ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Очистка и обезвреживание промышленных стоков

Количество промышленных стоков и степень их загрязнен­ности зависят от принятой схемы технологических процессов и на различных заводах колеблются в весьма широких пределах. В частности, при экстракции уксусной кислоты из жижки этилацетатом загрязненность отбросной воды с эфироводного

Аппарата по ХПК при переработке неперегнанной жижки превы­шает 70 тыс. мг/л, а при перегнанной жижке не более 13 тыс. мг/л. Наименьшую загрязненность (не выше 5 тыс. мг/л) имеют аналогичные стоки с азеотропных установок, использующих в качестве антренера спиртовые масла или бутилацетат.

Часть отбросных вод используется повторно. Например, про­мывная вода от скрубберов после трехкорпусного аппарата и Вода от вакуум-насосов может циркулировать в системе много­кратно. Воду от эфироводных НДА в уксусно-кислотном произ­водстве и частично в производстве ацетатных растворителей применяют для промывки кубов; отбросную воду от регенера­ции эфироводы нейтрализуют содой и используют для про­мывки эфира-сырца и приготовления растворов соды. В произ­водстве метанола до 40 % отбросной воды с НДА-I и НДА-П после отстаивания идет на отмывку спиртовых масел, сиропку метанола-сырца и растворителя-сырца.

При налаженной системе оборотного водоснабжения с испа - рительно-охладительными устройствами (бассейном, градир­ней) расход свежей воды (на подпитку) можно сократить до 10 % от оборотной, а общий расход снизить на 70 %. На одном из заводов оборотное водоснабжение организовано при помощи искусственного пруда. Нагретая условно чистая вода сбрасы­вается в дальний конец пруда, зеркало которого рассчитано на охлаждение воды до заданной температуры. В некоторых слу­чаях расход охлаждающей воды можно снизить в 3—4 раза пу­тем использования конденсаторов воздушного охлаждения, на­пример, для конденсации паров сушки и отдувки щепы в кани - фольно-экстракционном производстве.

Существенно уменьшить объем загрязненных промышлен­ных стоков можно путем применения более совершенной техно­логии на ряде предприятий.

Основными способами обезвреживания промышленных сто­ков лесохимических предприятий являются их биохимическая очистка, выпаривание и сжигание. Менее загрязненные про­мышленные стоки отстаиваются, фильтруются, обрабатываются химикатами, разбавляются оборотной или условно чистой водой и направляются в биохимическую очистку. Наиболее загрязнен­ные стоки, не поддающиеся очистке (например различные кубо­вые остатки), выпаривают или сжигают в различных печах.

Биохимическая очистка сточных вод. Этот способ наиболее распространен. Он предназначен для доочистки разбавленных сточных вод перед спуском их в водоемы. Предварительная ме­ханическая и химическая очистка стоков перед направлением на биохимическую очистку обязательна, чтобы снизить общую их загрязненность. После этого они смешиваются с менее загряз­ненными промышленными стоками, хозяйственно-бытовыми и фекальными водами, разбавляются возвратной водой до вели­чины ХПК не более 1—2 тыс. мг/л, обогащаются содержащими азот и фосфор питательными солями (растворами сульфата
аммония, диаммонийфосфата) и направляются в оросительно - циркуляционные аэротенки.

Аэротенки соединены между собой последовательно, засе­лены разнообразной аэробной микрофауной (активным илом), усваивающей все органические вещества, включая и фенолы. Секции аэротенков усиленно продуваются через сеть барботе - ров воздухом из расчета 60 м3 на 1 м3 очищаемых вод.

Очищенные таким образом воды отделяются от отработан­ного ила в отстойниках и идут на сброс в водоемы. Концентра­ция взвешенных веществ в них составляет 40—50 мг/л, фенолов 0,02—0,1 мг/л и БПКго 20—33 мг/л. Степень очистки по БПКб обычно 99—99,7 % и по летучим фенолам 96—99 %.

