Автор: Тимонин А.С.
Теги: водоснабжение очистка воды водопотребление здравоохранение медицинские науки экология справочник охрана природы
ISBN: 5-89552-072-3
Год: 2003
Текст
Московский государственный
университет инженерной экологии
А С. ТИМОНИН
ИНЖЕНЕРНО-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
Министерство образования
Российской Федерации
Московский государственный университет
инженерной экологии
А.С. ТИМОНИН
ИНЖЕНЕРНО-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
Том 2
Рекомендован Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия по
специальностям:
32.07.00— Охрана окружающей среды и рациональное
использование природных ресурсов;
33.02.00 — Инженерная защита окружающей среды
flW» Лательетвоед
II. Бочкаревой
КАЛУГА
2003
УДК [551.510.42+628.15/I6]:(O75.8)
ББК 6П7.1:57(069)
Т41
Рецензенты:
Л.Г. Ветошкин, доктор технических наук, академик МАНЭБ, профессор кафедры
«Инженерная экология» Пензенского государственного университета архитектуры и
строительства
В.М. Ульянов, доктор технических наук, профессор кафедры «Машины и аппараты
химических и нишевых производств» Дзержинского филиала Нижегородского
государственного технического университета
Тимонин А.С.
Т41 Инженерно-экологический справочник. Т. 2. — Калуга: Издательство
Н. Бочкаревой, 2003. — 884 с.
В справочнике изложены основные методы зашиты воздушного и водного
бассейнов и литосферы от вредного влияния промышленных газовых выбросов,
сточных вод и твердых отходов в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии,
химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности,
производстве строительных материалов и многих других отраслях и производствах,
оказывающих значительное влияние на состояние окружающей среды. Глубоко
проанализированы основные технологические решения по очистке газовых
выбросов, сточных вод, утилизации твердых отходов в вышеперечисленных
отраслях и производствах. Приведено типовое и оригинальное оборудование защиты
. воздушного и водного бассейнов и литосферы от влияния вредных выбросов,
даны методы его расчета и выбора, приведены многочисленные примеры расчета
данного оборудования.
ББК 6П7.1:57(069)
ISBN 5-89552-072-3
© Тимонин А.С., 2003
© МГУИЭ, 2003
© Издательство Н. Бочкарсвой, 2003
© ГП «Издательство «Мир», 2003
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ...............................................................8
ЧАСТЬ V. ПДК ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ.............................. 12
ЧАСТЬ VI. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.......................................52
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике........................66
1.1. Угольные и сланцевые шахты
и углеобогатительные фабрики........................................66
1.2. Теплоэнергетические предприятия................................69
1.2.1. Очистка сточных вод от водоподготовительных
установок (ВПУ) и конденсатоочисток...............................69
1.2.2. Очистка сточных вол от нефтепродуктов......................74
1.2.3. Очистка сточных вод от обмывок
поверхностей котлов...............................................74
1.2.4. Очистка сточных вод химических промывок
и консервации оборудования........................................78
1.2.5. Очистка сточных вод систем гидрозолоудаления...............84
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии....................86
2.1. Агломерационное производство...................................86
. 2.2. Доменное производство..........................................86
2.3. Сталеплавильное производство...................................88
2.4. Непрерывная разливка стали.....................................89
2.5. Прокатное производство.........................................90
2.6. Коксохимические заводы.........................................91
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии................... 106
3.1. Предприятия обогащения руд цветных металлов.................... 106
3.2. Предприятия алюминиевой промышленности.........................115
• 3.3. Предприятия производства магния и титана. 120
3.4. Заводы цветной металлургии.....................................122
3.5. Золотоизвлскательные фабрики................................... 126
Глава 4. Очистка сточных вод в химической
промышленности........................................ 132
4.1. Производства азото продукте в.................................. 132
4.1.1. Производство аммиака....................................... 132
4.1.2. Производство карбамида.....................................:. 134
4.1.3. Производство аммиачной селитры.............................138
' 4.2. Производства серной и соляной кислот........................... 141
4.3. Производства соды и содопродуктов.............................. 142
4.4. Производства фосфорной кислоты, фосфорных
удобрений и фосфора...-............................................. 146
4.5. Производства основного органического
и нефтехимического синтеза.......................................... 155
4.5.1. Производство акрилонитрила................................. 155
3
Оглавление
4.5.2. Производство синтетических жирных кислот...... 158
4.5.3. Производство бутадиена.......................164
4.5.4. Производство изопрена каталитическим
дегидрированием изопентана..........................168
4.5.5. Производство изопрена из изобутилена
и формальдегида.................................... 172
4.5.6. Производства фенола и ацетона................176
4.6. Производства искусственных волокон..............180
4.6.1. Производство химических волокон..............180
4.6.2. Производство синтетических волокон...........187
4.7. Производства синтетических полимеров и пластмасс.189
4.7.1. Производство суспензионного полистирола
и сополимеров стирола...............................189
4.7.2. Производство фенолформальдегидных смол.......194
4.7.3. Производство мочевиноформальдегидных смол....197
4.7.4. Производство эпоксидных смол.................199
4.7.5. Производство поливинилацетатных полимеров....200
4.7.6. Производство поливинилхлорида................204
4.8. Производство минеральных пигментов..............216
4.9. Производство художественных масляных
и водоэмульсионных красок............................218
4.10. Производство капролактама......................219
4.11. Производство метанола..........................221
4.12. Производство порошкообразных синтетических
моющих средств.......................................223
4.13. Производство товаров для применения
в аэрозольной форме..................................225
4.14. Производство жидких и пастообразных моющих
и чистящих средств...................................228
4.15. Производство горного воска.....................233
4.16. Производство товаров культурно-бытового назначения.... 235
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих
заводов, нефтепромыслов и нефтебаз.....................238
5.1. Нефтеперерабатывающие заводы....................238
5.1.1. Общезаводские системы очистки................238
5.1.2. Локальная очистка сточных вод................257
