышьяково-содовым методом Конверсия газа Компрессия газа Водная очистка газа от углекислоты . . . Медно-аммиачная очистка газа от углекис- лоты 1 Углекислый газ 1 Сероводород | Водород 1 Коксовая пыль i Аммиак связанный 1 » свободный | Сероводород 1 Сера дисперсная Мышьяковистый ангид- рид Кальцинированная сода Тиосульфат натрия Сульфат натрия » магния Роданистый натрий f Углекислый газ 1 Сероводород Масло Углекислый газ Угарный газ Сероводород Водород Азот Метан [ Ам.миак свободный 1 Медь 45-90 10-15 Следы 80 — 100 5000 200 20 600 25 10 165 000 25 000 5 000 25 000 240 15 Следы 3500 Следы 60 Следы » » 500 1000
Производство аммиака из коксового газа
методом глубокого охлаждения
. .. ги
В процессе производства аммиака из коксового газа загрязненные
сточные воды образуются при охлаждении газа в скрубберах, при мо-
ноэтаноламиновой очистке газа, регенерации каустика и при компрес-
сии газа.
Табл и ц a V.6
Удельные количества сточных вод на 1 т аммиака при его производстве
из коксового газа методом глубокого охлаждения
Технологическая операция Количество сточных вод в м ‘ Коэффициент неравномерности протока сточных вод
Охлаждение коксового газа в скрубберах 1 1 1
Моноэтаноламиновая очистка 1,2 /
Щелочная очистка 12 Сток сбрасы- вается 1 раз в
смену в тече- ние 30 мин
Компрессия газа 0,7 1
229
Все отработанные воды, кроме стока от регенерации каустика, сбра-
сываются равномерно; сток от регенерации каустика сбрасывается один
раз в смену в течение 30 мин.
Ориентировочные данные о количестве сточных вод от отдельных
производственных операций и их характеристика приведены в табл.
V.6. и V.7.
Основными загрязнителями сточных вод от производства аммиака
из коксового газа являются углекислый газ, водород, азот, метан,
мышьяковистый ангидрид, роданистый натрий, свободный аммиак, гид-
роокись кальция, известняк и «недопал».
Таблица V .7
Характеристика сточных вод производства аммиака из коксового газа методом
глубокого охлаждения
Технологическая операция Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
Охлаждение коксового газа в скрубберах . Моноэтаполаминовая очистка Регенерация каустика Компрессия газа 1 Углекислый газ Водород Азот Метан Мышьяковистый ангидрид Роданистый натрий f Аммиак свободный [ Мышьяковистый ангидрид | Са(ОН)2 1 СаСО3 1, «Недопал» Масло 25 Следы 12 0,3 85—225 100 000—433 000 0,3—2,5 200—600 23 300 210 000 23 400 Следы
Производство аммиака
из природного газа
При производстве аммиака по первой технологической схеме за-
грязненные сточные воды образуются в процессе медно-аммиачной и
щелочной очистки газа, его компрессии и синтеза аммиака.
Сточные воды содержат медь, аммиак, масла и значительное коли-
чество углеаммонийных солей.
При производстве аммиака по второй технологической схеме сточ-
ные воды образуются только при компрессии газа. Эти воды содержат
небольшое количество масел.
При производстве аммиака по третьей технологической схеме сточ-
ные воды образуются в процессе моноэтаноламиновой очистки газа от
СОг, сжижения аммиака и при продувке котлов для сжигания СО-
фракции.
Ориентировочные данные о количестве сточных вод, образующихся
при производстве аммиака из природного газа по различным техноло-
гическим схемам, а также их характеристики приведены в табл. V.8. и
V.9.
230
Табл и ц a V.8
Удельные количества сточных вод на 1 т аммиака при его производстве
из природного газа
Технологическая операция Количество сточных вод в м2 3 Коэффициент нерав- номерности притока сточных вод
Технологическая схема I Медио-аммиачная и щелочная очистка газа и регенера-
ция модно-аммиачного раствора 0,2 Сток сбрасывается периодически
Компрессия газа 0,8 1
Синтез аммиака Технологическая схема II 0,5 Сток сбрасывается периодически 6 раз в год в те- чение 5 дней
Компрессия газа Технологическая схема III 0,8 1
Моноэтаполаминовая очистка газа от СО., 0,01 I
Компрессия газа Сжижение аммиака 0,01 0,05 ' 1
Продувка котлов ог сжигания СО-фракции 0,6 Сток сбрасывается
периодически
Таблица V.9
Характеристика сточных вод производства аммиака из природного газа
Технологическая схема и операция Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
Технологическая схема I
Медпо-аммиачная и щелочная очистка газа 1 Медь Следы
и регенерация медио-аммиачного раствора 1 Аммиак »
Компрессия газа Масло »
Г Углеаммонийные соли 10 000—20 000
Синтез аммиака 1 Аммиак Следы
Технологическая схема II
Компрессия газа Масло »
Технологическая схема 111
Мопоэтаиоламиповая очистка газа от СО2 . . Na2HCO3 500-1000
Сжижение аммиака Масло Следы
( Щелочь 80-220
Продувка котлов для сжигания СО-фракции . { РА 550—3300
( SiO2 4600
2. УСЛОВИЯ ОТВЕДЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА
Все незагрязненные производственные сточные воды предприятий
азотной промышленности, как правило, используются в системах обо-
ротного водоснабжения. В этих же системах используется также значи-
тельная часть загрязненных стоков, содержащих угольную пыль, угле-
кислоту, сероводород и некоторые другие компоненты. К числу таких
231
стоков относятся отработанные воды от установок газификации угля и
кокса и водной очистки азотно-водородной смеси от СО2, а также воды
от установок охлаждения азотно-водородной смеси, получаемой из при-
родного газа после их дегазации и охлаждения.
Загрязненные сточные воды, используемые повторно, подвергаются
предварительной очистке на локальных очистных установках.
На предприятиях азотной промышленности обычно проектируется
несколько канализационных сетей: 1) для незагрязненных производ-
ственных стоков совместно с дождевыми водами; 2) для кислых стоков,
загрязненных различными химическими веществами; 3) для стоков, со-
держащих шлам; 4) для бытовых сточных вод.
Незагрязненные сточные воды отдельных технологических операций
отводятся трубами и каналами, входящими в систему оборотного водо-
снабжения.
Канализационные сети и насоспые станции для перекачки производ-
ственных сточных вод, не имеющих резко выраженных специфических
особенностей, проектируются по действующим СНиП для бытовых
сточных вод.
Сети для отвода кислых стоков на участке до нейтрализационных
установок укладываются из нержавеющих сталей, а сети для химически
загрязненных стоков — из керамических труб I сорта. Лотки смотровых
колодцев должны облицовываться кислотоупорными материалами.
3. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРОИЗВОДСТВА аммиака
Производство аммиака из угля
Сточные воды от очистки газа водой используются в оборотном во-
доснабжении. Предварительно они осветляются в отстойниках и ох-
лаждаются на градирнях. Отстойники рассчитываются на пребывание
в них сточных вод в течение 2 ч. Содержание сероводорода в воде пос-
ле градирни снижается на 60—70%. Загрязненными стоками, сбрасы-
ваемыми в канализацию при оборотной системе водоснабжения, явля-
ются только продувочные воды в количестве 5—6% количества воды,,
находящейся в обороте.
Основным загрязнителем продувочной воды являются цианиды; кон-
центрация их достигает 40—50 мг/л. Сброс такой воды в канализацию
допустим при обеспечении необходимого се разбавления в целях сниже-
ния концентрации цианидов. В тех случаях когда требуемое разбавле-
ние не может быть обеспечено, продувочные воды подвергаются ло-
кальной очистке от цианидов. Очистка производится путем обработки
сточных вод хлорной известью и последующего их отстаивания. В состав,
очистной станции входят сооружения для приготовления и дозирования
реагентов, смесительные устройства и отстойники.
Дозу хлорной извести (по активному хлору) следует принимать из
расчета 5 г па 1 г циана. Продолжительность перемешивания сточной
жидкости с реагентом должна быть 5—15 мин, а продолжительность
отстаивания после перемешивания — 1 ч. Очищенные от цианидов сточ-
ные воды сбрасываются в сеть бытовой канализации для последующей
совместной биологической очистки.
Сточные воды от гидрозатворов сбрасываются совместно с золой от
скрубберов на золоотвал ТЭЦ.
Сточные воды, образующиеся при очистке газа от сероводорода ак-
тивированным углем, и стоки от гидрозатворов направляются совмест-
но с золой от скрубберов и пульпой золы ТЭЦ на золоотвалы.
232
В сточной воде, прошедшей золоотвал, свободный аммиак и серово-
дород отсутствуют.
Сточные воды от очистки газа мышьяково-содовым методом исполь-
зуются для получения смешанной соли, применяемой в стекольной про-
мышленности. В канализацию они не сбрасываются.
Сточные воды отделения конверсии газа используются в самостоя-
тельном оборотном цикле водоснабжения после охлаждения и дегаза-
ции на градирнях.
Продувочная вода, составляющая 4% количества оборотной воды,
содержит до 2 мг/л сероводорода. Эта вода отводится на золоотвал
ТЭЦ или сбрасывается в производственно-дождевую канализацию.
Сточные воды, образующиеся при компрессии газа, очищаются от
масла в цеховых маслоуловителях, после чего сбрасываются в произ-
водственно-дождевую канализацию или в сеть для отвода химически
загрязненных стоков.
Химически загрязненные стоки подвергаются длительному отстаива-
нию в отстойнике-усреднителе, рассчитанном на 2—3-суточное пребы-
вание в нем сточных вод. Очищенные таким путем воды сбрасываются
в водоем.
Сточные воды, образующиеся при водной очистке газа от углекисло-
ты, используются в самостоятельном оборотном цикле водоснабжения.
Предварительно они подвергаются дегазации. Концентрация углекис-
лоты в очищенной воде снижается до 50 мг/л, а сероводорода — до
0,5 мг/л. Выделенная в дегазаторах СО2 используется в производстве
удобрений и на другие цели.
Продувочная вода составляет около 3% количества оборотной воды;
она содержит в небольших концентрациях сероводород и углекислоту;
как правило, эта вода отводится в производственно-дождевую канали-
зацию.
Сточные воды цеха медно-аммиачной очистки газа от углекислоты и
регенерации медно-аммиачного раствора образуются периодически.
Они собираются в специальные резервуары и в канализацию не сбра-
сываются.
Сточные воды цеха регенерации каустика направляются на золоог-
валы ТЭЦ или на шламоотвал. После осветления они сбрасываются в
водоем.
Производство аммиака из кокса
Сточные воды газогенераторной станции, как правило, используют-
ся в системе оборотного водоснабжения. Предварительно они подверга-
ются механической очистке в отстойниках, рассчитываемых па продол-
жительность отстаивания 2 ч. Осветленные сточные воды охлаждаются
и дегазируются на градирнях.
Выводимые из цикла продувочные воды составляют около 4% коли-
чества воды, находящейся в обороте; они содержат до 10 мг/л СО2 и до-
2 мг/л H2S. Эти воды отводятся совместно с водами гидрозолоудаления
на золоотвал.
Загрязненные сточные воды других технологических операций про-
изводства аммиака из кокса очищаются так же, как очищаются анало-
гичные им воды, образующиеся при производстве аммиака из угля.
Производство аммиака из коксового газа
Сточные воды от скрубберов охлаждения коксового газа и моноэта-
чоламиновой его очистки, как правило, используются в самостоятель-
ных оборотных циклах водоснабжения.
233-
Продувочные воды оборотных циклов направляются на золоотвалы.
Очистка сточных вод остальных отделений и технологических опера-
ций производства аммиака из коксового газа аналогична очистке соот-
ветствующих стоков, образующихся при производстве аммиака из угля.
Производство аммиака из природного газа
Сточные воды цеха компрессии газа и сжижения аммиака освобож-
даются от масла в цеховых маслоуловителях. Осветленные воды на-
правляются в производственно-дождевую канализацию или в сеть для
отвода химически загрязненных стоков.
Стоки, образующиеся при моноэтаноламиновой очистке газа от СО2,
и продувочные воды котельной для сжигания СО-фракции направляют-
ся в сеть химически загрязненных стоков.
Б. ПРОИЗВОДСТВО АЗОТНОЙ кислоты
Азотная кислота получается окислением газообразного синтетическо-
го аммиака кислородом воздуха.
Полученный газ направляется па конденсацию в холодильники, в
которых образуется слабая азотная кислота; доукрепление ее произво-
дится в абсорбционных башнях. Эти же башни проходит несконденси-
ровавшийся газ. Здесь он орошается 45—50%-пой азотной кислотой.
При этом происходит окисление окиси азота NO в двуокись NO2; соеди-
няясь с водой, последняя образует азотную кислоту.
Сточные воды образуются от холодильников, от продувки котлов-
утилизаторов, проливов кислоты, мойки полов и от промывки оборудо-
вания.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРОИЗВОДСТВА
АЗОТНОЙ кислоты
Количество сточных вод зависит от концентрации вырабатываемой
кислоты. При производстве 1 т слабой азотной кислоты количество
сточных вод составляет: незагрязненных 200—250 м2 3, от котлов-утили-
заторов 0,3 Л43 и от мойки полов и оборудования 0,5 м3.
Сточные воды от продувки котлов-утилизаторов содержат 0,5—-4 г/л
.щелочи, а сточные воды от мойки полов и оборудования — до 5 г/л
азотной кислоты.
Сброс незагрязненных охлаждающих стоков производится равно-
мерно; загрязненные воды сбрасываются периодически.
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ кислоты
Незагрязненные сточные воды после охлаждения на градирнях, как
правило, используются в системах оборотного водоснабжения.
Очистка загрязненных сточных вод сводится к их нейтрализации.
В одних случаях нейтрализация кислых стоков достигается за счет ще-
лочных резервов водоема, в других — путем ввода в сточные воды реа-
гентов. Возможно и комбинированное решение, т. е. использование ще-
лочи водоемов, щелочи, содержащейся в продувочных водах котлов-
утилизаторов, и добавка недостающего количества щелочей на очист-
ных станциях.
Сточные воды от продувки котлов-утилизаторов сбрасывают после
их разбавления (до температуры 40сС) в производственно-дождевую
канализацию.
234
В. ПРОИЗВОДСТВО АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
Исходным сырьем для производства аммиачной селитры служат га-
зообразный аммиак, аммиачная вода и азотная кислота.
Подогретые до 50°С азотная кислота и газообразный аммиак пода-
ются насосами в нейтрализационные аппараты, сюда же поступает и
25%-ная аммиачная вода. Получающийся в аппаратах раствор аммиач-
ной селитры поступает для упаривания па I, а затем на II ступень ва-
куум-выпарных аппаратов.
Концентрированный (98,5%) плав аммиачной селитры поступает в
грануляционные башни. Здесь капли плава, падая с высоты башни,
-кристаллизуются, охлаждаются и подсушиваются встречным потоком
.воздуха.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРОИЗВОДСТВА
АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ
При производстве аммиачной селитры образуется на 1 т готовой
продукции 45 м2 3 незагрязненных сточных вод. Эти воды поступают рав-
номерно. Загрязненные стоки образуются при промывке производствен-
ной аппаратуры; их количество не превышает 0,5 .и3 иа 1 т продукции.
Загрязненные воды содержат 2 г/л аммиака и 10 мг/л аммиачной
селитры. В канализацию эти воды сбрасываются периодически.
При производстве аммиачной селитры с барометрическими конден-
саторами отработанные производственные сточные воды используются
в оборотном цикле. В этом случае в канализацию сбрасываются проду
вочные воды оборотной системы; их количество не превышает 4% обо-
ротной воды. Стоки загрязнены аммиаком (180 мг/л) и аммиачной се-
литрой (до 10 мг/л).
В последние годы при производстве аммиачной селитры вместо ба-
рометрических конденсаторов применяют поверхностные конденсаторы,
что полностью исключает загрязнения производственных сточных вод
цеха аммиачной селитры.
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Незагрязненные сточные воды используются после охлаждения в
системе оборотного водоснабжения.
Периодически сбрасываемые загрязненные сточные воды после ней-
трализации направляются в производственно-дождевую канализацию.
Продувочные воды оборотной системы при наличии барометрических
конденсаторов сбрасываются в производственно-дождевую канализа-
цию.
Г. ПРОИЗВОДСТВО АММИАЧНОЙ воды
'Сырьем для производства 20—25% аммиачной воды служат газооб-
разный аммиак и химически обработанная (умягченная) вода.
Насыщение воды газообразным аммиаком производится в колоннах
аммиачной воды. Продукционная аммиачная вода из колонны поступа-
ет в хранилище готовой продукции.
При производстве аммиачной воды образуются пезагрязнениы- (ох-
лаждающие) воды в количестве 0,4 м3 на 1 т готовой продукции; за-
грязненные производственные стоки отсутствуют.
235
Д. ПРОИЗВОДСТВО МОЧЕВИНЫ
Сырьем для производства мочевины служат жидкий аммиак и газо-
образная углекислота, получаемая на дегазационной установке произ-
водства аммиака.
Экспанзерный газ, очищенный от сероводорода, органической серы
и пыли, сжимается и конденсируется. Жидкая углекислота поступает в.
испаритель, откуда газ вновь поступает на компрессию. Сжатый до
200 ат газ поступает в колонну синтеза мочевины. Сюда же подается
жидкий аммиак. При взаимодействии аммиака и углекислоты под дав-
лением 200 ат и температуре 180—200°С в колонне синтеза образуется
плав мочевины.
Последний содержит мочевину, карбамат аммония, избыточный ам-
миак и воду, а также загрязняющие его продукты коррозии, масла и.
углеаммонийные соли. Для удаления указанных загрязнений плав под-
вергают сложной обработке, включающей дистилляцию, отстаивание,
фильтрацию на фильтрпрессах и упаривание в вакуум-выпарных ус-
тановках.
Упаренный раствор мочевины поступает в кристаллизатор, в кото-
ром происходит осаждение кристаллов соли.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ сточных вод
При производстве мочевины образуется 200 м3 на 1т готовой про-
дукции незагрязненных (охлаждающих) сточных вод.
Загрязненные сточные воды в количестве 1,43 л? на 1т мочевины
поступают от колонны синтеза, фильтрпрессов и барометрических кон-
денсаторов; эти воды загрязнены небольшим количеством аммиака и
мочевины.
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Незагрязненные сточные воды используются в системе оборотного
водоснабжения.
Сточные воды из основного корпуса и корпуса кристаллизации, со-
держащие следы аммиака и мочевины, сбрасываются в производственно-
дождевую канализацию. Сточные воды корпуса разделения газов дис-
тилляции, содержащие следы моноэтаноламина, 'направляются на био-
химическую очистку совместно с бытовыми стоками.
Е. ПРОИЗВОДСТВО МЕТАНОЛА
Сырьем для получения метанола служит природный газ.
Технологическая схема получения метанола аналогична схеме полу-
чения аммиака из природного газа. По одной технологической схеме
сначала производится конверсия СН4 и СО без давления, затем водная
очистка под давлением, газовая компрессия и синтез метанола; по дру-
гой схеме вместо водной очистки производится моноэтаноламиновая
очистка.
Метанол-ректификат по обеим схемам получается методом разгонки
метанола сырца.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ сточных вод
При производстве метанола-сырца образуются в основном незагряз-
ненные сточные воды (охлаждающие); их количество составляет 386 м3
ня 1 т метанола-сырца.
Загрязненные сточные воды в количестве 0,8 м3 на 1 т метанола со-
держат следы масла.
236
При производстве метанола-ректификата на 1 т готовой продукции
образуется 136 .и3 незагрязненных (охлаждающих) вод и 3 л3 загряз-
ненных сточных вод.
Часть загрязненных производственных стоков (в количестве
0,5 лг/т) содержит до 2 г/л метанола; большая их часть (2,5 ж3/т) со-
держит 0,025 мг/л хрома. БПК стоков, содержащих метанол, не превы-
шает 10 мг/л. . , .
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Незагрязненные сточные воды используются в системах оборотного
водоснабжения. Сточные воды от производства метанола-сырца, содер-
жащие следы масла, и сточные воды от производства метанола-ректи-
фиката, содержащие хром, сбрасываются в канализационную сеть для
загрязненных стоков. Эти стоки подвергаются усреднению и механиче-
ской очистке путем отстаивания. Отстойники рассчитывают на 2—3-
суточное пребывание в них сточных вод. Очищенные воды сбрасывают-
ся в водоем.
Стоки от производства метанола-ректификата, содержащие в значи-
тельном количестве .метанол, направляются па биологическую очистку
совместно с бытовыми водами.
Ж. ПРОИЗВОДСТВО КАПРОЛАКТАМА
И АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Сырьем для производства капролактама служат аммиак, водород и
бензол.
Путем ряда достаточно сложных технологических операций—гидри-
рования бензола водородом, окисления циклогексана кислородом воз-
духа в присутствии циклогексанола, омыления эфиров водным раство-
ром едкого натра, переработки продуктов реакций окисления и т. д.—
выделяют адипиновую кислоту н циклогексанон. Последующим оксими-
рованием циклогексанона раствором гидроксиламинсульфата получают
капролактам-сырец; его экстракция производится трихлорэтиленом и
водой. Водный раствор капролактама упаривается в выпарной установ-
ке, подвергается дистилляции и сушке.
1. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ сточных вод
При производстве адипиновой кислоты и капролактама образуется
большое количество незагрязненных (охлаждающих) сточных вод, до-
стигающее 4000 лг3 на 1 т капролакта-
ма. Количество загрязненных сточных
вод относительно невелико — 12 м3 на
1 т капролактама.
Загрязненные сточные воды содер-
жат значительные количества различ-
ных веществ, применяемых в техноло-
гическом процессе, а также промежу-
точных продуктов, образующихся в ре-
зультате химических реакций. Ориенти-
ровочные данные о загрязнителях сточ-
ных вод и их концентрации приведены
в табл. V.10.
Биохимическая потребность в кис-
лороде общего стока загрязненных вод
(БПКпслн) достигает 10 г/л.
Таблица V.10
Характеристика сточных вод
производства капролактама
и адипиновой кислоты
Показатель загрязненности Концент- рация в jwa/л
Трихлорэтилен 500
Гексаноноксин 3400
Циклогексанон 3100
Циклогексанол 300
Циклогексан 350
Едкий натр 500
Смолы 250
Капролактам 1100
Бензол ! 200
237
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Незагрязненные сточные воды (охлаждающие) используются в сис-
теме оборотного водоснабжения и не сбрасываются в канализацию.
Все загрязненные сточные воды подвергаются очистке; конечным ее
этапом является биохимическое окисление. Последнее может произво-
диться совместно с бытовыми сточными водами или раздельно. В пос-
леднем случае добавляются биогенные элементы.
В качестве биологических окислителей могут применяться те же ти-
пы сооружений, как и при очистке бытовых сточных вод.
3. ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛБЕНЗОЛА
Исходным сырьем для получения этилбензола служат бензол, полу-
чаемый в коксохимическом производстве, и этиленовая фракция коксо-
вого газа.
I. КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ сточных вод
При производстве этилбензола образуются незагрязненные (ох-
лаждающие) стоки в количестве около 4 .и3 на 1 т этилбензола, в таком
же количестве образуются загрязненные сточные воды. Сточные воды
содержат 1400 мг/л бензольных углеводородов, 4700 мг/л Л1(ОН)3 и.
500 мг/л NaCl. БПКполн сточных вод составляет 10 г/л.
2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Незагрязненные сточные воды полностью используются в еистеме-
оборотного водоснабжения.
Загрязненные сточные воды направляются совместно с шламовыми
водами аммиачного прочзводства на шламоотвалы. Как показал опыт
эксплуатации, шлам адсорбирует бензол.
Очистка сточных вод от бензольных углеводородов может также
производиться путем азеотропной их отгонки при нагреве до 96—98°С.
Расход пара на отгонку бензольных углеводородов при давлении в.
10 ат в среднем составляет 90 кг на 1 mz воды.
В результате отгонки в сточной воде остаются лишь следы бензола.
Па предприятиях азотной промышленности общий сток производст-
венных сточных вод не образуется. Эти воды сбрасываются в водоем
отдельными выпусками из золо- и шламоотвалов, производственно-
дождевой канализации и канализации химически загрязненных стоков
после локальных очисток (нейтрализация, осветление, дегазация); от-
дельным выпуском отводятся также после биохимической их очистки
бытовые и химические загрязненные стоки, содержащие органические-
вещества.
При совместной очистке бытовых и производственных сточных вод
применяются такие же типы сооружений для механической и биологи-
ческой очистки, как и при очистке бытовых сточных вод. Технологичес-
кий расчет сооружений производится по действующим СНиП.
Г лава VI
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ УГОЛЬНЫХ И СЛАНЦЕВЫХ ШАХТ
Основную массу шахтных сточных вод, откачиваемых на поверх-
ность из угольных и сланцевых шахт, составляют, как правило, грунто-
вые воды. Образуются шахтные воды в результате инфильтрации из.
разрабатываемых пород, а также в результате эксплуатации системы
обеспыливания, охлаждения компрессоров, переливов из резервуаров,,
баков и т. п.
Количество производственных сточных вод от шахтного водоотлива
зависит от гидрологических условий месторождения и колеблется в ши-
роких пределах. Ориентировочные количества воды па 1 т добываемого
угля от шахтного водоотлива по бассейнам п месторождениям СССР
по данным ВНИИ гидрогеологии и инженерной геологии приведены в.
табл. VI. 1.
Шахтные воды загрязнены в основном взвешенными частицами по-
род п угля и сильно минерализованы. Концентрация твердых механиче--
ских примесей в этих водах колеблется в пределах 4—6 г/л.
Сточные воды большинства угольных шахт (за исключением Кнзе-
ловского и Челябинского районов п некоторых шахт Донбасса) имеют-
нейтральную реакцию и жесткость около 9 мг-экв.
Шахтные воды Кизеловского и Челябинского районов содержат сер-
ную кислоту в количестве 25—50 мг/л-, 20% шахтных вод Донбасса
имеют pl 1 = 34-4. Все шахтные воды сильно окрашены: цвет их зависит
от характера пород, частицы которых уносятся водой.
Основную массу взвешенных веществ (60—80% общего их количе-
ства) составляют частицы диаметром менее 20 мк. Гидравлическая
крупность этих частиц менее 0,2 мм/сек. Этим обусловливается то, что-
даже при продолжительности отстаивания 4 ч без применения коагу-
лянтов в отстойниках задерживается не более 60% всех взвесей. Золь-
ность осадка колеблется от 30 до 90%.
Гранулометрический состав механических примесей в сточных во-
дах следует определять в каждом отдельном случае анализом. При
ориентировочных расчетах его можно принимать согласно данным?
табл. VI.2.
В сточных водах некоторых шахт содержится от 0,002 до 0,04 .пг/л-
фенолов, образующихся в результате пирогенетического разложения
угля.
Окисляемость шахтных вод колеблется от 2 до 50 мг/л. а коли-
титр от 11 до 0,02. В шахтных водах угольных шахт могут содержаться
239’
z0,5—5 мг/л аммиака, 0,01—1,5 мг/л азотистой кислоты и 0,4—50 мг/л
азотной кислоты.
Т а б л и п а VI.1
Удельные количества сточных вод от шахтного водоотлива на 1 т угля
Бассейн или месторождение Количества сточных вод в м1
Пхизиловский .......................................................
.Подмосковный, Итатский, Свердловский ..............................
, Донецкий..........................................................
Башкирский. Канско-Ачинский, Приморский, Сахалинский, Львовский и
Волынский, Майкюбенский, Ленгерский .............................
Якутский...........................................................
Кузнецкий, Челябинский, Печорский, Иркутский, Забайкальский, Черно-
горский, Буреннский и Амурский, Магаданский и Норильский, Кара-
гандинский, Экибастузский, Узбекский, Киргизский, Таджикский,
Грузинский ........................................................
Более 20
8-20
3—20
3 8
3
2 -3
Для приема физиологических отбросов в горных выработках устра-
иваются переносные уборные с ассенизационными вагонетками. Эти
вагонетки ежедневно (в ночную смену) поднимаются на поверхность и
Таблица VI.2
Гранулометрический состав
механических примесей в сточных
водах шахтного водоотлива
Диаметр частиц в мм Количество в %
0—3 23
0,25 -1 17
0,05-0,25 б
0,01—0,05 6
Менее 0,01 48
направляются на сливные пункты, где
они опорожняются, промываются и де-
зинфицируются.
В зависимости от местных условий
инфильтрационные и загрязненные
производственные воды от систем обес-
пыливания, мытья полов и обуви вы-
водятся на поверхность и очищаются
совместно или раздельно. При отсутст-
вии специальной канализационной сети
производственные шахтные воды на
поверхности могут сбрасываться в на-
земную канализационную сеть другого
назначения (сеть для отвода бытовых,
дождевых или других вод). В этих случаях производственные воды под-
вергаются предварительной механической очистке от грубых примесей
путем отстаивания.
Незагрязненные сточные воды, к которым относятся переливы из
резервуаров и баков, дренажные воды и воды от охлаждения компрес-
соров, могут направляться в зависимости от местных условий в канали-
зационную сеть любого назначения.
В случае устройства па поверхности самотечной канализационной
сети напорные водоводы для шахтных вод прокладываются чаще всего
до приемного устройства водобойного колодца, располагаемого вблизи
ствола шахты. Отсюда вода направляется на очистные сооружения са-
мотеком.
Нередко напорные линии доводятся до очистных сооружений. На-
порные трубопроводы выполняются из стальных или чугунных труб.
Они могут укладываться на поверхности земли па опорах. При этом
предусматриваются устройства для опорожнения водоводов на время
прекращения шахтного водоотлива.
240
Наземная самотечная канализационная сеть не имеет специфиче-
ских особенностей, поэтому проектируется в соответствии с действу-
ющими СНиП для бытовой канализации.
В зависимости от состава шахтные воды подвергаются или только
отстаиванию, или механо-химической очистке, включающей их нейтра-
лизацию. Для выделения из сточных вод нерастворенных примесей при-
меняются горизонтальные отстойники, рассчитываемые на продолжи-
тельность отстаивания 2 ч. Расчетная скорость движения жидкости в
отстойнике обычно не превышает 5 мм)сек..
Осадок из отстойников откачивается шламовым насосом и направ-
ляется в пониженные места или в шламохранилища, рассчитываемые
на складирование шлама в течение 5—10 лет.
Нейтрализационные установки проектируются по СНиП П-Г.6-62.
Очищенные и нейтрализованные шахтные воды могут использовать-
ся для производственных нужд (обогащение угля и сланца, гидромеха-
низация, гидрообеспыливание и т. п.) или для сельскохозяйственного
орошения.
2. СТОЧНЫЕ ВОДЫ УГОЛЬНЫХ И СЛАНЦЕВЫХ
ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
Посторонние минеральные примеси к углю и сланцам уменьшают
их теплотворную способность, снижают выход газа при коксовании уг-
лей, увеличивают расход кокса на 1 т выплавляемого чугуна и умень-
шают производительность доменных печей. Поэтому большая часть до-
бываемых углей, содержащих много посторонних примесей, подвергает-
ся обогащению.
Наибольшее распространение в СССР получил метод мокрого обо-
гащения. Чаще всего для этой цели применяются отсадочные машины,
в которых под воздействием переменной по направлению (восходя-
щей — нисходящей) струи воды производится расслоение угля. Иногда
мокрое обогащение угля производится в желобной мойке, где уголь
подвергается воздействию струи воды, текущей по слабо наклонной
плоскости. При этом тяжелые породы оседают па дно желоба, а зерна
угля меньшего удельного веса сносятся водой.
В практике применяется еще один метод мокрого обогащения, осно-
ванный на обработке угля в жидкой среде, удельный вес которой боль-
ше единицы. В качестве таких жидкостей используются водные раство-
ры неорганических солей (ZnCl2, СаС12), либо органические жидкости
(СС14 и др.), либо механические смеси—взвесь тонкого песка в воде,
баритовая, магнезитовая суспензия и др.
Применяется также пневматическое обогащение, при котором рас-
слоение угля производится с помощью воздушной струи.
Для отделения от пустой породы мелких зерен угля размером не
более 2—2,5 мм применяется флотационный метод. Перед флотацией
уголь подвергают грохочению (разделению на отдельные сорта по
крупности) и дроблению.
К вспомогательным операциям относятся обеспыливание и обезво-
живание угля. При обеспыливании из угля выделяется не поддающаяся
обогащению мелкая пыль с размером частиц менее 0,5 мм. Обеспыли-
вание производится путем отдувки потоком воздуха. Обезвоживание
угля производится на грохотах либо в центрифугах.
Обезвоживание образующегося при обогащении угля шлама произ-
водится путем его сгущения, грохочения, фильтрации и иногда сушки.
При обогащении угля методом флотации в смесь мелких частиц уг-
ля и породы с водой вводятся флотореагенты. В качестве их применя-
16 Зак. 223
241
ются окисленный керосин, соляровое масло и полимеры — отходы от
переработки нефти. Затем в пульпу вводится мелкодиспергированныи
воздух.
Частицы чистого угля прилипают к пузырькам воздуха и накапли-
ваются в пене; частицы пустой породы к пузырькам воздуха не приста-
ют, а остаются в воде во взвешенном состоянии или опускаются на дно
флотационной машины. По мере накопления пена снимается с поверх-
ности пульпы специальными пеногонами.
На угольных и сланцевых обогатительных фабриках образуются
два основных вида сточных вод: 1) незагрязненные — от охлаждения
воздуходувок, вакуум-насосов, компрессоров, дробильного и сушильно-
го оборудования; 2) загрязненные — от обезвоживания и флотации уг-
лей (шламовые воды), обеспыливающей вентиляции, мойки полов и т. п.
Загрязненные производственные сточные воды на углеобогатитель-
ных фабриках после предварительного отстаивания, а также охлажда-
ющие воды используются в замкнутых циклах водоснабжения.
Расход воды на обогатительных фабриках достаточно постоянен.
Зависит он в основном от метода обогащения. Ориентировочные дан-
ные о количестве сточных вод от технологического процесса и от
вспомогательных операций приведены в табл. VI.3—VI.5.
Т а б л и и а VI.3
Удельные количества загрязненных сточных вод от технологических операций
на 1 г угля
Технологическая операция Количество сточных вод в ж5
Мокрое обогащение: при глубине обогащения 0—0,5 мм: в отсадочных машинах с флотацией в тяжелых средах, отсадочных машинах с флотацией при глубине обогащения 6, 13 н 25 мм: в отсадочных машинах в тяжелых средах Пневматическое обогащение Удельные количества загрязненных сточных вод от смыва пс и очистных аспирационных систем 0,3—0,4 0,2 -0,3 0,3--0,35 0,2-0,25 0,04—0,1 Табл и и а V1.4 >лов, стен
Источник образования сточных вод Количество сточных вод в л/сек
Смыв полов, стен, потолков с 1 м2 ................ Слив от одного скруббера Смыв от одного циклона-промывателя Гидропобуждение в зумпфах на одну насадку 8* 0,2—0,4 0,03 -1,8 0,5
♦ Расход приведен к площади пола.
Сточные воды обогатительных фабрик загрязнены в основном твер-
дыми механическими примесями; в стоках от флотации, кроме того, со-
держатся флотореагенты.
Химический состав сточных вод обогатительных фабрик зависит от
состава обогащаемых ископаемых и сопутствующих им пород, а также
от применяемых в процессе обогащения реагентов.
Ориентировочные данные о загрязненности сточных вод нераство-
ренными примесями приведены в табл. VI.Ь.
242
Т а б л и ц а VI.5
Количество незагрязненных сточных вод от охлаждения оборудования
Источник образования сточных вод
Маслоохлаждение шаровой мельницы ............................
» дробильного оборудования .........................
Охлаждение сальников грунтовых и песковых насосов (на один на-
сос) ......................................................
Охлаждение подшипников и роликов сушильных барабанов.........
Охлаждение футеровки топок...................................
» панели решеток.......................................
» подшипников дымососов................................
Количество сточных
вод в л!сек
0,3—0,5
0,8—1
0,2—0,4
0,1-0,2
2-3
1,5—2
0,2-0,3
Таблица VI.6
Характеристика сточных вод обогатительных фабрик1
Технологическая операция Концентрация в е/л
Обезвоживание на грохотах (подрешетине воды) 100-250
Центрифугирование (фугат центрифуг) 50—70
Первичное осветление (шламовые воды) 60—150
Флотация (хвосты флотации) 40—110
Смыв полов и стоки систем обеспыливающей вентиляции 10
1 Загрязнения — твердые механические примеси.
На территории угольных и сланцевых обогатительных фабрик уст-
раиваются обособленные канализационные сети для отведения: 1) не-
загрязненных сточных вод; 2) загрязненных производственных стоков;
3) бытовых сточных вод.
Трубопроводы для шламовых и хвостовых вод, как правило, прокла-
дываются в надземных галереях пли по эстакадам; самотечные участки
трубопроводов устраиваются из чугунных пли стальных труб, а напор-
ные— из стальных труб с антикоррозионным покрытием.
На трубопроводах для шламовых и хвостовых вод необходимо пред-
усматривать ревизии и прочистки, расположенные на расстоянии не
более 50 м друг от друга, а также на поворотах. Места, где установле-
ны ревизии и прочистки, должны быть легкодоступными для обслужи-
вания.
Гидравлический расчет и конструирование самотечных и напорных
канализационных сетей для отведения незагрязненных производствен-
ных сточных вод производится по действующим СНиП для бытовых
сточных вод. Расчетные скорости протока могут быть меньше и больше
указанных в СНиП величин.
Потери напора в напорных трубопроводах для шламовых сточных
вод определяются по формуле ВПИИГ. Скорость движения шламовых
и хвостовых вод в самотечных трубах должна быть не мечее критичес-
кой скорости, определяемой по формуле ВНИИГ.
Исходные расчетные данные для самотечных трубопроводов, шла-
мовых и хвостовых вод приведены в табл. VI.7.
Напорные трубопроводы для загрязненных стоков рекомендуется
периодически промывать, особенно после длительных перерывов в их
работе. Для опорожнения напорных трубопроводов необходимо преду-
сматривать соответствующие устройства; в местах возможного скопле-
ния воздуха предусматриваются устройства для его удаления.
16* Зак. 223
243
Таблица VI.7
Исходные данные для расчета канализационной сети обогатительных фабрик
Диаметр труб в мм Расчетное наполнение Минимальная скорость в м^сек Минимальный уклон
100 — 150 0,4d 1 4 0,02
150-300 0,5 d
350—600 0,6d 1,5 0,015
Более 600 0,7d 1,6 0,01
Насосные станции для перекачки производственных сточных вод,
как правило, устраивают в зданиях технологического комплекса обога-
тительных фабрик. Уклон дна приемного резервуара насосной станции
должен быть не менее 30°. Во избежание отложения осадков в прием-
ном резервуаре следует предусмотреть устройство для их взмучивания.
В остальном насосные станции проектируются по СНиП.
Загрязненные сточные воды обогатительных фабрик нуждаются
только в механической очистке.
Шламовые сточные воды подвергаются первичному осветлению в
сгустителях или шламовых бассейнах. В случае необходимости произ-
водится коагуляция сточных вод.
Осветленная вода и стоки, содержащие мелкий шлам, направляют-
ся в шламонакопители для последующей утилизации шламов как энер-
гетического топлива.
Шламовые сточные воды, содержащие шлам крупностью от 0,05 до
1,5 мм, направляются в радиальные сгустители или в горизонтальные
отстойники; выбор типа осветлителя производится на основании техни-
ко-экономических сравнений с учетом технологических требований.
Сточные воды, содержащие более мелкий шлам (крупностью менее
0,05 мм), направляются в шламонакопители или сгустители, конструи-
руемые по типу горизонтальных или радиальных отстойников. Для ин-
тенсификации процесса осаждения мелких фракций шлама применяет-
ся коагуляция.
Расчет радиальных сгустителей и горизонтальных отстойников про-
изводится по максимальной производительности насосов, а при само-
течном транспортировании шламов — по максимальной пропускной
способности подводящего коллектора.
Площадь радиальных сгустителей определяется по формуле
где F — площадь сгустителя (в плане) в л2;
а—коэффициент, учитывающий взвешивающее влияние верти-
кальной составляющей скорости потока, принимаемый рав-
ным 1,1 —1,2;
q — расчетный расход сточных вод в лг3/ч;
«о—скорость выпадения взвеси в мм/сек, обычно принимаемая
равной 0,2—0,5 мм!сек ;
/—площадь вихревой водораспределительной зоны радиального
сгустителя, принимаемая равной 30 .и2.
Размеры типовых сооружений приведены в ГОСТ 7383—55 или в
ГОСТ 7384 —55.
Для задержания всплывающих веществ в радиальных сгустителях
необходимо устраивать экран перед водосливом сборного периферийно-
го желоба.
244
Гидравлический расчет шламовых горизонтальных отстойников мо-
жет производиться по любому из применяемых в практике проектиро-
вания отстойников методу, в том числе и по приведенной выше форму-
ле для радиальных сгустителей. В этом случае вихревая зона учитыва-
ется коэффициентом р, величина которого принимается равной 1,5—2.
Тогда суммарная площадь отстойников в плане будет:
F= 3 .
3,6 иа
Обозначения — по предыдущему.
Среднюю расчетную скорость протока сточной жидкости в отстойни-
ке v гр рекомендуется принимать в пределах до 12 мм/сек.. Средняя глу-
бина проточной части отстойников h принимается по местным услови-
ям; обычно она не превышает 2,5—3 м.
Суммарная ширина горизонтальных отстойников определяется по
формуле
о________?
° ~ 3,6vQphn ’
где В и /г — ширина и высота отстойников в м;
п — число секций в отстойнике.
Строительную ширину b каждой секции шламового горизонтально-
го отстойника принимают в соответствии с типами и размерами уст-
ройств для сгребания осадков; обычно она не превышает 6 м.
Длина L отстойника определяется по формуле
L = -$- = vcpt,
bn
где t — продолжительность отстаивания, равная
и0
Отношение L : h должно быть не менее 10.
Глубина зоны накопления осевшего шлама принимается равной
0,5—0,7 м.
Угол наклона стенок приемника шлама должен быть не менее 45°.
Сгребание осевшего шлама к приямку производится с помощью ме-
ханизированных скребковых устройств.
В качестве коагулянта в последнее время применяется 0,12—0,3%-
ный раствор полиакриламида. Доза коагулянта зависит от загрязненно-
сти обрабатываемой воды; при осветлении оборотной воды она лежит
в пределах 0,5—0,3 г/м3, а при осветлении хвостов флотации—1—
1,5 г/м3.
Эффективность работы радиальных сгустителей и шламовых гори-
зонтальных отстойников с коагуляцией характеризуется приведенными
ниже показателями. Концентрация нерастворенных примесей в освет-
ленной воде зависит от нагрузки на сооружения. При нагрузке на шла-
мовый горизонтальный отстойник 10—12 м3/м2 . ч из него выносится
15—20 г/л взвешенных веществ, а при относительно небольшой нагруз-
ке 3—4 м?/м2-ч из радиального сгустителя выносится 0,5—5 г/л.
Сточные воды, содержащие флотационные хвосты и минеральный
шлам, направляют в хвостохранилища для длительного хранения.
Необходимую емкость хвостохранилищ и шламонакопителей опреде-
ляют по формуле
W = ,
То т, ’
245
Таблица VI.8
Пористость отложений шлама
Средняя крупность фракций
в льи
Более 0,15 ...........j 0,38
0,15-0,1..............0,42
0,1—0,06............0,45
Менее 0,06...........0,5
где Q — суточное количество поступающих в хвостохранилище отходов
производства в г;
t— продолжительность эксплуатации фабрики в сутках;
уо — объемный вес хвостов или шламов, равный
То = 7 (I — tn)\
у — удельный вес хвостов или шламов;
т — пористость отложений хвостов или шламов;
т] — коэффициент заполнения хвостохранилища или шламопако-
пителя.