Недостатками описанной схемы являются неполнота очистки и отсутствие стадии обеззараживания воды. Поэтому значи­тельная часть этой воды используется повторно для разбавле­ния промышленных стоков перед биохимической очисткой.

Комплексная очистка суммарных промышленных стоков. Принципиальная схема комплексной очистки сточных вод, при­годная для очистки стоков как пиролизных производств, так и производства ацетатных растворителей (рис. 14.1), предусмат­ривает стадии механической, химической и биологической очистки.

Перед механической очисткой промышленные стоки от всех аппаратов химического цеха, имеющие в среднем ХПК около 6 тыс. мг/л и БПКго около 4,5 тыс. мг/л, направляются (безраз-

Масла.

I----------

Г

Т

Воздух Смолы

F/з5_Ь[т£ЧН6Ш И/!_

^7>асгртво_р_ СолЕй

ВозЗрат/ш^ И" »

13

Т

I

Воздух

Рис. 14.1. Комплексная очистка суммарных промышленных стоков:

/ — смеситель; 2— смолоотстойник; 3 — фильтр; 4— нейтрализатор; 5 — шламоотстойиик; 6 — насос; 7 — песколовка; 8 — шламовая площадка; 9 — преаэратор; 10 — песковая площадка; 11 — иловая площадка; 12 — двухъярусный отстойник; 13—аэротенк; 14 — Вторичный отстойник; 15 — контактный резервуар

Бавления их другими водами), через усреднительный смеси­тель 1 барботажного типа, в смолоотстойники 2, где они нахо­дятся 8 ч и более. Всплывающие при этом легкие смолистые ве­щества отводятся через щелевые трубы-лотки. Накапливаю­щийся на дне осадок тяжелых смол периодически удаляется при помощи гидроэлеватора. Далее стоки пропускаются через кон­тейнерные фильтры 3, заполненные древесными стружками или, что хуже, древесным углем. Этими фильтрами улавливают тон - коэмульгированные смолы и масла. Во избежание проскока смолистых веществ скорость фильтрации не превышает 1,5 м/ч. Затем промышленные стоки направляют на станцию нейтрали­зации 4, где они смешиваются с 3—5 %-ным раствором извест­кового молока в резервуарах-смесителях. Нейтрализованные стоки перекачивают в шламоотстойники 5 для отстаивания в те­чение 2—2,5 ч от известкового шлама и направляют в насосную станцию 6. Шлам выгружается для обезвоживания на шламо­вые площадки 8, с которых по мере накопления вывозится в отвал.

Механическая очистка в сочетании с нейтрализацией позво­ляет снизить загрязненность промышленных стоков по ХПК на 15—20%, БПКго на 20—25, смолистым веществам на 70—80 и летучим фенолам на 30 %.

Кроме промышленных стоков, в насосную станцию 6 посту­пают хозяйственно-бытовые сточные воды, прошедшие предва­рительную очистку от минеральных грубодисперсных примесей в песколовках 7. Осадок из песколовок периодически выгружа­ется в виде пульпы на песковые площадки 10 для подсушива­ния. Смесь хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод с ХПК 1000—1500 мг/л и БПК5 600—1000 мг/л перекачивается насосной станцией в преаэратор 9, где смешивается с избыточ­ным активным илом при непрерывном барботировании сжатым воздухом. Из преаэратора сточная вода поступает в двухъярус­ные отстойники 12 для отстаивания от взвешенных веществ и избыточного активного ила. Их смесь в виде осадка накапли­вается в септических камерах отстойников, где подвергается анаэробному сбраживанию. Сброженный осадок периодически выпускается на иловые площадки 11 для подсушивания. Име­ется также возможность его утилизации на сельскохозяйствен­ных полях в качестве удобрения.