Пористость отложений шлама, как известно, зависит от крупности
составляющих его фракций. Для шламов обогатительных фабрик вели-
чина т колеблется в пределах 0,38—0,5
(табл. VI.8).
Величина коэффициента заполнения хво-
стохранилищ и шламонакопитслей прини-
мается с учетом их строительной емкости;
обычно она лежит в пределах 0,75—0,9.
При сбросе в хвостохранилище паводко-
вых вод объем их учитывается отдельно.
Высота пионерной дамбы принимается
из расчета складирования хвостов в тече-
ние 3—5 лет.
Минимальная емкость пруда-осветлителя
должна обеспечивать возможность аккумулирования в нем не менее
15-суточного запаса воды при коэффициенте заполнения полезного объе-
ма первой очереди пруда, равном 0,5—0,65.
Площадки под строительство хвостохранилищ н шламонакопитслей
выбирают по местным условиям и согласовывают их с органами Госу-
дарственного санитарного надзора.
3. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗОЛОТЫХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В зависимости от природных условий золотые россыпи разрабаты-
ваются драгами, плавучими золотомойками, передвижными установ-
ками с подачей на них песков механическим и гидравлическим способа-
ми и с разработкой забоя землеройными механизмами или гидромони-
торами.
Количество сточных вод на 1 лг* 3 промытых песков зависит от спосо-
ба разработки: при разработке гидравлическим способом оно состав-
ляет 20—25 м3, при разработке механическим способом и драгами —
10—15 м2.
Сточные воды от разработки золотых россыпей загрязнены в основ-
ном твердыми механическими примесями, и лишь иногда в них содер-
жатся химические загрязнения, образующиеся в результате взаимо-
действия с водой различных содержащихся в песках веществ.
Для уменьшения количества сбрасываемых в водоемы сточных вод
при добыче россыпного золота обычно применяют оборотную систему
водоснабжения с осветлением сточных вод в прудах-отстойниках.
В тех случаях когда простым отстаиванием не достигается необхо-
димая степень осветления сточной воды, обусловленная технологиче-
скими или санитарными требованиями, применяется дополнительная
очистка путем коагуляции. Коагулирование воды производят в пере-
движных установках. В качестве коагулянтов применяют сернокислый
глинозем с добавками полиакриламида или только один полиакрил-
ам ид.
246
Дозы коагулянтов определяются экспериментально в процессе экс-
плуатации.
При ориентировочных расчетах их можно принимать: для сернокис-
лого глинозема—40—60 л/г/л (в пересчете на AI2O3), для полиакрила-
мида — 0,2—0,3 мг)л (100%-ного).
В случаях совместного применения глинозема и полиакриламида по-
следний вводится через 0,5—1 мин после глинозема. Специальные уст-
ройства для перемешивания полиакриламида с водой не обязательны;
необходимая степень смешения достигается, если реагент вводится в
трубу или канал на расстоянии 1—2 м от отстойника при скорости дви-
жения воды в них не менее 0,8—1 м)сек.
Осветление сточных вод производится в передвижных горизонталь-
ных отстойниках, работающих в летний период с последующим переме-
щением в зимний период.
Отстойники рассчитываются на продолжительность протока в них
сточных вод не менее о мин-, расчетная горизонтальная скорость движе-
ния воды в отстойнике обычно колеблется в пределах 5—10 мм!сек.
Подачу коагулированной сточной воды в отстойник производят под
слой взвешенного осадка; скорость движения воды в нем составляет
0,4—0,7 мм/сек-, высота слоя взвешенного осадка должна быть не ме-
нее 2 м.
Иловая часть отстойника рассчитывается на прием осадка, выпада-
ющего за 4 ч. Приямок для осадка устраивается в начале отстойника;
стенкам его придается наклон 45°. Перемещение осадка к приямку про-
изводится скребковым механизмом; скорость движения последнего не
должна превышать 0,3 м]сек.
Количество осадка, образующееся при коагуляции сточной воды,
зависит от ряда местных условий: от гранулометрического состава рос-
сыпи, размеров и эффекта работы прудов-отстойников, начальной и ко-
нечной концентрации взвешенных веществ в отстаиваемой воде и т. д.
Выпавший в отстойниках осадок с у=0,3 т/л3 перекачивается фе-
кальными или грязевыми насосами на обезвоживающие площадки или
в отработанную часть карьера.
Осветленная вода из отстойника используется в оборотном водо-
снабжении или сбрасывается в водоем. Количество используемой ос-
ветленной воды (подаваемой на драгу или на другие установки) опре-
деляется в соответствии с технологическими требованиями. Ориентиро-
вочно оно составляет 15—20% общей потребности в воде на технологи-
ческие нужды.
При повторном использовании осветленной воды в оборотном водо-
снабжении в ней остается некоторое количество непрореагировавших
коагулянтов. Это позволяет значительно снижать дозу вновь вводимых
коагулянтов.
По характеру технологических процессов золотоизвлекательные
фабрики делятся на фабрики: с полным иловым процессом (процессом
цианирования), с флотационным процессом и с комбинированным про-
цессом, на которых производится флотация с цианированием флотокон-
центратов или хвостов флотации.
В зависимости от применяемого технологического процесса образу-
ются следующие категории производственных сточных вод.
На фабриках с полным иловым и комбинированными процессами
образуются: 1) цианистые хвосты (кэк) и обеззолоченные растворы;
2) кислые стоки от обработки шламов серной кислотой и от промывки
фильтров соляной кислотой.
На фабриках с флотационным и комбинированными процессами об-
разуются флотационные хвосты и сливы от сгущения концентратов.
247
Ориентировочные данные об удельных количествах сточных вод, об-
разующихся на золотоизвлекательных фабриках при различных техно-
логических процессах, приведены в табл. VI.9.
Таблица VI 9
Удельные количества сточных вод на 1 т золота
I Вид и количество сточных вод
Технологический процесс цианистые стоки флотационные стоки
хвосты обеззолочеп- ный раствор хвосты СЛИВ со ciустите- лей
Полный иловой (цианирование) с измель- чением руды: в цианистом растворе 0,3 0,3-0,7
в водной среде 0,3 1,3—2,5 — —
Флотационный — — 2,5-5 —
Флотационный с цианированием хвостов флотации 0,3 1 -2 — 1,5—3
Флотационный с цианированием флотокон- центрата 0,01 0,05 2,5—5 0,1
При извлечении золота из руд методом цианирования сточные воды
образуются в виде обеззолоченного раствора и распульпированного кэ-
ка. Последний распульпируется до отношения Т-.Ж= 1: (2,5-г 3) свежей
или оборотной водой. Распульпированный кек имеет высокую щелоч-
ную реакцию, содержит большое количество взвешенных веществ, про-
стые и комплексные цианиды, роданиды, мышьяк, ионы тяжелых ме-
таллов и другие продукты растворения руды.
На фабриках с флотационным процессом образуются два вида сточ-
ных вод: хвосты флотации и сливы от сгущения концентрата. Общий
сток производственных сточных вод этих фабрик загрязнен флотореа-
гентами (сосновым маслом, ксантогенатом, дитиофосфатамн, изве-
стью, содой и др.) и механическими примесями. Со сточными водами
уходит до 20% общего количества реагентов, применяемых в процессе
флотации.
В сливах от сгущения концентрата содержатся флотореагенты и не-
значительное количество грубодисперспых веществ.
Жидкая фаза хвостов, выделяющаяся при их отстаивании в хвосто-
хранилище, может многократно использоваться в цикле флотации.
В этом случае в оборотной воде происходит накопление флотореаген-
тов, благодаря чему снижается их расход в технологическом процессе.
С увеличением числа циклов оборота изменяется химический состав
оборотной воды; при определенной концентрации растворенных солей
возникает необходимость сброса части воды из оборотной системы для
ее освежения. Количество и состав сбрасываемой воды устанавливают-
ся в процессе эксплуатации.
На фабриках с комбинированным процессом — флотация с цианиро-
ванием флотоконцентрата и хвостов флотации — образуются распуль-
пированпый кэк и обеззолоченпые растворы.
В распульпированном кэке содержатся цианиды, ионы тяжелых ме-
таллов и флотореагенты, а в обеззолоченных растворах — цианиды, ро-
даниды, свинец, цинк и др. Хвосты флотации содержат грубодисперс-
ные вещества, флотореагенты и ионы цветных металлов.
248
Состав сточных вод золотоизвлекательных фабрик зависит от
минералогического состава руды и применяемых в технологическом
процессе реагентов. Концентрация различных примесей в отработанных
водах колеблется в весьма широких пределах.
Предварительно состав стоков устанавливается по данным иссле-
дований, которые проводятся одновременно с исследованием руды на
обогатимость и выбором метода обогащения; уточняется он в процессе
эксплуатации.
Ориентировочные данные о составе сточных вод золотоизвлекатель-
ных фабрик при разных технологических процессах приведены в
табл. VI.10--VI.12.
Таблица VI.10
Характеристика сточных вод золотоизвлекательных фабрик, работающих по полному
иловому процессу’
Показатель загрязненности Концентрация (при со- отношении Т .Ж=\:3-г1 :С>
Взвешенные вещества в г/л 300—350
Цианиды В мг/л 100—200
Роданиды > » 20—25
Мышьяк > » 0,5—7,5
Цинк » 15-60
Свинец » » 6—100
Медь » » 10-40
Железо > 0-6
Хлориды > > 115—200
Сульфаты > 0—100
pH . . 9,6—11
* Состав сточных вод после распулыювки кека до соотношения Т : Ж,
указанного в таблице.
Таблица VI.11
Характеристика сточных вод золотоизвлекательных фабрик, работающих
по комбинированному методу (флотация и цианирование флотоконцентрата)
Показатель загрязненности Вид сточных вод и их концентрация
обеззолочен- ный раствор слив сгу- стителей хвосты флотации фильт- рат распульпнро- ванный кек общий сток
pH Взвешенные ве- 10,5—11,5 6,5—12 6,9-8,5 6,5 9,6—11,5 6,9—9,7
щества в г/л . . . Сухой остаток в 0,05-0,1 0,15—51,5 110-400 0,25 370—384 000 21,5-222
мг/л 3,9—4 0,4—0,5 0,4—2,5 0,3 1,35 0,3-2,4
Роданиды в мг/л 125—780 — 0-0,4 — 70—140 0,5-0,25
Цианиды » » 200—700 — Следы 40—160 0,25—40
Мышьяк » » 0,6—2,4 0,02—2 0—1 0,05 1,8—6 1,4—2,2
Цинк » » 11—550 — 0—0,25 10-13 0—0,25
Свинец » » 90-170 0—0,6 0—0,2 0,7 20—40 0,1 —1,5
Медь » » 20—130 Следы 0-0,2 0,1 10—35 0,04—4
Железо » » Ксантогенат в 0-0,3 0,06—0,35 0,2-0,5 0,1 0,3—2 0,2—1
мг/л Минеральные масла (сосновое, смазочное) в мг/л — — 0—3,2 1 — 0-3
— — 2,5-40 12,5 3,5 2,5—30
249
Таблица VI. 12
Характеристика сточных вод золотоизвлекательных фабрик,
работающих по флотационному методу
Показатель загрязненности Концентрация
Взвешенные вещества в г/л.........................
Железо в мг/л .......................
Медь » » ......................................
Мышьяк » » .....................................
Цинк » » .....................................
Свинец » » .....................................
Сульфаты » » ......................................
Сульфиды » » ......................................
Ксантогенаты в лг/л................................
«Аэрофлот» » » ..................................
Минеральные масла (сосновое и смазочное) в лг/л....
Фенолы в мг/л......................................
220—420
0,1-1,5
0—0,3
0—0,7
0—1,5
0—0,6
300 -600
0,2
0—15
0—2
0,3—25
0,6-1,5
Состав и концентрация сточных вод золотоизвлекательных фабрик в
значительной мере зависят от вида и количества реагентов, применяе-
мых в технологических процессах. Расход реагентов на 1 т руды в свою
очередь зависит от минералогического состава руды и технологии ее пе-
реработки (табл. VI. 13).
Таблица VI.13
Ориентировочный расход реагентов на 1 т переработанной руды
Реагент Технологический процесс
полный иловой флотаци- онный флотация с цианированием хвостов фло- тации флотация с цианировани- ем флотокон- центрата
Расход реагентов в кг
Цианплав 1,2—2,5 1,5-3 0,25
Известь 2—3 0,3—1 0,5—2 0,5
Цинковая пыль 0,075—0,3 — 0,075—0,3 0,07
Уксуснокислый свинец 0,02-0,06 — 0,02—0,06 0,02
Соляная кислота 0,02—0,05 — 0,02—0,05 0,02
Сериая кислота 0,05—0,1 — 0,05—0,1 0,05
Ксантогенат —• 0,1—0,25 0,025-0,2 0,025—0,2
Флотомасло — 0,03-0,08 0,03—0,06 0,03-0,06
Получающиеся от смыва полов сточные воды загрязнены теми же
веществами, что и производственные стоки. Эти воды собираются в спе-
циальные приямки, откуда перекачиваются для использования в техно-
логическом процессе.
Производственные сточные воды золотоизвлекательных фабрик от-
водятся в хвостохранилища, как правило, после предварительного их
обезвреживания от токсических веществ.
В тех случаях когда по геологическим условиям исключается воз-
можность загрязнения подземных вод сточными водами путем их филь-
трации из хранилищ, предварительное обезвреживание производствен-
ных сточных вод от токсических веществ может не производиться.
Очистка сточных вод от мышьяка производится после осветления
их в хвостохранилищах. Обусловлено это тем, что практически приме-
нимого эффективного метода извлечения мышьяка из пульпы до сих
пор еще нет.
250
Сооружения для очистки сточных вод от токсических веществ на но-
вых фабриках располагаются в производственных помещениях и только
в отдельных случаях в специальных, отдельно стоящих зданиях.
В целях уменьшения количества сточных вод и снижения строитель-
ной стоимости очистных сооружений на золотоизвлекательных фабри-
ках применяются схемы оборотного водоснабжения. При этом на фаб-
риках с полным иловым процессом сточные воды после осветления в
хвостохранилище используются для распульпов.ки кека и гидротранс-
порта хвостов. На флотационных фабриках осветленные сточные воды
используются в самом технологическом процессе, в частности в процес-
се флотации.
При работе фабрик по комбинированному процессу - флотация с
цианированием хвостов флотации — сточные воды после осветления в
сгустителях используются в оборотном замкнутом цикле флотационного
процесса, а после осветления в хвостохранилище — в процессе цианиро-
вания.
Необходимое количество свежей воды определяется исходя из по-
требностей в воде на технологические нужды и восполнения потерь во-
ды в хвостохранилищах на испарение, фильтрацию и заполнение пор
шлама.
Очистка производственных сточных вод золотоизвлекательных фаб-
рик производится по различным схемам (рис. VI.1). На фабриках с
Я сливные обозначения
------- Загрязненные стоки
-------Стоки,содержащие
токсичные вещества
—о—о— Оборотная вода.
Рис. VI.1. Схемы отведения и очистки сточных вод
а — различные схемы отведения стоков золотоизвлекательных фаб-
рик; б — схема очистки сточных вод от токсичных веществ: 1 —
предприятие; 2 — хвостохранилище; 3 — очистные станции; 4 —на-
сосные станции; 5 — смесители; 6 — отстойники
полным иловым процессом совместной очистке, как правило, подверга-
ются распульпированные кеки и обеззолоченныс растворы. При этом
токсические вещества удаляются из сточных вод до сброса их в хвосто-
хранилище. Самостоятельная очистка обеззолоченных растворов произ-
251
водится лишь в случаях значительного количества этих вод и наличия
в них мышьяка.
На флотационных фабриках сточные воды направляются в xbjcto-
хранилища без предварительной очистки в тех случаях, когда содержа-
ние в них мышьяка и свинца после смешения с водой водоемов не пре-
вышает установленных санитарных или рыбохозяйственных норм.
В случае содержания мышьяка и свинца выше этих норм предусматри-
вается очистка сточных вод. Во избежание постепенного накопления
токсичных примесей в повторно используемой воде производится очист-
ка осветленной воды, подаваемой из хвостохранилищ в системы оборот-
ного водоснабжения фабрик.
На фабриках с комбинированным технологическим процессом —
флотация с цианированием хвостов — после распульповки хвосты циа-
нирования подвергают очистке от токсических веществ (цианидов,
мышьяка, свинца) до сброса в хвостохранилище; осветленная в хвосто-
хранилище вода используется при распульповке.
На фабриках с цианированием флотоконцептрата в хвостохранили-
ще сбрасываются без предварительной очистки хвосты флотации. Сточ-
ные воды от процесса цианирования направляются в хвостохранилище
после их очистки от токсических веществ; осветленная вода из хвосто-
хранилища возвращается для использования во флотационном процес-
се. При благоприятных геологических условиях, исключающих возмож-
ность загрязнения подземных вод за счет фильтрата из хвостохранили-
ща, очистку сточных вод, используемых в системах оборотного водо-
снабжения, лучше производить после осветления их в хвостохрани-
лище.
Кислые стоки от обработки шламов и промывки фильтров перед
сбросом в хвостохранилище подвергаются нейтрализации.
Обезвреживание цианистых сточных вод производится путем по-
следовательной обработки их сначала хлорной известью или гипохло-
ритом кальция в целях очистки от цианидов, цинка и свинца, а затем —
хлорным железом в целях очистки от мышьяка. Обезвреживание про-
изводится в пульпе с соотношением Т :Ж=1 : 2 или 1 : 3.
При обработке сточных вод гипохлоритом кальция или хлорной из-
вестью достигается полное разрушение простых и комплексных циани-
дов и осаждение ионов тяжелых металлов. При этом медь, цинк и сви-
нец выпадают в осадок в виде основных карбонатов или гидратов оки-
сей; несколько снижается концентрация мышьяка.
Более полная очистка стоков от мышьяка достигается при обработ-
ке осветленной воды солями хлорного железа *. В оборотной воде, об-
работанной гипохлоритом кальция или хлорной известью, постоянно
повышается концентрация солей, однако это не оказывает какого-либо
влияния на окисление цианидов и других примесей; поэтому оборотная
вода может использоваться на распульповку кека при полном илово.м
или комбинированном технологическом процессе.
Цианосодержащая пульпа может обрабатываться озоном, при этом
цианиды окисляются полностью, а содержание ионов цветных метал-
лов снижается до концентрации допустимых санитарными правилами;
концентрация мышьяка снижается больше, чем при обработке воды
хлорной известью.
Расход озона составляет 4 .иг на 1 мг цианидов. Хотя методом озо-
нирования достигается более глубокая (чем при обработке хлором)
очистка сточных вод, однако вследствие высокой стоимости этот метод
еще не получил распространения в практике.
* По рекомендации ЦНИИОлово.
252
Необходимое количество хлорной извести для очистки цианосодер-
жащих стоков определяется по формуле
v 3,18Дп-100
А =----------,
а
где X — количество хлорной извести в г/.ч3;
3,18 — количество активного хлора, потребное для окисления 1 г
комплексных цианидов, в г;
А — содержание цианидов <в пульпе в г/мя;
п — коэффициент избытка активного хлора, равный 1,2—1,6;
а — содержание активного хлора в хлорной извести в %.
Содержание цианидов в пульпе ориентировочно может быть опре-
делено (при отсутствии анализов), исходя из расхода цианплава в тех-
нологическом процессе, с учетом коэффициента перехода ядовитых
цианидов в сточные воды 0,9.
Доза хлорной извести в каждом конкретном случае должна опреде-
ляться экспериментально, непосредственно для очищаемой пульпы.
Смешение пульпы с раствором хлорной извести или гипохлорита
кальция производится в специально оборудованных контактных чанах.
Продолжительность перемешивания не менее 20 мин.
Для перемешивания применяются механизированные мешалки, ис-
пользование для этой цели воздуха (барботирование) не рекомендует-
ся, так как чаны, в которых происходит контактирование цианистой
пульпы с хлорной известью, должны быть закрытыми. В производст-
венных помещениях, где они располагаются, обеспечивается 12-крат-
ный обмен воздуха. Для приема стоков от смыва полов, а также стоков
от опорожнения контактных чанов при их ремонте устраивают приям-
ки. Собранные в них стоки перекачиваются в один из контактных чанов.
Доза хлорной извести устанавливается с таким расчетом, чтобы в
очищенной воде было не менее 5 мг/л остаточного хлора.
Очистка обеззолоченных растворов от мышьяка производится, как
правило, хлорным железом. Доза его зависит от начальной концентра-
ции очищаемой жидкости и принимается из расчета 10 г хлорного желе-
за на 1 г мышьяка.
Успешное осаждение мышьяка раствором хлорного железа достига-
ется в щелочной среде при pH, равном 9—11. Осветленные же в хвосто-
хранилище сточные воды фабрик с флотационным и комбинированным
процессами имеют pH = 6,8 4-7,8. Поэтому производится их предвари-
тельное подщелачивание. В практике для этой цели используется из-
вестковое молоко. Доза извести обычно лежит в пределах 200—
300 мг/л, считая на СаО. Известковое молоко приготовляется централи-
зованно в реагентном отделении, обслуживающем технологические цехи
и очистную станцию.
После смешения с хлорным железом сточные воды направляются в
отстойник, рассчитываемый на продолжительность отстаивания 2 ч.
Кислые сточные воды подвергаются нейтрализации; при наличии в
них мышьяка производится доочистка стоков путем обработки хлорным
железом.
Очистные станции для осветленных в хвостохранилище стоков, воз
вращаемых для повторного использования в системах оборотного водо-
снабжения, включают реагентное хозяйство, смесители, отстойники и
насосную станцию оборотной воды (рис. VI.2).
Отстойники, как правило, состоят не менее чем из двух секций с тем,
чтобы обеспечить подачу на фабрику не менее 70% воды при выключе-
нии одной из них.
253
Иногда вместо отстойников устраивают пруды-накопители. Емкость
пруда-накопителя определяется исходя из того, что концентрация твер-
дых механических примесей в осветленной в хвостохранилище воде не
превышает 100 мг/л, а объемный вес осадка— 100—200 кг/м\
Неиспользуемые отходы золотоизвлекательных фабрик — хвосты,—
складируются в хвостохранилищах, местоположение последних согла-
созывается с Государственной сани-
тарной инспекцией, Госрыбводом и
Горным надзором.
Учитывая присутствие в сточных
водах токсичных веществ, хвостохрани-
лища располагают не ближе 500 м от
поселка, если они находятся с подвет-
ренной стороны по отношению к гос-
подствующим ветрам, и не менее
1000 м при расположении с наветрен-
ной стороны. При устройстве лесоза-
щитной полосы шириной не менее 50 м
разрыв уменьшается до 300 и 500 м.
В целях уменьшения пыления от-
косы дамб закрепляются путем посе-
ва трав, устройства каменной наброс-
ки и т. п.; в отдельных случаях дамбы
Рис. VI.2. Типовая схема очистки сточных вод золотодобывающей промышленное:и
а —реагентное хозяйство; б — отстойник; / — дозирующее устройство; 2 — растворные баки;
3 _ затверные баки; 4 - привод скребкового транспортера; 5 — скребковый транспортер: .1 — ве-
ла со взвесями на очистку; /> - - осветленная вода
хвостохранилищ возводятся насыпным способом из местных грунтов.
Превышение дамбы над уровнем воды назначается с учетом его ко-
лебания вследствие срабатывания летом и наполнения зимой, а также
с учетом неравномерных потерь воды на испарение и необходимости
обеспечения постоянной подачи осветленной воды на фабрику.
Восполнение потерь воды в хвостохранилище производится путем
использования паводковых вод.
Для аварийного сброса и опорожнения хвостохранилища на водо-
заборных трубопроводах, подводящих осветленную воду к насосной
станции оборотной воды, устраиваются аварийные выпуски; они ис-
пользуются также для промывки трубопроводов, уложенных но дну
хвостохранилища.
Осветленная вода забирается из верхних горизонтов хвостохрани-
лища.
254
Для уменьшения потерь воды на фильтрацию из хвостохранилища
устраивают дренаж; дренажные воды перекачиваются обратно в хво-
стохранилище или подаются в насосную станцию оборотной воды.
Сточные воды (хвосты) золообогатительных фабрик отводятся в
хвостохранилища по безнапорной, напорной или комбинированным си-
стемам гидротранспорта.
Выбор системы зависит от местных условий и решается путем тех-
нико-экономического сравнения возможных вариантов гидротранспор-
та. Самотечные пульповоды устраивают в виде деревянных, металли-
ческих и железобетонных лотков; в отдельных случаях применяют фа-
нерные трубы, что значительно удобнее в суровых климатических усло-
виях. Лотки и каналы пульповодов покрывают легкими съемными щи-
тами для защиты их от попадания посторонних предметов и утепления
в зимний период.
При расходе пульпы до 50 л!сек устраивают одну нитку безнапор-
ного пульповода, а при больших расходах — две, из которых одна ре-
зервная.
Гидравлический расчет пульповодов производится по формулам
ВНИИГ.
Трасса пульповодов выбирается с таким расчетом, чтобы число по-
воротов было минимальным.
Во избежание попадания в пульповоды дождевых и талых вод, в со-
ответствующих местах по трассе открываются нагорные канавы с отво-
дом воды в пониженные места.
При напорной системе гидравлического транспорта хвостов пульпо-
воды выполняются из стальных, железобетонных, асбоцементных или
фанерных труб.
Магистральные пульповоды из стальных труб монтируют из отдель-
ных звеньев длиной 24—30 м. При этом соединения труб в звеньях про-
изводятся сваркой; сами звенья соединяются на фланцах. Такая конст-
рукция дает возможность в процессе эксплуатации повертывать трубы
вокруг оси для обеспечения равномерного истирания их стенок. Распре-
делительные пульповоды устраиваются из стальных труб с быстроразъ-
емными стыками.
Число ниток напорного пульповода не должно быть более трех, из
них одна — резервная.
Пульповоды из стальных труб оборудуются компенсаторами, ванту-
зами и манометрами. Все приборы предохраняются от попадания в
них твердых частиц пульпы. Во всех случаях предусматривается воз-
можность опорожнения труб. В местах выпуска устанавливаются за-
движки с дистанционным управлением.
Безнапорные и напорные пульповоды укладывают по поверхности
земли. Вопрос о их утеплении решается на основе теплотехнических
расчетов.
При транспортировке по пульповодам необезвреженных цианистых
стоков должны приниматься меры, исключающие возможность загряз-
нения окружающей местности в случае аварии пульповода. В этих це-
лях предусматриваются аварийные емкости, рассчитываемые на прием
5-минутного расхода пульпы, протекающей по пульповоду.
Насосные станции для перекачки пульпы (хвостов) оборудуются
песковыми насосами.
Для каждого из них делается отдельный приемный резервуар емко-
стью не менее чем на 3 мин работы насоса. Приемные резервуары рас-
полагаются выше осп насосов.
255
К приемным резервуарам насосов подводится оборотная вода, необ-
ходимая для автоматического поддержания постоянных расходов в
пульповодах и для их промывки.
У насосных станций устраивают емкости для приема пульпы при
авариях. Перекачка ее в приемные резервуары насосной станции про-
изводится передвижными землесосами.
Внутри здания насосной пульповоды располагаются непосредствен-
но на полу; они укладываются с плавными поворотами и имеют мини-
мальное количество запорной арматуры.
Насосные станции для подачи оборотной воды располагают с низо-
вой стороны дамбы хвостохранилиша.
Производительность насосов этих станций должна быть такой, что-
бы можно было обеспечить подачу осветленной воды в полном объеме,
необходимом для работы фабрики в случае прекращения подачи све-
жей воды.
Глава VII
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ПРОИЗВОДСТВА ГИПСА И ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Производство гипса
Строительный гипс приготовляется из природного гипсового камня.
Поступающий с гипсоразработок гипсовый камень подвергается дроб-
лению и последующему измельчению в муку в шахтных мельницах. Все
технологические операции — безводные.
На гипсоварочных заводах образуются незагрязненные производст-
венные сточные воды от охлаждения компрессоров в количестве 0,45 лг3
на 1 т гипса и от охлаждения подшипников шахтных мельниц и других
механизмов — 0,1 л3 на 1 т гипса.
Незагрязненные сточные воды используются в системах оборотного
водоснабжения.
Производство гипсовых панелей
Гипсовые панели изготовляют из гипса и наполнителей (древесные
опилки, горный песок, керамзит).
Основные технологические операции в процессе изготовления пане-
лей: приготовление деревянных каркасов, дозирование компонентов
массы и их смешение, формование массы на прокатном стане, пропари-
вание и сушка панелей.
На заводах гипсовых панелей образуются два вида производствен-
ных стоков: незагрязненные сточные воды от охлаждения компрессоров
и подшипников вибросмесителя и загрязненные сточные воды от про-
мывки прокатного стана и другого оборудования.
Удельный расход сточных вод (в я3 на 1000 м2 гипсовых панелей):
на охлаждение компрессоров 252; на охлаждение подшипников вибро-
смесителя и других механизмов 3,6; на промывку оборудования 1,7.
Охлаждающие воды практически не загрязнены. Сточные воды от
промывки оборудования содержат частицы гипсобетона и схватившего-
ся цемента.
Очистку сточных вод от промывки оборудования производят путем
отстаивания. В этих целях обычно применяют горизонтальные отстой-
ники, рассчитываемые на двухчасовое отстаивание. Глубина проточной
части обычно не превышает 1,5 м, глубина осадочной части — 0,8 м.
17 Зак. 223
257
Удаляемый из отстойников осадок вывозится автоцистернами в мес-
та складирования, согласованные с органами санитарного надзора.
Незагрязненные сточные воды от охлаждения используются в систе-
мах оборотного водоснабжения.
2. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
К заводам строительных материалов и изделий относятся предприя-
тия, производящие силикатный кирпич, изделия из силикатных и яче-
истых бетонов, известковые заводы и заводы глиняного кирпича и чере-
пицы.
Производство силикатного кирпича, изделий из ячеистых
и силикатных бетонов
Силикатный бетон изготовляют из кварцевого песка, извести и гип-
сового камня. Для приготовления ячеистого бетона добавляется алю-
миниевая пудра.
Известь, песок и гипсовый камень измельчают в шаровых мельни-
цах, смешивают в бетономешалках, после этого они поступают иа фор-
мовку. Отформованные изделия обрабатывают в автоклавах паром вы-
сокого давления.
Ячеистый бетон приготовляют в газобетономешалке Для образова-
ния ячеистой структуры к бетону добавляют смесь алюминиевого по-
рошка с поверхностно-активными веществами (клееканифольной
эмульсией или сульфитно-спиртовой бардой). Готовая масса загружа-
ется в формы, где она вызревает, обрабатывается и направляется далее
для запарки в автоклавы.
На предприятиях, производящих силикатный кирпич п изделия из
силикатных и ячеистых бетонов, образуются два основных вида произ-
водственных сточных вод: незагрязненные сточные воды от компрессор-
ных установок, охлаждения машин и механизмов, котельной; загрязнен-
ные сточные воды от автоклавов (конденсат) и циклонов мокрой очист-
ки аспирационного воздуха.
Удельный расход сточных вод на 1000 шт. кирпича составляет
0,9 ?и3; на 1 м3 изделий из ячеистых и силикатных бетонов --0,5—0,6 м\
Количество сточных вод от циклонов мокрой очистки аспирационно-
го воздуха составляет 0,02—0,06 м3 на 1000 мя очищенного воздуха.
_ Стоки циклонов мокрой очистки аспирационного воздуха содержат
1,5—16 г/л мелких фракций песка, извести, гипсового камня и глины.
Конденсат из автоклавов содержит до 0,1 г/л солей металлов, сульфа-
тов и хлоридов; температура этого стока 100—150°С. Стоки котельной
от промывки и регенерации фильтров химводоочистки содержат до
0,15 г/л песка, солей металлов и поваренной соли.
Сточные воды от охлаждения машин и механизмов, охлаждения
крышек автоклавов, после охлаждения па градирнях используются в
системах оборотного водоснабжения. Осветленные сточные воды от
циклонов мокрой очистки аспирационного воздуха могут быть повторно
использованы для технологических нужд.
Очистка сточных вод от циклонов аспирационной очистки воздуха
производится в прудах-осветлителях и в отстойниках.
Пруды-осветлители 'рассчитываются на продолжительность отстаи-
вания 5—10 суток; средняя глубина прудов чаще всего составляет 2-
3 м; объемный вес отлагающегося в прудах осадка 1,6—2 т/м3.
258
Отстойники рассчитываются на пребывание в них сточной жидкости
в течение 2—3 ч. В практике применяются вертикальные и горизонталь-
ные отстойники.
Скорость восходящего потока в вертикальных отстойниках не пре-
вышает 0,25 мм/сек; скорость движения воды в щели между нижней
кромкой центральной трубы и поверхностью отражательного щита — не
более 20 мм/сек.
Влажность выпадающего в отстойниках осадка зависит от продол-
жительности пребывания его в сооружении и колеблется в пределах
85—90%.
Грязевая часть отстойника рассчитывается не менее чем на 3-часо-
вое хранение осадка.
Продолжительность отстаивания в горизонтальных отстойниках оп-
ределяют исходя из требуемой степени очистки сточных вод и принятой
глубины сооружения. При этом пользуются формулой
где Т — расчетная продолжительность отстаивания;
И — расчетная глубина отстойника;
и— скорость осаждения механических примесей, на задержание
которых рассчитывается сооружение; обычно ее принимают
равной 0,2 мм/сек\
w — вертикальная составляющая скорости потока, принимаемая
равной 4 • 10-5 с3.
Расчетную скорость протока v принимают равной в пределах до
10 мм/сек. Глубину проточной части отстойника принимают с учетом
местных условий; обычно она не превышает 1,5 м.
Наибольшая высота слоя осадка в отстойнике 0,3—0,6 я; влаж-
ность осадка 85—90%.
Удаление осадка из отстойника производится с помощью механизи-
рованных скребковых устройств.
Обезвоживание осадка производится на дренированных подсушива-
ющих площадках. Нагрузку для средней полосы СССР принимают рав-
ной 1,5 я3 на 1 м2 площадок в месяц, зимний слой намораживания не
более 1 м.
Влажность обезвоженного осадка лежит в пределах 25—40%.
При необходимости (по технологическим требованиям) более высо-
кой степени очистки сточных вод от нерастворенных примесей применя-
ется механо-химическая обработка стоков.
В качестве реагентов применяют сернокислый алюминий или из-
весть. Дозы реагентов определяются экспериментально в процессе экс-
плуатации; при ориентировочных расчетах можно принимать дозу сер-
нокислого алюминия 200 мг/л, дозу извести 70—100 мг/л (в пересчете
на СаО).
После смешения с реагентами сточная жидкость подвергается отста-
иванию в песколовках и отстойниках. Чаще всего для этих целей ис-
пользуются сооружения с вертикальным движением воды.
Продолжительность пребывания стоков в песколовках не превышает
5 мин; скорость восходящего потока — 5—10 мм/сек. В этих условиях в
песколовках задерживаются в основном наиболее грубые примеси, ко-
личество которых подвержено значительным колебаниям.
Расчетная продолжительность отстаивания коагулированной сточной
жидкости намного меньше, чем некоагулированной; обычно она равна
1 ч.
17* Зак. 223
259
Скорость протока в вертикальных отстойниках — 0,75—1 льи/се/с.
Влажность осадка, выпадающего в вертикальных и горизонтальных
отстойниках после 3-часового пребывания его под водой, 75—85%;
влажность удаляемого осадка зависит от способа удаления.
Производство извести
На известковых заводах производят комовую, карбонатную и гаше-
ную известь. Комовая известь получается путем обжига известняка в
шахтных и вращающихся печах. Карбонатная известь получается путем
помола комовой извести с известняковой мелочью и гипсовым камнем.
Для получения гашеной извести используется комовая известь.
При применении на известковых заводах пересыпных печей коли-
чество сточных вод составляет 0,2 л<3 на 1 т комовой извести, а при при-
менении газовых печей— 1,4 м3.
На заводах образуются производственные сточные воды двух основ-
ных видов: незагрязненные воды от охлаждения балок обжиговых пе-
чей и компрессоров и загрязненные сточные воды от аспирационных
систем мокрой очистки воздуха.
Незагрязненные сточные воды используются в системах оборотного
водоснабжения. Загрязненные стоки от аспирационных систем подвер-
гаются механической очистке в отстойниках и бензомаслоуловителях.
В практике находят применение вертикальные и горизонтальные от-
стойники (технологический расчет и конструкции таких сооружений
приведены ранее.). Бензомаслоуловители рассчитываются на продол-
жительность отстаивания 5—10 мин. Скорость протока сточной жидкос-
ти не имеет большого значения; обычно ее принимают такой же, как в
отстойниках. Удаление осадка и масел механизируется.
Производство глиняного кирпича и черепицы
Сырьем для производства кирпича и черепицы служат глины или
суглинки и отощающие добавки.
Кирпич, черепица и строительная керамика производятся по анало-
гичным технологических схемам, включающим следующие операции:
измельчение и перемешивание глины с добавками, увлажнение ее и
проминание, формовку, сушку и обжиг изделий.
На заводах глиняного кирпича и черепицы образуются сточные во-
ды от охлаждения мундштуков прессов, охлаждения вакуум-насосов,
мойки оборудования, циклонов мокрой очистки аспирационного возду-
ха, котельной (продувка котлов и химводоочистки).
Количество сточных вод на 1000 шт. условного кирпича составляет
0,6—0,7 Л'3, а на 1000 шт. черепицы — 0,3—0,5 лр.
Сточные воды от охлаждения мундштуков прессов загрязнены час-
тицами глины и песка; количество этих примесей достигает 150 г/л.
Стоки от циклонов мокрой очистки аспирационного воздуха содержат
частицы пыли, образующейся при обработке глины и добавок; концент-
рация примесей 1,5 г/л. Охлаждающие воды содержат следы масла.
В зависимости от условий выпуска сточных вод (в водоем, город-
скую канализацию) их подвергают механической или механо-химичес-
кой очистке.
Расчетные параметры для проектирования очистных сооружений
приведены на стр. 259—260.
260
3. СТОЧНЫЕ ВОДЫ КЕРАМИЧЕСКИХ, КЕРАМЗИТОВЫХ
И ФАЯНСОВЫХ ЗАВОДОВ
Производство канализационных керамических труб
Сырьем для изготовления канализационных труб служат пласти-
ческие тугоплавкие или огнеупорные глины, не содержащие серный кол-
чедан и гипс.
Исходная шихта состоит из предварительно просеянной и подсушен-
ной до 10%-ной влажности размолотой глины — 70—75%, отстающих
материалов (бой труб, шамот) —25—30%.
Шихту увлажняют до 18—19% и затем подают в пресс, из которого
выходит пластическая масса. Сформованные из этой массы трубы су-
шатся в специальных сушилках и покрываются глазурью. Глазурован-
ные трубы подвергаются обжигу.
На заводах, производящих канализационные трубы, сточные воды
образуются при охлаждении компрессоров и подшипников, гидравли-
ческом испытании труб, очистке воздуха вентиляционных и аспирацион-
ных скрубберов, мойке полов и оборудования, а также при охлаждении
дымососов, котельных, продувке котлов и водоподготовке.
Количество сточных вод от основных и вспомогательных операций
приведено в табл. VII.1.
Таблица VII.1
Удельные количества сточных вод в м3 на t т труб
Технологическая операция Сточные воды
незагрязнен- ные загрязненные
Охлаждение компрессоров н подшипников механизмов .... 2
Гидравлическое испытание труб 0,05 —
Орошение скрубберов аспирации и вентиляции — 1
Мойка оборудования и полов 0,15
Охлаждение дымососов, химводоочистка, продувка котлов . . 0,3 —
Сточные воды производства керамических труб загрязнены в основ-
ном минеральными примесями в виде частиц песка и глины. Содержа-
ние твердых механических примесей в общем стоке колеблется в пре-
делах 3—6 г/л.
Незагрязненные сточные воды от охлаждения компрессоров и под-
шипников после охлаждения на градирнях используются в системе обо-
ротного водоснабжения. Загрязненные сточные воды от орошения вен-
тиляционных и аспирационных скрубберов подвергаются предваритель-
ной очистке, после чего также используются в системах оборотного во-
доснабжения.
Производство керамзита
Сырьем для производства керамзита служит легкоплавкая глина.
В зависимости от свойств исходного сырья применяют два способа
подготовки керамзита: сухой — при плотных, однородных по составу
глинах и пластический — при неоднородных по качеству, влажных гли-
нах.
Подготовленное тем или иным способом сырье превращают в гра-
нулы, которые подвергают обжигу во вращающихся печах при темпе-
ратуре 115П—1250°С. После охлаждения гранулы рассеиваются на
261
фракции крупностью 5—40 мм. Более крупные куски дробятся до тре-
буемого размера.
Керамзит используется в качестве заполнителя при изготовлении
специальных бетонов,' а также в качестве загрузочного материала для
биофильтров.
На заводах по производству керамзита сточные воды поступают в
летний период от охлаждения опор и подшипников обжигающей печи,
дымососов и сушильного барабана, из котельной от охлаждения дымо-
сосов и продувки котлов. В зимнее время вода на производственные
нужды практически не расходуется. Количество сточных вод невелико:
0,2—0,3 At3 па 1 т готовой продукции.
Сточные воды практически не загрязнены. Они могут использовать-
ся в оборотных системах водоснабжения завода, сбрасываться в произ-
водственно ливневую канализацию или отводиться в водоем.
Производство керамических плиток
Керамические плитки изготовляют для облицовки фасадов, покры-
тия полов и облицовки стен. Основным исходным сырьем во всех случа-
ях служит глина. Плитки для облицовки фасадов изготовляют из гли-
ны с добавками шамота.
Пластическую массу обрабатывают на массомялках или на бегунах
мокрого помола и формуют из нее изделия на ленточных вакуум-прес-
сах. Обжиг плиток производится в туннельных печах при температуре
950—1150°С.
Плитки для полов изготовляют из пластических глин или смеси гли-
ны с отощающими добавками. При температуре спекания глин или масс
выше 1250°С к ним добавляют полевой шпат или пегматит в смеси с
тонкоизмельчениым кварцевым песком.
Когда глина достаточно однородна и не требует добавок, ее сначала
дробят, а затем подсушивают в сушильных барабанах до влажности
8—9%. Высушенную глину размалывают до диаметра зерен не более
1 мм и прессуют.
В случаях применения добавок глину дробят и разбалтывают затем
в пропеллерной машине с предварительно измельченным полевым
шпатом и кварцевым песком. Смешанная масса подается на фильтр —
пресс и затем просушивается до влажности 8—9%. Полученные бри-
кеты размалывают па бегунах и направляют на прессование. Отпрессо-
ванные плитки подсушивают до влажности 2:;/0 и обжигают в туннель-
ных, газокамерных или периодических печах.
На заводах по изготовлению керамических плиток сточные воды об-
разуются от мойки полевогс шпата и добавок к нему, фильтр-прессов
и мойки фильтр-полотен, мойки полов и оборудования, охлаждения
компрессоров и подшипников механизмов, орошения вентиляционных
скрубберов, а также от охлаждения дымососов котельной, химводо-
очистки и продувки котлов.
Количество сточных вод, образующихся при различных производст-
венных операциях, приведено в табл. VI 1.2.
Стоки от охлаждения компрессоров и механизмов, а также стоки от
орошения вентиляционных скрубберов и скрубберов распылительных
сушилок могут быть использованы в системах оборотного водоснаб-
жения.
Загрязненные производственные сточные воды на заводах керами-
ческих плиток содержат минеральные примеси в виде измельченного
песка и глинистых частиц. Концентрация этих примесей зависит от мест-
262
пых условий: исходного сырья, повторного использования отработан-
ной воды, эксплуатации оборудования и т. д. Ориентировочные данные
приведены в табл. VII.3.
Таблица VII.2
Удельные количества сточных вод в л«3 на 1000 Л12 плиток
Технологическая операция Сточные воды
незагрязнен- ные загрязненные
Мойка полевого шпата и добавок 1,2
Прессование * 20
Мойка фильтр-полотен * —. 3
Мойка полов и оборудования — 0,7
Охлаждение компрессоров н механизмов 16,5 —.
Орошение вентиляционных скрубберов — 30
Охлаждение дымососов, химводоочистка, продувка котлов . . 2,4 —
Орошение скрубберов распылительных сушилок — 50
• При применении распылительных сушилок сточные воды не образуются.
Таблица VII3
Концентрация минеральных загрязнений в стоках от производства
керамических плиток
Технологическая операция Концентрация в г/л
Мойка оборудования и полов 3-8
» полевого шпата и добавок 2—6
Прессование 8—12
Мойка фильтр-полотен 4—6
Орошение скрубберов вентиляции 3—9
» скрубберов распылительных сушилок 10—17
Общий сток 5-9
Производство керамических блоков
Керамические блоки изготовляют из легкоплавких глин с добавками
песка и шамота. Глину и добавки подвергают дроблению, размолу н
смешению в специальных смесителях, куда поступает пар или вода.
Полученная смесь подвергается сначала мокрому, а затем тонкому по-
молу. Формование блоков производится на ленточных прессах. Сырые
блоки сушатся горячим воздухом до влажности 7—9%, а затем подвер-
гаются обжигу в кольцевых или туннельных печах при температуре
900—1050°С.
На заводах по производству керамических блоков сточные воды об-
разуются от мойки полов и оборудования, вентиляционных и аспираци-
онных скрубберов, охлаждения дымососов, продувки котлов, а также
от химводоочистки.
Удельные количества сточных вод в м3 на 1 м3 блоков приведены в
табл. VII.4.
Сточные воды от производства керамических блоков загрязнены
твердыми минеральными примесями в виде песка и глинистых частиц.
Концентрация взвешенных веществ в общем стоке колеблется в преде-
лах 2—6 г/л.
263
Таблица VI 1.4
Удельные количества сточных вод в на 1 м3 блоков
Сточные воды
Технологическая операция незагрязнен- ные загрязненные
Мойка оборудования и полов — 0,06
Орошение вентиляционных и аспирационных скрубберов .... — 0,8
Охлаждение дымососов, химводоочистка, продувка котлов . . 0,02 —
Стоки от орошения вентиляционных и аспирационных скрубберов
могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.
Производство санитарно-технических изделий из фаянса
Сырьем для производства санитарно-технических изделий из фаян-
са служат применяемые в различных композициях пластичные глины,
каолин, кварцевый песок, полевой шпат, пегматит, нефелиновый сие-
нит, магнезит и доломит; при выработке крупных изделий добавляется
шамот.
Исходное сырье подвергается грубому и тонкому помолу и тщатель-
но смешивается. Подготовленная масса (шлипер) вакуумирхется для
удаления воздуха, после чего разливается в гипсовые формы; после
т.зердения изделия сушатся горячим воздухом до остаточной влажности
1—2%. Затем изделия глазуруются и обжигаются в печах при темпе-
ратуре 1200—1400°С.
Производственные сточные воды поступают из основных и вспомо-
гательных цехов. Они образуются при мойке полевого шпата, мойке по-
лов и оборудования, охлаждении компрессоров и механизмов, охлаж-
дении дымососов и продувке котлов, орошении скрубберов вентиляци-
онных систем, испытании изделий, а также при водоподготовке и экс-
плуатации вакуумной установки.
Удельные количества сточных вод на 1 т готовых изделий приведе-
ны в табл. VII.5.
Таблица VII 5
Удельные количества сточных вод на 1 т санитарно-технических изделий из фаянса
•; Технологическая операция Сточные воды в м3
незагрязнен- ные загрязненные
Мойка полевого шпата 0,4
Гранулирование массы — 0,4
Мойка полов и оборудования — 0,8
Испытание изделий 0,25 —
Охлаждение компрессоров и механизмов 2
Эксплуатация вакуум-установки 1,7 —
Орошение скрубберов вентиляционных систем Охлаждение дымососов, котельной, химводоочистка, продувка — 3,4
КОТЛОВ 3 --
Сточные воды от производства санитарно-технических изделий в ос-
новном загрязнены минеральными механическими примесями в виде
измельченного песка, полевого шпата и глинистых частиц.
Данные о концентрации этих загрязнений приведены в табл. VI 1.6.
264
Таблица VI 1.6
Концентрация загрязнений в стоках от производства изделий из фаянса
Технологическая операция Концентрация в г/л
Мойка оборудования и полов 3-8
Мойка полевого шпата 2—6
Грануляция массы 0,4—0,8
Орошение вентиляционных скрубберов 3—9
Общий сток 4—8,6
На предприятиях керамической промышленности для очистки не-
больших количеств загрязненных производственных сточных вод устра-
иваются местные очистные сооружения, располагаемые у цехов.
На этих сооружениях сточные воды подвергаются отстаиванию с
коагуляцией, а затем доочистке на напорных фильтрах. Очищенные
сточные воды могут быть использованы в системах оборотного водо-
снабжения вентиляционных скрубберов, пылеотделителей и распыли-
тельных сушилок.
В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий (доза-
100 лг/л, считая на безводный продукт) и полиакриламид (доза--
1 мг/л). Вследствие значительных колебаний концентрации сточных вод
дозы коагулянтов уточняются в процессе эксплуатации очистных со-
оружений.
Для очистки сточных вод применяют горизонтальные отстойники
(рис. VII.1) или пруды-осветлители. Отстойники рассчитывают на за-
держание частиц примесей, имеющих скорость осаждения 0,2 мм/сек.
Расчетная скорость движения воды в отстойнике при этом не должна
превышать 5 мм[сек. Глубина проточной части отстойника принимает-
ся с учетом местных условий; обычно она равна 1,5—2 м. Максималь-
ная высота слоя осадка в отстойнике — 0,5—0,6 м, а высота нейтраль-
ного слоя — 0,4 м.
Объем выпавшего осадка и его влажность зависят от многих факто-
ров: концентрации сточных вод и дозы коагулянта, продолжительности
отстаивания, периодичности удаления осадка из отстойника, способа
удаления ссадка и т. д. Поэтому влажность осадка колеблется в широ-
ких пределах: от 85 до 90%; объем его 0,5—3% объема очищенной
зоды.
Удаляемый из отстойников осадок или используется в производстве,
или направляется па обезвоживающие площадки.
Когда требуется высокая степень очистки сточных вод после отстаи-
вания, их подвергают фильтрации. Для этой цели применяют напорные
фильтры, загруженные кварцевым песком с размерами зерен 1,8—2 мм.
Фильтрация производится со скоростью 8 л//ч. Регенерация фильтров
достигается путем их промывки в течение 7—8 мин, интенсивность про-
мывки — 15 л/сек на 1 м2.
Продолжительность фильтроцикла зависит от концентрации фильт-
руемой воды и скорости фильтрации, в среднем он равен 8 ч.
Необходимую площадь напорных фильтров с учетом повторного ос-
ветления воды, идущей на промывку, определяют по формуле
Tv — 3,6 nwt1 — ntzv —п t3 v
265
Рис. VII.1. Горизонтальный отстойник со взмучиванием осадка
/ _ водоподводящий канал; 2 — шиберы; 3—воронки для опорожнения от-
стойника; 4 — переливные воронки; 5 патрубки для взмучивания осадка
где Q — количество сточных вод в м3/сутки-,
Т — продолжительность (в ч) работы фильтров в течение суток;
v — расчетная скорость фильтрации в м/ч;
w—интенсивность промывки в л/сек- м2;
п—число промывок каждого фильтра;
ti—продолжительность одной промывки в ч;
t2— время простоя фильтра в связи с промывкой в ч;
tz — продолжительность сброса первого фильтрата в ч.
Остальные параметры напорных фильтров определяют по СНиП.
Осветленная вода используется в системах оборотного водоснаб-
жения.
Средняя концентрация взвешенных веществ в промывной воде
2,5 г/л. Эта вода возвращается в отстойник, что должно учитываться
как дополнительный расход при расчете.
Реагентное хозяйство и подсушивающие площадки для осадка из го-
ризонтальных отстойников проектируются по СНиП ИТ.3-62 и СНиП
П-Г.6-62.
266
В результате двухступенной очистки сточных вод из них удаляется
до 98—98.5% взвешенных веществ; остаточное их количество колеблет-
ся в пределах 50—150 мг!л.
Когда сточная вода не используется повторно, вместо отстойников
применяют пруды-осветлители. Пруды рассчитывают на продолжитель-
ность отстаивания 2—3 суток, средняя глубина их обычно 2—3 м.
4. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ МЯГКОЙ КРОВЛИ
И ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
На заводах мягкой кровли производят картон, рубероид и толь, на
заводах изоляционных материалов — изол и пороизол.
Производство картона и рубероида
Кровельный картон изготовляют из бумажной макулатуры, тряпья
и древесной щепы. Рубероид изготовляется путем пропитки картона би-
тумами различных марок. В зависимости от сорта рубероида он после
пропитки битумом посыпается песком, тальком или сланцевой мукой.
При изготовлении картона из тряпья исходное сырье сортируют и
измельчают. Изрубленное тряпье пневмо- или гидротранспортом пода-
ется на роллы, где оно размалывается с водой до 3%-ной концентра-
ции. Из роллов тряпичная масса поступает в метальные бассейны и
далее в песочницы для выделения тяжелых примесей. Очищенная в пе-
сочницах и доведенная до 0,8—1%-ной концентрации масса рафиниру-
ется в конических мельницах и передается в метальные бассейны, в
которых создается запас массы.
При изготовлении картона из бумажной макулатуры последняя
вместе с водой поступает в гидроразбавитель. Полученная бумажная
масса поступает в сборный бассейн, где разбавляется до 1%-ной кон-
центрации, затем она освобождается от тяжелых примесей в песочни-
цах и сортируется на ситах с отверстиями размером 3 мм. Задержан-
ная на ситах неразмолотая макулатура снова подается в гидроразбави-
тсль; процеженная масса подвергается сгущению до 3%-ной концентра-
ции и рафинированию в конических мельницах. Отсюда она направля-
ется в бассейны для хранения.
При изготовлении картона из древесной массы исходная древесина
дробится па рубильной машине, сортируется и направляется в вароч-
ные аппараты, где щепа обрабатывается едким натром и паром. После
варки щепа размалывается на дисковых мельницах, разбавляется во-
дой до 0,5%-ной концентрации и направляется на сортировку. Отсор-
тированная масса подается на песочницу и далее в сгуститель, где ее
концентрация увеличивается до 3%. Сгущенная масса рафинируется в
конических мельницах и далее поступает в бассейны запаса массы.
Из бассейнов запаса масса тремя потоками направляется в компози-
ционные бассейны, где потоки смешивают в определенных пропорциях.
Смешанная и разбавленная водой до 1%-ной концентрации масса 'по-
ступает на сетки картоноделательных машин, здесь она постепенно обез-
воживается и сушится. Готовый картон разрезается па куски требуемых
размеров и наматывается на бобины, в таком виде он поступает в агрега-
ты для пропитки битумом. В них картон разматывается, поливается
битумом и затем направляется в пропиточную ванну. Полученный полу-
фабрикат— пергамин покрывается затем смесью битума и талька или
сланцевой муки. Готовый рубероид поступает на намоточный и упако-
вочный станки.
267
Толь получают путем пропитки картона дегтепродуктамп каменного
угля с последующей посыпкой песком или другими минеральными
смесями.
На заводах картоно-рубероидного производства сточные воды по-
ступают от охлаждения подшипников, от холодильников и компрессо-
ров, картоноделательных машин, охлаждения дымососов, продувки кот-
лов и водоочистки. На заводах по производству рубероида на привоз-
ном картоне сточные воды поступают от тех же операций, кроме того,
они поступают от холодильников окислительной установки, обогрева
паром оборудования главного корпуса и обогрева складов пропиточной
массы и антраценового масла.
На предприятиях картоно-рубероидной и толевой 'промышленности
незагрязненные сточные воды составляют около 70% общего количест-
ва производственных вод, в основном это охлаждающие воды и кон-
денсат при парообогреве оборудования и пропиточных масс.
Загрязненные сточные воды образуются в картоноделательных це-
хах при мокрой очистке сырья и при обезвоживании массы на картоно-
делательных машинах.
Незагрязненные сточные воды используются повторно в системах
оборотного водоснабжения при производстве рубероида на привозном
картоне или повторно в картоноделательных цехах.
.Удельные количества сточных вод в м3 на 1000 м2 рубероида приве-
дены в табл. VI 1.7.
Таблица \11 7
Удельные расходы сточных вод в картоно-рубероидном производстве
Сточные воды в м’ на 1000 л2
Цех или технологическая операция • - .
незагрязнен- ные загрязненные
Картоно- рубероидное производство
Охлаждение цилиндров, холодильников и компрессоров . . . 22 —
Картоноделательный цех — 21,5
Котельная 0,5 • —
Производство рубероида (на привозном картоне) Охлаждение холодильных цилиндров, холодильников битум- ной окислительной установки, компрессоров 14
Котельная 0,2 —
Очистка воздуха — 0,6
Производство толя (на привозном картоне) Охлаждение холодильных цилиндров пропиточных агрегатов 2,6
Котельная 0,75 —.
Парообогрев оборудования в главном корпусе 0,75 —
Обогрев складов пропиточной массы и антраценового масла 1,2 —
Сточные боды предприятий картоно-рубероидной и толевой промыш-
ленности в основном загрязнены волокном и неорганическими вещест-
вами. Волокно составляет 60—70% общего количества находящихся во
взвешенном состоянии загрязнений, остальные 30—40%—минеральные
загрязнения.
Сточные воды имеют нейтральную реакцию;
20°С.
температура их около
268
Химический состав сточных вод от картоно-рубероидного производ-
ства приведен в табл. VII.8.
Таблица VII 8
Химический состав сточных вод от картоно-рубероидного производства
Показатель загрязненности
Взвешенные вещества ...................................
Плотный остаток (общий)................................
» » прокаленный ...............................
БПКполн ...............................................
Концентрация в яг!л
700—1400
350—500
170—250
100-150
Если в районе расположения предприятий картоно-рубероидной и
голевой промышленности находится городская, поселковая или район-
ная канализации, загрязненные производственные сточные воды целе-
сообразно направлять в эти канализации для дальнейшей совместной
очистки с бытовыми сточными водами.
Самостоятельная очистка загрязненных производственных сточных
вод осуществляется по двум технологическим схемам: механо-химичес-
кой и биохимической очистки. Выбор той или иной схемы зависит от
требуемой степени очистки. Механическая очистка производится путем
отстаивания сточных вод. При необходимости более полного удаления
нерастзорснных примесей производится предварительная коагуляция
сточных вод и последующая доочистка их на фильтрах.
Осветление сточных вод производится обычно в горизонтальных от-
стойниках. Исходными материалами при их расчете служат данные о
кинетике выпадения взвесей из сточных вод данного или аналогичных
производств и требуемая степень очистки стоков.
Наименьшая скорость осаждения частиц основной массы (o'80%)
взвешенных веществ не превышает 0,25 мм!сек. Этим обусловлена ре-
комендация принимать расчетную скорость движения воды в горизон-
тальных отстойниках не свыше 5 мм[сек. Рабочую глубину проточной
части отстойников принимают равной 1,5—2 м.
Влажность удаляемого осадка лежит в пределах 96—98%. Объем
его 2—5% объема осветленной воды.
Для доочистки отстоенных сточных вод применяют контактные
фильтры-осветлители с движением воды снизу вверх. Для повышения
рабочего эффекта осветлителей поступающая на них вода подвергается
коагуляции. Вполне удовлетворительные результаты осветления дости-
гаются1 при скорости фильтрации 5 м/ч. Средняя продолжительность
фильтроцикла около 15 ч.
Регенерация фильтров производится путем их промывки; интенсив-
ность промывки-—13—14 л[сек-м2. Продолжительность промывки в
этом случае около 7 мин.
Необходимая площадь F фильтрации контактных осветлителей оп-
ределяется с учетом повторного осветления воды, идущей на промыв-
ку. Величина F может быть определена по формуле
Tv — 3,6 /г — п о /г
• По данным ВНИИБа.
269
где Q — количество очищаемых сточных вод в м3!сутки\
Т — продолжительность (в ч) работы осветлителей в течение суток;
v — расчетная скорость фильтрации в м/ч;
qx — интенсивность промывки в л/сек-м2\
п—число промывок каждого осветлителя в сутки;
— продолжительность одной промывки в ч;
t2—время простоя осветлителя в связи с промывкой в ч (0,33 ч).
Контактные осветлители рекомендуется (ВНИИБом) загружать
гравием и кварцевым песком. Последовательность (снизу вверх) слоев,
их толщина, крупность загрузки приведены в табл. VII.9.
В качестве коагулянта применяется сернокислый алюминий, опти-
мальная доза которого определяется опытным путем или по данным со-
Таблица VII.1
Крупность фильтрующего
материала и толщина слоев
загрузки
Крупность зерен В мм Толщина слоя в мм
64—32 100
32—16 150
15—8 150
8-4 150
4—2 250
2—1 1200
1—0,5 500
оружений, работающих в аналогичных ус-
ловиях. При предварительных расчетах
дозу коагулянта можно принимать 100лг/л
(по безводному продукту). Для интенсифи-
кации процесса осаждения взвешенных ве-
ществ вводится полиакриламид в количе-
стве 1 мг/л.
Промывная вода после фильтров содер-
жит 2,5—3,5 г/л взвешенных веществ. Эту
воду возвращают в отстойники, что должно
учитываться при их расчете. Остальные па-
раметры контактных осветлителей опреде-
ляют по СНиП Н-Г.3-62.
Для биохимической очистки сточных вод
картоно-рубероидных производств могут
применяться аэротенки и биофильтры.
В первом случае допускается проектировать менее тщательное предва-
рительное удаление нерастворенных примесей. При биохимической
очистке одних только производственных сточных вод приходится добав-
лять биогенные элементы. Дозу питательных солей принимают равной
по азоту 10 г/лг3, по фосфору — 5 г/.и3. Биогенные добавки требуются и
в тех случаях, когда биохимической очистке подвергается смесь произ-
водственных сточных вод с небольшим количеством бытовых стоков.
При проектировании реагентного хозяйства биологических окисли-
телей, вторичных отстойников и хлораторных установок, а также соору-
жений для обработки осадков пользуются СНиП П-Г.3-62 и СНиП
П-Г.6-62.
Сточные воды от производств, работающих на привозном картоне,
поступающие в основном из скрубберов и циклонов вентиляционных
систем, очищаются путем их отстаивания. Отстойники рассчитываются
по приведенным выше нормативам, однако влажность удаляемого из
отстойников осадка в этом случае лежит в пределах 90—92%.
Производство изола и пороизола
Изол изготовляют в виде рулонных материалов для изоляции н по-
крытия кровли, а также в виде мастик для изоляции швов, поверхно-
стей и для склеивания. Исходным сырьем при изготовлении изола
служат старые автопокрышки, битумы, смолы и асбест. Резина из-
мельчается в дробильных вальцах, девулканизируется совместно с би-
тумом и смолами, пластифицируется с асбестом на вальцах и каланд-
руется. Для изготовления мастик в качестве растворителя применяют
бензин.
270
Пороизол — прокладочный материал, изготовляемый из резиновой
крошки.
Технологический процесс получения пороизола состоит в девулка-
низации резиновой крошки с нефтяными дистиллятами и креозотовым
маслом.
На заводах, производящих изол и пороизол, незагрязненные сточные
воды образуются от охлаждения оборудования, дымососов котельных,
водоочистки и охлаждения компрессоров. Загрязненные сточные воды
образуются при обмыве старых автопокрышек, мойке полов и эксплуа-
тации циклонов вентиляционных систем.
Незагрязненные сточные воды на этих заводах используются в си-
стемах оборотного водоснабжения.
Удельные количества сточных вод на 1000 м2 изола и 0,5 т мастики
изол приведены в табл. VII.10.
Таблица VII. 10
Удельные количества сточных вод, образующихся при производстве изола
и мастики изол
Цех в технологическая операция Сточные воды в м3 на 1000 м2 изола и 0,5 т мастики изол
незагрязненные загрязненные
Охлаждение технологического оборудования и комп-
рессоров 120 —
Котельная 5 —
Мойка автопокрышек н смыв полов .. - 1,5
Очистка воздуха вентиляционных систем -- 1
Количество сточных вод от производства 1 т пороизола составляет
72 .и3, из них 64 at3 — вода от охлаждения оборудования и компрессо-
ров.
Сточные воды предприятий, производящих изол и пороизол, загряз-
нены частицами песка, глины и резины, попадающих в сточные воды
при промывке старых автопокрышек, а также пылью из циклонов
вентиляции.
Концентрация этих загрязнений в сточных водах колеблется в до-
вольно широких пределах от 1 до 5 г/л и зависит от степени загрязнен-
ности автопокрышек.
На предприятиях, производящих изол и пороизол, устраиваются
раздельные канализационные сети для отведения бытовых сточных вод
и производственных и ливневых стоков.
В тех случаях когда производства изола и пороизола являются це-
хами какого-либо комбината и их производственные стоки содержат
незначительное количество загрязнений, в зависимости от местных
условий возможно устройство одной канализационной сети для всех
производственных вод.
Канализационные сети и насосные станции перекачки производст-
венных сточных вод проектируются по СНиП П-Г.6-62.
Очистку загрязненных производственных сточных вод производят
путем отстаивания. В этих целях чаще всего применяют горизонтальные
отстойник)!, располагаемые вблизи цехов. Отстойники рассчитывают на
продолжительность пребывания в них сточной жидкости 1,5--2 ч; ско-
рость протока обычно не превышает 5 мм/сек. Общая глубина отстой-
ников чаше всего составляет 2 м, из них 0,7—1,2 м занимает проточная
271
часть и 0,8 м —осадочная часть. Объем выпавшего осадка составляет
~1°/о объема осветленной воды.
Остаточное содержание взвешенных веществ в сточных водах, про-
шедших механическую очистку в горизонтальных отстойниках, колеб-
лется в пределах 15—75 мг/л.
Осадок из отстойников перекачивается в автоцистерны л вывозится
на свалку, месторасположение которой согласовывается с органами
санитарного надзора. Объем осадка зависит от способа удаления его
из отстойника.
5. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ И ЦЕХОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
Сточные воды производства полистирольных плиток
Плитки изготовляют из полистирола, получаемого полимеризацией
стирола (винилбензола).
В технологическом процессе изготовления плиток вода непосред-
ственно не участвует, она используется только для охлаждения форм,
в которые поступает подогретый до 220—250°С полистирол. Отливка
плиток производится под давлением в специальных литьевых машинах.
Количество охлаждающей воды достигает 140 лг‘ на 1000 .п2 плиток.
Эта вода не содержит загрязнений и используется в системе оборотно-
го водоснабжения.
Сточные воды производства декоративных слоистых пластиков
Слоистые пластики изготовляют из специальных сортов бумаги, ба-
келитового лака для пропитки внутренних слоев бумаги и карбамидных
смол для пропитки ее наружных слоев.
Технология производства смолистого пластика заключается в при-
готовлении связующих синтетических смол, пропитке бумаги раствора-
ми этих смол, сушке пропитанных бумаг и прессовании пакетов про-
питанных бумаг.
При производстве декоративных слоистых пластиков на 1000 м2 го-
товой продукции образуется 175 мЛ незагрязненных сточных вод, ис-
пользуемых в системах оборотного водоснабжения, и 2 .w3 загрязненных
сточных вод от мойки оборудования и полов.
Загрязненные сточные воды содержат частицы смол и следы фенола
и формалина. При механической очистке от частиц смолы применяют
горизонтальные отстойники, которые проектируют по тем же расчетным
параметрам, что и для сточных вод от производства изола и пороизола.
Отстоеппые сточные воды содержат следы фенола и формалина; они
направляются в сеть бытовой канализации для совместной биохимиче-
ской очистки.
Сточные воды производства теплоизоляционных изделий
из пенополистирола
Сырьем для изготовления теплоизоляционных материалов служит
полистирол. Исходный материал подвергается вспениванию горячей
водой или паром, после чего подается в бункера выдерживания. Вы-
держанная масса подается пневмотранспортом в формы карусельной
машины, где она обрабатывается перегретым паром, прессуется и ох-
лаждается. Охлажденный полистирол удаляется из форм с помощью
гидравлических устройств.
При производстве пенополистирола на 1 .н3 изделий образуется
0,3 м3 сточных вод от переливов из аппаратов вспенивания и конденсат
от карусельных машин, а также 0,15 м3 стоков от котельной.
272
Сточные воды от производства теплоизоляционных изделий из пе-
нополистирола могут сбрасываться в сеть бытовой канализации без
предварительной очистки. Повторное использование отработанных про-
изводственных сточных вод не практикуется вследствие незначительных
расходов воды.
Сточные воды производства полиэтиленовых труб
Полиэтиленовые трубы изготовляют из гранулированного полиэти-
лена.
При изготовлении труб полиэтилен подается в бункер, а из него —
в загрузочную воронку, где захватывается червяком пресса. По мере
продвижения вдоль корпуса пресса полиэтилен нагревается до 140—
280°С, пластифицируется и выдавливается через фоомующую головку
пресса. Отформованные трубы поступают в калибрующую насадку, где
они предварительно охлаждаются под вакуумом и калибруются. Окон-
чательное охлаждение труб производится з водяной ванне. Отсюда
после охлаждения трубы поступают на склады.
При производстве фитингов полиэтилен из бункера литьевой маши-
ны поступает в обогреваемый цилиндр, где он расплавляется. Расплав-
ленный полиэтилен из цилиндра под большим давлением подается в
пресс-форму, где охлаждается циркулирующей в каналах водой. Изде-
лие, охлажденное до температуры 40—50°С, извлекается из пресс-фор-
мы и после удаления литника укладывается в ящики.
Трубы и фитинги подвергают выборочным испытаниям на гидравли-
ческое давление, физико-механические свойства и усадку.
При производстве полиэтиленовых труб сточные воды образуются
от охлаждения прессов, труб и пресс-форм литьевых машин, небольшое
количество сточных вод поступает из лаборатории и от смыва полов.
Количество сточных вод от охлаждения прессов, труб и пресс-форм
литьевых машин составляет 120 м3 на 1 т труб. Эти воды практически
чистые. Загрязненные воды поступают от лаборатории и смывки полов,
количество их не велико — 0,5 м3/т труб.
Незагрязненные сточные воды используют в системе оборотного
водоснабжения. Периодически образующиеся загрязненные стоки от
лаборатории и смыва полов не требуют специальной очистки и могут
быть выпущены в канализационную сеть бытовых вод.
Сточные воды от производства асбестосмоляных
(полихлорвиниловых) плиток
Сырьем для изготовления асбестосмоляных плиток служат пласт-
масса, состоящая из синтетических смол (полихлорвиниловой и кума-
роновой), пластификатор (дибутилфталат, асбест, минеральные напол-
нители — известковая мука, каолин) и пигменты-красители.
Полихлорвиниловая смола смешивается с дибутилфталатом в сме-
сителе и выдерживается в течение 2 ч при температуре 80°С. Затем в
смеситель загружаются все остальные компоненты и перемешиваются
при температуре 140°С. Из смесителя масса поступает на вальцы и ка-
ландр, а из каландра в виде непрерывной ленты в пресс для высечки
плиток. Готовые плитки упаковываются и поступают на склад.
При производстве асбестосмоляных плиток сточные воды образуются
от охлаждения оборудования, аспирационных циклонов и вентиляци-
онных систем и ог котельной (охлаждение дымососов, водоочистка,
продувка котлов).
18 Зак. 223
273
Удельные количества сточных вод ст производства 1000 .и2 асбесто-
смоляных плиток приведены в табл. VII.11.
Таблица VII.11
Удельные количества сточных вод от производства 1000 м2
асбестосмоляных плиток
Цех и технологическая операция Сточные воды в -и» на 1000 м- плит'
незагрязненные загрязненные
Охлаждение оборудования Охлаждение агрегатов, не включенных в оборотную 106
систему 5 —
Аспирационные циклоны и вентиляционные системы . . — 1,7
Котельная 3 —
Сточные воды от охлаждения оборудования используются в систе-
мах оборотисто водоснабжения. Сточные воды от охлаждения агрега-
тов, не включаемые в систему оборотного водоснабжения, не содержат-
загрязнений; стоки от циклонов аспирационных систем загрязнены ас-
бестовой пылью, следами смолы и пластификаторов; стоки лаборато-
рии содержат следы различных химикалий и бензина.
Загрязненные сточные воды циклонов аспирационных систем и си-
стем вентиляции после механической очистки в отстойниках используют-
в системах оборотного водоснабжения. Расчет отстойников ведется по
нормам, приведенным ранее. При расчете отстойников гидравлическую-
крупность частиц асбеста следует принимать 0,2 мм!сек.
Стоки лаборатории после очистки в местных бензомаслоуловителях
сбрасывают в канализационную сеть бытовых сточных вод.
Сточные воды от производства полихлорвииилового линолеума
Полихлорвиниловый линолеум изготовляют из полихлорвиниловой
смолы, пластификаторов, красителей, кумароновой смолы и пылевид-
ного асбеста.
Приготовленная из указанных материалов масса перемешивается в-
смесителе при температуре 100—110°С. Смешанная масса проходит
вальцы и каландр, где она калибруется до требуемой толщины, п по-
ступает на охлаждение водой в холодильную установку каландра, за-
тем — па резку, намотку и упаковку.
В процессе производства полихлорвииилового линолеума образуют-
ся два вида производственных стоков: незагрязненные сточные воды
от охлаждения технологического оборудования и компрессоров, а так-
же воды от котельной (охлаждение дымососов, водоочистка, продув-
ка котлов) и загрязненные сточные воды от циклонов аспирационных,
систем и лаборатории.
Удельные количества сточных вод в л«3 на 1000 .и2 липолес.ма при-
ведены в табл. VII.12.
Загрязненные стоки от аспирационных систем и лаборатории со-
держат следы асбеста, смолы, химикалий и пластификатора.
Незагрязненные сточные воды от охлаждения оборудования исполь-
зуются в системах оборотного водоснабжения, загрязненные стоки под-
вергаются механической очистке в отстойниках. Гидравлический расчет
отстойников и их конструирование производятся по приведенным ранее-
нормам.
274
Таблица VII.12
Удельные количества сточных вод от производства полихлорвииилового линолеума
Сточные воды в м9 на 1000 м* линолеума
Цех и технологическая операция незагрязненные загрязненные
Охлаждение технологического оборудования и компрес- соров Охлаждение агрегатов, не включенных в оборотную систему ..... . Котельная . . . . . ... . .- . . . .р. . . Аспирационные циклоны . . .’ . . .... Лаборатория : 200 .6 . ;3,5 • - Э.-‘ . 0,5 -
6. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО И СТРОИТЕЛЬНОГО СГЕКЛА
На заводах технического и строительного стекла производится стек-
ло листовое (оконное}', полированное, силикат-глыба, стеклопластики,
пеностекло, стекловолокно и стеклянные'трубы. • ' '
Производство листового стекла ;
Сырьем для производства листового стекла служат песок, доломит,
сода, мел или известняк, пегматит и сульфат с добавкой угля.
Исходное сырье поступает в составной цех, в котором подвергается
сушке, размолу и просеву. При наличии в песке большого количества
окислов железа он подвергается обогащению. Из подготовленных ма-
териалов составляется шихта, которая после перемешивания подается в
регенеративные ванные печи непрерывного действия, где варится при
температуре 1470—1550°С. .... ' .
Производство полированного стекла * °
Для производства полированного стекла применяют в основном те
же .материалы, что и для производства листового стекла. Первичная
обработка сырья и его варка аналогичны изготовлению листового стек-
ла. После варки стекломасса поступает в прокатную машину, откуда
лента стекла направляется в печь отжига. Отожженная лента стекла
разрезается на листы заданных размеров- и. в таком ваде поступает в
цех шлифовки и полировки. Здесь стекло обрабатывается абразивами
и крокуспой суспензией. При цехе шлифовки и полировки?стекла име-
ются отделение классификации песка и установка для подготовки кро-
кусной суспензии. После полировки листы стекла моются и поступают
на склад.готовой продукции. ; . 1. : .
Производство силикат-глыбы
Сырьем для производства силикат-глыбы служит необогащенный
песок, сода или сульфат с добавкой антрацита.
Шихта, подготовленная в составном цехе, загружается в ванную
печь, сваренная стекломасса отсюда вытекает через фильеры отдельны-
ми струйками и стекает в установку для охлаждения. Здесь струйки
стекломассы под действием постоянно циркулирующей воды охлаж-
даются и растрескиваются на отдельные гранулы. После сушки сйли-
кат-глы.ба транспортируется в бункера. .. ..
18* Зак. 223
275
Производство пустотелых стеклянных блоков
Сырьем для изготовления стеклоблоков служат песок, сода, извест-
няк, сульфат, пегматит и доломит.
Технология производства стеклянных блоков аналогична технологии
предыдущих производств.
Варка стекломассы ведется в регенеративной ванной печи. Отсюда
с помощью механического питателя стекломасса выдается каплями оп-
ределенного веса и размера, которые падают в воронку каплеприем-
пиков пресса, далее они передаются в прессформу пресса, где и фор-
муются полублоки. Полублоки подаются в автомат сварки; сваренные
блоки подвергают термообработке в печах отжига и последующей эк-
ранирующей обмазке. После высушивания экранирующей обмазки бло-
ки поступают на склад готовой продукции.
Производство пеностекла
Сырьем для производства пеностекла служат песок, мел и сода, из
которых варится гранулят. Вместо гранулята можно применять бой
стекла. В качестве газообразователя служит каменный уголь или кокс.
Приготовленная шихта насыпается в формы и поступает в туннель-
ную печь, где происходят расплав, реакция газообразования и вспени-
вания шихты до размеров формы. После выхода из туннельной печи
формы с блоками транспортируются на склад готовой продукции.
Производство стекловолокна
Стекловолокно делится на непрерывное и штапельное. Непрерывное
стекловолокно изготовляется методом вытягивания, штапельное — ме-
тодом раздува.
Сырьем для производства стекловолокна служат песок, глинозем,
мел, доломит, борная кислота, сульфат, плавиковый шпат и мышьяк.
Сырье обрабатывается в составном цехе, где составляется шихта
определенного состава, из которой в ванной регенеративной печи ва-
рится стекло.
При производстве непрерывного стекловолокна сначала вырабаты-
ваются шарики (или сухой эрклез), которые после обработки загру-
жают в специальные печи или сосуды, где они плавятся и вытягиваются
через фильеры. Вытягиваемое волокно наматывается на барабаны или
бобины и направляется на склад.
При производстве штапельного стекловолокна стекломасса, выходя-
щая из ванной печи, поступает через фильеры на конвейер, где разду-
вается паром. Короткие волокна на лету смачиваются смолой и оседают
па движущуюся ленту конвейера. Затем производятся сушка стеклово-
локна и полимеризация в специальной камере, обрезка краев и наклей-
ка на плиты стеклоткани; разрезанная или свернутая в рулоны ткань
поступает на склад.
Производство стеклянных труб
Сырьем для производства стеклянных труб служат песок, доломит,
мел, глинозем, сода и плавиковый шпат.
Подготовка шихты производится по приведенной ранее технологии
для других видов продукции. Шихту загружают в ванную печь, откуда
она в виде готовой стекломассы поступает в машины для изготовления
труб. По выходе из машин трубы режут на отрезки требуемой длины и
передают в печи отжига. Выравнивание и зашлифовка торцов труб и
276
нанесение фаски производятся на абразивных станках. После этого тру-
бы поступают на моечный станок, где с их концов смывается эмульсия,
применяемая при резке. Затем трубы подвергают термическому и гид-
равлическому испытанию; готовая продукция направляется на склад.
Фасонные части (отводы, вставки, тройники и т. д.) готовят из той
же стекломассы. При этом наконечники и вставки прессуют на автома-
тическом прессе; тройники сваривают из отрезков труб; отводы выду-
вают. Изготовленные фасонные части поступают на первичный отжиг,
после чего их обрабатывают на абразивных станках и моют.
Приварка наконечников к фасонным деталям производится на стан-
ке для газовой сварки.
После этого фасонные части подвергают вторичному обжигу в тун-
нельной печи; затем производится термическое и гидравлическое испы-
тание фасонных частей, после чего их направляют на склад.
На заводах строительного и технического стекла образуются неза-
грязненные и загрязненные производственные сточные воды.
Незагрязненные сточные воды поступают от охлаждения техноло-
гического и теплотехнического оборудования основных цехов, а также
компрессоров в компрессорных и кислородных станциях.
Загрязненные сточные воды образуются при обогащении песка,
обработке и мойке стекла, подготовке крокуса, классификации абра-
зивных песков, мойке полов и оборудования, при охлаждении ленты на
конвейерах с двусторонней полировкой, а также при работе циклонов
вентиляционных систем, испытательных и грануляционных установок,
лабораторий и камер волокнообразования.
Удельные количества незагрязненных и загрязненных сточных вод
в л3 на единицу готовой продукции приведены в табл. VII.13 и VII.14.
Таблица VII.13
Удельные количества незагрязненных сточных вод в л;3 на единицу готовой продукции
Производство Единица измерения Удельный расход сточных вод в м* на единицу продукции
при прямоточной схеме при оборотном цикле
Листового (оконного) стекла .... 1000 м2 77—96 8—15
Полированного стекла 1000 » 300 14—50
Силикат-глыбы 1000 т 11400 700
Стеклоблоков 1000 шт. 37 6
Пеностекла 1000 м3 70 40
Стекловолокна 1000 » 4350—5500 2700—3150
Стеклянных труб усл. км 220 32
Коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод состав-
ного цеха и главного корпуса равен 1,1, подсобного цеха — 1,15—1,3.
Сток керамического цеха сбрасывается один раз в смену в течение
30 мин, сток крокусного цеха — один раз в смену в течение 20 мин.
Загрязненные производственные сточные воды образуются в ряде цехов.
В составном цехе они получаются при обогащении песка теплой мыльной
водой с температурой 30—40°С и при мойке оборудования. Эти сточные
воды загрязнены песком, содой, сульфатным мылом, глинистыми части-
цами и окислами железа. Отходы песка после его классификации и вода
ст моики оборудования, содержащая песок, сбрасываются в шламовую
канализацию.
277
Та бл »ц;аю.УД-.14
Удельные количества загрязненных производственных сточных вод в №
на единицу готовой продукции 1г
Производство • U i. Единица измерения Удельный расход сточных вод в м3 иа единицу измерения В том числе стоки
от составного цеха (обра- ботка сырья и мойка обо- рудования) от главного корпуса (об- работка про- дукции) от керамичес- кого цеха (мойка обору- дования и по- лов) от подсобных цехов (мойка оборудования) I . от крокусного цеха (мойка оборудования)
Листового (оконного) стекла .1000 л2 135-33 9—17 2-5 1,0—3,5 1,5-7
Полированного стекла 1000 » 800 136 640 8 6 10
Силикат-глыбы . . . 1000 т 345 24 308 8 5 —
Стеклоблоков ... 1000 шт. 9 1,5 4 0,5 3 —
Пеностекла .... 1000 м3 0,5 0,3 0,1 0,1 —
Стекловолокна . . . 1000 » 140—185 71—72 65—108 1,3-2 4,5-8 .—
Стеклянных труб . . ус Л. км 55 26 21 3 5 —
В цехе обработки листового стекла и стеклянных труб сточные воды
образуются при обработке краев стекла и торцов труб на абразивных
станках, к которым подается теплая вода. Эти стоки загрязнены стек-
лянной крошкой п абразивами; они сбрасываются в шламовую кана-
лизацию.
В цехе полированного стекла образуются сточные воды при обработ-
ке стекла на шлифовальных станках, куда подается абразивная суспен-
зия, и на полировальных станках, куда подается крокусная суспензия
или полирит; в' этом же цехе образуются стоки при двусторонней по-
лировке и охлаждении ленты стекла водой. Сточные воды от полировки
стекла содержат песок, абразив, крокусную суспензию и соду.
Загрязненные сточные воды от охлаждения ленты стекла исполь-
зуются в собственном оборотном цикле с периодическим сбросом в шла-
мовую канализацию после извлечения из них ценных веществ. Содовый
раствор, применяемый при мойке стекла, используется в собственном
оборотном цикле с периодической его продувкой. Сброс части отрабо-
танного содового раствора производится в шламовую канализацию.
Сточные воды цеха силикат-глыбы загрязнены мелкими фракциями
стекла. После осветления эти стоки используются в собственном оборот-
ном цикле.
В цехе стеклоблоков загрязненные сточные воды образуются при
мойке полов и оборудования. Эти воды содержат песок и частицы из-
вести, их сбрасывают в шламовую канализацию.
Сточные воды цеха производства штапельного стекловолокна за-
грязнены следами органических смол. Эти стоки образуются при про-
мывке цепи камеры волокнообразования; их сбрасывают в сеть бытовых
сточных вод.
В крокусном цехе сточные воды, содержащие крокус, образуются
при промывке крокусопроводов, мойке полов и оборудования. После
извлечения крокуса эти сточные воды сбрасываются в шламовую ка-
нализацию.
Загрязненные сточные воды керамического цеха содержат глинистые
частицы. Эти воды образуются при мойке полов и оборудования; они
сбрасываются в шламовую канализацию.
Ориентировочные, данные о составе сточных вод Стекольных заводов
приведены в табл. VII.15.
278
Таблица VII.15
Характеристика загрязнений цеховых стоков и общего стока стекольных заводов
Показатель загрязненности Концентрация
обогащение песка крокусный цех цех полирован- ного стекла общий СТОК
Цвет Бурый Красно-бурый 7—7,5
-рн 8 3—6 6,5—8,5
Железо в мг/л 5 15—20 3-8 3—8
БПК в мг/л 3—20 2 3 4
Взвешенные вещества в г/л . . . 200—400 0,5—1 „5 12—15 30—50
Размер фракции в мм -Объем осадка в % от объема 0,004—0,02 0,001—0,005 0,001—0,08 0,001—0,9
СТОЧНЫХ вод 40 0,5—0,5 2,5-4,5 2-5
На предприятиях по производству строительного и технического
стекла устраивают раздельные канализационные сети для отведения
бытовых сточных вод, незагрязненных производственных и ливневых
сточных вод и производственных шламовых сточных вод.
При проектировании канализационных сетей пользуются указания-
ми СНиП П-Г.6-62. Расчетная скорость в трубах канализационной сети
для отведения шламовых производственных стоков должна быть не ме-
нее 1,5 м/сек-, в противном случае в трубах могут отлагаться тяжелые
примеси к сточным водам (песок, крошка стекла, глина).
Насосные станции для перекачки сточных вод не имеют каких-либо
специфических особенностей, поэтому при их проектировании пользу-
ются указаниями СНиП.
Сточные воды заводов строительного и технического стекла нужда-
ются только в механической очистке, которая производится путем от-
стаивания. В этих целях применяют горизонтальные отстойники или
шламовые пруды. Отстойники рассчитывают на продолжительность
пребывания в них сточных вод 1—2 ч. Удаление осадка из отстойников
должно производиться механизированно.
Шламохранилища проектируют по нормам проектирования гидро-
технических сооружений. Чистка их, как правило, не предусматри-
вается.
7. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ КРУПНЫХ ПАНЕЛЕЙ,
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
К предприятиям строительной индустрии относятся заводы крупно-
панельного домостроения, железобетонных изделий и конструкций,
комбинаты строительных материалов и изделий, производственные ба-
зы строительства. На заводах изготовляют комплекты сборных железо-
бетонных изделий, а также изделия и конструкции для промышленного
и жилищного строительства.
Производственные сточные воды заводов строительной индустрий
делятся на две основные группы: незагрязненных и загрязненных сточ-
ных вод.
Незагрязненные стоки поступают от охлаждения сварочных машин
арматурных цехов, вакуум-насосов в складах цемента и компрессоров.