Из двухъярусных отстойников сточная вода направляется в аэротенки 13, в которых осуществляется биохимическое окис­ление растворенных органических примесей микроорганизмами активного ила в присутствии необходимого количества раство­ренного кислорода и биогенных веществ. Для этого в аэротенки непрерывно подается воздух от насосно-воздуходувной станции и раствор азотных и фосфорных удобрений из специально обо­рудованного узла. Барботирование содержимого аэротенков сжатым воздухом осуществляется через перфорированные трубы с диаметром отверстий 3—4 мм.

При биохимическом окислении органических веществ сточ­ных вод происходит образование СОг и НгО и синтез новой биомассы. Это приводит к постоянному приросту активного ила. Для поддержания заданной концентрации активного ила в аэро - тенке на уровне 3 г/л по сухому веществу часть образующегося ила выводится из системы.

Во вторичных отстойниках 14 происходит отстаивание очи­щенной воды от хлопьев активного ила. Затем она поступает в контактные резервуары 15, где происходит дополнительное от­деление взвешенных веществ.

Дальнейшая доочистка стоков происходит в прудах с дном и стенками из железобетона. Пруды имеют камеру предвари­тельной аэрации (длительность ее 12 ч), две секции тонкослой­ного отстоя, три последующие отделения для окисления (аэра­ции) и емкость для возможного обеззараживания вод хлором. Введение предварительной аэрации стоков облегчает последую­щее отстаивание активного ила и способствует обогащению среды кислородом.

После доочистки воды поступают в канал с высшими фор­мами растительности и затем спускаются в реку.

Обезвоживание различных осадков (шлама, песка, ила) осу­ществляется на открытых площадках. Расход на очистку 1 м3 вод: извести 3—4 кг, прочих химикатов 1,5—2 кг. Для приготов­ления их растворов используется оборотная вода.

Из характеристики сточных вод химического цеха пиролиз - ного предприятия на различных стадиях очистки (табл. 14.2) следует, что при описанной комплексной схеме очистки показа­тель ХПК и БПК20 кислых промышленных стоков (рН в сред­нем 4,4) после механической и химической очистки снижается на 30 %, а по смолистым веществам на 70 % и содержанию взвешенных веществ на 84 %. Дальнейшая биоочистка смеси

14.2. Характеристика сточных вод химического цеха пиролизного предприятии (средние данные)

Промышленных и хозяйственно-бытовых стоков снижает ХПК на 84 %, а БПКго на 91 %. После доочистки в прудах спускае­мые в реку воды имеют БПКго не более 10 мг/л, что вполне приемлемо.

Сточные воды канифольно-экстракционного производства также проходят биохимическую очистку. Промышленные стоки этого производства содержат в растворенном и эмульгирован­ном виде небольшие количества органических кислот, бензина, скипидара, канифольных масел, канифоли. Их количество по­казано в табл. 14.3. Предварительно эти стоки подвергаются локальной очистке: стоки, получаемые на стадии экстракции и при работе вакуум-насосов, отстаиваются в течение 8—12 ч, после чего направляются на биоочистные сооружения, а стоки, получаемые при уваривании канифоли и перегонке флотомасла, предварительно очищаются от терпингидрата, как описано в главе 10.

В канифольно-терпентинном производстве промышленных стоков немного, 1—1,5 м3 на 1 т выработанной канифоли. Наи­более загрязненные стоки образуются на стадиях отстаивания терпентина, промывки терпентина и мытья бочек, ХПК этих вод 18—20 тыс. мг/л. Кислые воды после отстаивания терпентина обрабатывают гашеной известью, что снижает их загрязнен­ность в 2—3 раза в результате выпадения в осадок резинатов кальция и сорбции других смолистых веществ на поверхности гидроокиси кальция. Воды из флорентин канифолеварочных колонн, содержащие терпеновые спирты и эмульгированный скипидар, загрязнены меньше (ХПК 2—4 тыс. мг/л) и их ис­пользуют повторно для приготовления раствора фосфорной кис­лоты, промывки терпентина или для мытья бочек. Вследствие этого объем сточных вод уменьшается, но общее количество сбрасываемых загрязнений практически не изменяется. Исполь­зование загрязняющих веществ сточных вод для получения до­полнительной продукции описано в главе 9.