Загрязненные стоки образуются в бетоносмесительном цехе — при
промывке бетономешалок и бетоноводов; формовочном цехе — при про-
мывке бетоноводов, камерных питателей и смыве бумаги с карт кера-
мической плитки (к этой группе стоков относится также конденсат от
пропарочных камер). •
279
Незагрязненные производственные сточные воды пригодны для ис-
пользования в замкнутых циркуляционных системах водоснабжения,
что следует предусматривать при проектировании наружной канализа-
ции заводов строительной индустрии.
Суммарное удельное количество производственных сточных вод на
предприятиях строительной индустрии колеблется в значительных пре-
делах: на заводах крупнопанельного домостроения и железобетонных
изделий и конструкций количество сточных вод при прямоточной систе-
ме водоснабжения колеблется от 0,4 до 2,2 м3 на 1 л/2 жилой площади;
при оборотной системе водоснабжения оно снижается (соответственно)
до 0,25 и 1,2 м3.
Примерно такое же количество сточных вод образуется на комбина-
тах стройматериалов и изделий. При прямоточной системе водоснабже-
ния оно колеблется от 1,2 до 2,3 я3 на 1 я3 железобетонных изделий;
при оборотной системе водоснабжения — от 0,8 до 1,4 лА
Удельные количества сточных вод по технологическим операциям и
цехам заводов строительной индустрии приведены в табл. VII.16.
Таблица VII. I1?
Удельные количества сточных вод в м3 на единицу продукции
Технологическая операция ц цех
Заводы крупнопанельного домостроения Заводы железобетонных изде- лий и конструкций
количество сточных вод на 1 л2 жилой площади коэффициент неравномерно- сти притока количество сточных вод на 1 л<3 желе- зобетонных изделий коэффициент неравномерно- сти
Незагрязненные сточные воды
Охлаждение сварочных машин, вакуум-насоса и компрессоров . . 0,15—1 1 0,4—0,9 1
Загрязненные сточные воды
Промывка бетономешалок и бе-
тоноводов 0,02—0,2 0,9-1,1 0,18—0,25 0,9—1,1
Смыв бумаги с карт керамиче-
ской плитки . ... 0,02-0,2 1,2 0,05 1—1,2
Пропарочные камеры Мытье пола в производственных 0,1—0,2 1 0,15—0,3 1
цехах г 0,01—0,05 — 0,05 __
Стоки котельной 0,03—0,3 0,8—1,2 0,2—0,5 0,8—1,2
Прочие неучтенные расходы . . 0,02—0,05 1—1,4 0,07 1—1,4
1 Производится периодически 3 раза в сутки.
Суммарное количество сточных вод от промывки оборудования за-
висит от числа промываемых агрегатов; удельный расход воды на про-
мывку принимается в размере 0,5 м3 на единицу установленного обо-
рудования.
Общее количество сточных вод комбинатов стройматериалов и из-
делий и производственных баз может значительно возрасти, если в
составе их цехов имеется производство изделий из силикатных масс,
карьеров камня и камнедробильное хозяйство. Дополнительное коли-
чество сточных вод от этого вида производств учитывается по данным
технологов.
Характеристика состава сточных вод отдельных технологических
процессов приведена в табл. VII.17.
280
Таблица VI 1.17
Характеристика состава сточных вод отдельных технологических процессов
Показатель загрязненности Концентрация
промывка бетоно- мешалок и бетоно* водок конденсат от пропарочных камер
Взвешенные вещества (песок, бетон, цемент и т. п.) в г/л Масло: после изделий в мг/л после формовки труб в мг/л рн : . 5,8-13,8 30—50 60-500 7,5 50—60 7
На предприятиях строительной индустрии устраиваются раздельные-
канализационные сети для отведения незагрязненных производственных,
сточных вод, загрязненных производственных сточных вод, ливневых,
и очищенных производственных сточных вод, бытовых сточных вод.
Г1
Рис. VII.2. Маслоуловитель
1 — водоподающая труба; 2 —отстойная зона; 3 — водоотводя-
щая труба
2811
Канализационная сеть и насосные станции перекачки сточных вод
'проектируются по СНиП. При этом учитывается повышенное содержа-
ние тяжелых примесей в стоках от бетономешалки.
Очистка загрязненных производственных сточных вод производит-
ся на цеховых очистных установках. Такие установки устраивают в
формовочном и бетоносмесительном цехах и при складе цемента.
Основными загрязнениями сточных вод являются механические
примеси: песок, бумаги, цемент и масла. Для их удаления применяют
горизонтальные отстойники, при расчете которых принимают:
Продолжительность отстаивания в ч . . . .1,5—2
Расчетная скорость протока сточных вод
в мм/сек...............................3—5
Рабочая глубина проточной части отстойни-
ка в м..............................1,5
Высота слоя осадка в м..................0,5
Объемосадка.............................0,5—1,5% объема
сточных вод
Наименьшая скорость осаждения основной массы (свыше 80%)
1взвешенных частиц — 0,4—0,5 мм!сек.
Осадки, удаляемые из отстойников, вывозятся автосамосвалами к
месту свалки.
Очистка производственных сточных вод от масла производится в
•отстойниках-маслоуловителях (рис. VII.2).
Сточные воды от охлаждения вакуум-насосов перед использованием
в замкнутых циркуляционных циклах подвергают предварительному
«осветлению в отстойниках.
Глава VIII.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. МОЛОЧНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Молочная промышленность включает предприятия: молокоприем-
ные пункты, молочные сепараторные отделения, пристанционные и
пришоссейные молочные заводы, маслодельные заводы, сыродельные
заводы, городские молочные заводы и молочно-консервные заводы
сгущенного и сухого молока.
На всех указанных предприятиях основным сырьем является цель-
ное молоко. На маслодельные, сыродельные и молочноконсервные за-
воды, кроме того, поступают сливки от сепараторных отделений.
Прием и охлаждение молока производятся на молокоприемных
пунктах. Охлажденное молоко направляется для переработки на мо-
лочные заводы.
Сепарация принимаемого молока производится в сепараторных
-отделениях. Полученные сливки охлаждаются и направляются на
молочные заводы для переработки. Обезжиренное молоко пастеризу-
ется и охлаждается; часть передается поставщикам молока для кор-
ма телят и свиней, а часть идет на приготовление обезжиренного тво-
рога.
На пристанционных и пришоссейных молочных заводах молоко ох-
лаждают, часть перерабатывают в кефир, творог, сырки и т. п., а ос-
новную часть отправляют на городские молочные заводы.
На маслодельных заводах молоко сепарируется; полученные от се-
параторов и привозные сливки пастеризуются, охлаждаются и пере-
рабатываются в сливочное масло. Обезжиренное молоко после пасте-
ризации используется для выработки сухого молока.
На сыродельных заводах поступающее молоко нормализуется,
пастеризуется, охлаждается и перерабатывается в сыр. Полученные от
нормализации сливки направляются на выработку сливочного масла.
Сыворотка, получающаяся при выработке сыра, перерабатывается в
молочный сахар.
Поступающее на городские молочные заводы молоко охлаждается,
-нормализуется, пастеризуется и перерабатывается в молочные продук-
ты (молоко в бутылках, кефир, сметана, мороженое и т. п.).
На молочноконсервных заводах молоко после охлаждения, норма-
лизации и пастеризации перерабатывается в сгущенное и сухое мо-
локо.
На предприятиях молочной промышленности образуются незагряз-
ненные сточные воды от компрессоров холодильных установок, ох-
лаждения технологических аппаратов, промывки фильтров для очистки
воды, переливов или опорожнения резервуаров чистой воды во время
их чистки или ремонта, а также конденсат соковых паров при выпари-
вании молока на вакуум-аппаратах.
Загрязненные стоки образуются от мойки тары, оборудования, по-
лов, панелей и т. п.
Удельные расходы сточных вод на 1 т перерабатываемого молока
и коэффициенты часовой неравномерности их притока приведены в.
табл. VIII.1.
Таблица VII 1.1
Удельные количества сточных вод в м3 на 1 т перерабатываемого молока
и коэффициенты часовой неравномерности их притока
Производство Удельное количество сточных вод в м3 на 1 т перерабатываемо- го молока Часовой коэффици- ент неравномерно- сти притока сточных вод
Молокоприемные пункты 1,1—4,5
Сепараторные отделения 3—4 —
Пристанционные и пришоссейные молокозаводы 1,5—2 1,6-2
Маслозаводы 1,8—4 1,9—2
Сыродельные заводы 5—6,5 1,6—1,8
Городские молочные заводы 3—5 1,7—1,9
Молочноконсервные заводы:
сухого молока 1,7—2,5 1,4—1,6
сгущенного молока 2,7—4,5 1,4—1,6
Количество загрязненных сточных вод составляет 20—50% общего
количества сточных вод.
При работе летом в три и две смены, а зимой в одну смену суточ-
ные коэффициенты неравномерности составляют 2,5—1,5.
Высшее значение удельных количеств сточных вод и коэффициентов-
неравномерности их притока относится к предприятиям малой произ-
водительности.
Производственные сточные воды загрязнены главным образом по-
терями и отходами молока и молочных продуктов, а также минераль-
ными загрязнениями в виде частиц песка и глины, смываемыми с ра-
бочих поверхностей оборудования и помещений.
Сточные воды предприятий молочной промышленности характери-
зуются высокой концентрацией органических веществ, находящихся в.
основном в растворенном и коллоидном состоянии.
Активная реакция сточных вод большей частью нейтральная, одна-
ко при попадании в канализационную сеть творожной сыворотки она
становится слабокислой. Загрязненные стоки молочной промышлен-
ности быстро закисают, что обусловлено распадом лактозы.
Вследствие колебаний расходов сточных вод, а также в зависимо-
сти от типа установленного оборудования, прогрессивности технологи-
ческих процессов и условий эксплуатации концентрация загрязнений в-
сточных водах изменяется в больших пределах на разных заводах
даже одинакового профиля.
Характеристика сточных вод молочных предприятий приведена в-
табл. VIII.2.
На всех молочных предприятиях, как правило, предусматривается
устройство двух самостоятельных сетей канализации: для производст-
венных загрязненных и бытовых стоков и для незагрязненных и ливне-
вых сточных вод. На мелких предприятиях (молокоприемные пункты,,
сепараторные отделения) устраивается одна общая система канализа-
ции для всех сточных вод.
284
Таблица VIII.2
Характеристика сточных вод молочных предприятий
Концентрация в мг{л
молочные за- маслодельные сыродельные
воды заводы заводы
Показатель загрязненности
pH • 3,6-10,4 6,4—7,7 5-8,8
Взвешенные вещества 50-650 70—2500 250-1200
Плотный остаток 900-2100 — 1900—5800
БПКз 300-1500 220—2650 630—4800
БПКПО,1Н 460- 2000 — - 900—6800
ХПК 680—2800 — 1120—8500
Азот общий 20 -80 — 25—200
Фосфор 5 -15 • - 5—25
Незагрязненные сточные воды от холодильной, вакуум-выпарной и
паросиловой установок следует использовать в циркуляционной систе-
ме водоснабжения.
Незагрязненные воды от охладителей молока следует повторно ис-
пользовать для производственных и хозяйственных нужд (мойка таро-
моечных и разливочно-укупорочных машин, горячее водоснабжение,
добавки в циркулирующие системы водоснабжения). Конденсат от па-
роприемников следует использовать для подпитки котлов.
Доведение потерь производства и количества сточных вод до воз-
можного минимума, а также максимальное использование всех отхо-
дов производства имеет очень большое значение в молочной промыш-
ленности, так как канализационные очистные сооружения составляют
большой удельный объем в общей сумме капитальных затрат на стро-
ительство этих предприятий. Затраты на мероприятия по уменьшению
количества сточных вод, поступающих на очистку, потерь и отходов
производства гораздо эффективнее затрат на строительство и эксплуа-
тацию очистных сооружений. К такого рода мероприятиям относится
недопущение сброса в канализацию концентрированной серной кисло-
ты, применяемой для определения жирности молока, а также сыво-
ротки и остатков молочных продуктов из аппаратов при их опорожне-
нии; устройство специализированных производств по вторичной пере-
работке молочных продуктов на сухие, сгущенные или иные пищевые
или кормовые продукты; возвращение молокосдатчикам отходов для
их использования в качестве кормов.
Очистку производственных сточных вод производят совместно с
бытовыми водами населенных пунктов. Самостоятельная очистка сточ-
ных вод молочных предприятий производится только в тех случаях,
когда невозможно или экономически нецелесообразно присоединять
сточные воды предприятия к канализации населенного пункта или
другого промышленного объекта.
Самостоятельную биологическую очистку сточных вод производят
преимущественно на полях фильтрации и только при невозможности
устройства последних — в аэротенках с низконапорной механической
аэрацией или на биофильтрах.
Сооружения для почвенной очистки сточных вод предприятий мо-
лочной промышленности не отличаются от обычно применяемых в
других отраслях промышленности и общеизвестны.
Расчетные нагрузки на поля орошения и фильтрации принимаются
с учетом окислительной мощности почв и БПК очищаемой сточной
жидкости.
285
Рис. VI 11.1. Схема очистной станции с низконапориыми аэротен-
ками
/ — песколовка: 2 — осветлители-перегниватели; 3— аэротенки; ^ — вторич-
ные отстойники; 5 — контактные резервуары; 6 — иловая насосная стан-
ция: 7 — илоуплотнитель; 8 — резервуар для циркулирующего осадка; 9 —
иловые площадки; 10— песковая площадка
Рис. VII 1.2. Схема очистной станнин с аэротенками-с механи-
ческой аэрацией
/ — решетка; 2 — песколовка; 3 — осветлители-перегниватели; 4 — аэро -
тонки с механической аэрацией; 5 —вторичные отстойники; 6 —контакт--
ные резервуары; 7--хлораторная: 8 — иловые насосные станции и адми-.
пистративно-произволственные помещения: У —иловой резервуар; 10
иловые площадки
Линии: Л — водоподводящая труба; Б — водоотводящая труба.
286
Схемы очистной станции с аэротенками представлены на рис. VIII. 1
и VIII.2.
В состав очистных сооружений входят решетки, песколовки, освет-
лители-перегниватели, окислители (аэротенки с низконапорной или
механической аэрацией, биофильтры), вторичные отстойники, иловые-
площадки.
Решетки имеют прозоры 16 мм. На очистных станциях решетки не
устраивают в тех случаях, когда сточные воды поступают через кана-
лизационную насосную станцию. Песколовки применяют типовые с
круговым движением воды; удаление выпавшего песка производится с
помощью гидроэлеваторов. Уловленный песок направляют для обезво-
живания на песковые площадки. Количество задержанного песка в.
песколовке принимается по нормам для бытовых сточных вод. Освет-
лители-перегниватели1 представляют собой комбинированное сооруже-
ние для механической очистки сточных вод и сбраживания осадка»
молокоперерабатывающих заводов (рис. VIII.3).
Рис. VII 1.3. Схема осветлителя-псрегнивателя
/ — подводящий желоб; 2 — центральная труба: 3 — отражательный щит;
4 — камера флоакуляции; 5 — осветлитель; 6 — перегниватель; 7 — иловая
труба из осветлителя; 8 — иловая труба из перегнивателя; 9 — переливная
труба; 10— сборный лоток; // — труба для перемешивания и загрузки
осадка; /2 — лоток для сбора и удаления плавающих веществ
В осветлителе 5, являющемся внутренней частью сооружения,
сточная вода аэрируется засасываемым из атмосферы воздухом. Сна-
ружи осветлителя располагается перегниватель 6. Сточная жидкость
подается по лотку 1 в центральную трубу 2, к которой прикреплен от-
ражательный щит 3. Водовоздушная смесь из центральной трубы по-
ступает в камеру флокуляции 4, через нижнее отверстие которой сточ-
ная жидкость направляется в отстойную зону осветлителя. Осветлен-
ная жидкость поступает ,в сборный лоток 10, по которому она отво-
дится на биологическую очистку.
Осадок выпадает на дно осветлителя, имеющего уклон 50°, откуда
но иловой трубе 7 под гидростатическим напором 1,7 м выпускается в
перегниватель 6. Всплывающие на поверхность отстойной зоны и ка-
меры флокуляции осветлителя легкие вещества направляются в перс-
гниватель.
1 Разработаны кафедрой канализации Ленинградского инженерно-строительного
института.
287 ’
Расчет осветлителей для сточных вод предприятий молочной про-
мышленности ведется по максимальному часовому расходу сточных
вод, принимаемому равным 10% суточного расхода. Продолжитель-
ность отстаивания — 0,5—1 ч; эффект осветления — 70%; влажность
выпавшего осадка — 97—98%; БПК осветленной сточной воды —
1200 мг[л.
Аэротенк с низконапорной аэрацией представлен на рис. VIII.4.
Поперечное ссченцф
Рис. VIII.4. Аэротенк с низконапор-
ной аэрацией
/ — однокоридорные аэротенки; 2— вто-
ричные отстойники; 3 — контактный ре-
зервуар; 4 — лоток для осветленной жид-
кости; 5 — впускное устройство; 6 — пере-
крытие лотка; 7 — смотровой люк: 8 —
подача воздуха; 9 — распределительный
воздуховод; 10 — воздушные стояки; 11 —
дырчатые трубы; 12— трубопровод воз-
вратного активного ила; 13 — трубопровод
очищенной воды для пеногашения; 14 —
трубопровод для удаления активного ила:
15— подача хлора; 16 — ершовый смеси-
тель; 17 — трубопровод для удаления
осадка из контактного резервуара; 18—
продольная перегородка: 19— отвод очи-
щенной волы
При проектировании аэротенков с низконапорной аэрацией прини-
мают:
впуск очищаемой сточной жидкости производится рассредоточенио
пю длине аэротенка;
впуск возвратного активного ила производится в одной точке в на-
чале аэротенка;
окислительная мощность — 1200 г/.и3 аэротенка в сутки;
глубина аэротенка — 3—4 м\
расположение аэраторов на глубине 0,8 м от поверхности воды з
аэротенке;
расход воздуха — 300 м3 на 1 кг БПКполи-
площадь (в плайе), занимаемая аэраторами, — 0,5—0,25 площади
зеркала воды;
.288
устройство аэраторов в виде решетки из труб с щелями 3—5 мм,
нарезанными с нижней стороны трубы на глубину >/з их диаметра, на
расстоянии 30—60 мм друг от друга;
скорость движения воздуха в трубах (аэраторах)—не менее
5 м]сек, а при выходе из щелей — 9—15 м)сек.-, сопротивление в систе-
ме щелевых труб — 40—50 мм вод. ст.-,
продолжительность аэрации — 24 ч;
концентрация активного ила — 3 г'л по сухому веществу;
количество избыточного активного ила — 8—9% БПКполн сточных
вод, поступающих на очистку в аэротенки.
Число секций аэротенков зависит от расчетного суточного расхода
сточных вод, однако должно быть не менее двух.
Для подачи воздуха в аэротенки используются вентиляторы высо-
кого давления (вместо турбовоздуходувок).
Зависимость продолжительности аэрации сточных вод от их кон-
центрации при концентрации активного ила в аэротенке 3 г/л по су-
хому веществу показана на графике рис. VIII.5.
Рис. VIII.5. Зависим!сть продолжительности аэрации сточных
вод от их концентрации
Расход воздуха для обеспечения требуемой скорости окисления
органических веществ определяется исходя из окислительной мощ-
ности аэротенка с учетом среднего дефицита кислорода в иловой сме-
си, равного 0,7, и коэффициента пересчета скорости химического окис-
ления на скорость биохимического окисления, равного 0,8. Следова
тельно, скорость окисления органических веществ составляет 0,7X
ХО.8 = О,56 величины окислительной мощности аэротенка.
Необходимый расход воздуха может быть определен по графику
(рис. VIII.6).
По заданной величине скорости окисления органических веществ
проводится вертикаль до пересечения с линией дефицита кислорода
dcv, далее из точки пересечения проводится горизонтальная линия до
прямой перссчетного коэффициента Кох, а затем вертикальная линия
до пересечения с кривой заглубления аэратора. На оси ординат нахо-
дим необходимый расход воздуха Г) в лг’/ч на 1 м3 объема аэротенка.
Аэротенки с механической аэрацией (рис. VIII.7) представляют со-
€>ой прямоугольный резервуар, разделенный па два коридора продоль-
ной перегородкой, не доходящей до торцовых стен. Аэротенки сблоки-
рованы по два с общей разделительной стопкой между ними. Однако
каждый аэротенк работает независимо от другого.
19 Зак. 223
289
В первом по ходу жидкости коридоре установлена лопастная ме-
шалка, погруженная в воду на 0,9 м от поверхности. Эта мешалка обе-
спечивает поверхностную аэрацию сточных вод, перемешивание иловой
смеси со сточной водой н
движение ее с пезамедляю-
щимися скоростями.
Мешалка вращается со
скоростью 50 оборотов в ми-
нуту и приводится во вра-
щение электромотором че-
рез редуктор. Приводы ме-
шалок размещаются в про-
ходах между аэротенками.
Аэротенки небольшой
производительности жела-
тельно размещать в зда-
ниях.
Осветленные сточные во-
ды, предварительно смешан-
ные с активным илом, по-
ступают по лотку в первый
коридор и в течение дли-
тельного времени циркули-
руют в аэротенке. Одновре-
менно через окно, располо-
женное во втором коридоре,
производится выпуск очи-
щенной воды.
Высококонцентрированные
по БПК стоки, поступаю-
щие в аэротенки, разбав-
ляются предварительно очи-
щенными стоками, циркули-
рующими в аэротенке. При
таком разбавлении и при-
нимаемой продолжительно-
сти аэрации 24 ч специаль-
ные регенераторы активного
ила не предусматриваются.
При проектировании аэ-
ротенков с механической аэ-
Рис. VIII.6. График для определения необхо-
димого расхода воздуха
d.:i,— линия дефицита кислорода; А%— пе-
рееме тый коэффициент; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 — за-
глубление системы щелевых труб в ,и
рацией принимают:
минимальная температура очищаемой жидкости — 9СС;
окислительная .мощность —1200 г на 1 л/3 объема аэротенка в
сутки;
количество избыточного активного ила зависит от степени очистки
сточных вод; в среднем опа равна 8—10% величины БПК:,,.,,. сточ-
ных вод;
глубина проточной части аэротенков— 1,5 л;
расчетная скорость движения жидкости в аэротенке должна быть
не менее 0,5 м!сек.
Высоконагружаемые биологические фильтры могут работать но
одноступенчатой пли двухступенчатой схеме. Расчетные параметры
для проектирования высоконагружаемых биологических фильтров (при
температуре очищаемых сточных вод не ниже 15°С) принимаются по
табл. VIII.3.
290
1-i
План
Рис. VIII.7. Аэротенк с механической аэрацией
/ — нои.одяшие лотки; 2— отводящие лотки; 3 — механический аэ-
ратор; 4— трубопровод опорожнения аэротенка; 5 — приводной
механизм аэратора; б — механический аэратор; "--сборный тру-
бопровод; 8 — приемный резервуар иловой насосной станции: 9-
служебные настилы: 10 — патрубок для стока воды: 11— щитовые
затворы; 12 — съемные мостики: 13— сборный лоток; 14 — площад-
ка вентиляционной камеры
Таблица VIII.3
Расчетные параметры для проектирования высоконагружаемык биоло|ических фильтров
Параметр Одноступен- чатая схема Двухступен- чатая схема
Окислительная мощность 1 .я» загрузки в г лП-сутки 1000 1400
1 идравлическая нагрузка в ,и:) '.я2 • сутки 15 40
Расход воздуха на 1 кг снятой БЫК,.,..,, в ,ч3 кг 40 40
Количество избыточной биоплеики в е ,и:! сточных вод . . . . 85 НО
Двухстепенная работа фильтров может приниматься с перемежаю-
щим орошением. Продолжительность работы каждого фильтра в ка-
честве первой ступени 5—10 суток. Конструкция высоконагружаемых
биофильтров принимается по типовым проектам.
Другие сооружения для очистки сточных вод молочной промыш-
ленности (вторичные вертикальные отстойники, контактные резер-
вуары. иловые площадки и пр.) принимаются по типовым проектам.
К этим сооружениям не предъявляются какие-либо особые требова-
ния. специфичные для сточных вод молочной промышленности.
!9:: Зак. '.23
291
Сбраживание осадка сточной жидкости, избыточного активного ила
и биопленки рекомендуется производить в септической камере отстой-
пика-перегнивателя.
При расчете септической камеры принимаются: доза загрузки осад-
ка—1,5—2% в сутки; влажность осадка, выпавшего из’ сточных
вод, — 97—98%; количество избыточного активного ила — 8—10%
БПК поли сточных вод, поступающих в яэротснки' количество биоплен-
ки — 85—НО г/л«3 очищенных сточных вод; средняя зимняя темпера-
тура сточных вод— 16—17°С.
2. МАСЛО-ЖИРОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
К этому виду производств относятся маслоэкстракционные, гидро-
генезационные и маргариновые заводы.
Маслоэкстракционные заводы
Сырьем для маслоэкстракционных заводов служат подсолнечные,
хлопковые и соевые семена. Готовой продукцией является подсолнеч-
ное, хлопковое и соевое масло, а также отходы производств — под-
солнечный, хлопковый и соевый жмыхи.
Технологический процесс производства состоит в подготовке мас-
личных семян к прессованию: семена очищаются, сушатся и измель-
чаются. После этого путем прессования на прессах непрерывного дей-
ствия из семян выделяется масло. При этом получается прессовый
жмых, из которого на экстракционных установках дополнительно из-
влекается масло; в качестве растворителя применяется бензин. Полу-
ченное масло очищается от жирных кислот и фосфорсодержащих ве-
ществ, а затем расфасовывается в стеклянную тару.
Сточные воды от водоотделителей и шламовыпаривателей экстрак-
ционного отделения содержат 10—60 мг/л бензина.
Сточные воды от цеховых жироловок отделений рафинации и рас-
фасовки масла содержат жировые примеси.
Сточные воды маслоэкстракционных заводов загрязнены в основном
взвешенными веществами — 500—600 мг/л-, БПКб этих стоков состав-
ляет 600 -800 мг/л.
Гидрогенезационные заводы
Основным сырьем для гидрогенезацпонных заводов служат расти-
тельные масла, рыбий и китовый жиры. Готовой продукцией являются
саломас для пищевых целей, саломас для мыловарения и саломас для
производства маргарина.
Гидрогенезация — технологический процесс получения твердых жи-
ров из жидких масел путем насыщения их водородом. Масла предва-
рительно рафинируются — нейтрализуются и промываются, а затем
поступают в автоклавы, где процесс ведется при давлении 3 ати и тем-
пературе до 200сС.
Количество загрязненных производственных сточных вол—-16 м3
на 1 т саломаса.
Производственные сточные воды загрязнены жирами 160
250 мг/л. взвешенными веществами — 200—600 мг/л, БПК5 составляет
400—600 мг/л.
292
Маргариновые заводы
Сырьем для маргариновых заводов служат саломас, получаемый с
гидрогенсзаписнных заводов, растительное масло и молоко. Готовой
продукцией является маргарин, изготовляемый по различным ре-
цептам.
Масло, поступающее на завод, предварительно рафинируется и де-
зодорируется, затем из основного сырья приготовляется маргариновая
эмульсия, которая охлаждается в холодильных барабанах и подвер-
гается последующей механической обработке. Полученный маргарин
расфасовывается.
Количество загрязненных производственных сточных вод — 20 м!
на 1 т маргарина.
Производственные воды маргариновых заводов содержат жировые
примеси, взвешенные вещества в количестве 250—800 мг/л; БПК5 этих
стоков колеблется в пределах 400—1600 мг/л.
На предприятиях масло-жировой промышленности проектируется
две сети канализации: для отвода незагрязненных сточных вод и для
отвода производственных загрязненных и бытовых сточных вод.
Сточные воды маслоэкстракционных отделений, содержащие бен-
зин, перед выпуском в канализацию подвергаются локальной очистке
в бензоуловителях (рис. VIII.8).
Рис. VII 1.8. Бензоуловитель
/ — входная труба; 2 — гидроэлеватор; 3 — лог:к для бензина; 4 — груба для отвода бен-
зина,- 5 -- выпуск в канализацию; 6 — огнепрегпадитель: 7 — бетонная решетка; 8 — вода в
капализапню
293
Сточные воды рафинационных отделений гидрогенезационных за-
водов, отделений рафинации и расфасовки масла маслоэкстракцион-
ных заводов, содержащие жировые вещества, перед сбросом в наруж-
ную канализацию проходят локальную очистку в цеховых и наружных
жироловках, устраиваемых по типу нефтеловушек (рис. VIII.9).
Рис. VI 1.9- Жароловка
/ — водоподающая труба; 2 — водоотводящая труба; 3 — жироотводя-
щая труба; 4 — жиросбордик; 5 — ручной и центробежный насосы
При проектировании жироловок принимается:
Количество секций в шт.................... не менее двух
Продолжительность отстаивания в ч......... 2
Скорость движения жидкости в мм!сек .... 0,5
Условный расчетный диаметр шариков жировых
веществ в микронах........................ 80—100
Удельный вес жировых веществ.............. 0,9
Концентрация жировых веществ в мг/л .... 2,5—3,5
Для более полного выделения жировых веществ необходимо пре-
дусматривать подогрев содержимого жироловок; в качестве теплоно-
сителя обычно используется острый пар.
Отвод жировых веществ в сборные камеры производится щелевы-
ми поворотными трубами. Из камер они перекачиваются насосами в
производственные цехи для утилизации.
Производственные стоки, прошедшие локальные очистные сооруже-
ния, направляются в городскую канализацию для совместной биохи-
мической очистки с бытовыми стоками. При невозможности выпуска
производственных стоков в городскую канализацию их следует под-
вергать самостоятельной биохимической очистке.
Расчет сооружений для биохимической очистки сточных вод ведет-
ся по СНиП П-Г.6-62.
294
3. ПРЕДПРИЯТИЯ СПИРТО-ВИННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ,
СОКОВ И НАПИТКОВ
К этому виду предприятий относятся пивоваренные заводы, заводы
безалкогольных напитков, ликеро-водочные заводы, а также паточные
и крахмальные заводы.
Пивоваренные заводы
Сырьем для производства пива служат солод и несоложенные ма-
териалы.
Процесс производства пива заключается в его варке, охлаждении
и осветлении сусла, брожении и дображивании пива, его фильтрации и
розливе.
Отходы от полировки солода (солодовая дробина) направляются
на корм скоту. Хмелевая дробина удаляется в канализацию.
Удельный расход сточных вод составляет 0,12 лТ на 1 дкл пива, в
том числе загрязненных — 0,07 .и3 и незагрязненных — 0,05 м3.
Сточные воды пивоваренных заводов характеризуются слабокислой
реакцией (pH —6.7), они содержат 480 мг/л взвешенных веществ;
БПКэ этих стоков составляет 600 мг/л.
Заводы безалкогольных напитков
На заводах безалкогольных напитков производятся газированные
напитки и квас.
Сырьем для производства безалкогольных напитков служат сахар,
соки, экстракты, пищевые кислоты и вода.
В процесс приготовления газированных вод входят следующие
операции: осветление и фильтрация соков, варка сахарного сиропа,
обработка (фильтрация и умягчение) воды, приготовление и фильтра-
ция купажа, приготовление газированной воды, розлив напитков в бу-
тылки.
В процесс приготовления хлебного кваса входят следующие опе-
рации: дробление солода, приготовление квасного сусла (запаривание,
охлаждение, отстаивание, отделение от гущи, перекачка), брожение
квасного сусла, брожение, выдержка и розлив кваса.
Отходом производства является квасная гуща, которая использу-
ется в качестве корма для скота.
Удельный расход производственных сточных вод—0,03 м3 на
1 дкл напитков, в том числе незагрязненных — 0,01 м3.
Сточные воды заводов безалкогольных напитков характеризуются
нейтральной активной реакцией (pH =7), они содержат 200 мг/л взве-
шенных веществ; БПКб этих стоков составляет 400 мг/л.
Винные заводы городского типа
На винных заводах городского типа, располагаемых в городах,
производятся прием, обработка, розлив вин и коньяка в бутылки.
Технологический процесс производства вин включает следующие
операции: хранение, термическую обработку, оклейку, купаж и розлив.
Технологический процесс производства коньяков включает следую-
щие операции: хранение, переливку, фильтрацию и розлив.
Удельный расход производственных сточных вод составляет 0,08 №
на I дкл вина.
Производственные сточные воды имеют слабощелочную активную
реакцию (pH = 7,5), они содержат 150 мг/л взвешенных веществ,
БПК.5 этих стоков составляет 240 мг/л.
295
Ликеро-водочные заводы
На ликеро-водочных заводах изготовляются водка и ликеро-водоч-
ные изделия.
Основным сырьем для производства водки служат спирт-ректифи-
кат, спирт высшей очистки и умягченная вода; для ликеров — сахар,
ингредиенты, соки, сушеные и свежие плодоягоды.
Отходом производства является мезга, из которой в дальнейшем
отгоняется спирт.
Технологический процесс производства водки: приготовление сор-
тировки, очистка сортировки, розлив готовой водки.
Технологический процесс производства ликеров: приготовление со-
ков, морсов, настоев ароматических спиртов, сахарного сиропа; при-
готовление ликеро-наливочных изделий, розлив готовых ликеров.
Удельный расход сточных вод составляет 0,04 м3 па 1 дкл про-
дукта.
Производственные сточные воды ликеро-водочных заводов содер-
жат 750 мг/л взвешенных веществ; БПКз этих сточных вод составляет
620 мг]л.
Кукурузно-паточные заводы
Исходным сырьем для производства патоки служит кукуруза.
Промывка и транспортирование зерна перед замочкой барометри-
ческой водой, замочка зерна и двукратное его дробление, двукратное
выделение ростка, окончательный размол зерна и отцеживание жидкой
фазы от кашки на вакуум-фильтрах, выделение крахмала из фильтра-
та на гидроциклонах, отцеживание кашки после росткоотделителей и
отцеживание ростка и крупной мезги и их промывка глютеновой водой,
отделение крахмала от глютена с последующим сгущением глютена,
двукратная промывка крахмала свежей водой с температурой 70°С —
вот операции этого технологического процесса.
Промытый крахмал направляется для производства патоки.
Технологический процесс получения патоки по полунепрерывной
схеме включает следующие основные операции: непрерывное подкисле-
ние крахмала, непрерывное осахаривание и нейтрализация сиропа,
обезжиривание сиропа, фильтрацию жидкого сиропа, сгущение жид-
кого сиропа, фильтрацию густого сиропа, уваривание густого сиропа в
патоку и отправка готовой патоки па хранение в резервуары.
Побочные продукты производства сырого крахмала используются
для получения кукурузного корма и кукурузного нерафинированного
масла.
Удельный расход производственных сточных вод составляет
—-34 м‘‘ на 1 т патоки, в том числе 30 м3 незагрязненных стоков.
Загрязненные стоки содержат 2000 мг!л взвешенных веществ; БПК»
этих стоков— 1000 мг)л.
Картофельно-крахмальные заводы
Сырьем для производства служит картофель или смесь картофеля
с зерном. Готовой продукцией является сухой крахмал.
Технологический процесс состоит из следующих операций; отмыв-
ки картофеля от грязи, измельчения картофеля, отделения клеточного
сока и выделения свободного крахмала, освобождения крахмала от
соковых вод и мелкой мезги, окончательной очистки крахмала на гид-
роциклонах, обезвоживания крахмала на центрифуге, сушки, охлаж-
дения и просеивания крахмала
296
Получающиеся в процессе производства побочные продукты — кле-
точный сок, мезга и соковая вода — передаются в спиртовое производ-
ство.
Удельный расход сточных вод составляет: а) при смешанном сырье
(картофель и зерно) — 140 м3 на 1 т сухого крахмала; б) при карто-
фельном сырье — 200 м3 на 1 т сухого крахмала.
Загрязненные сточные воды на перечисленных предприятиях обра-
зуются при мойке технологического оборудования, полов и в результа-
те производственных потерь-утечек. Эти воды содержат от 2500 до
18 000 мг!л взвешенных веществ; БПК5 колеблется в пределах 1100—
1500 мг]л.
Незагрязненные сточные воды поступают от охлаждения техноло-
гического оборудования, компрессоров и конденсаторов.
Отведение сточных вод предприятий осуществляется по двум раз-
дельным сетям канализации: а) бытовых и производственных загряз-
ненных стоков; б) незагрязненных сточных вод.
В зависимости от местных условии незагрязненные сточные воды
могут быть объединены с загрязненными, а при наличии дождевой ка-
нализации— с дождевыми водами.
На пивоваренных заводах незагрязненная вода от охлаждения
сусла частично используется повторно для нужд горячего водоснаб-
жения завода и котельной.
Неиспользованная повторно часть сточных вод от охлаждения сус-
ла поступает в сеть незагрязненных вод.
Незагрязненные сточные воды от охлаждения холодильно-компрес-
сорной станции после охлаждения на градирнях используются в систе-
ме оборотного водоснабжения этой станции.
Вода от охлаждения аппаратов, а также переливная из баков хо-
лодной и горячей воды поступает в сеть незагрязненных сточных вод.
Загрязненные сточные воды от мойки оборудования, трубопрово-
дов и полов поступают в сеть загрязненных производственных и быто-
вых стоков.
На заводах безалкогольных напитков незагрязненные сточные во-
ды холодильно-компрессорной станции после охлаждения на градир-
нях используются в системе оборотного водоснабжения.
Сточные воды от охлаждения аппаратов поступают в сеть неза-
грязненных стоков.
Загрязненные сточные воды от мытья оборудования, трубопроводов
и полов поступают в общую сеть загрязненных производственных и
бытовых сточных вод.
На винных заводах городского типа незагрязненные сточные воды
от холодильно-компрессорной станции используются в системе обо-
ротного водоснабжения.
Загрязненные сточные воды от мытья оборудования, трубопрово-
дов, полов и обработки пробок поступают в сеть загрязненных про-
изводственных и бытовых стоков.
На ликеро-водочных заводах сточные воды образуются от охлаж-
дения перегонных аппаратов, охлаждения сиропов, охлаждения спир-
товых паров и мытья полов и оборудования.
Все сточные воды поступают в сеть загрязненных производственных
и бытовых стоков.
На кукурузно-паточных заводах незагрязненные сточные воды обра-
зуются от охлаждения вакуум-насосов, воздуходувок, барометрическо-
го конденсатора, холодильников для патоки и от котельной.
Эти сточные воды после охлаждения на градирнях вторично исполь-
зуют для гидроподачи сырья и других технических нужд, после чего
297
их сбрасывают в сеть загрязненных производственных и бытовых
стоков.
Концентрированная по органическим загрязнениям вода от про-
мывки крахмала полностью используется в технологическом процессе.
На картофельно-крахмальных заводах устраивается прямоточная
система водоснабжения.
Все сточные воды от гидротранспорта картофеля, картофелемойки,
отстойно-промывочной центрифуги, саржевых сит, осадочных центри-
фуг и гидроциклонов поступают в сеть загрязненных и бытовых
стоков.
Загрязненные сточные воды предприятий следует сбрасывать в
городскую канализацию для совместной с бытовыми стоками биохи-
мической очистки.
При отсутствии городской канализации загрязненные производст-
венные и бытовые сточные воды предприятий следует использовать
для орошения или очищать на локальных биологических сооружениях
в естественных или искусственных условиях.
Расчет сооружений для биохимической очистки сточных вод ведет-
ся но СНиП П-Г.6-62 с учетом данных о составе промышленных
стоков.
4. ЗАВОДЫ ПЕКАРСКИХ ДРОЖЖЕЙ
Основным сырьем дрожжевых заводов служит меласса, являющая-
ся отходом свеклосахарных производств. В ее состав входят сахар,
различные органические кислоты, вода и азотосодержащие вещества
(белки, аминокислота и др.).
Производство заключается в выращивании чистой культуры дрож-
жей с последующим ее размножением в дрожжсрастптельпых аппа-
ратах по периодической схеме в мелассовых и солевых питательных
средах при непрерывной аэрации. Выращенные дрожжи выделяются
на сепараторах, промываются и фильтруются на вакуум-фильтрах.
Прессованные дрожжи формуются и упаковываются на автоматах.
На дрожжевых заводах образуются незагрязненные сточные воды
от охлаждения дрожжей, питательной среды, воздуходувок и холо-
дильных установок и загрязненные от сепарирования и фильтрации
дрожжей, мойки полов, аппаратуры, трубопроводов и полотен.
Сточная вода от охлаждения дрожжей должна повторно использо-
ваться для приготовления дрожжей и питательной среды в тех опера-
циях, где не требуется холодная вода, а также для мойки полов, аппа-
ратуры, трубопроводов, полотен и на нужды котельной.
Данные об удельных расходах сточных вод приведены в табл.
VIII.4. Расходы незагрязненных сточных вод после охлаждения дрож-
жей и питательной среды приняты исходя из температуры воды для
охлаждения 14°С. При более высокой температуре охлаждающей воды
соответственно увеличивается ее расход (рис. VIII.10). При темпера-
туре воды, расходуемой на охлаждение дрожжей и питательной среды,
равной 14°С, коэффициент суточной неравномерности притока сточных
вод равен 1, с повышением температуры воды он возрастает
(рис. VIII.11).
Коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод сле-
дует принимать:
Для дрожжевых заводов производительностью 500 т
в год.............................................. 4,5
Для дрожжевых заводов производительностью 2500 т
в год.....................’......................... 4,2
Для дрожжевых заводов производительностью 6000 т
в год............................................... 3,3
298
Таблица VIII. 4
Удельные количества сточных вод заводов пекарских дрожжей
при температуре охлаждающей воды 14'С
Технологическая операция Расходы сточных вод по операциям в м3 на J т выпус- каемых дрожжей для заводов про- изводительностью в т в год
500 6000
Загрязненные сточные воды Сепарирование и фильтрация дрожжей Мойка полов Мойка аппаратуры и трубопроводов Монка полотен Стоки лаборатории Стоки котельной и возвращенный конденсат Бытовые стоки 35 1 15 0,7 6 4,8 0,5 34,5 0,7 9 0,7 1 3,6 0,5
Всего 63 50
Незагрязненные сточные воды
Охлаждение воздуходувок Охлаждение дрожжей и питательной среды (с вычетом 24 7
повторно используемой воды) 84 5'2
Всего 108 59
Высокие величины коэффициентов часовой неравномерности прито-
ка сточных вод объясняются периодической схемой технологического
процесса выращивания дрожжей.
Химический состав сточных вод приведен в табл. VIII.5.
Таблица VIII.5
Характеристика сточных вод заводов пекарских дрожжей
Показатель загрязненности Концентрация в лг/л
Загрязненные воды Незагрязнен- ные воды Общий сток
сепарирование и фильтрация дрожжей мытье полов, аппаратуры и пр. охлаждение дрожжей, пи- тательной сре- ды и возду- ходувок
Температура в С 16- -24 30 35 20- 25 20 -24
pH 6,3-6.8 6 -6,8 7 7,2 6,8—7
бпк2„ 2300-4300 800 -1000 0 650 880
Плотный остаток 2500 -5300 900- 1200 0 1400 -1650
Потери при прокаливании .... 700 -3700 300—600 0 1050—1100
Азот общий 75-200 50 —75 15-25 40 60
Аммиак 0,3 -3,5 — — 1,2
Фосфаты 4 — 10 - . 10 -30
Сульфаты 230 -350 — -- 125
Хлориды | 15-40 1 — — 15 -30
299
На заводах пекарских дрожжей устраиваются две канализацион-
ные сети: для загрязненных производственных и бытовых сточных
вод; для незагрязненных производственных и дождевых сточных вод.
Проектирование наружных канализационных сетей п насосных
станций для перекачки сточных вод производится по СНиП IIT.6-62.