Сжигание промышленных стоков и отходов в печах. Для

Обезвреживания суммарных кислых стоков уксусно-кислотного и других производств используются горизонтальные или верти­кальные цилиндрические стальные печи с циклонными топками. Одна из действующих горизонтальных печей показана на рис. 14.2. Топки печи футерованы внутри огнеупорным кирпи­чом. Снаружи они охлаждаются воздухом, нагнетаемым в ко­жух топки турбовоздуходувкой. При наружном диаметре 2,5 м и длине 7,3 м печь обеспечивает обезвреживание в сутки до 65 м3 стоков, имеющих ХПК около 5 тыс. мг/л, при расходе топливного газа 265 м3/м3.

Вначале стоки отстаиваются от грубых примесей (шлама), очищаются от смолы и масел в древесно-угольных фильтрах и затем повторно отстаиваются. После этого промышленные стоки пропускают через второй угольный фильтр (содержание фено­лов снижается до 70 мг/л) и насосом под давлением подают в форсунки циклонной топки. Форсунки расположены под углом к оси камеры сжигания и обеспечивают тонкое распыление сто­ков. При температуре до 1050 °С, развиваемой в топке диффу - зорными горелками, вмонтированными по периметру топки впе­реди распылительных форсунок для воды, и избытке воздуха происходит быстрое испарение распыляемой воды, разложение и окисление органических веществ. Интенсивность этих процес­сов обеспечивается вихревой структурой газовоздушного по­тока. Продукты сгорания проходят в камеру дожигания с до­полнительными газовыми горелками и форсунками для подачи слабозагрязненных вод. Здесь температура газов снижается до 800 °С, они разбавляются в борове воздухом и с температурой 200 °С отсасываются в дымовую трубу через скруббер, орошае­мый водой, циркулирующей в системе. Загрязненный уголь из фильтров сжигают или вывозят в отвал.

В аналогичных циклонных топках сжигают стоки и без от­деления от смол, но после нейтрализации их кальцинированной содой в реакторах с мешалкой. Во избежание засмоления реак­тор обогревается паром через рубашку, а емкости — через змее­вики. Установка имеет трубчатые пароперегреватель и воздухо­подогреватель, использующие теплоту топочного газа самой печи.

Удельная нагрузка на 1 м3 объема циклонной печи в зависи­мости от степени загрязненности стоков составляет 0,5—1,5 м3/ч при расходе воздуха до 1,1 от расчетного по окисляемости сто­ков. Теплоту отходящих газов можно использовать для получе­ния технологического пара.

Сжигание промышленных стоков и смолистых отходов про­изводится также в вертикальных шахтных печах. В качестве топлива используется мазут, который подогревается при по­мощи паровых змеевиков и нагнетается в форсунки топки. В этих печах в отличие от горизонтальных циклонных топок можно сжигать особо сильно загрязненные промышленные стоки и отходы.

Накапливающийся в топках печей шлаковый плав солей и золы периодически выгружается и идет в отвал (изыскиваются

Способы его использования). Отходящие газы печей почти не содержат вредных примесей и выпускаются в атмосферу без очистки. Показатели очистки сточных вод пиролизного пред­приятия различными способами даны в табл. 14.4

Концентрация вредных примесей в воде водоемов не должна превышать величин, приведенных в табл. 14.5. В случае их пре­вышения необходимо очищенные сточные воды подвергнуть пов­торной очистке или дополнительно разбавить оборотной водой. В табл. 14.5 даны также ПДК вредных веществ в воздухе рабо­чей зоны и в атмосферном воздухе.