Температура бЬЛ/ в °C
Рис, VIII.11. Зависимость коэффи-
циента суточной неравномерности
притока сточных вод от температу-
ры охлаждающей воды
14 15 16 17 16 19 го
Температура воды в °C
Рис. VIII.10. Зависимость расхо-
да незагрязненных сгонных вод
от температуры
Вследствие обильного ценообразования при транспортировке дрож-
жевых сточных вод расчетное наполнение канализационных коллекто-
ров следует принимать равным 0,4 диаметра трубы.
Наличие в производственных сточных водах сульфатов может при-
вести к разрушению бетона, поэтому канализационные сети укладыва-
ют из керамических труб с заделкой стыков асфальтом.
На выпусках производственных сточных вод из зданий следует
устанавливать гидравлические затворы.
Ввиду большой неравномерности притока сточных вод необходимо
предусматривать устройство регулирующих резервуаров, располагае-
мых перед насосными станциями или непосредственно перед очистны-
ми сооружениями при самотечном отводе сточных вод.
Емкость регулирующих резервуаров принимается в пределах 15—
25% суточного количества загрязненных производственных сточ-
ных вод.
Сточные воды дрожжевых заводов, как правило, следует выпускать
в городскую канализацию для совместной с бытовыми стоками биохи-
мической очистки. Применение биофильтров в качестве окислителей не
рекомендуется.
При отсутствии городской канализации, невозможности или неце-
лесообразности присоединения к ней производственных сточных вод
допускается их биохимическая очистка на локальных очистных соору-
жениях в естественных или искусственных условиях.
При проектировании первичных отстойников рекомендуется прини-
мать:
Продолжительность отстаивания в ч.................. 1.5
Влажность выпадающего осадка в %.................... 96
Эффект осветления в % .............................. 40
Снижение БПК2о в %.................................на 15
Остальные сооружения, входящие в состав очистной станции, про-
ектируются по СНиП П-Г.6-62
300
5. САХАРНЫЕ ЗАВОДЫ
Сахарные заводы делятся па сахаропесочные и рафинадные.
Сырьем для изготовления сахара служит сахарная свекла; рафинад
изготовляется из сахарного песка. Импортный сахар-сырец перераба-
тывается в сахарный песок.
Побочными продуктами сахарных заводов являются меласса и
жом; отбросами — фильтрационный осадок (известковый дефекат) и
земля., смытая со свеклы.
11а некоторых заводах из мелассы методом известковой сепарации
получают сахарный песок, а жом высушивают и брикетируют.
Технологический процесс производства состоит в следующем. Са-
харная свекла подается на переработку гидравлическим транспортом
и специальными свеклонасосами. Процесс переработки свеклы начи-
нается с ее мойки. Затем свекла проходит свеклорезку; полученная
стружка поступает па горячую диффузию. Сырой сок с диффузии об-
рабатывается углекислым газом в сатураторе и насыщается известью
в дефекаторе; выщелоченная стружка (жом) идет на корм скоту или
в яму, а потом прессуется: жидкость от жома сбрасывается в канали-
зацию. Насыщенный сладкий сок проходит фильтрацию, сульфитацию
газом SO2, выпарку и повторную фильтрацию; при фильтрации сока
получается фпльтр-прессная грязь (известковый дефекат). Очищенный
на фильтр-прсссах сок поступает в вакуум-аппараты, в которых начи-
нается процесс кристаллизации сахара; затем он проходит кристалли-
заторы с водяным охлаждением и центрифуги. В результате получа-
ются сахар-кристалл, подвергающийся сушке, и черная патока (ме-
ласса).
Кристалл — сахарный песок--в последующем может перерабаты-
ваться в рафинад.
Черная патока обрабатывается холодной водой и гашеной изве-
стью. в результате чего получается кальциевый сахарат. Последний
подастся в цех сатурации и присоединяется к общему технологическо-
му потоку: фильтрации, сатурации и т. д. В результате переработки
черной патоки получаются сахарный песок и отбросной черный щелок,
который может быть направлен на поля орошения или поля филь-
трации.
Производственные сточные воды сахарных заводов по степени за-
грязненности разделяются на три категории.
К первой категории относятся малозагрязненные сточные воды от
конденсаторов смешивающего типа, вакуум-аппаратов, выпарки и кон-
денсаторов вакуум-фильтров и незагрязненные воды от водокольцевых
насосов, компрессоров, теплообменников, утфелемешалок и сернистых
печей.
Малозагрязненные воды содержат следы сахара, некоторое коли-
чество аммиака и летучих органических веществ; температура этих
стоков 44СС.
Общее количество сточных вод первой категории составляет 8,2 я
на 1 г перерабатываемой свеклы.
Ко второй категории относятся загрязненные сточные воды от гид-
равлического транспорта свеклы, свекломойки, свеклонасосов и пр.;
общее их количество составляет 10,2 я3 на 1 т перерабатываемой
свеклы.
Сточные воды загрязнены землей, частицами ботвы, горошками,
обломками свеклы и ее соком.
К третьей категории относятся кислые волы диффузии загрязнен-
ные сточные воды от лаверов сатурационного газа, промывки ионито-
301
вых реакторов, мойки фильтровальных тканей, охлаждения известко-
вых печей, дренажные воды из сборников жома и избыток осветлен-
ной транспортно-моечной воды.
Количество сточных вод третьей категории составляет 1,3—1,5 м3
на 1 т перерабатываемой свеклы; сюда не входят отбросные щелочи
цеха сепарации мелассы и фильтрационный осадок, сброс которых в
канализацию не допускается.
Состав сточных вод свеклосахарных заводов зависит от степени ис-
пользования сточных вод в системах оборотного водоснабжения, за-
грязненности свеклы и метода удаления из производства известкового
осадка от фильтрации сока в сухом виде на специальные площадки
или в канализацию. В последнем случае значительно увеличивается
концентрация сточных вод и возрастают трудности их очистки.
Характеристика состава сточных вод приведена в табл. VII 1.6.
Таблица VIII6
Харак1епистика сточеых вод
Концентрация в г .г
Показатель . агрязненпости стоки первой категории стоки второй категории стоки гретьей ! категории 1
Взвешенные вещества Плотный остаток бнк5 Аммиак рн оо оо О »Л V- [ ! 1 - : । - । о о г- 1-10 1 .4-5 0,5- 1,8 6,3 -7,2 i 2-1 ! 1-2 ! 7- 9
Особенность эксплуатации свеклосахарных заводов заключается в
их сезонной работе, так как урожай свеклы перерабатывается с сен-
тября по январь месяц — за 150 дней.
На сахарных заводах проектируются раздельные канализационные
сети для отведения сточных вод: бытовых с самостоятельными очист-
ными сооружениями; незагрязненных сточных вод первой категории;
малозагрязпепных сточных вод первой категории; загрязненных сточ-
ных вод второй категории; загрязненных сточных вод третьей ка-
тегории.
При проектировании канализационных сетей главный коллектор
незагрязненных сточных вод первой категории при оборотном водо-
снабжении следует рассчитывать па одновременный сброс всех теплых
вод, поступающих па охлаждающие сооружения.
Коллектор загрязненных транспортно-моечных вод второй катего-
рии следует рассчитывать с учетом коэффициента неравномерности
1,2, а расчетную скорость движения жидкости принимать не менее
1,5 м/сек.
Коллектор загрязненных сточных вод третьей категории рассчиты
вается на наполнение 0,5 d вследствие сильного вспенивания сточной
жидкости; коэффициент неравномерности следует принимать 1,4, а
скорость движения жидкости — не менее 1 м/сек.
Водное хозяйство сахарных заводов организуется, как правило, с
оборотными системами водоснабжения и повторным использованием
сточных вод первой и второй категорий.
Сточные воды первой категории охлаждаются на вентиляторных
градирнях, хлорируются (дозой хлора 3 мг/л) для предупреждения
грибковых образований, после чего направляются в систему оборот-
ного водоснабжения (рис. VIII.12).
302
Для очистки повторно используемых сточных вод второй категории
(транспортно-моечных) по пути от пункта приемки свеклы до свекло-
мойки устанавливаются землеотделители, соломоловушки (рис. VIII.13),
песколовки (рис. VIII.14 и VIII.15) и камнеловушки (рис. VIII.16), а
на трубопроводе отработанной воды от
свекломойки — уловитель корешков и
боя свеклы (рис. VIII. 17).
Эти установки в значительной степе-
ни облегчают последующую очистку
сточных вод, особенно при применении
гидроциклонов.
Сточные воды второй категории очи-
щаются от взвешенных примесей обра-
боткой па гидроцпклонах или путем от-
стаивания в радиальных или горизонталь-
ных отстойниках с последующим хлори-
рованием и стабилизацией воды суспен-
зией извести. Образующийся при этом
избыток осветленных сточных вод на-
правляется в канализационную сеть
третьей категории. Схема очистки сточ-
ных вод второй категории представлена
па рис. VIII.18.
зянства сахарного завода (сточ-
ныс воды 1-й категории)
/ — добавка свежей воды; 2--главны;"!
корпус; 3—оборотная вода; -/ — хлор;
5 —сточная вола; 6 — градирни; 7
сборный резервуар; 5--сброс в кана-
лизацию; 9 — потери на испарение
В состав сооружений для механичес-
кой очистки сточных вод второй катего-
рии входят: установки для приготовле-
ния и подачи известкового молока; рс-
щетка с механизированным удалением
мусора, хвостиков и боя свеклы; песколовка; гидроциклоны или ради-
альпые, или горизонтальные отстойники со скребками и механизирован-
ным удалением осадка; хлораторная для осветленной воды.
Решетки и песколовки проектируются но СНиП П-Г.6-62.
Производительность гидроциклонов определяется по формуле
Q = 5 d0 d У gH л3/мин,
где <4 — эквивалентный диаметр подающего патрубка в наиболее уз-
кой части в см;
d — внутренний диаметр сливного патрубка в см;
Н— давление на входе в гидроциклон в иг/см2;
g - - ускорение силы тяжести.
Расчет гидроциклопов диаметром 500 мм Уфимского завода горно-
го оборудования производят по формуле, предложенной ЦНИИ сахар-
ной промышленности:
Q —3,48d0C/& у II мУсек,
где dQ — приведенный диаметр подающего патрубка, равный 0,074 м;
С — коэффициент, зависящий от диаметра грязевого патрубка d и
напора Н; при d=-40 мм и /7 = 2,5 кг/см2 С= 1,15;
/— коэффициент, зависящий от угла конусности гидроциклона;
при а = 20° /= 1;
/г — коэффициент, равный 0,8;
// — напор перед гидроциклоном, равный 2- -2,5 кг/см2.
303
Рис. VIII.13. Соломо.ювушка
I — ролики; 2 - - цепь втулочно-роликовая; 3 — гребенки; 4 — привод
Рис. VIII.1-1. Песколовка с меха-
ни юскои реше1кои производи-
тельностью V500 м"-‘ч фирмы
«Фив Лиль-Кай» (Франция)
1 - решетка; 2 — механические граб-
ли; 3— бункер для песка; 4 — гидро-
элеватор; 5 — отводной лоток
304
ll-ll Ul-III
Рис. VIII.15. Песколовка производительностью 2500 м3/ч фирмы
«Букау-Вольф» (ФРГ)
I-I
3232—
ак. 223
305
Рис. VIII.17. Уловитель корешков п боя свеклы
1 — водоподающая труба; 2 — водоотводящая труба; 3 — скребки
306
Рис. VIII.18. Схема водного хозяйства
сахарного завода (сточные воды II ка-
тегории)
/ — базисный склад свеклы; 2 — насос; 3 —
пескокамнеловушки; 4 — свекломойка; 5 — со-
ломоловушка; 6 — насосная станция и гндп'*-
циклоны: f—контрольная лаборатория; 3 —
улов корешков и боя свеклы
Линии: А — подача воды: Б — оборотная во-
да; В— осветленная вода; Г — свежая вода
Д — сточная вода: £ — ввод хлора; Ж —
смывная вода; 3 — сброс осадка сточной воды
Количество воды, отходящей с осадком, составляет около 20%.
Эффективность осветления сточных вод в гидроциклонах 70—75%.
Свекловичную грязь, выделенную из сточных вод гидроциклонами,
транспортируют насосами на дренирующие площадки; дренажные воды
можно использовать в обороте.
Количество пульпы, поступающей от гидроциклонов, составляет
около 1 м3 на 1 т перерабатываемой свеклы.
На дренирующих площадках остается 10% осадка с влажностью
50%; потери на фильтрацию и испарение составляют ориентировочно
0,1 м3 па 1 т свеклы.
При проектировании отстойников рекомендуется принимать:
Продолжительность отстаивания в ч.................. 2,5
Скорость движения воды в горизонтальном отстой-
нике в мм/сек.................................. 5
Нагрузку на 1 м2 поверхности радиального отстой-
ника в м3/ч ................................... I —1,2
Количество осадка в % ... '....................... 10% веса
свеклы
При проектировании хлораторной установки дозы хлора принимают
в зависимости от БПК осветленной воды исходя из расчета 1 мг хлора
на 100 мг БПКб, но не менее 5 мг/л воды.
Сточные воды третьей категории, загрязненные минеральными и
органическими примесями, подвергают биохимической очистке после
предварительного выделения основной массы минеральных примесей.
Особенность производства, сезонная работа в осенне-зимнее время,
относительно большое количество концентрированных по органическим
загрязнениям сточных вод и расположение большинства сахарных за-
водов в сельских местностях определяют целесообразность примене-
ния почвенных методов очистки.
На действующих сахарных заводах очистка сточных вод третьей
категории производится в основном на полях фильтрации с предвари-
тельным отстаиванием в земляных прудах-накопителях.
Накопленный объем сточных вод в прудах позволяет удлинить
период работы полей фильтрации с 5 до 11 мес. и проводить очистку
сточных вод в летнее время с повышенной интенсивностью.
20* Зак. 223
307
Пруды устраивают в виде каскада из трех-четырех прудов. В пер-
вом пруду происходит выпадение основной массы взвесей, при этом
БПК жидкости снижается на 20—55%. Дальнейшая очистка и стаби-
лизация воды происходит в последующих прудах.
Для сахарного завода, перерабатывающего 3000 т свеклы в сутки,
с количеством сточных вод третьей категории 4000 м3[сутки необходи-
мая емкость прудов-накопителей составляет 280—300 тыс. м3, а пло-
щадь полей фильтрации с условной нагрузкой 50 м3 на 1 га в сутки —
порядка 50 га.
Значительно более эффективным и экономичным решением явля-
ется очистка сточных вод на полях орошения с полным прекращением
выпуска сточных вод в водоем.
Средняя нагрузка сточных вод на поля орошения принимается
12 .и3 на 1 га в сутки. С учетом сезонности работы заводов орошение
сточными водами носит влагозарядково-удобритсльный характер.
За счет использования сточных вод сахарных заводов для ороше-
ния полей потребность сельскохозяйственных культур в калийных
удобрениях обеспечивается полностью, в азотных удобрениях — на 50—
70% и в фосфорных — на 40—50%.
Для завода, перерабатывающего 3000 т свеклы в сутки, с количе-
ством сточных вод третьей категории 4000 м3/сутки полезная площадь
земледельческих полей орошения составляет около 350 га.
Глава IX.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. ПРОИЗВОДСТВО БИОСИНТЕТИЧЕСКИХ АНТИБИОТИКОВ
К биосинтетическим антибиотикам относятся пенициллин, стрепто-
мицин, тетрациклин и др.
Технологический процесс производства этих препаратов в основ-
ном аналогичен и состоит из следующих операций: ферментации и по-
лучения нативного раствора; выделения и химической очистки натив-
ного раствора с получением антибиотика требуемого качества; сушки
и фасовки готового препарата.
На заводах антибиотиков образуются загрязненные сточные воды
в цехах ферментации, фильтрации, выделения и химической очистки и
в цехе оформления готовой продукции; незагрязненные сточные воды
образуются на компрессорных и холодильных станциях, а также при
охлаждении ферментаторов и другого технологического оборудования.
Количество сточных вод на 1 т антибиотика составляет: загрязнен-
ных — 4000—6000 м3, незагрязненных — 3500—6000 м3.
Коэффициенты часовой неравномерности притока загрязненных
сточных вод колеблются от 1,5 до 2,2; незагрязненных — от 1,1 до 1,4.
Характеристика сточных вод от цехов выделения, химической очи-
стки и ферментации различных производств приведена в табл. IX. 1.
Таблица IX.I
Характеристика сточных вод производства антибиотиков
Показатель загрязненности Концентрация в г/л при производстве
пенициллина стрептомицина биомицина
pH Взвешенные вещества (в % объема сточных 4—5 2,5—4 4—7
вод) 2 1,5 1,5
бпк5 4-8 2,5-5 3,5-5
ХПК 7 4 5
Плотный остаток 10—20 10—30 10-20
Плотный остаток прокаленный 2,5—4,5 2 -6 2-5
Азот 0,02-0,055 0,025—0,05 0,02—0,05
На заводах антибиотиков устраивают три раздельные канализа-
ционные сети для отведения: а) производственных загрязненных сто-
ков; б) незагрязненных и дождевых сточных вод; в) бытовых сточ-
ных вод.
309
Проектирование наружных канализационных сетей и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП для бытовых
стоков.
Сети для отвода загрязненных производственных сточных вод укла-
дывают из керамических кислотоупорных труб. Лотки смотровых колод-
цев облицовывают кислотоупорным материалом.
Незагрязненные сточные воды следует использовать в замкнутых
системах обротного водоснабжения.
Отделенный от культурных жидкостей мицелий продуцента анти-
биотика, как правило, не должен сбрасываться в канализацию. Его сле-
дует подвергать сушке, а затем направлять на утилизацию или сжи-
гание.
Загрязненные производственные сточные воды подвергают биохи-
мической очистке; предварительно их усредняют, а в случаях низкого
pH смеси подвергают нейтрализации с последующим отстаиванием.
Емкость усреднителей принимают из расчета продолжительности
усреднения 8 ч по среднечасовому расходу; перемешивание стоков в
усреднителе производится сжатым воздухом; расход воздуха — около
5 м"‘ на 1 м!‘ стоков.
При проектировании станций нейтрализации сточных вод прини-
мают:
в качестве реагента — известковое молоко;
дозу извести — на 10% больше расчетной;
продолжительность контакта сточных вод и реагента в камере ре-
акции— 5 мин\
продолжительность отстаивания — 2 ч;
скорость протока: »
в горизонтальных отстойниках — не более 5 льч/сек;
в вертикальных отстойниках — не более 0,5 мм/сек.
Объем выпавшего осадка составляет 3% объема сточных вод;
влажность осадка достигает 99%.
Для обезвоживания осадка применяют иловые площадки на есте-
ственном или искусственном основании. Расчетная нагрузка осадка на
площадки 5 м:>/м2 в год. Шлам направляют в шламонакопитель или
шламоотвал.
Реагентное хозяйство станции нейтрализации, сооружения для обез-
воживания шлама и шламовые насосные станции проектируют по
СНиП.
После усреднения сточных вод, последующей нейтрализации и от-
стаивания их БПК снижается примерно на 15%.
При отсутствии очистных сооружений для городских сточных вод
производственные стоки подвергают самостоятельной или совместно с
бытовыми водами биохимической очистке. При этом БПК смеси быто-
вых и производственных стоков не должно превышать 1 г/л.
Биохимическую очистку рекомендуется вести по двухступенноп
схеме. В качестве окислителей применяют аэротенки-смесители с реге-
нераторами активного ила.
При проектировании аэротенков первой ступени принимают: окис-
лительную мощность — 2500 г/сутки на 1 м3 сооружения при концент-
рации активного ила в аэротенке-смесителе 3,5 г/л по сухому вещест-
ву; расход воздуха — 100 м3 па 1 кг сниженного БПК-
Под регенераторы отводится 25—50% объема аэротенков.
Прирост избыточного активного ила в аэротенках первой ступени
достигает 50% среднего БПК сточных вод.
310
Для аэротенков второй ступени принимают: окислительную мощ-
ность— 400 г/сутки на 1 м3 сооружения при концентрации активного
ила в аэротенке 2,5 г/л-, расход воздуха— 100 м3 на 1 кг БПК.
Прироста избыточного активного ила в аэротенках второй ступени,
как правило, не наблюдается.
Избыточный активный ил первой ступени аэротенков рекомендует-
ся направлять в первичные отстойники для использования его в ка-
честве биокоагулянта.
Количество мицелия, являющегося отходом цехов ферментации, при
производстве пенициллина составляет 30 кг на 1 млрд, единиц, влаж-
ность мицелия — 80—95%; от производства стрептомицина — 20 кг при
влажности — 85—90%; от производства биомицина — 20 кг при влаж-
ности 80—90%.
Высушенный мицелий используется в сельском хозяйстве как до-
бавка в корм домашних животных и птиц; при невозможности исполь-
зования мицелий сжигают. Сооружения сушки и сжигание мицелия
являются составной частью технологического процесса.
2. ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
В основе технологии химико-фармацевтического производства ле-
жат процессы тонкого органического синтеза с применением твердого,
жидкого и газообразного сырья разнообразных видов. Для производ-
ства препаратов и полупродуктов для них используется до 250—
300 видов органического и неорганического сырья. Часть сырья по
окончании синтеза переходит в отходы производства совместно с
частью продуктов побочных химических реакций, образующихся в
процессе синтеза. Объясняется это тем, что для проведения большин-
ства химических процессов все идущие в реакцию компоненты обычно
берутся с избытком. Производственные полупродукты также благодаря
неполноте реакций остаются частично в отходах производства. Кроме
того, многие виды сырья при реакциях не входят в состав получаемых
соединений, а применяются только как компоненты, создающие необ-
ходимую среду для синтеза (растворители, щелочи, кислоты).
В результате самые разнообразные виды химических продуктов мо-
гут оставаться в маточных растворах, промывных водах, водах от про-
мывки осадков, кубовых остатках и в других отходах производства.
В тех случаях когда это технически возможно, упомянутые веще-
ства извлекаются из отходов производства для утилизации и регене-
рации. Однако вследствие большой загрязненности отходов посторон-
ними побочными соединениями и отсутствия экономичных методов
извлечения водные растворы этих веществ сбрасывают в канализацию.
Химико-фармацевтическое производство делится на крупно- и мел-
котоннажное. Крупнотоннажное производство характеризуется 30—
60%-ным выходом продукта (в пересчете на исходное сырье) и синте-
зом, состоящим в среднем из 5—10 стадий; мелкотоннажное произ-
водство характеризуется 10—40%-ным выходом продукта и синтезом,
состоящим из 20 и более стадий.
С увеличением стадий производства и видов расходуемого сырья
увеличивается количество сточных вод на 1 т выпускаемой продукции.
На химико-фармацевтических предприятиях образуются два основ-
ных вида производственных сточных вод; загрязненные — от операций
фильтрации, отстаивания, декантации и др. и незагрязненные — от
компрессорных и холодильных станций и от охлаждения технологиче-
ского оборудования.
311
Количество сточных вод в м? на 1 т продукции и коэффициенты не-
равномерности их притока приведены в табл. IX.2.
Таблица IX.2
Удельные количества сточных вод на 1 г продукции и коэффициенты неравномерности
их притока
Производство Количество сточных вод в м3 Коэффициент неравномерно- сти притока загрязненных сточных вод
загрязненных незагрязненных
Крупнотоннажное химико - фармацевтичес • кое 400—600 900—1300 1,5-2,5
Мелкотоннажное химико - фармацевтичес- кое 5000—6000 10 000—15 000 1,5—2
Синтетические стероидные гормоны . . . 5000—7000 30 000—50 000 1,5—1,8
Синтетические антибиотики 500—800 6000—9000 1,5—2,2
Фитохимическое производство крупнотон- нажное 5000—8000 1000—2000 1,5-1,8
Фитохимическое производство мелкотон- нажное 2000—4000 2000—3000 1,5—2
Примечание. Коэффициент неравномерности притока незагрязненных сточных вод для
всех видов производства колеблется от 1,2 до 1,5.
Химический состав сточных вод химико-фармацевтических заводов
зависит от номенклатуры препаратов, выпускаемых производством, и
от их соотношения. В каждом конкрстно,м случае состав стоков должен
приниматься по технологическим данным. Ориентировочные данные
приведены в табл. 1Х.З и IX.4.
Таблица IX.3
Характеристика общего стока химико-фармацевтических заводов
Показатель загрязненности
Взвешенные вещества ..........................................
В том числе летучие ..........................................
Плотный остаток...............................................
Сульфаты......................................................
БПКполн............................. .........................
PH ...........................................................
Концентрация
в г/л
0,3—4
До 0,1
1,2—7
6—31
0,25-4,5
1,7—6,7
Таблица IX.4
Характеристика сточных вод отдельных производств
химико-фармацевтических заводов
Показатель загрязненности Производства
пирами- дона белого стрепто- цида синтоми- цина сульфо- хлорида
Концентрация в г/л
pH Взвешенные вещества Плотный остаток Сульфаты Хлориды Аммиачные соли БПК5 ХПК Бромирующиеся вещества 1,2 1,7 150 52 22 2,6 7,8 43 16,7 10 1,4 19 10,8 13,6 40 23,8 0,75 0,2 1 13,8 0,6 2,5 0,1 0,98 46,6 13,5 0,05 7,1 6
312
На химико-фармацевтических заводах устраивают три раздельные
канализационные сети: для отведения бытовых вод; для отведения за-
грязненных производственных сточных вод и для отведения незагряз-
ненных и дождевых сточных вод.
Проектирование наружной канализационной сети и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП для бытовых
сточных вод.
Сети для отведения загрязненных производственных сточных вод
укладывают из кислотоупорных керамических или винипластовых труб.
Лотки смотровых колодцев должны облицовываться кислотоупорными
материалами.
Кубовые остатки некоторых производственных операций содержат
смолистые продукты. Для предотвращения засорения сети па выпусках
из производственных корпусов, где возможен сброс подобных остат-
ков, следует устанавливать смолоуловители.
Незагрязненные сточные воды пригодны для использования в зам-
кнутых циркуляционных системах водоснабжения.
В загрязненных сточных водах содержатся весьма разнообразные
органические вещества, в том числе токсически действующие на
микронаселение биологических окислителей; биохимически трудно
окисляемые или вообще неокисляемые органические вещества, а так-
же неорганические вещества, концентрация которых превышает пре-
дельно допустимые нормы для биохимической очистки. Уничтожение
этих веществ производится на специальных локальных установках пу-
тем сжигания стоков; такие установки являются составной частью
технологического процесса. В технологической части проекта завода
должны предусматриваться установки для извлечения растворителей
путем отгонки их из отработанных стоков с последующей в случае
необходимости ректификацией для доведения до товарной кондиции,
а также установки для извлечения солей путем упарки маточников и
последующей кристаллизации. Конечным этапом обработки загрязнен-
ных производственных сточных вод является их биохимическая очист-
ка совместно с бытовыми водами или раздельно. Предварительно
производственные стоки усредняют и нейтрализуют с последующим
отстаиванием. Усреднители и нейтрализационные установки проекти-
руют по расчетным параметрам, приведенным в § 1 этой главы.
При выпуске загрязненных сточных вод в городскую канализацию
их подвергают предварительной подготовке на локальных установках.
Биохимическую очистку производственных стоков на заводских
очистных сооружениях целесообразно производить по двухступенной
схеме в аэротенках-смесителях (в каждой ступени). Аэротенки-смеси-
тели первой ступени рассчитывают исходя из окислительной мощности
600 г-сутки]м3 их объема при концентрации активного ила 3,5 г/д.
Расход воздуха в этом случае составляет 20 м*1м? сточной жидкости.
Объем регенераторов колеблется от 25 до 50% объема аэротенков.
Окислительная мощность аэротенков второй ступени составляет
400 г- сутки]мг. Расход воздуха не превышает 15 .и3/.и3 сточной жидко-
сти. Концентрация активного ила и объем регенератора такие же, как
в аэротенках первой ступени.
Прирост активного ила составляет 15% среднего БПК очищаемых
стоков. Избыточный активный ил направляется в первичные отстойни-
ки, где он используется в качестве биокоагулянта.
. <*
Г л а в a X. ' '
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ТОРФЯНОЙ
И ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. ТОРФЯНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Добыча торфа
Добыча торфа в настоящее время производится преимущественно
фрезерным способом. Добываемый торф частично перерабатывается в
брикеты. Из малоразложившегося верхового торфа производят тепло-
изоляционные плиты.
В процессе добычи торфа сточные воды образуются за счет осуше-
ния торфяного месторождения. С этим стоком из залежной толщи вы-
носятся гумифицированные частицы. По цвету, химизму и другим по-
казателям эти воды мало отличаются от поверхностного стока с участ-
ков месторождения торфа. Количество сточной воды и степень ее
загрязнения зависят от размеров площади водосбора, климатических
и метеорологических условий. При добыче воздушно-сухого торфа сток
воды достигает 30 м3/т.
Характеристика сточных вод при добыче торфа фрезерным мето-
дом приведена в табл. Х.1.
Таблица Х.1
Характеристика сточных вод при добыче фрезерного торфа
Месторождение и время года
низинные верховые
период внесезон- период внесезон-
добычи ное время добычи ное время
Показатель загрязненности
Концентрация в хг/л
БПК5 4—5 5 30-35 35—40
Окисляемость 10—15 10—15 90—100 80—85
Гуминовые кислоты — — 5—10 10—15
Цветность 703 653 65° 55—603
Взвешенные вещества 70—75 10 15-20 10-15
pH 6,3- -7,4
Производство торфяных брикетов и торфоизоляционных плит
Сырьем для торфобрикетных заводов служит фрезерный торф с
влажностью 45—55%. На заводе торф подвергают обезвоживанию и
сушке паром или генераторным газом, затем приготовляют шихту,
которая прессуется в брикеты.
314
Сырьем для фабрик торфоизоляционных плит служит фрезерный
торф с влажностью 90—92%. На фабрике торф подвергают обезвожи-
ванию и сушке паром или генераторным газом, затем приготовляют
и варят шихту, перерабатываемую в плиты.
На торфобрикетных заводах образуются незагрязненные и загряз-
ненные производственные сточные воды. Незагрязненные воды посту-
пают от охлаждения матриц прессов и маслоохладителей; загрязнен-
ные стоки поступают от мокрых циклонов систем обеспыливания,
скрубберов теплообменников, промывки бункеров электрофильтров и
от смыва торфяной пыли со стен и полов.
На фабриках торфоизоляционных плит незагрязненные сточные
воды образуются при, охлаждении вакуум-насосов; загрязненные —
при промывке сеток прессфбрм и прессов для отжимки плит.
Удельные расходы сточных вод на торфобрикетных заводах —
3,6 .и3 на 1 т брикетов (незагрязненных 0,7 м3, загрязненных 2,9 .и3),
на фабриках торфоизоляционных плит—150 м3 на 100 м2 плит (не-
загрязненных 60 м3 и загрязненных 90 м3).
Загрязненные сточные воды торфобрикетных заводов содержат
1,5 г/л торфяных частиц, а загрязненные стоки торфоизоляционных
плит — 0,8 г/л торфяных частиц.
Незагрязненные сточные воды торфобрикетных заводов и фабрик
торфоизоляционных плит следует использовать в системах оборотного
водоснабжения.
На заводах и фабриках устраивают раздельные сети канализации
для отвода незагрязненных сточных вод, загрязненных производствен-
ных сточных вод и бытовых сточных вод.
Канализационные сети и насосные станции перекачки сточных вод
проектируются по СНиП для городских сточных вод.
Очистку загрязненных производственных сточных вод производят
путем отстаивания. В этих целях применяют земляные отстойники,
устраиваемые в выработанных карьерах торфопредприятий или путем
обвалования участков земли, разделенных па карты.
Количество земляных отстойников должно быть не менее двух, что
обусловлено периодичностью удаления из них накопившегося осадка.
Каждая секция отстойника оборудуется самостоятельными подводя-
щими и отводящими устройствами для регулирования притока и отве-
дения осветленной сточной воды.
Удаление осадка из отстойников производится два раза в год при
помощи экскаваторов; влажность удаляемого осадка обычно не превы-
шает 85%.
Земляные отстойники рассчитывают на продолжительность отста-
ивания 2 ч; скорость протока в них сточных вод не превышает
10 мм/сек.
Осадок, удаляемый из отстойников, может быть использован в ка-
честве удобрения.
2. ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
В данную отрасль промышленности входят лесопильные и дерево-
обрабатывающие заводы.
Поступившая на предприятия лесопиления древесина (в виде хлы-
стов или бревен) выгружается на склад круглого леса или подается
непосредственно в бассейн лссоцеха. В этот же бассейн перед распи-
ловкой поступает также древесина, выгруженная па склад круглого
леса. В бассейне бревна освобождают от прилипших к ним песка,
грязи и льда. После распиловки доски отвозят на склад пиломатериа-
315
лов, где они сохнут. Высушенные доски отправляют потребителям.
При наличии на площадке деревообрабатывающих цехов часть досок
поступает в цехи деревопереработки.
Таким образом, в составе предприятия лесопиления имеются скла-
ды круглого леса, бассейны при лесоцехс, лесопильный цех, сушилки
и склады досок или пиломатериалов, а также вспомогательные цехи;
небольшие электростанции, котельные, гаражи и ремонтные мастер-
ские.
На предприятиях лесозаготовительной промышленности образуют-
ся незагрязненные сточные воды в лесопильных, шпалорезных, тарных
и разделочных цехах и загрязненные сточные воды в бассейнах лесо-
цехов, ремонтно-механических мастерских и в гаражах.
Количество незагрязненных сточных вод составляет 28,6 лг на 1 м3
пиломатериалов, количество загрязненных стоков — 5 м\
Сточные воды от бассейнов лесоцехов загрязнены в основном ко-
рой, древесными отходами и другими механическими примесями; сто-
ки ремонтно-механических мастерских и гаражей загрязнены незна-
чительным количеством механических примесей, минеральными кисло-
тами и их солями, эмульсиями минеральных масел и бензином.
На лесозаготовительных предприятиях со сроком эксплуатации до
15 лет самотечную канализационную сеть для производственных сточ-
ных вод разрешается устраивать из деревянных пластинчатых или
сверленых труб с деревянными смотровыми колодцами.
Насосные станции для перекачки сточных вод допускается строить
с раздельными машинным помещением и приемным резервуаром. При
производительности станции до 5 м3/ч допускается установка одного
рабочего насоса (резервный насос должен храниться на складе).
Сточные воды от бассейнов лесоцехов после осветления в самих
бассейнах могут быть выпущены в сеть незагрязненных вод или непо-
средственно в водоем.
Для предотвращения засорения канализационной сети на выпусках
сточных вод из бассейнов устанавливают решетки с прозорами 20 мм.
Загрязненные сточные воды от гаражей, авторемонтных мастерских
и моечных площадок подвергают механической очистке в грязебен-
зоуловителях; осветленную сточную воду допускается сбрасывать в
сеть незагрязненных сточных вод или непосредственно в водоем.
Грязебензоотстойники рассчитываются на продолжительность от-
стаивания 30 мин-, скорость протока в них сточной жидкости не долж-
на превышать 5 мм/'сек.
Количество выпадающего осадка достигает 3% объема сточной
жидкости.
Стоки от гальванических ванн авторемонтных мастерских до выпус-
ка в канализационную сеть следует подвергать нейтрализации.
Расчет нейтрализационной установки ведется по СНиП.
Глава XI.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ КИНОФОТОФАБРИК И ЗАВОДОВ,
ЗАВОДОВ ГРАМПЛАСТИНОК И ПРЕДПРИЯТИЙ
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. КИНОФАБРИКИ И ЗАВОДЫ
Заводы кинофотопленки
Заводы кинофотопленки на триацетатной основе включают следую-
щие основные цехи: малаксерный, отлива основы, синтеза эмульсин,
полива и отделки.
В малаксерном цехе растворяется триацетат целлюлозы в смеси
метиленхлорида, метанола и бутанола. Готовый раствор подается в
цех отлива основы, где на отливочных машинах в среде азота произ-
водится отлив основы (целлулоидной ленты шириной 1200 мм). Сушка
основы и нанесение па нее специальных слоев производятся в шкафах
досушки в токе воздуха, подаваемого из кондиционеров.
В цехе полива на основу наносится светочувствительный слой
эмульсии, приготовляемый в цехе синтеза эмульсии. Сушка политой
пленки производится в сушилках с подачей кондиционированного воз-
духа. Широкая пленка поступает в цех отделки, где ее режут на нуж-
ные размеры, перфорируют и упаковывают.
Кроме указанных выше основных цехов в составе производства
кинопленки имеются следующие вспомогательные цехи: а) рекупера-
ции и ректификации, в которых из смеси паров регенерируются рас-
творители; б) регенерации пленки и серебросодержащих вод, в кото-
рых производится смыв эмульсионного и прочих слоев с отходов плен-
ки при помощи растворов ферментных препаратов.
Регенерированные отходы пленки возвращаются в малаксерный цех
для переработки.
Полученные при смыве серебросодержащие растворы, а также се-
ребросодержащие стоки эмульсионного и поливного цехов подвергают
обработке с целью извлечения серебра, затем они проходят через от-
стойники и сбрасываются в канализацию.
Иа заводах кинофотопленки образуются загрязненные производст-
венные сточные воды от технологического оборудования цехов основы,
полива, приготовления эмульсий и других вспомогательных участков и
незагрязненные — от охлаждения технологических аппаратов, холо-
дильных и компрессорных станций, а также от установок кондициони-
рования воздуха.
При производстве 1 млн. пог. м пленки шириной 35 мм образует-
ся ~ 5000 мя производственных сточных вод.
317
Количество производственных сточных вод и коэффициенты нерав-
номерности их притока по основным цехам приведены в табл. XI. 1.
Ориентировочный состав сточных вод приведен в табл. XI.2.
Таблица XI.I
Количество производственных сточных вод и коэффициенты
неравномерности их притока по основным цехам заводов кииофотопленки
Цех Единица измерения продукции Удельное количество сточных вод в м3 на единицу измере- ния продукции Коэффициент неравномерно- сти притока сточнык вод
загрязненные незагряз- ненные
Основы 1 млн. пог, м пленки 7,5 по 1,5*—1**
Приготовления эмуль- сии 1 т эмульсии 42, в том числе 40 серебросодержа- щих 4,5 1,8*
Полива 1 млн. пог. м пленки 40, в том числе 15 серебросодер- жащих 20 1,8*
Опытно-копировальный 1 тыс. пог. м пленки 5 3 12*—1**
Регенерации 1 т пленки 30 — 1,5*
Ферментного препара- та 1 м3 продукта 17 20 1,8*—1,3**
Рекуперации и ректи- фикации * Загрязненные его ** Незагрязненные с 1 т рекуперирован- ного метиленхлори- да чные воды, точные воды. ' 26 700 1,3* -1**
Таблица XI 2
Ориентировочный состав сточных вод заводов кинофотопленки
Цех Показатель загрязненности Концентрация в мг[л
Основы Приготовления эмульсии Опытно-копировальный Полива: а) стоки от мойки оборудования и полов б) серебросодержащие стоки . . . Регенерации Гидролизный триацетат и рас- творители Фенол (HNaNHJ NO3 .VH4OH ' Желатина .7 Мочевина nhpo4 Na . Другие химикаты Метол Гидрохинон Сода ' Сульфит - Гипосульфит S-55 М-23 КВ-7 Кз [FeCNe] Химикаты Желатина Серебро бромистое Гитролизованпая желатина FeCI3 Следы 1,8 38 5 2 .1 0,7 0,6 Следы 2 6,8 8 29 500 2,7 2 0,1 80 Следы 500 . 200 9 5,!
318
П родолжение
Цех Показатель загрязненности Концентрация в мг]л
к2нро4 70
MgSO4 33
Ферментного препарата NaCl Пентон 2,4 11,4
Продукты разложения желати- 700
ны, мясо, агар-агар
Ацетон 40
Метиленхлорид 1150
Рекуперации н ректификации Бутанол Метанол 1150 650
Спирт этиловый 500
Этилацетат 200
Примечание. БПКв общего стока заводов кииофотопленки колеблется в пределах
ЬоО—750 мг!л.
На заводах кинофотопленки проектируют раздельные сети для от-
ведения сточных вод: бытовых и загрязненных производственных; про-
изводственных загрязненных, содержащих гипосульфит; серебросо-
держащих; производственных незагрязненных и дождевых.
Такое разделение сточных вод позволяет организовать извлечение
из них серебра и принять наиболее целесообразную схему очистки
сточных вод.
Трубопроводы канализационных сетей укладывают из керамиче-
ских труб; стыки трубопроводов для отведения сточных вод, содержа-
щих гипосульфит, заделываются битумной мастикой.
Проектирование канализационных сетей и насосных станций про-
изводится по СНиП П-Г.6-62.
Незагрязненные сточные воды от холодильных станций и кондицио-
нирования воздуха используются в системах оборотного водоснаб-
жения.
Незагрязненные сточные воды от теплообменников цеха рекупера-
ций и ректификаций, имеющие температуру 50°С, используются по-
вторно в цехе регенерации для смыва эмульсионного слоя с отходов
пленки.
Серебросодержащие сточные воды поступают на горизонтальные
отстойники для извлечения ценных примесей.
При проектировании горизонтальных отстойников принимают:
Продолжительность отстаивания в ч...................12
Скорость движения жидкости в отстойнике в мм/сек . . 0,5
Скорость осаждения взвеси в мм/сек .................0,06
Механическое удаление осадка, который направляется на ути-
лизацию для извлечения бромистого серебра
Осветленные серебросодержащие сточные воды поступают в сеть
бытовых и загрязненных производственных стоков, которые присоеди-
няются к городской канализации, а при отсутствии последней направ-
ляются на самостоятельную биохимическую очистку в аэротенках-
смесителях.
Проектирование и расчет сооружений для биохимической очистки
сточных вод производят по СНиП П-Г.6-62, принимая окислительную
мощность аэоотенка 500—600 г/.и3 в сутки.
319
Заводы фотожелатины
Желатина используется для приготовления светочувствительных
слоев кинофотоматериалов.
Основным сырьем для производства фотожелатины служат кости
и известь.
Технологический процесс производства состоит в дроблении, компо-
новке, обезжиривании, мацерации кости, золке, варке, желатинизации
и сушке.
Со склада кость поступает в дробильное и салотопное отделения.
После освобождения от пыли и грязи кости поступают в дробильные
машины, затем — в калибровочные барабаны для сортировки по раз-
мерам. Из калибровочного отделения кость поступает в чаны, зали-
вается водой и кипятится. После этих операций производятся отстаи-
вание, опорожнение чанов от сала и воды и выгрузка обезжиренной
кости. Далее кость промывается теплой водой и транспортируется в
мацерациоиное отделение, где минеральные вещества из кости удаля-
ются путем ее обработки слабым раствором кислоты. Из промывных
аппаратов кость поступает в зольники, где несколько раз обрабатыва-
ется известковым молоком. После золки сырье промывается проточной
водой, нейтрализуется и обеззоливается кислотой.
Промытое сырье поступает в чаны варочного отделения, заливает-
ся водой и варится в течение нескольких часов. Образовавшийся
бульон заливается свежей водой и нагревается до нужной темпера-
туры.
Для получения бульона более высокой концентрации он уваривает-
ся в вакуум-аппаратах. Уваренный бульон отбеливается химическими
реагентами, отстаивается и поступает на желатинизацию. После осаж-
дения преципитата он отправляется на сушку. На заводах фотожела-
тины образуются незагрязненные сточные воды от охлаждения техно-
логических аппаратов и загрязненные от различных промывок, смыва
полов и мытья аппаратуры.
Удельные расходы сточных вод от отдельных цехов и технологиче-
ских операций и коэффициенты часовой неравномерности притока
сточных вод приведены в табл. XI.3.
Таблица XI.3
Количество сточных вод и часовые коэффициенты
неравномерности нх притока
Цех или технологическая операция Расход сточ- ных вод в м* на 1 т фо- тожелатины Часовой коэффи- циент неравно- мерности притока сточных вод
Отделение обезжиривания костей и сушки 68 1,2
Цех экстракции 56 1,2
» мацерации 170 3
» варки 170 1,3
Получение преципитата 360 1,2
Состав сточных вод отдельных цехов и технологических операций
приведен в табл. XI.4.
Незагрязненные сточные воды варочного цеха повторно используют
для технологических промывок в цехах обезжиривания кости, преци-
питатном и станции приготовления известкового молока.
320
Таблица XI.4
Характеристика сточных вод заводов фотожелатины
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
отделение обезжири- вания и сушки цех экст- ракции цех маце- рации цех золки цех варки цех при» ципитата общий сток
Взвешенные вещества Белки и продукты их Незначи- тельное количест- во 500 Незначи- тельное количест- во — 40 Следы 30
разложения .... Следы Следы 150-500 10-80 Следы 1500 550—600
Жиры » » — — — — Следы
СаО — — 800—1700 30—100 — 1300 700
СаС2 — — 50—350 200—300 — 8500 2500
Кальциевые мыла . . — — — Следы Следы — Следы
pH 6- 7 6—7 2—8 9—12 5—8 9—12 8,5—9,5
Незагрязненные сточные воды от охлаждения поверхностных кон-
денсаторов в цехе экстракции и в отделении получения клея исполь-
зуют в системах оборотного водоснабжения.
Отходы мацерационного цеха — щелока, содержащие монокальций-
фосфат Ca(H2SO4)2 и отработанное известковое молоко, направляют
для переработки в преципитатный цех. Непосредственный сброс этих
отходов в канализацию недопустим, так как это может привести к за-
сорению канализационной сети.
На фотожелатинных заводах устраивают единую канализационную
сеть для отведения производственных загрязненных и бытовых сточных
вод.
Проектирование наружной канализационной сети и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП П-Г.6-62.
Сеть для отвода сточных вод цеха мацерации укладывают из кера-
мических труб; лотки смотровых колодцев выполняют из кислотоупор-
ных материалов.
Для очистки сточных вод фотожелатинных заводов устраивают це-
ховые очистные установки и общезаводские сооружения биохимиче-
ской очистки.
Для выделения твердых механических примесей из сточных вод от
смыва полов в отделении дробления кости и преципитатном цехе
устраивают горизонтальные отстойники, при проектировании которых
принимают продолжительность отстаивания 1 ч; скорость протока —
до 10 мм!сек\ объем выпадающего осадка — 0,1% объема сточной жид-
кости.
Извлеченный из отстойников осадок обезвоживается па центрифу-
гах и высушивается.
Для улавливания жира из сточных вод цеха обезжиривания устраи-
вают жироловку. Выходящие из жироловки обезжиренные сточные во-
ды сбрасывают в сеть производственных загрязненных и бытовых сточ-
ных вод.
Для улавливания бензина из сточных вод цеха экстракции устраи-
вают беязоловушку, проектирование которой входит в комплекс техно-
логического проекта.
Сточные воды фотожелатиновых заводов после локальных очист-
ных установок сбрасывают в городскую канализацию, а если ее нет, —
направляют на общезаводские сооружения для биохимической очистки.
21 Зак. 223 321
Общезаводские очистные сооружения проектируют по СНиП
П-Г.6-62, в качестве окислителей рекомендуется принимать аэротенки-
смесители.
Киностудии
Технологический процесс производства кинофильмов состоит из трех
основных периодов: подготовительного, съемочного и монтажно-тониро-
вочного.
Параллельно со съемками в цехах обработки пленки проводится
постоянная обработка отснятого материала (проявление негатива изо-
бражения и печатание рабочего позитива), а на стадии монтажно-то-
нировоччого периода — обработка оптической перезаписанной фоно-
граммы фильма.
На киностудиях образуются незагрязненные сточные воды в коли-
честве 28 м3 на 1 тыс. пог. м 35-миллиметровой пленки и производст-
венные загрязненные воды — 7 м3 на 1 тыс. пог. м пленки.
Незагрязненные сточные воды образуются от санитарных и техноло-
гических кондиционеров воздуха и от охлаждения оборудования.
Загрязненные сточные воды образуются от технологического обору-
дования (промывка пленки, частичный сброс отработанных растворов,
периодическая промывка технологического оборудования и коммуни-
каций).
Часовой коэффициент неравномерности притока сточных вод ра-
вен 1.
Сточные воды киностудий загрязнены разнообразными химическими
веществами, являющимися компонентами фоторастворов.
Ориентировочный состав сточных вод приведен в табл. XI.5.
Таблица XI.5
Ориентировочный состав сточных вод киностудий
Показатель загрязненности
Концентрация в мг/л
в общем стоке заг-
рязненных вод
Цветное проявляющее вещество—диэтилпарофенилленднамин . . .
Цветное сохраняющее вещество.................................
Красная кровяная соль .......................................
Водоумягчнтель М-23—этилендиаминтетрауксуснокислый натрий . .
Сульфат ........................... .........................
Гипосульфит ............... • . .................
Калий бромистый................. • ...................
Поташ .......................................................
Метол .......................................................
Гидрохинон ..................................................
Сода.........................................................
8,3
5
10
5
80
420
2.5
50
25
29
25
На территориях киностудий устраивают две раздельные канали-
зационные сети для отведения загрязненных производственных и быто-
вых сточных вод и для незагрязненных и дождевых сточных вод.
Проектирование наружных канализационных сетей и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП Н-Г.6-62.
Загрязненные производственные сточные воды могут быть сброшены
в городскую канализацию без какой-либо предварительной счистки.
Незагрязненные сточные воды должны использоваться в системах
оборотного водоснабжения.
322
Кинокопировальные предприятия
Кинокопировальные фабрики выполняют массовую печать цветных
и черно-белых кинофильмов.
Производство фильмокопий связано с химико-фотографической об-
работкой кинопленки в проявочных машинах. После каждой операции
обрабатываемая пленка промывается водой.
На кинокопировальных предприятиях сточные воды образуются в
цехах массовой печати черно-белых и цветных фильмокопий, в цехах
приготовления отбеливающих и фиксажных растворов, от обмыва тех-
нологического оборудования, а также от технологических и санитарных
кондиционеров.
Загрязненные сточные воды (~12 лП на 1000 пог. м фильмокопий)
образуются от операций промывки пленки, отделки концов пленки, со-
ставления технологических растворов и обмыва технологического обо-
рудования.
Незагрязненные сточные воды (~ 4 лг3 па 1000 пог. м фильмокопий)
образуются от последней промывки пленки в проявочных машинах, от
поверхностных воздухоохладителей технологических кондиционеров, из
поддонов оросительных камер санитарных кондиционеров, от водоколь-
цевых насосов и от химводоочистки.
Количество сточных вод отдельных цехов или технологических опе-
раций приведено в табл. XI.6.
Таблица XI 6
Количество сточных вод отдельных цехов
или технологических операций
Цех или технологическая операция Количество сточных вод в я3 на 1000 пог. м фильмокопии
загрязненные незагрязнен- ные
Цех массовой печати черно-белых фильмокопий 0,9 1,3
Цех массовой печати цветных фильмов 2,8 2,5
Цех гидратнвных фильмокопий 8,4 —•
Коэффициент часовой неравномерности притока загрязненных и не-
загрязненных стоков равен 1.
Состав сточных вод кинокопировальных предприятий приведен в
табл. XI.7.
Таблица XI.7
Характеристика сточных вод кинокопировальных предприятий
Показатель загрязненности Концент- рация в мг}л Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л
Метол Следы Диэтилпарофениллендиамин . . . Следы
Гидрохинон Поташ 0,2
Сульфат натрия Сода кальцинированная 0,4 0,2 Красная кровяная соль 0,1
Бромистый калий Следы Едкий натрий 0,1
Тносульфит натрия 2,4 Красители Следы
21' Зак. 223
323.
На кинокопировальных предприятиях проектируют две раздельные
канализационные сети: для загрязненных производственных и бытовых
сточных вод и для незагрязненных производственных и дождевых сто-
ков.
Проектирование наружных канализационных сетей и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП П-Г.6-62.
Загрязненные сточные воды кинокопировальных предприятий со-
держат незначительное количество загрязнений и могут быть выпущены
в городскую канализацию без предварительной обработки.
Незагрязненные сточные воды используют в системах оборотного
водоснабжения.
2. ЗАВОДЫ ГРАММОФОННЫХ ПЛАСТИНОК
В состав завода грампластинок входят следующие основные цехи:
производство грампластмассы, гальванический, прессовый и механиче-
ский.
Технологический процесс производства грампластинок: приготовле-
ние смеси порошкообразных компонентов; получение гранулированной
пластической массы; изготовление гальваническим методом никелевых
матриц; прессование грампластинок из гранулированной массы на гид-
равлических прессах.
В прессформы устанавливают диски матриц с нанесенной на них
записью звука. С матриц эта запись переносится на прессуемую плас-
тинку. При каждом прессовании происходят нагрев и охлаждение. Это
достигается попеременным прохождением воды и пара через каналы
прессформы.
В процессе производства грампластинок образуется значительное
количество сточных вод (свыше ~21 ООО м3 на 1 млн. грампластинок).
Основную массу их составляют незагрязненные сточные воды, образу-
ющиеся при охлаждении технологического оборудования цехов произ-
водства грампластинок, прессового цеха и установок кондиционирова-
ния воздуха; загрязненные сточные воды (350 xt3 на 1 млн. грампласти-
нок) образуются в гальваническом цехе при промывке матриц, в прес-
совом цехе при травлении прессформ и в механическом цехе.
Расход сточных вод по цехам и технологическим операциям и часо-
вые коэффициенты неравномерности притока сточных вод приведены в
табл. XI.8.
Таблица XI.8
Количество сточных вод и часовые коэффициенты неравномерности их притока
Цех или технологическая операция Удельное количество сточных вод в л3 на 1 млн. грампластинок Часовой коэф- фициент не- равномерности притока сточ- ных вод
загрязнен- ные незагряз- ненные
Гальванический цех 320 — 2-2,1
Травление прессформ 0,15 — Сброс пери- одический
Ремонтно-механический цех 23 — —
Цех приготовления грампластмассы — -3000 1,1 -1,3
Прессовый цех — - 17 000 1,1
ЗЙ
Коэффициент суточной неравномерности притока сточных вод ра-
вен 1.
Состав сточных вод гальванических цехов заводов грампластинок
приведен в табл. XI.9.
;: 1 Та б л и u а XI.9
Характеристика сточных вод гальванических цехов
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л IУказатель загрязненности Концент- рация в мг/л
Тринатрий фосфат Серная кислота Борная кислота Сульф-кислота Двухромовокислый калий , . . . 1 14 3 11,5 0,1 Хромовый ангидрид Углекислый никель Сернокислый никель Хлористый никель 10 6 12 1,5
Стоки механической мастерской и общий сток завода содержат
следы эмульсии и окалины; в стоке от травления прессформ содержится
300 г/л хлористого натрия, в общем стоке содержание его снижается
до 2,2 мг/л.
Состав сточных вод от промывки матриц и общего стока завода
грампластинок приведен в табл. XI.10.
Таблица XI.10
Характеристика сточных вод от промывки матриц
и общего стока заводов грампластинок
Показатель загрязлм; м Концентрация в мг/л Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
сток от промывки матриц общин сток сток от промывки матриц общий сток
Кислоты 25 8 Хром 5,5 1,5
Щелочи 1 0,5 Никель 6 2
На заводах грампластинок устраивают две раздельные канализаци-
онные сети: для отведения производственных загрязненных и бытовых
стоков, для отведения незагрязненных и дождевых сточных вод.
Проектирование наружных канализационных сетей и насосных
станций для перекачки сточных вод производится по СНиП П-Г.6-62.
Укладку канализационных сетей для отведения сточных вод галь-
ванического цеха и отделения травления прессформ до станции нейт-
рализации следует проектировать из керамических труб. Лотки смот-
ровых колодцев должны устраиваться с кислотоупорным покрытием.
Незагрязненные сточные воды должны использоваться в системах
оборотного водоснабжения. Повторно используются сточные воды от
установок кондиционирования воздуха и охлаждения технологического
оборудования цеха грампластинок. Незагрязненные сточные воды, от
охлаждения оборудования с температурой 14°С направляют в сборный
резервуар и после стабилизации (фосфатирования) подают в прессо-
вый цех. . : • •
325
Загрязненные сточные воды гальванического цеха поступают в ус-
реднитель, где происходит взаимная нейтрализация кислот и щелочей.
Усреднители рассчитывают на продолжительность пребывания сточной
жидкости не менее 1 ч.
Загрязненные сточные воды (включая стоки от гальванических це-
хов) после их нейтрализации направляют в городскую канализацию для
совместной очистки на городских очистных сооружениях. При отсутст-
вии городской канализации загрязненные воды направляют на само-
стоятельную биохимическую очистку. Сооружения для самостоятельной
биохимической очистки рассчитывают по СНиП П-Г.6-62.
з. полиграфическая промышленность
Состав и характер производства полиграфических предприятий оп-
ределяется номенклатурой выпускаемой продукции, тиражом выпуска,
красочностью, а также видом печатной продукции. Основные, наиболее
распространенные типы полиграфического производства: а) газетно-
книжно-журналыюе производство; б) книжно-журнальное производст-
во; в) производство по выпуску многокрасочной продукции.
Газетно-книжно-журнальное производство
Газетно-книжно-журналыюе производство обеспечивает выпуск ос-
новных видов полиграфической продукции: газет, книг, журналов с
применением трех способов печати — высокого, глубокого и офсетного
(могут быть производства только с одним или двумя видами печати).
В соответствии с этим в состав газетно-киижно-журнального производ-
ства входят следующие основные цехи: наборный; изготовление клише;
изготовление форм офсетной, глубокой и высокой печати; цехи высокой,
глубокой, офсетной, газетной печати; брошюровочно-переплетный цех.
В наборном цехе производятся набор текста издания и его комплек-
товка. В цехах изготовления клише и форм офсетной, глубокой газет-
ной и книжной высокой печати осуществляются фстопроцессы па бро-
можелатиновой основе, процессы химического травления металлов
(цинка, меди, никеля, алюминия) растворами серной, азотной и других
кислот, хлорным железом и другими химикатами, а также процессы
гальваностегии и гальванопластики никеля, меди, хрома, олова. В пе-
чатных цехах осуществляются процессы переноса изображения с форм
на бумагу. Цех отделки продукции объединяет технологические про-
цессы брошюровки, комплектовки и шитья блока и переплетные опера-
ции.
Книжно-журнальное производство
Это специализированное производство по выпуску книг и журна-
лов. В состав производства входят следующие основные цехи: набор-
ный; изготовления клише; изготовления форм высокой и офсетной пе-
чати; цехи высокой, офсетной и глубокой печати; цех отделки про-
дукции.
Назначение цехов аналогично описанным выше.
Производство по выпуску многокрасочной продукции
Это производство предназначено для выпуска плакатов, репродук-
ций с картин, а также многокрасочных книжных изданий.
Состав производства и назначение цехов аналогичны предыдущему.
Ряд цехов полиграфических предприятий по технологическим требо-
326
Таблица XI. 11
Количество сточных вод на единицу продукции
(на одну печатную форму размером 60X90 см)
Производство Система водо- снабжения Количество сточных вод в иа единицу продукции
загрязненные незагрязнен- ные
Газетно-книжно-журнальное производство . Прямоточная Прямоточная и 14 41
оборотная 2—2,5 2—2,3
Книжно-журнальное производство То же 1,5 4,5
Предприятия многокрасочной печати .... 0,6 11,8
Таблица XI.12
Характеристика сточных вод полиграфических предприятий
Показатель загрязненности
Концентрация в л<а/л
газетно-жур- нальные предприятия книжно-жур- нальные предприятия предприятия многокрасоч- ной печати
Г идрохинон Метол 0,6 0,5 0,6 0,5 0,4 0,3
Сульфит натрия 4,2 3,9 2,6
Поташ 4,2 3,9 2,6
Калий бромистый 0,6 0,6 0,4
Гипосульфит 17 16,7 10,8
Аммоний хлористый 8 8,3 5,4
Кислота уксусная 0,2 0,2 0,1
Красная кровяная соль 1,4 1,4 1
Аммоний двухромовокислый 2,5 2,3 2
Квасцы алюмокалиевые 16,5 6 —
Поливиниловый спирт 17,7 12 4,9
Спирт этиловый 8 5,6 6,6
Фе иол 3 2,8 —
Хромовый ангидрид Следы Следы 0,1
Формалин 10 <0,1 —
Метилвиолет <0,1 <0,1 <0,1
Натрий или калий едкий о,1 0,1 0,2
Кислота азотная <0,1 <0,1 <0,1
» серная <0,1 <0,1 0,2
» борная <0,1 0,1 0,1
» соляная <0,1 0,1 0,1
Калий бутилксантогенат — <0,1 0,2
» двухромовокислый — — 2
» марганцевокислый 2,2 — —-
Медь сернокислая 0,1 0,9 0,6
Никель сернокислый 0,1 0,8 0,5
» хлористый <0,1 0,1 <0,1
Натрий углекислый 0,1 0,3 0,1
Аммиак 0,1 —. 0,1
Железо хлорное • <0,1 — <0,1
Желатина фотографическая 0,6 — 0,4
Краситель конго 0,7 — ——
Алюминий сернокислый 1,5 — —
Скипидар н другие смывочные вещества 0,2 0,2 0,1
Мел химический 11,5 21 21
Олово сернокислое ..— Следы —
Зубной порошок — — 7,5
Калий железосинеродистый — 0,6 0.3
327
ваниям (работа с фотопленкой, растворами, многокрасочная печать)
обеспечиваются установками кондиционирования воздуха.
На полиграфических предприятиях образуются незагрязненные сточ-
ные воды от охлаждения технологического оборудования, от компрес-
сорных п холодильных станций и установок кондиционирования возду-
ха; загрязненные сточные воды — от технологического оборудования
цехов приготовления клише и форм офсетной, глубокой и высокой пе-
чати, печатных цехов и цехов отделки продукции.
Количество сточных вод в м3 на единицу продукции приведено в
табл. XI.11.
Коэффициент неравномерности притока сточных вод равен 1.
Характерной особенностью сточных вод полиграфических предприя-
тий является большое разнообразие содержащихся в них веществ
(табл. XI.12).
Сточные воды газетно-книжно-журнальных предприятий содержат
едкий натрий или калий~0,1 мг/л, азотную кислоту <0,1 мг/л. скипи-
дар и другие смывочные вещества <0,1 мг/л.
На полиграфических предприятиях проектируют две раздельные
сети: для отведения производственных загрязненных и бытовых сточ-
ных вод и для отведения незагрязненных и дождевых стоков.
Проектирование наружных канализационных сетей и насосных стан-
ций для перекачки сточных вод производится по СНиП П-Г.6-62.
Незагрязненные сточные воды используют в системах оборотного
водоснабжения. Загрязненные сточные воды содержат незначительные
количества различных веществ и могут быть выпущены в городскую
канализацию без предварительной очистки.
Г л а в a Xll.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
РЕЗИНОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К предприятиям резиновой промышленности относятся заводы: шин-
ные, шиноремонтные, резинотехнических изделий, регенераторные и ре-
зиновых изделий из латекса.
1. ШИННЫЕ ЗАВОДЫ
Технологический процесс производства шин состоит из следующих
операций: изготовления резиновых смесей; обрезинки корда; заготов-
ки деталей; изготовления протектора и крыльев; сборки покрышек; вул-
канизации покрышек; изготовления ободных лепт и камер и комплек-
тации шин.
Резиновые смеси для производства шин включают следующие ком-
поненты: натуральные и синтетические каучуки, наполнители (в основ-
ном сажи), мягчители (стеариновая кислота, канифоль, различные
масла и смолы), ускорители (каптакс, альтекс, ДФГ и др.), активаторы
(окиси цинка), вулканизирующие агенты (серия противостаритслей и
другие ингредиенты). Резиновые смеси изготовляются в резиносмесите-
лях.
Обрезинка кордов осуществляется на каландрах. Корд предвари-
тельно пропитывается латексной дисперсией, просушивается и в случае
необходимости проходит термическую вытяжку; затем обрезиненный
корд охлаждается и закатывается. После предварительного выдержи-
вания корд раскраивается и стыкуется. Затем на часть раскроенных
кордов накладывается резиновая прослойка. Подготовленные корды
поступают на сборку браслет — каркасов покрышек или непосредствен-
но на питатели сборочных станков.
Протекторы для покрышек изготовляются на специальных агрега-
тах. Выпущенная на этих агрегатах протекторная лента охлаждается
водой, просушивается и промывается клеем, после чего разрезается на
протекторы определенной длины и подается на сборку покрышек.
Загрязненные сточные воды образуются на участках протравки вен-
тилей, латексной и сажекаолиновой дисперсии, открытого охлаждения
резины и в ваннах каландровой линии.
Незагрязненные сточные воды образуются от охлаждения техноло-
гического оборудования и энергетических установок вспомогательных
цехов.
Количество сточных вод от отдельных технологических операций в
м3 на 1 шину приведено в табл. XII.1; коэффициент неравномерности
329;
притока сточных зод составляет 1,3—1,7. Состав сточных вод шинных
заводов приведен в табл. XII.2.
Таблица XII.1
Количество сточных
вод шинных заводов
Технологическая операция Удельное количе- ство сточных вод в л5 на 1 шину
загряз- ненных незагряз- ненных
Протравка вентилей . . 0,0001 Нет
Приготовление латексных изделий и ванны каландро- вой линии 0,001 »
Охлаждение заготовок протекторов и камер . . . 0.2—0;3
Охлаждение технологи- ческого оборудования и энергетических установок вспомогательных цехов . . 2,5-6* 2,5-6*
♦ Меньший расход прн производительности
завода свыше 1 млн. условных шнн в год.
Таблица XI 1.2
Характеристика сточных вод
шинных заводов
Показатель
загрязненности
Концентрация
в леа/л при
системе водо-
снабжения
прямо- оборот-
точной ной
Взвешенные вещества
Сухой остаток . . .
Вещества, экстра и -
руемые растворителегм .
БПК6 ...............
Хлориды ............
pH...................
Температура .........
30 100 5 00
5
2,5 45
5 350
7,5 7,7
20 20
2. ШИНОРЕМОНТНЫЕ ЗАВОДЫ
Покрышки подготовляются к ремонту в складском корпусе, где их
моют на моечных машинах и сушат инфракрасными лучами, после чего
они передаются в производственный корпус.
В производственном корпусе из покрышек вырезают поврежденные
места, затем они подаются на шероховку и дополнительно сушатся.
Просушенные покрышки промазываются клеем, снова сушатся, после
чего поврежденные места покрышек заделываются.
Затем ремонтируемая покрышка вулканизируется.
После ремонта местных повреждений на покрышки накладывается
протектор.
На шиноремонтных заводах загрязненные сточные воды образуются
Таблица ХП.З
Количество сточных вод
на шиноремонтных заводах
Производство Удельное количе- ство сточных вод в л3 на 1 по- крышку
загряз- ненных незагряз- ненных
Шиноремонтный завод (без производства починоч- ных материалов) То же (с производством починочных материалов) . 0,7—1,3 1,8—3 2,5-3 5-6
на участках открытого охлажде-
ния продукции и мойки посту-
пающих в ремонт автопокрышек.
Незагрязненные сточные воды
образуются при охлаждении тех-
нологического оборудования.
Количество сточных вод на
шиноремонтных заводах приведе-
но в табл. ХП.З; коэффициент не-
равномерности их притока со-
ставляет 1,2—1,-4.
Сточные воды шиноремонтных
заводов от участков открытого
охлаждения продукции загрязне-
ны тальком в количестве 1—
2 мг!л, а от мойки автопокры-
шек— твердыми механическими примесями в количестве 100 г/л. Тем-
пература загрязненных сточных вод колеблется от 20 до 35° С, а неза-
грязненных— от 17 до 20°С.
330
3. ЗАВОДЫ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
На заводах резинотехнических изделий изготовляются резино-ткане-
вые транспортерные ленты, приводные ремни, резино-тканевые рукава,
формовые и неформовые резинотехнические изделия.
Технологический процесс производства резинотехнических изделий
включает следующие основные операции: изготовление резиновых сме-
сей; выпуск полуфабрикатов; сборку изделий; их вулканизацию и от-
делку.
Резиновые смеси изготовляются в резиносмесителях или на вальцах;
этот процесс состоит из смешения каучуков с различными материалами:
сажей, серой, мелом, мягчителями и др.
Вулканизация резинотехнических изделий производится в котлах, на
прессах и в других аппаратах.
На заводах резинотехнических изделий образуются: сточные воды,
загрязненные следами талька на участках открытого охлаждения из-
делий; химически загрязненные сточные воды — на участках латуниро-
вочных автоматов и незагрязненные воды — от охлаждения технологи-
ческого оборудования.
Количество сточных вод заводов резинотехнических изделий приве-
дено в табл. XII.4; коэффициент неравномерности их притока состав-
ляет 1,2—1,5.
Таблица XII.4 Таблица XII.5
Количество сточных вод заводов Характеристика сточных вод заводов
резинотехнических изделий резинотехнических изделий
Вид продукции Единица продукции Удельное количе- ство сточных вод в м3 на единицу продукции Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л
загряз- ненных незагряз- ненных Взвешенные вещества . . бпк5 60—170 2,5—20
Транспортер- ные ленты и плоские привод- ные ремни . . Рукава . . . Формовые и неформовые де- 1 м* 1 пог. м о,1 0,1 0,25—0,3 0,2—0,3 Хлориды Сульфаты pH Температура в °C .... Сточные воды учас 50—60 60—75 7,2-7,5 17—25 тков ОТ-
тали Изделия сани- тарии и гигие- 1 т 50 -65 300—350 крытого охлаждения изделии загрязнены тальком 3—7 мг!л, а сточные воды участков лату-
ны Клиновидные и вентилятор- 1000 шт. 3—5 80—100 нировочпых автоматов чами (40—70 г/л), — щело- серной
ные ремни . . то же 15-20, 80-100 (1о— 20 г/л) и соляной (15—
20 г/л) кислотами.
Характеристика состава сточных вод заводов резинотехнических из-
делий приведена в табл. XII.5.
Состав сточных вод цехов губчатых изделий аналогичен составу
сточных вод заводов резиновых изделий из латекса.
4. РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ ЗАВОДЫ
Регенерация резины осуществляется водонейтральным, кислотным,
термохимическим методом и методом растворения. Ниже приводится
описание технологического процесса регенерации резины наиболее рас-
пространенным термохимическим методом.
331
На регенеративных заводах старые покрышки освобождаются от
бортов, разрезаются на борторезкс и рубятся на механических ножни-
цах и шинорезке. Затем резиновые куски дробятся вальцами, агрегиро-
ванными с вибрационными ситами.
Измельченная резиновая крошка подается в смеситель, где смеши-
вается с мягчителем и активатором; из смесителей готовая смесь по-
ступает в девулканизаторы.
Технологический процесс изготовления маканых изделий происходит
на трех участках.
На первом участке приготовляются различные дисперсии (цинко-
вая, серная), латексные смеси, растворы фиксаторов (хлористый каль-
ций с фенолом и водой), а также производятся подвулканизация ла-
тексной смеси, фильтрация смеси и растворов и подача их в основное
производство.
На втором участке изготовляется продукция с последующей сушкой
и вулканизацией.
На третьем участке производятся отделочные операции: промывка в
ваннах, сушка и талькирование изделий.
Технологический процесс производства губчатых изделий происходит
на четырех участках.
На первом участке приготовляются дисперсии, вулканизующие аген-
ты (сера, цинк), латексные смеси и различные растворы и эмульсии.
На втором участке производится вспенивание латексной смеси сжа-
тым воздухом.
На третьем участке формовые и неформовые изделия желатиниру-
ются и вулканизируются.
На четвертом участке изделия промываются и сушатся токами высо-
кой частоты.
На регенераторных заводах загрязненные сточные воды образуются
на участках мойки старой резины и на участках отжима девулканизата,
а в производстве регенерата термомеханическим методом—только на
участке мойки старой резины. Незагрязненные сточные воды образуют-
ся от охлаждения оборудования.
Количество сточных вод регенераторных заводов приведено в
табл. XI 1.6, коэффициент неравномерности их притока — 1,2.
У Таблица XILS
Количество сточных вод регенераторных заводов
Удельный расход
сточных вод в м3 на
единицу продукции
Технологическая операция продукции —— —
загрязнен- незагряз-
ных ценных
Регенерация резины методом:
нейтральным 1 т регене- 11 — 15 130 -160
рата
кислотным то же 11—15 130—160
растворения » 11- 15 130-160
термохимическим » 8—10 100—120
Производство губчатых изделий из латекса » 40—45
Мойка автопокрышек » 8—10 —
Отжим девулканизатора » 3—5 —
Производство маканых изделий из латекса 1000 шт. 65—75 130—135
33?
Загрязненные сточные воды от участков мойки старой резины и от
участков отжима девулканизата содержат большое количество взве-
шенных веществ (текстиля и резины). Состав сточных вод регенератор-
ных заводов характеризуется данными табл. XII.7, а стоков произ-
водства резиновых изделий из латекса — данными табл. XII.8.
Таблица XII.7
Характеристика сточных вод регенераторных заводов
Показатель загрязненности Метод регенерации
водоиейтраль- ный кислотный растворения
pH 6,8—5,2 2 5,5—5.2
Температура в СС 52 50 53
Взвешенные вещества в мг/л 1000—1150 800 70—75
Сухой остаток в мг/л 8500-18 000 2000 150—500
Фенолы в мг/л 0,5 0,1 0,2
БПКз 11 000—13 000 650—900 1500—6800
Хлориды 0,25 — 3.5
Осадок в % объема сточных вод 2,4 1,8 О
Таблица XII.8
Характеристика сточных вод производства резиновых изделий из латекса
Показатель загрязненности Концентра- ция в Показатель загрязненности Концентра- ция в ла/л
Мыла жирные Фенолы Хлористый кальций 0,5—1 0,7—0,8 20—30 Тальк Каолин Латекс 7—10 30—40 50—100
5. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
На заводах резиновой промышленности устраиваются раздельные
канализационные сети для отвода:
а) загрязненных производственных и бытовых сточных вод;
б) незагрязненных производственных и дождевых сточных вод.
В сеть загрязненных сточных вод направляются бытовые стоки: хи-
мически загрязненные сточные воды регенераторных заводов, латуни-
ровочных отделений и цехов губчатых изделий, участков протравки
вентилей, ванн каландровых линий, сажекаолиновой и латексной дис-
персии шинных заводов; промывочные воды заводов резиновых латекс-
ных изделий.
В сеть незагрязненных сточных вод направляются продувочные во-
ды систем оборотного водоснабжения, незагрязненные производствен-
ные стоки подсобных цехов, воды от охлаждения аппаратуры, откры-
той промывки и охлаждения резиновых изделий.
Канализационные сети и насосные станции для перекачки сточных
вод проектируют по СНиП П-Г.6-62.
На участках транспортирования кислых сточных вод укладывают
кислотоупорные керамические трубы со стыками из арзамитовой или
андезитовой замазки, стальные гуммированные трубы (при температуре
сточных вод не выше 65°С) и стальные трубы с покрытиями па базе
этиноля. Приемные резервуары насосных станций и лотки смотровых
колодцев для кислых сточных вод футеруют кислотоупорным кирпичом
333
ча арзамитовой или андезитовой замазке. Такие приемные резервуары
оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией с пятикратным обменом
воздуха.
Незагрязненные сточные воды и стоки, загрязненные твердыми ме-
ханическими примесями, после их осветления должны использоваться в
системах оборотного водоснабжения.
Сточные воды от мойки покрышек шиноремонтных и регенераторных
заводов очищают от механических минеральных примесей в цеховых
горизонтальных отстойниках, для которых принимают:
Продолжительность отстаивания............. 2 ч
Скорость протока сточных вод.............. 2 мм/сек
Расчетную глубину........................ не более 1,5 м
Высоту слоя осадка......................... 0,6.и
Осадок из отстойника удаляют для складирования в места, согла-
сованные с Госсанинспекцией.
Перед сбросом в сеть химически загрязненные сточные производст-
венные воды направляют в цеховую установку предварительной обра-
ботки, а концентрированные загрязненные остатки травильных латуни-
ровочных ванн сливают в емкости и вывозят на отведенные для захоро-
нения участки.
Сточные воды от промывных ванн участка протравки вентилей шин-
ных заводов перед выпуском в сеть загрязненных сточных вод подвер-
гают нейтрализации в цеховой нейтрализационной установке, которая
проектируется по СНиП П-Г.6-62.
Растворы меланжевой и соляной кислот с концентрацией более
10 г/л сбрасывать в канализацию запрещается. Эти растворы вывозят
в специально отведенные места по согласованию с органами Госсаннад-
зора.
Кислые и щелочные сточные воды от промывочных ванн участков
латунировочпых автоматов заводов резинотехнических изделий направ-
ляют з усреднители. Обычно устраивают не менее двух усреднителей
(один — для кислых, а другой — для щелочных стоков).
При проектировании усреднителя принимают: а) емкость — на
прием сточных вод в течение суток; б) перемешивание сточных вод —
сжатым воздухом; в) выравнивание концентрации — в отдельной каме-
ре, оборудованной автоматическим pH-метром, блокированным с запор-
ной арматурой усреднителей и арматурой на выпуске сточных вод из
камеры в бытовую канализацию; г) снижение температуры сточной
жидкости — в усреднителе щелочных стоков с 90 до 40°С путем подачи
отработанной воды производственного водопровода; д) контроль сни-
жения температуры щелочных стоков — автоматическим термометром г
датчиком импульса на закрытие или открытие запорной арматуры на
трубопроводе, подающем в усреднитель холодную воду; е) установку
автоматов, позволяющих регулировать сброс сточных вод с температу-
рой не выше заданной.
Сточные воды от участка приготовления латексных дисперсий, ванн
каландровой линии и сажекаолиновой суспензии шинных заводов перед
сбросом в сеть загрязненных сточных вод осветляют в горизонтальных
отстойниках. Для горизонтальных отстойников принимают:
Продолжительность отстаивания.............. 2 ч
Скорость потока сточных вод .................. 1.5 мм] сек.
Скорость выпадения взвешенных частиц . . . .0,2—0,3 мм!сек.
Глубину отстойников ....................... не более 1,5 м
Высоту слоя всплывшего латекса и высоту слоя
осадка........................................ 0,6 м
Механизированное удаление всплывшего латекса и осадка . .
334
Осадок из отстойников удаляют в места, отведенные по согласова-
нию с органами Госсанинспекции.
Сточные воды регенераторных заводов от девулканизации водонейт-
ральным или кислотным методом и методом растворения, загрязненные
кусочками текстиля, резины, сосновой смолой и мазутом, перед сбросом,
з бытовую канализацию подвергают двухступенному отстаиванию.
В качестве первой ступени обычно применяют горизонтальные отстой-
ники, а второй — открытые бассейны.
При проектировании отстойников первой ступени принимаются:
Продолжительность отстаивания...................5 ч
Расчетная скорость потока ...................... не более
0,5 мм)сек.
Глубина отстойника..............................не более
1,5 м
Высота слоя осадка..............................0,6»
Для задержания и удаления всплывших веществ предусматривают
специальные приспособления.
Отстойные сооружения второй ступени рассчитывают на:
Продолжительность отстаивания..................4—5 суток
Скорость движения воды ........................не более
1 мм/сек
Глубину отстойника............................. 1,5 м
Удаление осадка из отстойников и бассейнов механизировано. Оса-
док обычно вывозят в специально отведенные места по согласованию
с местными органами Госсанинспекции.
Химически загрязненные сточные воды производства маканых из-
делий из латекса перед выпуском в бытовую канализацию подвергают
отстаиванию в горизонтальных отстойниках и фильтрованию через не-
активированный древесный уголь или древесную стружку.
Отстойники рассчитывают на:
Продолжительность отстаивания.................1ч
Скорость движения жидкости....................не более
1,5 мм)сек
Глубину проточной части.............. . . . . 1,2—1,5 м
Удаление осадка и всплывшего латекса механизировано. Осадок и
латекс из отстойника вывозят на специально отведенные места по со-
гласованию с местными органами Госсанинспекции.
Проектируя угольные фильтры, принимают (при средней крупности
зерен 5—8 мм)\
Высоту слоя загрузки................................>1 м
Высоту поддерживающего слоя........................ 0,2 М
Расчетную скорость фильтрования .................. 1,5 м/ч
В целях упрощения эксплуатации фильтров загрузочный материал
размещают в контейнерах; загрузку и выгрузку контейнеров механи-
зируют.
Глава XIII.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПИГМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К предприятиям пигментной промышленности относятся заводы и
цехи по производству свинцовых и цинковых кронов, милори, глета и
сурика, красных и желтых железоокисных пигментов, двуокиси титана.
Свинцовые кроны являются продуктом взаимодействия рас-
творов нитрата свинца и хромовой смеси.
Основным сырьем для их производства служат металлический сви-
нец, азотная кислота и натриевый хромпик.
При взаимодействии растворов нитрата свинца и хромовой смеси
получается суспензия пигмента, которая затем фильтруется и промыва-
ется на барабанных или листовых вакуум-фильтрах.
Промытый и отфильтрованный крон сушится и подвергается сверх-
тонкому помолу на мельнице.
Окончательными продуктами производства являются желтый, ли-
монный и оранжевый свинцовые кроны, свинцово-молибдатный крон.
Цинковые кроны — продукт взаимодействия суспензии цинко-
вых белил и раствора хромового ангидрида. Синтез цинкового крона
осуществляется в смесителе.
Паста пигмента сушится, измельчается и поступает на склад готовой
продукции.
Для получения милори железный купорос, синькали и бертоле-
товая соль загружаются в аппараты для растворения. Полученные
растворы синькали и железного купороса фильтруются и загружаются в
реактор для получения белого теста. Образовавшееся тесто промывает-
ся водой и нагревается до 100°С.
После охлаждения суспензии до 60—70°С белое тесто окисляется в
милори бертолетовой солью. Далее милори промывается, сгущается на
сгустителях, промывается на листовых вакуум-фильтрах. После фильт-
рации паста милори сушится, размалывается и упаковывается.
Глет и сурик приготовляются окислением металлического
свинца.
Расплавленный в плавильной печи свинец перекачивается по трубо-
проводу в окислительные печи. Для стабилизации процесса окисления в
окислительную камеру подается вода. Образовавшийся глет уносится
потоком воздуха в уловительную систему бункера, в котором глет осаж-
дается.
Глет для производства сурика подается в окислительную суричпую
печь. По окончании этого процесса сурик размалывают и упаковывают.
Желтые железоокисные пигменты получаются при
окислении воздухом обрезков жести в среде железного купороса с до-
336
бавкой «зародышей» продукта взаимодействия железного купороса,
аммиака и бертолетовой соли.
Суспензия, полученная в результате синтеза, фильтруется на бара-
банных вакуум-фильтрах, промывается и сушится. Сухой пигмент раз-
малывается па дезинтеграторе.
Красные железоокисные пигменты приготовляются
дегидратацией с последующей прокалкой железного купороса.
Железный купорос 3—4%-дой влажности смешивается с сухим ку-
поросом в соотношении 1:1, а затем поступает в печь для дегидра-
тации.
После дегидратации моногидрат прокаливается во вращающейся пе-
чи при температуре 750—800°С, при этом моногидрат разлагается на
Ке2О3, SO2 и SO3.
Продукт прокалки (кроме Гс2О3) содержит основные сернокислые
соли железа, растворимые в воде. Отмывка от этих солей ведется ме-
тодом репульпации с последующим сгущением в сгустителях Дорра.
Суспензия пигмента размалывается па шаровой мельнице и подвергает-
ся гидросепарации на гидроциклонах. Сгущенная суспензия фильтрует-
ся на барабанных вакуум-фильтрах. Отфильтрованная паста сушится
и размалывается.
Основным сырьем для получения двуокиси титана TiO2 слу-
жит ильменитовый концентрат.
После сушки и размола концентрат направляется в аппарат разло-
жения ильменита серной кислотой для выделения титана в виде суль-
фатов. В состав полученного плава входят также сульфаты железа и
других металлов. Далее плав подвергается выщелачиванию, а пульпа
после выщелачивания перекачивается в аппарат восстановления окис-
ного железа в закисное, а затем на барабанный вакуум-фильтр для от-
деления отвала.
Фильтрат из вакуум-фильтров поступает в вакуум-кристаллизатор
для выделения железного купороса. После отделения железного купо-
роса на центрифугах оставшаяся суспензия подвергается вакуум-вы-
парке н далее гидролизу для выделения метатитаиовой кислоты. По-
следняя поступает на барабанные вакуум-фильтры. Паста с фильтров
поступает в печь прокаливания. Полученная двуокись титана охлажда-
ется и измельчается.
На заводах пигментной промышленности образуются: загрязнен-
ные сточные воды от технологических процессов и смыва оборудования
и полов и незагрязненные сточные воды от охлаждения агрегатов.
Эти сточные воды используются в системах оборотного водоснабжения.
Таблица ХШ.1
Количество сточных вод иа заводах пигмеитиой промышленности
Продукция Удельно? количест- во СТОЧНЫХ вод в я3 на I т Продукция Удельное количест- во сточных вод в м3 на I т
загряз- ненных незагряз- ненных загряз- ненных незагряз- ненных
Свинцовые кроны . Цинковые кроны: периодический производства непрерывный производства Милори метод метод 15 95 190 25 45 2 ,3 Глет и сурик Желтые железоокисные пигменты Красные железоокисные пигменты Двуокись титана . . . . 41 60 45 0,1 25 9 370
22 Зак. 223
337
Удельные количества сточных вод в м3 на 1 т продукции приведены
в табл. XIII.1. Приток сточных вод равномерен.
Состав сточных вод заводов пигментной промышленности приведен
в табл. ХП1.2,
Таблица XII! 2
Характеристика сточных вод заводов пигментной промышленности
Продукция
Цинковые кроны:
периодический метод производства
непрерывный » »
Свинцовые кроны ..................
Милори ...........................
Глет и сурик .....................
Желтые железоокисные пигменты . .
Красные железоокисные пигменты . .
Двуокись титана...................
Показатель загрязненности Концент- рация в мг/л pH
Тетраоксихромат цинка и
хромовая кислота: считая на ион СН-6 380 7 -8
» » ион Zn’r2 180
» » ион SO4 3 —
Механические примеси в — 7 8
стоках от смыва полов То же — 6 7
Взвешенные вещества 900
Сульфаты SO4 6000 4
Хромовые соли Сг“3 3
Соли железа 10
Механические примеси or
смыва полов
! Серная кислота 5000
Железный корпус 85 000 4,5
1 Пигмент 10 000
( Сульфат железа 14 000
< Окись железа 1100 6
1, Сульфат натрия 2000 -
( г Серная кислота 7000
1 Сульфат железа 4000 —
Сульфаты (Mg, Ti, Al, Zn) 1000 3
Сульфаты (Ха, К, NI14) 600
Взвешенные вещества 9000
На заводах пигментной промышленности устраивают три раздель-
ные канализационные сети для отведения: загрязненных кислых сточ-
ных вод, незагрязненных производственных и дождевых стоков и быто-
вых сточных вод.
Для отведения кислых сточных вод применяют трубы кислотоупор-
ные, керамические, винипластовые, ферросилидовые и стеклянные.
В первых этажах цехов завода, где образуются кислые стоки, устраива-
ют перекрытые лотки с кислотоупорной изоляцией.
Канализационные сети и насосные станции проектируют по
СНиП П-Г.6-62 с применением мер защиты приемных резервуаров от
агрессивного действия кислых стоков и установкой кислотоупорных
насосов.
Очистку' сточных вод от производства цинковых кронов периодиче-
ским методом производят в два этапа. Сначала сточные воды обраба-
тывают раствором извести концентрацией 200 мг/л (считая на СаО),
при этом концентрация цинка снижается до 100 мг/л. Затем осаждают
шестивалентный хром нитратом свинца или ацетатом свинца.
338
Нейтрализованную жидкость отстаивают в горизонтальном отстой-
нике, рассчитываемом на продолжительность отстаивания 1 ч. Влаж-
ность выпадающего осадка составляет 70—•75%.
Осадок удаляют механизированным способом и подвергают обез-
воживанию на гуммированных фильтрах. Осадок, состоящий из гидро-
окиси цинка и хромата свинца, используют в качестве пигмента.
Сточные воды от производства цинковых кронов непрерывным ме-
тодом образуются при мойке полов. Они загрязнены в основном меха-
ническими примесями. Очистка этих вод производится путем их отстаи-
вания в горизонтальных отстойниках, рассчитанных на:
Продолжительность отстаивания.................2 ч
Скорость движения жидкости....................не более
5 мм!сек.
Количество осадка.............................0,2% объ-
ема воды
Влажность осадка................................97%
Удельный вес осадка........................... 3
Сточные воды производства свинцовых кронов содержат незначи-
тельное количество загрязнений от смыва полов и могут быть сброшены
в канализацию без предварительной очистки.
Очистку сточных вод производства милори производят в два этана.
Сначала сточные воды проходят механическую очистку в горизонталь-
ных отстойниках. Последние рассчитываются по тем же нормам, что и
отстойники для стоков от 'производства цинковых кронов непрерывным
методом. Затем осветленные сточные воды нейтрализуют известью.
Осадок после нейтрализации вывозят, а предварительно очищенные
сточные воды сбрасывают в канализацию.
Очистку сточных вод от производства желтых и красных железо-
окисных пигментов и двуокиси титана производят путем их нейтрали-
зации с последующим отстаиванием в течение 1,5—2 ч. В качестве ре-
агента чаще всего применяют известь. Смешение реагента со сточной
жидкостью производится барботированием.
Количество сжатого воздуха, необходимое для перемешивания, оп-
ределяют по формуле
V -- kmp м3/ч,
где т ---поверхность спокойной жидкости в аппарате перед перемеши-
ванием в .и2;
р - давление воздуха в кг!см2-,
k — опытный коэффициент, принимаемый равным 24—60 в зави-
симости от интенсивности перемешивания (нижний предел для
слабого перемешивания).
В среднем количество сжатого воздуха равно 1,1 —1,2 м3/'м2 поверх-
ности аппарата.
Нейтрализованные и осветленные сточные воды сбрасывают в кана-
лизацию, а образующиеся осадки (влажностью 93%) направляют в
шламонакопители или па обезвоживающие площадки.
Сточные воды вспомогательных объектов (гаражей, механических
цехов, тепловозных депо и т. п.), содержащие следы масел и бензина,
перед сбросом в канализацию направляют в маслоуловители.
22* Зак. 223
339-
Г л а в а XIV.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЗАВОДОВ ПО ОБРАБОТКЕ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Существуют заводы первичной и вторичной обработки цветных ме-
таллов. Заводы первичной обработки (прокатные, волочильные, прес-
совые) производят прокат плоского и круглого формата из тяжелых
цветных металлов, сложных сплавов и прокат алюминиевой фольги.
Заводы вторичной обработки (литейные) производят в основном литье
алюминиевое и бронзо-латунное.
На заводах обработки цветных металлов образуются: а) загрязнен-
ные сточные воды от промывки металла после протравки его в тра-
вильных растворах, от периодических сбросов отработанных масляных
эмульсий, от гидросбива окалины и других технологических операций;
б) незагрязненные сточные воды от охлаждения технологической аппа-
ратуры и силовых агрегатов в машинных залах прокатных цехов. Не-
загрязненные сточные воды используются в оборотных циклах водо-
снабжения заводов.
Ориентировочное количество сточных вод приведено в табл. XIV. 1.
Таблица XIV.1
Количество сточных вод заводов по обработке цветных металлов
Продукция Удельное количество сточных вод в м3 на 1 т продукции
загрязненных незагрязнен- ных
Заводы первичной обработки:
плоский прокат 184 490
круглый прокат из тяжелых цветных металлов 83 320
плоский прокат из сложных сплавов 134 1300
алюминиевая фольга Заводы вторичной обработки: 96 235
алюминиевое литье 0,7 17
бронзо-латунное литье 6 19
Часовой коэффициент неравномерности притока сточных вод нахо-
дится в пределах 1—2, суточный— 1,3- 2.6.
Загрязненные сточные воды заводов обоих видов содержат в своем
составе в основном минеральные примеси различных тяжелых цветных
•металлов (медь, цинк, никель), серную и азотную кислоты, масляные
эмульсии.
<340
Таблица XIV.2
Характеристика сточных вод заводов обработки цветных металлов
Концентрация в г/л
Показатель загрязненности
отработан-
ные тра-
вильные
рае I воры
промывные
воды
от стана го-
рячей про-
катки и дру-
гих операций
отрабо-
танная
эмульсня
Взвешенные вещества................
Медь .........
Цинк .........
Хром..........
Никель........
Окалина ......
Масло . . . .........................
Серная кислота ....................
Азотная кислота ...................
Индустриальное масло ..............
Олеиновая кислота .................
Триэтаноламин .....................
pH............
35-50 0,003 0,05—0,9 —
35—50 0,02- 4,7 - _ - -
25-45 0.07-0,3 — —
10- -15 0,007- 0,01 — —
— —. 0,005- 0,1 - -
— —. Следы —
40 -50 0,6 -4 —
25 0,25 — —
0,03
... . 0,002
— —. — 0,001
1 2—3 — —
Ориентировочный состав сточных вод приведен в табл. XIV.2.
Более точный состав сточных вод принимают по данным технологов
заводов.
На заводах первичной обработки цветных металлов строятся раз-
дельные канализационные сети для отведения: производственных сточ-
ных вод, загрязненных кислотами и солями тяжелых цветных метал-
лов; бытовых сточных вод; дождевых и незагрязненных производствен-
ных сточных вод; отработанных вод, загрязненных масляных эмульсий.
На заводах вторичной обработки цветных металлов проектируются
и строятся две раздельные сети для отведения: производственных и
бытовых сточных вод; дождевых сточных вод.
Проектирование канализационных сетей и насосных станций на них
производится по СНиП П-Г.6-62 с учетом изложенных ниже особенно-
стей сточных вод заводов обработки цветных металлов.
Для отведения кислых сточных вод укладывают трубопроводы
из керамических кислотоупорных или винипластовых труб с заделкой
стыков кислотоупорной замазкой. Смотровые колодцы рекомендуется
выкладывать из клинкерного или кислотоупорного кирпича па черных
вяжущих растворах. При применении обычных вяжущих растворов
кладка должна производиться впустошовку с заделкой швов кислото-
упорными мастиками. Легки и люки смотровых колодцев облицовыва-
ют кислотоупорными материалами.
Очистка производственных сточных вод заводов по обработке цвет-
ных металлов производится физико-химическим методом па цеховых и
общезаводских установках.
Сточные воды, содержащие кислоты, сернокислые и азотнокислые
соли тяжелых цветных металлов (меди, цинка, никеля) и трехвалентно-
го хрома, сначала нейтрализуют известью, а затем отстаивают. Очист-
ные станции для этих видов сточных вод состоят из усреднителя, сме-
сителя, камеры реакции и отстойника.
Усреднитель рассчитывается на 8-ч приток сточных вод по среднеча-
совому расходу. Смеситель может быть ершовым с дырчатыми перего-
родками или другого типа, но обязательно обеспечивающий надежное
смешение реагентов (обычно извести) со сточной водой. Необходимую
341
дозу реагента определяют опытным путем, а для ориентировочных рас-
четов принимают на 10% больше рассчитанной по стехиометрическим
соотношениям.
Камеру реакции рассчитывают на 20—30-мин пребывание в ней
сточных вод; перемешивание их с реагентом производится сжатым воз-
духом, количество которого на 1 м3 воды должно составлять 4—5 м3 или
на 1 м2 поверхности камеры — 4—10 м3. Отстойники для осаждения
коагулированной взвеси могут быть любого типа с продолжительностью
отстаивания 4 ч по среднечасовому притоку сточных вод. Скорость дви-
жения сточных вод в горизонтальных и радиальных отстойниках при-
нимают не более 5 мм/сек, а в вертикальных отстойниках — не более
0,4 мм/сек.
Продолжительность отстаивания можно уменьшить, если ввести в
сточную веду флокулянт — полиакриламид; дозу его определяют опыт-
ным путем.
Объем выпавшего в отстойниках осадка влажностью 98% составля-
ет 25—30% первоначального объема сточных вод. Осадок, выпавший в
горизонтальных отстойниках, сдвигают к приямку с помощью механи-
ческих скребков. Удаление осадков из отстойников производят канали-
зационными или 1 рязевыми насосами.
Обезвоживание осадка до 70% влажности производят на вакуум-
фильтрах или в центрифугах типа НОГМ с числом оборотов
1450 об/мин и временем фугования 5 мин. Расчетная нагрузка осадка
устанавливается опытным путем, а для ориентировочных расчетов она
принимается на вакуум-фильтрах не более 50 кг/м2 в 1 ч по сухому
веществу.
Объем обезвоженного осадка снижается до 5% объема очищаемых
сточных вод. Обезвоженный осадок представляет собой подвижную
массу, состоящую из нерастворимых в воде солей цветных металлов и
гипса, по консистенции несколько более плотную, чем цементный ра-
створ.
Осадок (шлам) складируют на специальных полях, куда его выво-
зят автотранспортом или перекачивают песковыми насосами по трубо-
проводу из чугунных труб.
Производственные сточные воды, освобожденные от продуктов
нейтрализации, могут быть использованы в оборотном водоснабжении
завода.
Сточные воды, содержащие шестивалентный хром, сначала подвер-
гают очистке на локальной установке периодического или непрерывного
действия путем добавления к ним бисульфита натрия для перевода
хрома из шестивалентного в трехвалентный, а затем отводят для до-
очистки на станцию нейтрализации известью.
Локальная установка рассчитывается на сточные воды, содержащие
хром в различных соединениях (хромовый ангидрид — 52,01%, хром-
пик 35,4%, окись хрома — 58,4%). Доза бисульфита натрия устанав-
ливается из расчета: 4 вес. ч. на 1 вес. ч. хрома; продолжительность
перемешивания составляет 5-15 мин при подаче сжатого воздуха ь
количестве 1—3 м3 па 1 м3 барботируемой жидкости. Продолжитель-
ность контакта сточной жидкости с бисульфитом натрия должна быть
не менее 30 мин.
Производственные сточные воды, содержащие медную окалину и
смазочные масла, пропускают через горизонтальные отстойники, обору-
дованные поворотными щелевыми трубами для улавливания и удаления
масла. Продолжительность отстаивания в них не менее 2 ч при расчет-
ной скорости течения воды в отстойнике не более 5 мм/сек. Выпавшую
342
в отстойнике окалину сдвигают механическим скребком к приямку, из
которого ее удаляют грейфером на автокране и подают к центрифуге.
В центрифуге отстойного типа, работающей с 1450 об/мин и временем
фугования 5 мин, осадок отжимается, поступает через бункер в само-
свалы и вывозится для утилизации. Отжатая в центрифуге вода воз-
вращается в отстойник.
Уловленное в отстойнике масло сливается в специальные емкости,
из которые забирается автоцистернами и отвозится для сжигания. Ос-
ветленную и освобожденную от масла воду после отстойника можно ис-
пользовать в оборотной системе водоснабжения завода.
Отработанные эмульсии сбрасывают периодически (1—2 раза
в месяц) в количестве ст 20 до 100 м3 за каждый сброс. К этим сточным
водам сначала добавляют 25%-ный раствор поваренной соли (80 л на
1 м3 эмульсии), перемешивают его сжатым воздухом в течение 30 мин
при подаче воздуха 5 м3 на 1 м3 барботируемой жидкости; затем смесь
отстаивают в течение 10—48 ч в отстойнике.
За это время все свободное масло и основная часть деэмульгиро-
ванного масла выделяются из эмульсии, собираясь в верхнем слое
жидкости. Масло сливают в специальную емкость, а осветленные сточ-
ные воды нейтрализуют известью. Под ее воздействием происходит до-
полнительнее расслоение эмульсии, после чего сточная вода направля-
ется в шламонакопитель. Уловленное масло после соответствующей ре-
генерации может быть использовано повторно. Полное расслоение
эмульсии происходит при температуре 20—50°С.
Стенки и дно резервуаров, подвергающихся воздействию агрессивных
сточных вод, должны быть защищены кислотоупорными материалами.
Металлоконструкции покрывают кислотоупорными красками. Затвор-
ные ч растворные баки для реагентов изготовляют из дерева или из
стали и железобетона с соответствующим защитным покрытием из
винипласта и полиэтилена.
Глава XV.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА, МОРСКОГО
И РЕЧНОГО ФЛОТА
1. ПРЕДПРИЯТИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
К предприятиям железнодорожного транспорта относятся локомо-
тивные депо, экипировочные устройства для локомотивов, вагоноре-
монтные депо, ремонтно-экипировочные депо для пассажирских соста-
вов, поомывочно-пропарочные станции, дезинфекционно-промывочные
станции, шпалопропиточные заводы и тяговые электроподстанции.
Локомотивные депо разделяются на паровозные, тепловозные и
электровозные. Здесь производственные сточные воды образуются в
стойловой части депо, в ремонтных цехах и мастерских, на площадках
наружной очистки и обмывки локомотивов, в стойлах реостатных испы-
таний.
В экипировочных устройствах для локомотивов сточные воды отво-
дятся от установок по водоподготовке, от резервуарных парков и на-
сосных станций дизельного топлива.
В вагоноремонтных депо производственные сточные воды образу-
ются в ремонтном цехе, в мастерских и в цехе обмывки колесных пар.
В ремонтно-экипировочных депо для пассажирских составов сточные
воды образуются в цехах обмывки вагонов, ремонта букс, электрообору-
дования, аккумуляторов, экипировки и в холодильных установках.
На промывочно-пропарочных станциях производственные сточные
воды отводятся от цехов промывки и пропарки цистерн и обработки
цистерн из-под этилированного бензина.
На дезинфекционно-промывочных станциях производственные сточ-
ные воды образуются в цехах обработки вагонов I, II и III степени за-
грязненности, в автоклавной и в дезинфекторной; на шпалопропиточных
заводах — в цехе пропитки шпал; в тяговых электроподстанциях — от
ртутных выпрямителей.
Кроме того, сточные воды образуются в котельных, компрессорных,
водоподготовительных установках и в прачечных.
На всех этих объектах железнодорожного транспорта встречаются
загрязненные и незагрязненные сточные воды, кроме дезинфекционно-
промывочных станций и шпалопропиточных заводов, где образуются
только загрязненные сточные воды.
344
Количество производственных сточных вод, лоторое ооразуегся на
предприятиях железнодорожного транспорта, и коэффициенты нерав-
номерности их притока приведены в табл. XV.1.
Таблица XV. 1
Количество сточных вод от основных предприятий
и коэффициенты часовой неравномерности их притока
Предприятие Количество сточных вод в м3] сутки Коэффициент часовой не- равномерности притока
загрязнен- ных незагрязнен- ных
Тепловозное депо без цеха подъемочпого ре-
дюн! а 70--130 100—150 1,5
То же, с цехом подъемочного ремонта . . . Электровозное депо с цехом периодического ре- 240-310 250- -300 1,5 1,5
монта .... 50- 80 40 -60
То же, с цехом подъемочпого ремонта .... Вагоноремонтное депо (па 1000—1500 вагонов 30—100 50 100 1,5
подъемочпого ремонта в год) 300—400 50--100 2
Ремонтно-экипировочное депо (на 1 состав) . . Дезинфекционно-промывочный пункт (на 1 ва- 55-70 10—15 1,5
гон) 0,7—1,2 - - 1
Шпалопропиточный завод производительностью 150—200 тыс. Л13 древесины в год 100 150 2
Промывочно-пропарочная станция (на одну ус- ловную цистерну) 3,5- 4 0,2- 0,6 1
Тяговая подстанция (промежуточная) с оборотом
ВОДЫ _ . 30 -40 1
То же, опорная, с оборотом воды — 50—70 1
По своему составу производственные сточные воды делятся на во-
ды: а) загрязненные механическими примесями, нефтью, маслами (от
локомотивных депо; вагоноремонтных депо, цехов промывки и пропар-
ки цистерн); стоки от цехов обмывки пассажирских вагонов содержат,
кроме того, фекалии; б) загрязненные этилированным бензином (от
цехов обработки цистерн из-под этилированного бензина); в) загряз-
ненные кислотами и щелочами (от цехов ремонта аккумуляторов);
г) загрязненные масляными антисептиками — креозотовым и антраце-
новым маслами, фенолами (от шпалопропиточных заводов); д) неза-
грязненные воды (от охлаждения ртутных выпрямителей, компрессоров
и от стойл реостатных испытаний).
Состав загрязненных производственных сточных вод приведен в
табл. XV.2.
Г а б л и ц а XV.2
Характеристика главнейших загрязнителей промышленных стоков
Загрязнители Концентрация в ’/Л
локомотивных депо вагоноремонт- ных и ремонт- но-экипировоч- ных депо промывочно- пропарочных станций шпалопропи- точных заво- дов дезинфекци- онно-промы- вочных стан- ций
Хлориды 0,03—0,05 0,05—0,08 0,35-0,9 0,07-0,09 1- 2,5
Сульфаты 0,1—0,15 0,06—0,09 0,1—0,4 0,04- 0,05 0,2—0,4
Нефтепродукты . . . 0,2- 0,3 3-4 20 -50 0,2 -1,4 .._
Фенолы — — 0,1—0,75
Азот аммиака солевой — — — 0.025 -0,03
БПКь — — — — 0,34—0,45
345
Сточные воды от площадок для обработки цистерн из-под этилиро-
ванного бензина загрязнены тетраэтилсвинцом в количестве 20—
30 лгг/л; БПК,5 сточных вод от дезинфекционных заводов—340—
450 мг/л.
Наиболее загрязненными являются сточные воды промывочно-про-
парочных станций.
Количество нефтеостатков (в среднем) на одну обработанную цис-
терну приведено в табл. XV.3.
Таблица XV.3
Количество нефтеостатков в цистернах
Нефтепродукы Количество в двухосной цистерны 1ефтеостатков JW3 четырехосной цистерны
Нефтеостатки средней вязкости Нефтеостаткя высокой вязкости Бензоостатки с тетраэтилсвинцом 0,065 0,13 0,05 0,095 0,185 0,07
Примечание. Приведенные данные относятся к летнему периоду. В зимний период коли-
чество нефтеостатков вдвое больше.
В соответствии с количеством и составом сточных вод на предприя-
тиях железнодорожного транспорта устраивают раздельные канализа-
ционные сети для отведения загрязненных производственных, бытовых
и дождевых сточных вод.
Сеть наружной канализации, насосные станции и напорные водоводы
проектируются по СНиП П-Г.6-62.
Для отведения сточных вод от цехов промывки и пропарки цистерн
до очистных сооружений укладывают чугунные или железобетонные
трубы. Укладка керамических труб недопустима из-за высокой темпера-
туры сточных вод.
Незагрязняемые сточные воды могут использоваться в системах обо-
ротного водоснабжения.
Производственные сточные воды разных предприятий с одинаковым
характером загрязнений следует объединять перед подачей на очистные
сооружения.
Очистные сооружения для сточных вол, содержащих нефтепродук-
ты, желательно располагать вблизи объектов водоотведения; перекач-
ку этих вод (для предотвращения образования эмульсий) рекоменду-
ется осуществлять только после их очистки.
Очистку производственных сточных вод локомотивных, вагоноре-
монтных, ремонтно-экипировочных депо и экипировочных устройств
локомотивного хозяйства производят методом отстаивания в песколов-
ках и нефтеловушках.
Применяются горизонтальные песколовки с пирамидальными
приямками для сбора осадка. Перед песколовками устанавливаются ре-
шетки с прозорами 20 мм (рис XV.1).
При проектировании песколовки принимают:
Число секций...............................не менее 2
Число пирамидальных приямков при длине:
песколовки до 8 м............................... 2
более & .и............................. 3
Скорость движения воды.....................0,1—0,3 м/сек
Продолжительность отстаивания..............0,5—1 мин
346
В этих условиях будут задержаны минеральные частицы диаметром
200—250 мк, имеющие скорость осаждения 18—22 мм/сек. Влажность
свежевыпавшего осадка составит 95%, слежавшегося—35--40%. Оса-
док будет содержать 6—7% нефти (от ее веса).
Рис. XV.1. Песколовка
/ — решетка; 2 —шиберы; <3 — трубы для выпуска осадка
Линейные размеры песколовок определяются в зависимости от гид-
равлического размера задерживаемых частиц.
Так, длина горизонтальной песколовки L определяется по формуле
и0 -- w
где v — расчетная скорость движения воды в песколовке при макси-
мальном притоке сточных вод в мм/сек;
Н — высота слоя воды в проточной части песколовки в м;
и0 — скорость осаждения частиц песка в мм/сек;
w — взвешивающая составляющая скорости движения воды в
мм/сек; величина ее для песколовок принимается равной 0,03—
0,05 v или вычисляется по формулам гидравлики.
Рабочая глубина проточной части песколовки Н принимается с уче-
том местных условий; обычно она не превышает 1—1,5 м.
Количество осадка Woz (по сухому веществу), задерживаемого в
песколовке, определяется по формуле
тот АОп ,
^ос = т/сутки,
где А — содержание механических примесей в сточной воде в г/м3;
Q — количество сточных вод, прошедших песколовку, в м3/сутки;
п — расчетное количество осаждаемых примесей (обычно 20% об-
щего их количества).
Осадок из песколовок обычно удаляют при помощи гидроэжектора.
Практика показала хорошую работу таких установок.
347
В процессе эксплуатации нагрузка на песколовки может значитель-
но превышать расчетную величину, особенно в периоды чистки или
ремонта одной из секций. При этом рабочий эффект песколовок может
резко снизиться, что следует учитывать при определении их размеров и
числа секций.
Нефтеловушки конструируются по типу отстойников, чаще все-
го горизонтальных (рис. XV.2). Ловушка состоит из двух или более
параллельно работающих секций, каждая из которых рассчитывается
на пропуск 50% притока сточных вод.
Рис. XV.2. Типовая нефтеловушка
/ _ водоподводящая труба; 2—штурвал; 3 — донный клапан; 4 — полупогружел-
нь;е перегородки; 5 — нефтесборные тр>бы; 6 — электродвигатель; 7 — скребко-
вый транспортер; S—-сборный лоток; 9 — водоотводящая труба
Сточная вода из распределительной камеры поступает по самостоя-
тельному водоводу в секции нефтеловушки через водосливной желоб
или щелевую перегородку.
Выпавший в нефтеловушках осадок перемещается к приямку ло-
вушки при помощи скребкового транспортера (одновременно сгоняет
к нефтесборным трубам всплывшую нефть).
Осадок из приямков нефтеловушки удаляется через донные клапа-
ны или гидроэжектором. Способ удаления осадка выбирается в зависи-
мости от местных условий.
В целях уменьшения вязкости нефти в зимнее время предусматри-
вается подогрев верхнего слоя сточной жидкости, для чего нефтеловуш-
ки оборудуются паровыми змеевиками.
Всплывшая нефть собирается и отводится нефтесборными трубами,
установленными в начале и в конце каждой секции нефтеловушки.
Располагаются они (по высоте) с таким расчетом, чтобы слой всплыв-
ших в ловушке нефтепродуктов не превышал 0,1 м. Трубы устанавли-
ваются строго горизонтально, в противном случае в них поступает не
только нефть, но и значительное количество воды, что приводит к пере-
грузке таких подсобных сооружений, как нефтенасосные станции, сбор-
ные резервуары и т. п. Во избежание попадания всплывшей нефти в
отводящий осветленную воду лоток в конце каждой ловушки устанав-
ливается полупогруженный щиток.
Поступающая вода подается в придонную часть ловушки; площадь
щелей в водораспределительной перегородке обычно составляет 6 —
7% общей ее площади.
Глубина проточной части ловушек чаще всего равна 1—2 м, расчет-
ная скорость протока—3—10 мм/сек; продолжительность отстаива-
348
ния— 2 ч. При этих условиях в ловушках задерживается 60—7СР/о
содержащихся в воде i ерастворенных примесей. Количество выноси-
мой из нефтеловушек нефти и нефтепродуктов в среднем составляет
100 мг/л-, с увеличением продолжительности отстаивания оно уменьша-
ется незначительно.
Гидравлический расчет нефтеловушек производится аналогично гид-
равлическому расчету горизонтальных отстойников.
Расчетная длина нефтеловушек зависит от двух основных величин:
скорости движения и продолжительности пребывания сточной жидкости
г. ловушке; зависимость эта может быть выражена уравнением
„0,31
L - - 8,5 И-----р п — м,
(и, - - И.')0'62
1де II—глубина проточной части ловушки в м (принимается по мест-
ным условиям);
и.р—- скорость движения сточной жидкости; величина ее не должна
превышать 10 мм]сек-,
и2—расчетная скорость всплывания частиц нефти в мм/сек-,
w—взвешивающая составляющая скорости движения воды в ло-
вушке в мм!сек.
Ширина каждой секции ловушки принимается с учетом способа
удаления выпавшего в ней осадка; обычно она лежит в пределах 3—
6 м.
При расчете грязевой части нефтеловушек и механизмов для сгре-
бания осадков за исходные можно принимать данные, приведенные в
табл. ХУЛ.
Таблица XV .4
Характеристика осадка
Вид осадка Влажность В % Удельный вес в г! см3 Объемный вес в г]см3 Содержание нефти в %
Свежевыпавший 95 2,65 1,1 20
Слежавшийся 70 2,65 1,5 20
Осадок из песколовки и нефтеловушки удаляется для обезвожива-
ния на иловые площадки, которым придается уклон 0,01.
Расчетная нагрузка на площадки зависит от начальной и конечной
влажности осадка, а также от их конструкции. При устройстве площа-
док на песчаных грунтах и при искусственном дренирующем основании
нагрузка на 1 м2 принимается равной 1,5 м3[год-, при устройстве пло-
щадок на супесчаных грунтах она уменьшается до 1 м31год. Для север-
ных районов СССР эти нормы снижаются на 30—50%. Слой единовре-
менного напуска во всех случаях принимается равным 0,4—0,5 м. Влаж-
ность обезвоженного осадка составляет 65 —70э/о-
Площадки оборудуются устройствами для удаления подсушенного
осадка.
Кислые воды перед выпуском в канализационную сеть следует нейт-
рализовать известью. Сильнощелочные воды (с большой концентра-
цией моющих препаратов) отстаивают в продолжение 2 ч.
Сточные воды от цехов обмывки пассажирских вагонов после очист-
ки в песколовках и нефтеловушках дезинфицируют жидким хлором
или хлорной известью; доза дезинфектанта, считая но активному хлору,
составляет 30 г на 1 м3 сточных вод.
349
Сточную воду с хлором можно смешивать в смесителе любого типа.
Продолжительность контакта хлора со сточно . водой в контактном ре-
зервуаре или в отводящих лотках и трубопроводах должна быть не ме-
нее 30 мин.
КохП’актные резервуары проектируются как первичные отстойники.
Влажность осадка, выпадающего в них, составляет 96с/о-
Сточные воды промывочно-пропарочных станций подвергаются
очистке в песколовках и нефтеловушках с последующей их доочисткой
на флотационных установках, песчаных фильтрах или в отстойных
прудах.
Расчетные нормы для проектирования песколовок, нефтеловушек л
иловых площадок приведены выше.
Для доочистки н е ф т е с о д е р ж а щ и х сточных вод при-
меняют напорную и и м и е л л е р н у ю схемы флотации.
Напорный метод флотации рекомендуется при обработке относи-
тельно небольших количеств нефтесодержащих вод (150—250 ж3/ч).
Остаточное содержание нефти в очищенной воде колеблется в пределах
15—20 мг/л, если в очищаемой воде отсутствуют эмульгирующие ве-
щества.
В состав флотационной установки входят сборные резервуары для
сточной воды, насосно-эжекторная станция, напорный контактный ре-
зервуар, отстойная флотационная камера и в случае применения реа-
гентов— реагентное хозяйство. Реагенты, обычно сернокислый алюми-
ний и активированная кремниевая кислота, служат для повышения эф-
фекта очистки. Рекомендуется назначать дозировку сернокислого алю-
миния 50 мг)л в пересчете на A12(SO4)3, а активированной кремнекис-
лоты — 10 мг1л в пересчете на SiO2.
Для приема сточной жидкости должно быть не менее двух сборных
резервуаров с объемами, рассчитанными на 5—10-дшн производитель-
ность насосов.
Насосно-эжекторная станция оборудуется насосами, развивающими
напор 3—4 ати (в соответствии с добавлением, необходимым в напор-
ном резервуаре). Эжекторы, насыщающие воду воздухом, устанавли-
ваются на отводах от напорного патрубка насоса к всасывающему.
Объем напорного резервуара рассчитывается на 2—3-мин пребыва-
ние в нем воды; количество растворенного в воде воздуха составляет
5% расхода очищаемой воды. Напорный резервуар оборудуется предо-
хранительным клапаном.
Отстойная флотационная камера выполняется в виде горизонталь-
ного либо радиального отстойника.
Объем камеры рассчитывается на пребывание в ней сточной жид-
кости в течение 20—30 мин. Флотационная отстойная камера должна
быть оборудована приспособлением для удаления пены. Вода по фло-
тационной камере радиального типа распределяется через центральную
воронку, а всплывшая нефть удаляется при помощи вращающегося сбор-
ного устройства.
Импеллерные флотационные установки (рис. XV.3)
применяются при расходе очищаемой воды более 250 м3/ч. Так же как
и для напорной установки, концентрация нефти в очищаемой воде
должна быть не более 250 мг!л, а остаточное количество нефти при от-
сутствии эмульгирующих веществ в сточной воде—20—30 мг)л.
При быстром вращении импеллера (турбинки) за его лопастями
создается пониженное давление, вследствие чего воздух из атмосферы
засасывается в резервуар импеллера и "диспергируется в жидкости
350
мелкими пузырьками. Для флотации сточных вод величина окружной
скорости и принимается в пределах 10—15 м/сек.
Основными расчетными элементами флотационной установки явля-
ются коэффициент аэрации а, продолжительность пребывания воды в
машине I и диаметр импеллера d. Для того чтобы двигатель последнего
имел относительно небольшую мощность, диаметр импеллера d следует
принимать не более 600 мм.
П п а к
Рис. XV.3. Схема импсллсрпой флотационной установки
/ — вал; 2 — устройство для удаления пены; 3 — импеллер; 4—водоподводя-
щая труба; 5 — водоотводящая труба; 6 — труба для отвода нефтепродуктов
Оптимальная продолжительность пребывания воды в машине t за-
висит от свойств жидкости и флотируемых примесей; в каждом кон-
кретном случае она определяется экспериментально. При ориентировоч-
ных расчетах ее можно принимать равной 15—20 мин. Коэффициент
аэрации а для турбинок описанных типов равен 0,35.
Рабочую высоту камеры h принимают с таким расчетом, чтобы дли-
на вала от привода к турбине lie получилась слишком большой; обычпе
величина h не превышает 3 м.
351
Камера флотационной машины в плане принимается квадратной со
стороной 6 = 6 d, где d — диаметр импеллера в м.
Площадь камеры
/ &2 = 36 d2 м2,
рабочий объем одной машины
W = hf = 36 d2h .м3,
где Л — высота слоя водовоздушной смеси (рабочая высота в камере)
в м.
Величина h определяется по формуле
. #ст
/г = - ,, - м,
• а. ж
где Н„ — статический напор в м\
7а.ж — удельный вес аэрируемой жидкости (водовоздушной сме-
си) в r/л/3; 7а.ж = 0,67 7,к (дж —удельный вес сточной
жидкости).
Статический напор /Угт находится из формулы
/Лт = о — М,
' 2g
где гр — коэффициент напора, равный для флотационных машин
0,2—0,3.
Число оборотов импеллера
60 и
п =----- оо мин.
л d
Необходимое количество машин т на установке зависит от суточно-
го расхода сточных вод QyK и принятой продолжительности флота-
ции t:
60147(1—а)
Очистка сточных вод от нефти методом фильт-
рования основана на прилипании частиц нефти к твердым частицам
фильтрующей среды. В качестве последней применимы как зернистые,
так и волокнистые материалы различной крупности. Лучшим из них в
эксплуатационном отношении является кварцевый песок.
Неочищенную воду рекомендуется подавать снизу фильтра, что
обеспечивает более полное использование загрузочного материала,
чем при фильтрации сверху.
Для загрузки фильтров используется предварительно промытый и
отсортированный гравий и кварцевый песок, засыпаемые строго гори-
зонтальными слоями; крупность зерен в слоях уменьшается снизу вверх
в соответствии сданными, приведенными ниже.
Слои загрузки (снизу вверх) Крупность зерен в мм Толщина слоя в мм
1 32-16 150—200
2 16-8 150—200
3 8—4 150 200
4 4—2 300—400
5 1,5—0,5 1000—1200
352
На фильтры должна поступать сточная жидкость, содержащая нё
более 50—80 мг/л нефтепродуктов и 50 мг/л твердых механических при-
месей.
При проектировании фильтров принимают:
Скорость фильтрации.................. 5 ч/ч
Водораспределительная система .......трубы 0 150 мм
Суммарная площадь отверстий в трубах . . . 0,25% площа-
ди фильтра
Диаметр отверстий.................... 12—15 мм
Скорость движения сточных вод в подводящих
трубах .............................. не более
2,5 м/сек
Продолжительность цикла фильтрации зависит от концентрации
нефтепродуктов в очищаемой воде; при количестве их до 100 мг/л филь-
троцикл длится 3—5 суток.
Высота переливной кромки желобов определяется из условия воз-
можности расширения объема песка при промывке фильтра на 50%.
Потери напора в загрузке фильтра примерно равны ее высоте, а по-
тери в отверстиях распределительной системы определяются по фор-
муле
. / WF \2 1
й0 = ----- -------- м,
\ 1000 / <p2/22g
где W — интенсивность промывки в л/л2 • сек-,
F —площадь фильтра в м2;
<р — коэффициент расхода, равный 0,62;
/ — суммарная площадь отверстий распределительной систе-
мы в м2;
g— ускорение силы тяжести в м/сек2.
Промывку фильтра производят горячей водой с температурой 60—
70°С в течение 15—20 мин при интенсивности 7 л/м2-сек.
Все оборудование фильтров (задвижки, измерительно-контрольную
аппаратуру) рекомендуется устанавливать таким образом, чтобы обес-
печить взрывобезопасность работы фильтров.
При наличии в составе очистных сооружений кварцевых фильтров
необходимо предусматривать устройство резервуаров для приема филь-
трата, грязной промывной, а также горячей воды.
Доочистка нефтесодержащих сточных вод может производиться
также в прудах-отстойниках. Продолжительность отстаивания в пру-
дах должна быть не менее 1 суток; в этом случае остаточное количество
нефтепродуктов в осветленной воде составит 30—50 мг/л.
При устройстве прудов особое внимание следует уделять вопросам
их водонепроницаемости. При глинистых и суглинистых грунтах дно
пруда не изолируют, так как эти грунты практически водонепроницае-
мы; при песчаных и гравелисто-галечных грунтах в целях предохране-
ния грунтовых вод от загрязнения дно пруда покрывают водонепрони-
цаемой одеждой. В качестве изоляционного материала используют гли-
ну или искусственно приготовленные материалы, такие как, например,
торфобетон, асфальтобетон и глинобетон.
Сточные воды подают в пруд по стальным трубам с рассеиваю-
щим выпуском по всему сечению пруда. С учетом промерзания грунта
трубы до очистных сооружений укладывают на глубине около 2 л от
поверхности земли; участки труб под дамбами изолируют глиняной ру-
башкой. Трубы, опорожняющие пруды, прокладывают на 0,2 м выше
дна пруда.
23 Зак. 223
353
Для сбора всплывающих на поверхность пруда нефтепродуктов при-
- меняют различные устройства. Простейшими из них являются лотки,
расположенные на эстакаде поперек пруда; они принимают нефтепро-
дукты, сгоняемые сюда ветром и движущейся в пруде водой. К такому
же типу устройств относятся плавающие запани.
Глубина проточной части прудов составляет, как правило, 2—3 м.
Диаметры водоразводящих коллекторов назначают из условия скоро-
сти движения в них воды 1 —1,25 м1сек.
Сточные воды от обработки цистерн из-под этилированного бензина
очищают от тетраэтилсвинца путем их экстрагирования автомобиль-
ным бензином.
В состав экстракционной установки входят: сборный резервуар, на-
сосная станция, отстойный резервуар, резервуар для экстрагента и
резервуар для отработанного экстрагента.
В насосной станции устанавливают три группы насосов: первую —
для перемешивания сточных вод с экстрагентом и подачи смеси в от-
стойные резервуары; вторую — для перекачки очищенных стоков в об-
щую сеть производственной канализации и третью — для перекачки от-
работанного экстрагента в автоцистерны.
Отношение объема экстрагента к объему сточной воды, содержащей
тетраэтилсвинец, принимается равным 1:25. Остаточная концентрация
тетраэтилсвинца в сточной воде С определяется по формуле
с = мг]л,
где с0 — .начальная концентрация тетраэтилсвинца в сточной воде
в мг/л-,
К. — коэффициент распределения, зависящий от вида экстрагента
(для стандартного автомобильного бензина К = 200);
л— число экстракций.
Объем приемного резервуара рассчитывается на 3—4-ч приток сточ-
ных вод, объем отстойного резервуара — на З-ч продолжительность от-
стаивания.
Сточные воды дезинфекционно-промывочных станций подвергаются
биохимической очистке, проектируемой по СНиП П-Г.6-62. Сточные во-
ды от обработки цистерн 3-й степени загрязненности перед их выпуском
в общую канализационную сеть подвергаются термической обработке в
автоклавах.
Сточные воды шпалопропиточных заводов для выделения смолы на-
‘ правляют в смолоуловители или на флотационные установки.
Смолоуловители рассчитываются на 3,5—4-часовую продолжитель-
ность пребывания в них осветляемой воды. Для повышения надежности
их работы и удобства эксплуатации смолоуловители устраивают не ме-
нее чем из двух параллельно работающих секций.
Смола и взвешенные минеральные примеси, выпадающие при отстаи-
вании, собираются в пирамидальные приямки с углом наклона граней
45—60°, откуда периодически откачиваются насосом. Перед откачкой
смолу приходится подогревать до 55—60°С; пар для подогрева подается
по змеевикам.
Глубину проточной части отстойников принимают равной 1,5—2 м
при средней расчетной скорости движения воды не более 2 MMjceK.
Количество грубовзвешенных смол и твердых минеральных приме-
сей, осевших в горизонтальных смолоуловителях, достигает 80% их на-
чального содержания.
354
Для выделения смол применяют также флотационные установки на-
порного типа, аналогичные установкам для доочистки нефтесодержащих
сточных вод промывочно-пропарочных станций.
Очистка сточных вод от фенолов производится методом перехлори-
рования. Доза хлора составляет 12—18 мг активного хлора на 1 мг фе-
нолов. Продолжительность контакта сточной воды с хлором должна
быть не менее 30—40 мин. Хлорирование производится в стальных ре-
зервуарах, для защиты от коррозии покрытых перхлорвиниловой
эмалью.
2. ПРЕДПРИЯТИЯ МОРСКОГО ФЛОТА
К предприятиям морского флота относятся слипы, холодильники, су-
доремонтные заводы, нефтебазы, нефтегавани и гаражи.
Судоремонтные заводы. На судоремонтных заводах образуются за-
грязненные сточные воды в цехах травления, в гальванических и тер-
мических цехах.
Термическая обработка металлических изделий и инструмента про-
изводится в специальных печах; после такой обработки изделия закали-
вают в воде или масле. Удельное количество сточных вод от терми-
ческой обработки и закаливания изделий составляет 5—10 м3 на 1 т
изделий.
Сточные воды термических цехов относятся к слабоконцентрирован-
ным водам. Основными их загрязнителями являются окалина и масло.
Ориентировочные данные о составе этих сточных вод приведены
в табл. XV.5.
Таблица XV.5
Характеристика сточных вод термических и гальванических цехов
Показатель загрязненности Концентрация в лг/л
Травильные воды цветных металлов Цех термичес- кой обра- ботки Цех галь- ваничес- ких пок- рытий (общий сток) Охлажде- ние станков
отработан- ные тра- вильные растворы промывные воды
Взвешенные вещества . 50—100 300 100—200
Серная кислота (свободная) 800—900 200—300 — — —
Хром 30—500 5-45 — 60 —
Никель 7 1-2 — — —
Алюминий 6 12 — — —
Кадмий 5 1 — — —
Свинец .... 4 0,5—1 — — —-
Цианистый натрий — -— 2—30 10—40 —
Масло минеральное — — 1—5 — —
Медь 1-3 0,2—0,4 3—100 — —
Цинк — -— — 350 —
рн 1 2—3 7—8 3,5—9 7—9
Дальнейшая обработка изделий производится в ваннах для травле-
ния или металлопокрытия.
Процесс травления изделий из цветных металлов включает следую-
щие технологические операции: собственно травление (преимуществен-
но кислотой), промежуточную и окончательную промывку, а иногда —
промежуточную нейтрализацию.
Некоторые, легкорастворимые в щелочах металлы подвергаются
травлению в щелочных ваннах с 10—20%-ным раствором едкого натра
или калия.
23* Зак. 223
355
Ориентировочное количество сточных вод с 1 м2 поверхности обра-
батываемых изделий для осредненных условий травления цветных ме-
таллов составляет 1,5 л отработанных травильных растворов и 25—
30 л промывных вод.
Гальванические покрытия наносят на поверхность металлических
изделий в процессе электролиза в ваннах, заполненных электролитом.
Последний периодически очищают от накопившегося шлама путем
фильтрации.
Процессу покрытия предшествует подготовка поверхностей изделий,
заключающаяся в пх механической очистке, обезжиривании и травле-
нии.
Обезжиривание производится химическим или электролитическим
методом. В качестве растворителей при химическом обезжиривании
применяются растворы едкого натра, соды, поташа, фосфорнокислого
и кремниекислого натрия, а также такие органические растворители, как
керосин, бензин и трихлорэтан.
При травлении (декапировании) применяется 5—10%-ная серная
или соляная кислота, а для медных и латунных изделий — 3—5%-иый
раствор цианистого калия.
После каждой из перечисленных операций изделия промывают го-
рячей и холодной проточной водой.
Меднение производится в щелочных цианистых и кислых ваннах.
В первом случае электролит содержит 25 г/л цианистой меди, 6—10 г/л
цианистого натрия и 10 г/л сернокислого натрия; возможно также при-
сутствие 15 г/л углекислого натрия и 0,5 г/л гипосульфита. В состав
кислых ванн входят 200—250 г/л медного купороса и 50—75 г/л серной
кислоты.
Цинкование производится в кислых и щелочных ваннах.
Кислые ванны содержат 200 г/л сернокислых солей цинка, 25—30 г/л
алюминия и 30 г/л натрия, а щелочные—160 г/л сернокислого цинка и
200 г/л едкого натра.
Электролит хромовых ванн состоит из водного раствора хромового
ангидрида (200—250 г/л) и серной кислоты (10 г/л).
В цехах гальванических покрытий сточные воды поступают от опе-
раций предварительной подготовки поверхностей изделий, фильтрации
электролита и промывки изделий. Кроме того, периодически (от одного
раза в неделю до одного раза в 1—2 месяца) спускается отработанный
электролит гальванических ванн.
Количество сточных вод в гальванических цехах достигает 40—
50 м3 на 1 т обрабатываемых изделий.
Основными загрязнителями сточных вод, поступающих из терми-
ческих цехов, от травления цветных металлов и из цехов гальваниче-
ских покрытий являются простые и комплексные цианиды, а также со-
единения меди, цинка и хрома.
Очистка промывных вод, содержащих простые и
комплексные цианиды, производится на установках периоди-
ческого или непрерывного действия. В качестве реагента обычно при-
меняется хлорная известь.
Поступающие на очистку сточные воды для выравнивания концент-
рации направляются в усреднители, рассчитываемые на суточный при-
ток сточных вод. Из усреднителя сточная жидкость поступает в резер-
вуар, снабженный мешалкой; в этот же резервуар подается раствор
хлорной извести с дозой активного хлора 5 вес. ч. на 1 вес. ч. циана. Пе-
ремешивание сточной жидкости с реагентом продолжается 5—15 мин,
а отстаивание после перемешивания — не менее 40 мин. В тех случаях
356
когда суточный расход промывных вод не превышает 5 м3, отстаивание
может производиться в тех же резервуарах, в которых происходит пе-
ремешивание; при большем расходе устраиваются специальные отстой-
ники.
Содержание циана (CN) в различных его соединениях различно:
цианистом натрии — 53, цианистом калии — 40, цианистой меди — 29,
комплексной соли меди —38, цианистом цинке — 42 и цианистом кад-
мии — 32%.
Образующийся при очистке промывных сточных вод осадок выпус-
кают в иловой колодец, откуда вывозят один раз в 5—10 суток в места,
согласованные с органами Госсанинспекции.
Объем выпавшего осадка определяется по формуле
lF = 0,9P/<,
где Р — вес реагента, добавленного к сточной жидкости;
0,9 — эффект осаждения при отстаивании;
К — объемный коэффициент, зависящий от продолжительности
отстаивания (при продолжительности отстаивания 30—40 мин
при продолжительности отстаивания 24 ч— 3).
Удаление из сточных вод меди, свинца, цинка,
никеля и железа (при отсутствии в стоках ток-
сичных цианидов) производится путем обработки их гашеной
известью. При этом происходят коагуляция тонких фракций твердых
взвешенных веществ и перевод ионов тяжелых цветных металлов из ра-
створимых (сульфатных) соединений в нерастворимые, выпадающие в
осадок соединения, а также нейтрализация кислот.
Количество извести, необходимой для очистки промывных сточных
вод, определяют исходя из того, что pH сточной жидкости должна быть
доведена до 10,5, так как в этом случае все цветные металлы, за исклю-
чением стронция, выпадают в осадок. Дозу извести, необходимую для
выполнения этого условия, определяют опытным путем; количество из-
вести, необходимое для нейтрализации кислот, зависит от их концентра-
ции в сточных водах и определяется на основании стехиометрических
соотношений.
Промывные сточные воды поступают в усреднитель концентраций
загрязнений, откуда направляются в смеситель, в который через авто-
матические дозаторы подают известковое молоко из растворных ба-
ков.
Смешанные с реагентом сточные воды поступают в контактные ре-
зервуары и после 15-минутного непрерывного перемешивания направ-
ляются в отстойники. Здесь происходит коагуляция и выпадение в оса-
док мелких фракций твердых взвешенных веществ, переход в нераство-
римые соединения и осаждение тяжелых цветных металлов, а также
осаждение гипса, образующегося при нейтрализации серной кислоты.
Отстойники оборудуются механизированными скребками для пере-
мещения осадка по дну до приямков с всасывающими трубами шламо-
вых насосов. Осадок из отстойников перекачивают для обезвоживания
на вакуум-фильтры, а осветленную сточную жидкость сбрасывают
в водоем.
Объем усреднителя рассчитывают на 6-ч приток сточных вод, а объ-
ем горизонтальных отстойников на продолжительность пребывания в
них сточных вод до 2 ч при скорости движения воды не более 5 мм!сек.
В этих условиях в отстойниках задерживаются частицы, скорость выпа-
дения которых превышает 0,2—0,3 мм/сек. Объем осадка зависит от
357
продолжительности пребывания его в отстойниках и составляет 1,5—2%
объема очищаемой воды; влажность осадка 95—98%.
Производительность вакуум-фильтров колеблется в пределах 0,3-—
0,5 м3/м2-ч.
Очистка сточных вод, содержащих такие загряз-
нители, как серпокислая медь, цинк, хром и циани-
ды, может производиться методом ионного обмена.
Процесс ионного обмена идет до истощения поглощающей способ-
ности ионита, после чего в фильтрат начинают попадать ионы, которые
должны задерживаться фильтром. Этим определяется необходимость
его регенерации.
Обменная способность фильтрата характеризуется отношением веса
ионов С, поглощаемых им из раствора, к весу Р фильтрующего матери-
ала в воздушно-сухом состоянии; она может быть определена по фор-
муле
х = — 100%.
Р
Для удаления из сточных вод катиона меди, находящегося в виде
раствора CuSO^, применяются Н- и Na-катионитовые фильтры.
Эффект извлечения меди Н-катионитовыми фильтрами зависит от
начальной ее концентрации в растворе и достигает 90% (при концент-
рации меди до 1 мг/л он не превышает 85%). Обменная способность
фильтров составляет 10%. Регенерация их производится серной кисло-
той; образующийся при этом раствор сернокислой меди может быть
возвращен в производство.
Na-катионитовые фильтры позволяют извлекать из сточных вод 85%
содержащейся в них меди. Обменная способность этих фильтров сос-
тавляет всего лишь около 1%. Регенерация фильтров производится
10%-ным раствором поваренной соли.
Очистка сточных вод от цинка может производиться на Na-катиони-
товых сульфоугольпых фильтрах. При начальном содержании цинка в
сточной жидкости до 350 мг!и извлекается 100% цинка. Обменная спо-
собность фильтра равна 7%.
Высота слоя загрузки в фильтрах принимается равной 1,5—2 м\
скорость фильтрации колеблется от 5 до 15 м/ч.
Цианиды из сточных вол извлекают путем последовательного фильт-
рования их через катионитовый и анионитовый фильтры.
При фильтровании через катионит происходит замещение иона нат-
рия на ион водорода. В результате снижения pH сточной жидкости до
3,5 сложные цианиды распадаются на цианиды металла и цианиды во-
дорода. Образовавшиеся при этом ионы металла сорбируются катио-
нитом. В фильтрате, выходящем с катнонитового фильтра, содержится
только свободный цианистый водород, который сорбируется на анио-
ните.
Регенерация ионитовых фильтров производится 10%-ным раствором
едкого натра путем последовательной фильтрации его через катионит и
анионит. Расход реагента составляет 25—30 л на 1 кг ионита.
Диаметр внутренней колонны фильтра
<"из /1*
где q — производительность установки в м^ч-,
Н — скорость фильтрации в м!ч.
358
Строительная высота колонны фильтра определяется с учетом уве-
личения объема ионита за счет его взрыхления; последнее оценивается
опытным коэффициентом, равным 1,2.
Объем фильтра
К- 1,2 h м3,
4 "
где h — высота колонны в м.
Вес помещающегося в колонне ионообменного материала
где V — объем колонны в .и3;
k„—коэффициент набухания ионита в воде (величина его опреде-
ляется экспериментально);
Y—удельный вес ионита.
Продолжительность работы фильтра без его регенерации равна:
Т - - Рх ч,
qc . f
где Р— вес ионита в кг;
х — обменная способность ионита в кг;
q — производительность фильтра в кг/л;
с — концентрация удаляемого вещества в кг на 1 mz сточных вод.
Для удаления из сточных вод соединений хрома, обычно встречаю-
щегося в шестивалентной форме, применяется химическая очистка с
обработкой сточной жидкости тремя реагентами. Первый из них (би-
сульфит натрия или железный купорос) восстанавливает хром до трех-
валентной формы; второй (известь, сода, едкий натр и другие щелочи)
способствует выпадению гидроокиси хрома в осадок; третий (серная
кислота) обеспечивает оптимальную реакцию сточных вод (рН = 3-?4).
Дозы реагентов определяются экспериментально. Однако, как пока-
зал опыт, процесс очистки протекает быстрее и полнее в тех случаях,
когда количество введенных реагентов превышает расчетное их коли-
чество. Поэтому в практике дозы реагентов повышаются, причем для
каждого из реагентов установлено свое оптимальное соотношение с из-
влекаемым хромом. Так, при восстановлении хрома бисульфитом нат-
рия количество реагента должно в четыре раза превышать количество
находящегося в сточной жидкости металлического хрома; в случаях же
применения железного купороса это отношение достигает 16 : 1. При
осаждении гидроокиси хрома известью количество ее должно превы-
шать расчетное в 6 раз, а в случаях применения для той же цели едко-
ко натра — в 4 раза.
Для перемешивания реагентов со сточной жидкостью применяются
лопастные мешалки, барботирование сжатым воздухом или рециркуля-
ция сточных вод. Следует применять мешалки и барботеры из кор-
розиеустойчивых материалов.
Продолжительность перемешивания обычно составляет 5—10 мин.
Число оборотов лопастных мешалок чаще всего равно 30—50 об/мин-,
расход воздуха при барботировании составляет 0,1—0,2 м^/мин на 1 м3
сточной жидкости. Производительность рециркуляционных насосов
принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить 2—5-кратный обмен
сточной жидкости в течение 1 ч.
359
Продолжительность отстаивания сточной жидкости после ввода в
нее реагентов и перемешивания с ними должна быть не менее 40 мин
при скорости движения сточной жидкости в вертикальных отстойниках
от 0,2 до 1 MMjceK и не более 5 мм/сек в горизонтальных отстойниках.
Количество выпадающего осадка составляет 5% объема обрабатывае-
мой воды при влажности 98%.
Осадок удаляют из горизонтальных отстойников передвижными
шламовыми насосами, а из вертикальных — под гидростатическим дав-
лением один раз в 5—10 суток и вывозят в места, согласованные с орга-
нами Госсанинспекции.
Очистку сточных вод, содержащих соединения хрома, можно произ-
водить также путем их последовательной фильтрации через анионит и
катионит. Применение этого метода наиболее эффективно при обработ-
ке слабоконцентрированных стоков и в случаях повышенных требова-
ний к степени их очистки. Ионитовые фильтры могут применяться также
в качестве последней ступени очистки при обработке сточных вод реа-
гентами.
Ионитовые фильтры конструируются и рассчитываются по приведен-
ной выше схеме. Скорость фильтрации принимается равной 3—4 м/ч.
Регенерация анионита производится 10%-ным раствором едкого нат-
рия, катионита — 10%-ным раствором серной кислоты.
Отработанные растворы (кислые, щелочные, электролиты) содер-
жат те же, что и промывные воды, загрязнения, но в гораздо более вы-
сокой концентрации. Для обезвреживания отработанных растворов
применяются те же методы, что и для очистки промывных вод.
Обезвреживание отработанных растворов произво-
дится непосредственно в рабочих ваннах или в специальных резервуа-
рах, располагаемых вне цеха.
Сточные воды термических цехов, содержащие масла и окалину,
подвергаются механической очистке в маслоловушках, оборудованных
устройством для задержания и отведения всплывших масел. Продол-
жительность их отстаивания в маслоловушках принимается равной
2—3 ч. Выпавшую на дно маслоловушек окалину удаляют 1 раз в 5—
10 суток.
Нефтебазы. На нефтебазах сточные воды поступают от резервуар-
ных парков, наливных и сливных эстакад, насосных станций, перекачи-
вающих нефтепродукты, и от различных производственных зданий
(мастерских, прачечных, гаражей, лабораторий и т. п.).
От резервуарных парков поступают подтоварная вода из нефтяных
и нефтепродуктовых резервуаров, стоки от промывки и пропарки резер-
вуаров и атмосферные воды (с территории парка).
С эстакад поступают стоки промывки и пропарки, а также атмос-
ферные сточные воды.
На тех нефтебазах, где производятся операции с этилированным
бензином, устраивают санпропускники, оборудованные прачечными для
стирки и обезвреживания спецодежды и душевыми кабинами для рабо-
чих.
Количество сточных вод на нефтебазах составляет: а) подтоварных
вод нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров — 5—20 л/сек\ б) ат-
мосферных сточных вод с территорий резервуарных парков — 50—
60 л!сек с 1 га (по местным условиям); в) стоков от мытья эстакад —
1—2 л]сек на 1 м2 поверхности эстакады; г) атмосферных сточных вод
с территорий эстакад— 15—20 л/сек с 1000 м2 эстакады; д) стоков от
мытья полов производственных зданий — 1—2 л!сек на 1 м% поверхно-
сти пола; е) стоков от санпропускников •— 1 л)сек на один смывной
кран при одновременной работе двух кранов.
360
Превалирующим расходом сточных вод на нефтебазах является
расход атмосферных стоков с территорий обвалования резервуарных
парков. Это количество зависит от местных климатических условий;
коэффициент стока 0,8—0,9. Выпуск атмосферных стоков можно регу-
лировать специальными приспособлениями, устанавливаемыми на вы-
пусках из обвалованных участков. Поэтому общий расход сточных вод
нефтебазы обычно не превышает 40—50 л/сек. Часовой коэффициент
неравномерности притока сточных вед равен 1,1 —1,3, суточный коэф-
фициент — 1,5.
Сточные воды нефтебаз загрязнены твердыми механическими при-
месями и нефтепродуктами; стоки от операций с этилированным бензи-
ном содержат также тетраэтилсвинец.
Состав сточных вод нефтебаз при-
веден в табл. XV.6.
На нефтебазах обычно устраива-
ются две канализационные сети:
а) производственно-дождевая, в кото-
рую поступают производственные п
дождевые стоки, загрязненные нефте-
продуктами; б) для бытовых сточных
вод. При наличии на нефтебазах опе-
раций с этилированным бензином до-
полнительно устраивается третья сеть
для сточных вод, загрязненных тетра-
этилсвинцом.
Незагрязненные производственные
Таблица XV.6
Характеристика сточных вод
нефтебаз
Показатель загрязненности
Нефтепродукты . . .
Взвешенные вещества
Плотный остаток . . .
Тетраэтилсвинец . . .
бпк5.................
pH ..................
Концентра'
цня
в мг[л
400—10000
100—600
600—850
1,5—2
150—670
7,2—7,8
сточные воды от охлаждения подшип-
ников насосных станций для перекачки нефтепродуктов и охлаждения
аппаратуры сбрасываются в сеть бытовых или производственно-дож-
девых сточных вод.
Проектирование канализационных сетей и насосных станций для пе-
рекачки сточных вод производится по СНиП ПТ.6-62.
В местах присоединения выпусков к главному коллектору, на кол-
лекторах через каждый 250 м, а также до и после нефтеловушек устраи-
вают гидравлические затворы высотой не менее 0,25 м.
Электрооборудование и электроосвещение насосных станций для
перекачки сточных вод должно быть взрывобезопасно.
Очистка сточных вод производится в песколовках и нефтеловушках,
конструкции и методы расчета которых описаны выше. В необходимых
случаях производится доочистка сточных вод в прудах, рассчитывае-
мых на продолжительность отстаивания 5—10 суток. Остаточное содер-
жание нефтепродуктов в сточной воде, выходящей из нефтеловушки,
составляет 100—150 мг/л, а в воде, выходящей из пруда, — только
25—35 мг/л.
Сточные воды, содержащие тетраэтилсвинец, очищают либо путем
экстракции последнего автомобильным бензином, либо в прудах дли-
тельного (обычно 25—30 суток) отстаивания, где происходит естествен-
ное разрушение тетраэтилсвинца. Пруды проектируются не менее чем
из двух секций; пока в одной секции происходит разрушение тетраэтил-
свинца, другая секция наполняется сточной водой.
В портах с грузооборотом нефтепродуктов устраивают береговые
базы для приема и очистки балластных вод. В состав сооружений бере-
говой базы входят приемные резервуары для балластных вод, нефтело-
вушки и напорные флотационные установки.
2-1 Зак. 223
361
Очищенные балластные воды не должны содержать более 20 мг/л
нефтепродуктов. Сточные воды следует выпускать на расстоянии не ме-
нее 300 м от берега.
3. ПРЕДПРИЯТИЯ РЕЧНОГО ФЛОТА
К предприятиям речного флота относятся судоремонтные заводы и
ремонтно-эксплуатационные базы.
Удельные расходы сточных вод, их состав и методы очистки анало-
гичны удельным расходам и составу сточных вод судоремонтных заво-
дов морского флота.
Глава XVI.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К предприятиям электротехнической промышленности относятся за-
воды электромашиностроения, аппаратостроения. трансформаторостро-
ения, коидепсаторостроения, химических (аккумуляторных) источников
тока и электроизоляционных материалов.
Сточные воды этих заводов по характеру загрязнений аналогичны
загрязнениям сточных судоремонтных заводов.
Па этих предприятиях сточные воды образуются в литейных, галь-
ванических, термических, инструментальных и сборочных цехах. Мето-
ды очистки сточных вод, конструкции и расчет очистных сооружений
изложены выше в главе XV.
1. ЗАВОДЫ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
К химическим источникам тока относятся аккумуляторы разных ти-
пов (кислотные и щелочные) и гальванические элементы разных сис-
тем.
Для изготовления кислотных аккумуляторов используются свинец,
различные химикаты и соляная кислота, а для изготовления щелоч-
ных — железо, никель, другие металлы, а также щелочь. Большинство
гальванических элементов изготовляется из угольного электрода и раз-
личных компонентов.
Количество сточных вод на 1 тыс. руб. стоимости готовой продукции
составляет: при производстве кислотных аккумуляторов — загрязнен-
ных 33 и незагрязненных 27 ш3; при производстве щелочных аккумуля-
торов - - загрязненных 35 и незагрязненных 9 .и3.
Загрязненные сточные воды на заводах, производящих кислотные
аккумуляторы, образуются в цехах намазки, глетомешальпом, форми-
ровочном и гальваническом. Данные о составе сточных вод приведены
в табл. XVI.1. Загрязненные сточные воды на заводах, изготовляющих
щелочные аккумуляторы, образуются в цехах обогащения железной ру-
лы, отрицательной массы и никелировки сосудов, деталей и лент.
Характеристика сточных вод заводов щелочных аккумуляторов при-
ведена в табл. XVI.2.
Незагрязненные сточные воды на этих заводах образуются от ох-
лаждения энергетических установок, компрессорной, кислородной и во-
дородной станций. Эти воды используются в замкнутых оборотных сис-
темах водоснабжения. В этих же системах могут быть использованы
загрязненные сточные воды после очистки. ' . .
2Г Зак. :?С.З
363
Таблица XVI.1
Характеристика сточных вод заводов кислотных аккумуляторов
Показатель загрязненности Концентрация в мг/л
Цехи Общий сток
намазки глетоме- шальиый ©свинцов- ки формиро- вочный формиро- вочный больших типов
Взвешенные вещества . . . 550-1100 150—500 10-150 100—170 30-230 60—220
Cvxoft остаток 220-1000 — 210 960 620 1000
ЬПК5 10—70 15-20 5—20 5-30 5-65 30
Железо общее 0,2-0,4 2—10 5 20—30 10 30
Свинец 200—770 100—250 10—30 50-90 20 -100 230
Фтор — -— 2-6 — 0—1
pH — — — 2,1-2,4 1,5-2,6 До 7,2
Таблица XV 1.2
Характеристика сточных вод заводов щелочных аккумуляторов
1 Указатель зл ря ^ценности Концентрация в ?/л в цехе
обогащения же- лезной руды отрицатель- ной массы никелировки
Взвешенные вещества 2,3-63 1,25 0,4—1,2
Сухой остаток 0,6 -1,25 5 -70 0,9-1,8
Железо общее 0,25 6,8 0,1
Никель — — 0,2 -0,5
БПКэ 0,002-0,02 — 0,05- -0,06
dH 5,5 7,6 — 3.5 -5,5
В наружную канализационную сеть аккумуляторных заводов сточ-
ные воды поступают с коэффициентом неравномерности 1,2—1,5.
Канализационные сети, по которым отводятся сточные воды с рН<
<4,5, состоят из керамических пли винипластовых труб с заделкой сты-
ков кислотоупорной замазкой. Смотровые колодцы на канализацион-
ных трубопроводах выкладывают из клинкерного или красного кирпи-
ча, пропитанного битумной композицией, или кислотоупорного кирпи-
ча на черных вяжущих материалах. В случае применения обычных вя-
жущих растворов кладка должна производиться впустошовку с задел-
кой швов кислотоупорными мастиками и растворами.
Трубопроводы от цехов, по которым отводятся слабоагрессивные
сточные воды (рН>5), монтируются из асбестоцементных или железо- 1
бетонных труб с заделкой стыков кислотоупорным цементом. При при-
менении железобетонных труб внутреннюю и наружную их поверх-
ность покрывают слоем футеровки из асфальтобетонных материалов;
толщиной 20 мм. Лотки всех смотровых колодцев, в том числе и на
трубопроводах, отводящих сточные воды с pH>4,5, следует облицовы-
вать кислотоупорными материалами.
При размещении па одном заводе производств щелочных и кислот-
ных аккумуляторов кислотные и щелочные стоки следует отводить до
очистных сооружений по раздельным сетям для предотвращения заш-
ламленпя трубопроводов.
Очистка сточных вод производится на цеховых или общезаводских
сооружениях.
364 Я
Сточные воды цехов обогащения железной руды заводов щелочных
аккумуляторов, содержащие большие количества твердых механичес-
ких примесей, подвергаются отстаиванию в цеховых горизонтальных
отстойниках. При проектировании отстойников принимают:
Продолжительность отстаивания ......... 1ч
Скорость осаждения взвеси..............0,4-0,5 мм/сек.
Количество осадка......................8—10% объема
очищаемой жидкос-
ти
Влажность осадка.......................90% (с удельным
весом 1,1—1,2)
Сточные воды цехов покрытий, содержащие никель, свинец и цинк,
и гальванических цехов, содержащие цианиды, никель, свинец, цинк,
медь, хром и др., направляются на утилизационные установки для из-
влечения цветных металлов. Методы утилизации, конструирования и
расчет утилизационных установок приведены в гл. XV.
Сточные воды, прошедшие утилизационные установки, смешивают-
ся с другими сточными водами завода, обрабатываются известью с до-
ведением их активной реакции pH до 9 и затем отстаиваются. При этом
в осадок выпадают все тяжелые металлы, не выделившиеся на утилиза-
ционных установках, а также фтор и кадмий. Доза извести определяет-
ся экспериментально; для ориентировочных расчетов ее можно прини-
мать равной 500 мг/л (считая по СаЬ).
В состав очистных сооружений входят: усреднитель, смеситель, ка-
мера реакции, реагентное хозяйство и отстойник, шламовые площадки
или сооружения для механического обезвоживания осадков (вакуум-
фильтры, фильтр-прессы).
Усреднитель — прямоугольный в плане резервуар, перемешивание
стоков в котором производится путем барботирования сжатым возду-
хом (объем подаваемого воздуха составляет 25—100% суточного рас-
хода сточных вод). Расчет усреднителей приведен в гл. 1.
Смесители могут быть любого типа.
Продолжительность контакта раствора извести со сточной водой в
камере реакции принимается равной 30 мин; перемешивание произво-
дится сжатым воздухом из расчета 5—6 м3 на 1 м3 обработанной сточ-
ной воды.
Обычно применяются горизонтальные отстойники, состоящие не ме-
нее чем из двух секций. Продолжительность пребывания сточной жид-
кости в отстойнике должна быть не менее 2 ч при скорости ее движе-
ния 2—3 мм/сек. Осадок сгребается к приямку скребковым транспорте-
ром и удаляется из приямка под гидростатическим давлением.
Объем осадка, выпадающего из сточных вод цеха никелировки лент,
сосудов и деталей, достигает 10% объема обработанной воды при
влажности осадка 95—97%, удельном весе влажного осадка—1,01, а
сухого — 1,7 т/м3.
Объем осадка, выпадающего из стоков цехов намазки, глетоме-
шального, освиниовки, формировочного и формировки больших типов,
достигает 7% при влажности 98% и удельном весе влажного осадка
1,1 т/м3.
Шламовые площадки с дренажем устраиваются двух типов: на от-
крытом воздухе — с нагрузкой 5 м3/м2 в год и в закрытых (утеплен-
ных) помещениях — с нагрузкой 10—15 м3/м2 в год; дренажную воду
следует сбрасывать совместно с осветленной водой после отстойников.
На фильтр-прессах для обезвоживания осадка сточных вод акку-
муляторных заводов в качестве фильтрующей ткани применяют «бель-
365
типг»; процесс ведется при рабочем давлении от 4 до 10 ати. Скорость
фильтрации зависит от состава и структуры обезвоживаемого осадка
и колеблется от 25 до 50 мм/ч.
Производительность фильтр-прессов при обезвоживании осадка
сточных вод цеха никелировки достигает 0,050 м5/м2 фильтра в 1 ч; при
обезвоживании осадка стоков цеха обогащения — 0,035 мЧм2, а осадка
цеха кислотных аккумуляторов — не более 0,02 м3/м2 в 1 ч.
На фильтр-прессах влажность осадка снижается с 95—98 до 50—
75%. Нагрузку на вакуум-фильтры устанавливают опытным путем.
По местным условиям отстойники могут быть заменены накопителя-
ми для осветления нейтрализованной воды и складирования выделив-
шегося осадка. Емкость накопителей определяется из расчета склади-
рования в них осадка в течение 10—15 лет.
При размещении на одной площадке заводов щелочных и кислотных
аккумуляторов рекомендуется однотипные сточные воды очищать на
общих очистных сооружениях.
2 ЗАВОДЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
На заводах электроизоляционных материалов изготовляются листо-
вые материалы (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит и миканиты); ци-
линдры и трубки; стержни; рулонные и роликовые материалы.
Гетинакс, текстолит и стеклотекстолит — материалы из бумаги или
ткани, пропитанной искусственными смолами. Миканит получается пу-
тем склеивания щипаной слюды электроизоляционными лаками или
смолами. Цилиндры и трубки — изделия из слоистого электроизоляци-
онного материала, изготовляемого из бумаги, лакированной искусст-
венными смолами.
Па некоторых заводах электроизоляционных материалов существу-
ют также цехи для изготовления масляных и бакелитовых лаков.
Исходными материалами для получения масляных лаков служат:
растительные масла (льняное, тунговое, касторовое); смолы (канифоль
и битум); копалы (крезольный и кенлольпый); растворители (уайт-
еппрт, толуол и сольвент каменноугольный). Лаковые основы и полу-
фабрикаты варятся, растворяются. Полученные таким образом лаки
фильтруются на центрифугах и славя гея на вызревание и отстаивание.
Исходными материалами для производства бакелитовых лаков слу-
жат фенол, трикрезол, формалин, катализаторы, аммиачная вода, гид-
рат окиси бария и растворитель — этиловый спирт. Синтез проводится
в две фазы: первая фаза включает процесс конденсации, в результате
которого получается сырая смола с отделением надсмольной воды;
вторая фаза — вакуум-сушку с одновременным процессом полимериза-
ции смолы. По окончании сушки бакелитовую смолу растворяют в эти-
ловом спирте до получения бакелитового лака требуемой концентрации.
Фенолы, извлекаемые из надсмольных вод, используют в производ-
стве.
На заводах электроизоляционных материалов незагрязненные сточ-
ные воды образуются от охлаждения оборудования в прессовом и про-
питочно-лакировочном цехах, цехе миканитовых материалов и изделий,
компрессорной станции. Эти стоки используются в замкнутых циркуля-
ционных системах водоснабжения.
Загрязненные сточные воды образуются в цехах бакелитовых лаков
и синтетических смол. По характеру загрязнений эти сточные воды раз-
деляются на две группы, в первой из которых преобладают органичес-
кие загрязнения (1 —1,5 .и3 на 1 т продукции) и во второй — минераль-
ные загрязнения (20—26 лг на 1 т продукции).
366
Сточные воды первой группы поступают от ректификационной ко-
лонны производства бакелитовых лаков и от приемника промывных вод
цеха синтетических смол. Эти стоки сбрасываются в канализационную
сеть с коэффициентом неравномерности 1,1 —1,3.
Сточные воды второй группы поступают от реактора рафинации ма-
сел и жирных кислот, дезодорациопной установки производства масля-
ных лаков, от центрифуги производства бакелитовых лаков и от произ-
водства синтетических смол. Сточные воды дезодорациопной установки
сбрасываются равномерно, прочие стоки — периодически.
Сточные воды от производства эскапоновой стеклоткани загрязнены
керосином (в количестве 3 м3 па 1 м2 ткани). Эти стоки после очистки
от керосина могут быть использованы в системе оборотного водоснаб-
жения.
Характеристика сточных вод заводов электроизоляционных матери-
алов приведена в табл. XVI.3.
Таблица XVI.3
Характеристика сточных вод заводов электроизоляционных материалов
Концентрация в г/л
второй группы сточных вод
Показатель
загрязненности
первой группы сточных вод
Белковые вещест-j
ва...............' 5—6
Масляные погоны 10,8 -1 .
Фенолы ..........0,2—0,3.
Формальдегид . . (0,6- 0,8"
Метанол .......... 1—1,2i
Органические за- ;
грязнения ... — !
Глицерин .... । —
Альдегиды в пере-|
счете на акрепо-;
ЛИН............ — i
Фталевый ангидрид — :
Толуол ..........
Силанол..........: —
БПК5 ............1 15-20
Na’1 .............2,3 -2,5
SO.,"2 ............ 5 — 5,1
Cl-1 ............-
рн ..............; -
— !з,з-з,б — |
— io,2—0,3j 0,2- 0,25;
— 10,2—0,3' -- 1
— i0,4— 0,5 — |
— ;0,7—0,8 — '
12-12,5 3,6—3,8 - '
— — (0,02—0,04'
0,1—0,2
0,2—0,25 0,2—0,22
0,01—0,02
— 0,02—0,03
— 0,03—0,04
— 0,16—0,18
0,01—0,04 0,02—0,03
--- 1 — Io, 01— 0,02
— , — JO,08—0,1
- 1 ~ s =
— 14-18
20—23 । 7-9 10,02—0,04
— ,3,5—3,6'0,05—0,1
'26,5—27 8—8,2;
| 13 j 12,1 j 5
— 0,01—0,0210,01—0,02
i — 0,08—0,15'0,08—0,12
I 5,5—7.51 0,2-0,25 0,18-0,2
j 2—2,5 0,06—0,080,06—0,08
12—16
1,75
0,04- 0,05
0,07—0,08; 0,2—0,3
1,2—1,4 I 0,4—0,5
0,9—1
Ila заводах электроизоляционных материалов устраиваются само-
стоятельные канализационные сети для стоков загрязненных органиче-
скими веществами, для стоков, загрязненных минеральными вещества-
ми, и для бытовых стоков. Канализационные сети и насосные станции
для перекачки сточных вод проектируются по СНиП П-Г.6-62.
Очистка сточных вод первой и второй групп цехов лако-бакелито-
варочиого и синтетических смол производится раздельно. Сточные во-
ды первой группы, содержащие большое количество органических сое-
динений, очищают биологическим методом; стоки второй группы, со-
держащие в основном неорганические соединения и примеси нефтепро-
дуктов, — физико-химическим методом.
367
Перед биологической очисткой сточные воды первой группы снача-
ла нейтрализуют и отстаивают. Станция нейтрализации сточных вод
первой группы включает в себя реагентное хозяйство, смеситель, каме-
ры реакции, отстойник и шламовые площадки для обезвоживания
осадка. Расчет и проектирование сооружений станции нейтрализации
ведется по СНиП П-Г.6-62.
Биологическую очистку проводят в аэротенках-смесителях вместе с
бытовыми сточными водами или с добавками биогенных элементов,
снижение БПК общего стока достигается одним из ранее приведенных
способов.
Расчет и проектирование сооружений биологической очистки сточ-
ных вод производят по СНиП П-Г.6-62. В конструкции аэротенков пре-
дусматривают устройства для гашения пены. Этими устройствами мо-
гут быть, например, брызгала, устанавливаемые вдоль продольных
стен аэротенков. Для гашения пены используется неочищенная или
очищенная сточная жидкость из расчета 0,1 л/сек на 1 пог. м длины
аэротенка.
Сточные воды второй группы, содержащие соляную кислоту, органи-
ческие кислоты и масляные погоны, нейтрализуют известью и отстаива-
ют. Для нейтрализации сточных вод применяют такие же сооружения,
что и для первой группы сточных вод.
При определении дозы реагентов исходят из того, что на 1 вес. ч.
соляной кислоты требуется 0,77 вес. ч. активной СаО, а на 1 вес. ч. сер-
ной кислоты — 0,56 вес. ч. СаО. Для коагуляции стоков, содержащих
нефтепродукты, требуется 100 мг/л СаО. Продолжительность пребыва-
ния сточных вод в камере реакции составляет 20 мт, а продолжитель-
ность последующего отстаивания — не менее 1,5 ч (при расчетной скоро-
сти движения сточной жидкости в горизонтальных отстойниках не более
5 мм/сек).
Сточные воды, содержащие толуол, пропускают через сооружение
типа бензоуловителя. Керосин из сточных вод от производства эскапоно-
вой стеклоткани улавливают в керосиноуловителе, устраиваемом по ти-
пу бензомаслоуловителей. Задержанный керосин перекачивают в цис-
терну и вывозят, если он по своему качеству не может быть использован
в производственных процессах.
Стены и дно различных резервуаров, подверженных воздействию аг-
рессивных сточных вод, покрывают кислотоупорными материалами, а
металлоконструкции — кислотоупорными красками.
ЛИТЕРАТУРА
А п е л ь ц и и И. Э. Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов. Гостоп-
техиздат. 1960.
Базякина 11. А. Очистка концентрированных промышленных сточных вод.
Госстройиздат, 1958.
Гюнтер Л. И. н Вейцер К). И. Городская канализация. Научные труды
Академии коммунального хозяйства РСФСР, 1963.
Гутман А. И., Коган Б. И.. Плотников Н. И. Очистка сточных вод зо-
лотоизвлекательных фабрик. «Цветные металлы». 1961, № 10.
Демидов Л. Г. О расчетах аэротенков-смесителей. Проектирование водоснаб-
жения и канализации, серия 2. Союзводоканалпроект, 1967.
Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Л. Канализация промыш-
ленных предприятий. Госстройиздат, 1962.
Журнал Всесоюзною химического общества им. Д. И. Менделеева, т. ХИ.
1967, № 6.
Изгарышев Н. А.. Горбачев С. В. Курс теоретической электрохимии. I ос-
хи.миздат, 1961.
Иванов Б. И., Никитин П. П. Сб. «Очистка сточных вод топливной про-
мышленности и нефтеперерабатывающего синтеза». «Химия», 1965.
Иванов В. И. Очистка сточных вод, образующихся при производстве новых
видов синтетического каучука. НИИТЭХИМ, 1964.
Иванов В. И. Новые схемы очистки сточных вод. НИИТЭХИМ, 1965.
Киреева В. А. Курс физической химии. Госхимиздат, 1965.
Канардов И. П., Львович А. И. и др. Использование сточных вод в оро-
шении. «Колос», 1964.
Коллеров а Е. В. Биохимическая очитка сточных вод предприятий химиче-
ской промышленности. Сб. трудов ВНИИ Водгео, 1962.
Лукиных Н. А. и др. Влияние синтетических поверхностно-активных веществ
на очистку сточных вод. Изд-во МКХ РСФСР. 1956.
Лурье Ю. Ю Расчетные и справочные таблицы для химиков Госхимиздат,
1947.
Мей нк Ф., Штофф Г., Кольшуттер Г. Очистка промышленных сточных
вод. Гостоитехиздат. 1963.
Милованов Л. В.. Краснов Б. П. Методы химической очистки сточных
вод. «Недра». 1967.
Очистка производственных сточных вод. Сборник под ред. Турского Ю. И.. Фи-
липпова И. В. «Химия», 1967.
Орловский 3. А. Очистка сточных вод в аэротенках. Изд-во МКХ РСФСР.
1960.
Очистка промышленных сточных вод. Сб. трудов ВНИИ. ВНИИВодгео. Госстрой-
издат, 1957.
Рого_вская Ц. И. Биохимическая очистка промышленных сточных вол. Строй-
издат, 196/.
Родзиллер И. Д. К вопросу о расчете свешения еточнвщ вод в реках. Изд.
Водгео, 1954.
Сивко Т. Н. Очистка сточных вод в биологических прудах. Изд. АН БССР.
Минск, 1961.
Соколов В. Ф., П рахов а М. И. Исследование по микрофильтрации воды
на полупроизводственпой установке. Научные труды Академии коммунального хозяй-
ства РСФСР. «Водоснабжение». 1964.
Черкинекий С. Н. Гигиеническое нормирование при одновременном загряз-
нении водоема несколькими вредными веществами. «Санитарная охрана водоемов от
загрязнения промышленными сточными водами». Медгиз, 1966.
369
Черкинекий С. II. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Изд.
3-е. Медгиз, 1962.
Med in Л. L. Water treatment and waste disposal. Ind. and Eng. Chem. № 7. 1958.
Ett nger M. B. Sewage a. Ind. Wasten, 30. 14, 1958.
Gordon E. Water a. Sewage Works. 1961.
I rn Ii о f t K.. l;arr G. Sewage a. Treatment, 29, 1956.
Ibb \.. Frei A. Galvanotechnik und Obenflachenschutz. 5, № 6. 1964.
Sierp F. Die geweblichen und industriellen Abwasser. Springen-Verlag. 1953.
Southgate B. A. Treatment and disposal of industrial waste waters. Dep. of Sci-
fenliic a. Ind. Kes., 1918.
ОГЛ А В Л 1.Л 1 11 г
Предисловие............................................................... 3
Глава !.
Общие вопросы канализации промышленных предприятий
1. Сточные воды промышленных предприятий................................... 5
2. Режим притока сточных вод.............................................. 6
3. Количество сточных вод.................................................. 7
4. Качество сточных вод .............................. 8
5. Пути уменьшения количества сточных вод и снижения концентрации в них
загрязнении ................................................................ 9
С. Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию 11
7. Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы.................. 12
8. Разделение и объединение производственных стоков....................... 31
9. Усреднение стоков ...................................................... 34
10. Принципы каналнзовапия промышленных предприятий........................ 35
11. Извлечение из сточных вод ценных веществ............................... 36
12. Общие условия транспортирования сточных вод............................. —
13. Системы и схемы канализации............................................ 37
14. Коррозионная активность производственных сточных вод и антикоррозийная
защита.................................................................... 37
15. Зарастание труб и каналов канализационной сети ............. 41
16. Вентиляция сети . . . . :.............................................. 42
17. Гидравлические затворы................................................. 43
18. Выбор материала для труб и каналов.................................... 43
19. Режим работы канализационных сетей и особенности их гидравлического
расчета.................................................................... 45
20. Очистка сточных вод................................................... 49
21. Дегазация сточных вод.................................................. 54
22. Адсорбция.............................................................. 58
23. Усреднители............................................................ 73
24. Механическая очистка производственных сточных вод...................... 82
25. Биохимическая очистка сточных вод..................................... 119
Биофильтры.......................................................... 121
371
Аэротенки ..........................................................
Вторичные отстойники................................................ 1^1
Метантенки для сточных вод........................................ 1^2
26. Доочистка сточных вод................................................ '4S
27. Обработка осадков сточных вод....................................... 147
28. Технико-экономический расчет......................................... '5*
Глава II.
Сточные воды заводов синтетических волокон
1. Производство полиамидных волокон....................................... 157
2. Производство полиакрилонитрильного волокна нитрон...................... 160
Глава III.
Сточные воды заводов синтетического каучука
и смежных производств нефтехимического синтеза
1. Общие сведения...........•............................................. 152
2. Заводы изопренового каучука.......................................... 164
3. Заводы дивинилового каучука......................................... 178
4. Заводы этиленпропиленового каучука................................... 186
5. Заводы дивипилстирольного каучука .................................... 191
6. Заводы дивинилнитралыюго каучука ..................................... 199
7. Заводы хлоропренового каучука......................................... 205
8. Заводы бутилкаучука................................................... 209
9. Заводы синтетического этилового спирта................................ 211
10. Производство фенола и ацетона......................................... 213
Г лапа IV.
Сточные воды производства пластмасс и полупродуктов
1. Производство фенол-формальдегидных смол................................ 219
2. Производство полиэтилена низкого давления............................. 220
3. Производство пластификаторов ......................................... 221
4. Производство карбомидпых смол газофазным методом...................... 221
5. Производство винилацетатпой продукции................................. 222
Глава V.
Сточные воды азотной промышленности
А. Производство аммиака............................................... 225
1. Количество и состав сточных вод от производства аммиака................ 225
2. Условия отведения сточных вод от производства аммиака................. 231
3. Очистка сточных вод от производства аммиака........................... 232
Б. Производство азотной кислоты ...................................... 234
1. Количество и состав сточных вод от производства азотной кислоты .... 234
2. Очистка сточных вод от производства азотной кислоты ...................
372
В. Производство аммиачной селитры..................................... 235
I. Количество и состав сточных вод от производства аммиачной се.штры . . . 235
2. Очистка сточных вод................................................. 235
Г. Производство аммиачной воды........................................ 235
Д. Производство мочевины.............................................. 236
I. Количество и состав сточных вод ............ 236
2. Очистка сточных вод................................................. 236
Е. Производство метанола.............................................. 236
1. Количество и состав сточных вод..................................... 236
2. Очистка сточных вод................................................. 237
Ж. Производство капролактама и адипиновой кисло;ы .................... 237
I. Количество и состав сточных вод....................................... 237
2. Очистка сточных вод ................................................. 238
3. Производство этилбензола......................................... 238
1. Количество и состав сточных вод....................................... 238
2. Очистка сточных вод .................................................. 238
Глава VI.
Сточные воды предприятий горной промышленности
1. Сточные воды угольных и сланцевых шахт............................... 239
2. Сточные воды угольных и сланцевых обогатительных фабрик.............. 241
3. Сточные воды золотых россыпных месторождений.........................[246
Глава VII.
Сточные воды предприятий строительной индустрии
1. Сточные воды от производства гипса и гипсовых изделий................. 257
2. Сточные воды заводов строительных материалов и изделий............... 258
3. Сточные воды керамических, керамзитовых и фаянсовых заводов.......... 261
4. Сточные воды заводов мягкой кровли и изоляционных материалов .... 267
5. Сточные воды заводов и цехов изделий из пластмасс............. . . 272
6. Сточные воды заводов технического и строительного стекла............. 275
7. Сточные воды заводов крупных панелей, железобетонных изделий и коист-
струкций................................................................. 279
Г л а в а VIII
Сточные воды предприятий нишевой промышленности
1. Молочная промышленность............................................... 283
2. Масло-жировая промышленность......................................... 292
3. Предприятия спирто-винной промышленности, соков и иашпков............ 295
4. Заводы пекарских дрожжей............................................. 298
5. Сахарные заводы....................................................... 301
Г лава IX
Сточные воды предприятий медицинской промышленности
1. Производство биосинтетических антибиотиков............................ 309
2. Химико-фармацевтическое производство ................................. 311
373
Г л а в а X
Сточные воды торфяной и лесозаготовительной промышленности
1. Торфяная промышленность............................................. 314
2. Лесозаготовительная промышленность................................. 315
Глава X1
Сточные воды кинофотофабрик и заводов, заводов грампластинок
и предприятий полиграфической промышленности
1. Кинофабрики и заводы................................................ 317
2. Заводы граммофонных пластинок....................................... 324
3. Полиграфическая промышленность ..................................... 326
Глава XII
Сточные воды предприятий резиновой промышленности
1. Шинные заводы .................................................... 329
2. Шиноремонтные заводы ........................................ 330
3. Заводы резинотехнических изделий.................................... 331
4. Регенерационные заводы............................................ 331
5. Очистка сточных вод................................................. 333
Глава X111
Сточные воды пигментной промышленности 336
Глава XIV
Сточные воды заводов по обработке цветных металлов 340
Глава XV
Сточные воды предприятий железнодорожного транспорта, морского
и речного флота
1. Предприятий железнодорожного транспорта ............................ 344
2. Предприятий морского флота.......................................... 355
3. Предприятия речного флота........................................... 362
Глав а XVI
Сточные воды электротехнической промышленности
1. Заводы химических источников тока .................................. 363
2. Заводы электроизоляционных материалов............................... 366
Литература 369
374