5.2. Нефтепромыслы и нефтебазы.......................271
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической
промышленности....................................... 278
6.1. Производство синтетического каучука.............278
6.2. Предприятия резиновой промышленности............286
6.3. Производство лаков и синтетических красок.......289
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий
целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности
и гидролизных заводов..................................294
4
Оглавление
7.1. Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности.....294
7.2. Предприятия лесохимической промышленности..........303
7.3. Гидролизные заводы.................................308
Глава 8. Очистка сточных вод в микробиологической
и химико-фармацевтической промышленности..................316
8.1. Предприятия микробиологической промышленности......316
8.2. Предприятия по производству лекарственных
препаратов..............................................320
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных
предприятий...............................................325
9.1. Механические производства..........................325
9.2. Гальванические производства.....;..................330
Глава 10. Очистка сточных вод заводов
строительных материалов...................................340
10.1. Заводы мягкой кровли и гидроизоляционных
материалов (кровельного картона, толя, рубероида,
изола, пороизола).......................................340
10.2. Заводы железобетонных конструкций.................342
10.3. Цементные заводы..................................343
10.4. Стекольные заводы и производства..................344
10.5. Производства строительной керамики и фаянса.......345
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения
промышленных предприятий............................................................. 346
11.1. Основные принципы создания замкнутых
систем водоснабжения....................................346
11.2. Примеры схем использования воды
в замкнутых системах....................................349
11.3. Технологические схемы очистки сточных вод
для повторного использования............................367
ЧАСТЬ VII. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД...................................................390
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки....390
1.1. Оборудование для процеживания......................390
1.1.1. Решетки........................................390
1.1.2. Барабанные сетки...............................392
1.2. Оборудование для отстаивания.......................395
1.2.1. Песколовки.....................................395
1.2.2. Горизонтальные отстойники............'.........401
1.2.3. Вертикальные отстойники........................404
1.2.4. Радиальные отстойники..........................409
1.2.5. Тонкослойные отстойники........................416
1.2.6. Отстойники с аэрацией (осветлители).......... 419
1.2.7. Нефтеловушки................................. 423
1.3. Оборудование для фильтрования......................433
1.3.1. Барабанные фильтры со сходящим полотном........434
5
Оглавление
1.3.2. Фильтры вакуумные дисковые....................................443
1.3.3. Ленточные фильтры.............................................457
1.3.4. Фильтры листовые..............................................460
1.3.5. Фильтры патронные.............................................464
1.3.6. Камерные фильтр-прессы........................................472
1.3.7. Фильтры с зернистым слоем.....................................478
1.3.8. Барабанные сеточные фильтры...................................484
1.4. Оборудование для центробежного разделения.........................486
1.4.1. Гидроциклоны..................................................486
1.4.2. Центрифуги....................................................493
1.4.3. Жидкостные центробежные сепараторы............................496
Глава 2. Оборудование для физико-химических
методов очистки .......................................................:.504
2.1. Оборудование для коагуляции и флокуляции..........................504
2.2. Оборудование для флотации.........................................516
2.2.1. Напорные флотаторы............................................517
2.2.2. Импеллераые флотаторы.........................................522
2.3. Адсорбционное и ионообменное оборудование.........................524
2.3.1. Аппараты с неподвижным слоем..................................535
2.3.2. Аппараты с движущимся слоем...................................549
2.3.3. Аппараты с псевдоожиженным слоем..............................555
2.3.4. Расчет адсорбционной установки (по В.Н. Клушину)... 559
2.3.5. Расчет ионообменной установки
(по Ю.И. Дытнерскому)................................................562
2.4. Экстракционное оборудование.......................................566
2.4.1. Экстракционные колонны без подвода
внешней энергии......................................................571
2.4.2. Экстракторы с подводом внешней энергии........................572
2.4.3. Расчет экстракционной установки
(по Ю.И. Дытнерскому и Г.А. Ягодину).................................577
2.4.4. Пример расчета распылительной экстракционной
колонны..............................................................584
2.5. Выпарное оборудование.............................................591
2.5.1. Трубчатые выпарные аппараты...................................592
2.5.2. Роторно-пленочные аппараты....................................614
2.5.3. Выпарные аппараты погружного горения.........................626
2.6. Кристаллизационное оборудование...................................637
2.6.1. Аппараты для изогидрической кристаллизации....................638
2.7. Мембранное оборудование...........................................665
2.7.1. Аппараты с плоскими мембранными элементами....................675
2.7.2. Аппараты с трубчатыми мембранными элементами.. 678
2.7.3. Аппараты с рулонными мембранными элементами... 680
2.7.4. Аппараты с полыми волокнами...................................681
2.7.5. Электродиализные установки....................................686
2.8. Дегазационное оборудование........................................705
6
Оглавление
Глава 3. Оборудование для электрохимических
методов очистки........................................722
3.1. Электролизеры...................................722
3.2. Электрокоагуляторы..............................726
3.3. Электрофлотаторы................................730
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки.736
4.1. Биохимическая очистка в естественных условиях...776
4.2. Биохимическая очистка в искусственных
сооружениях..........................................781
4.2.1. Биофильтры..................................795
4.2.2. Аэротенки...................................813
4.2.3. Биотенки....................................837
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки....841
5.1. Установки для хлорирования сточных вод..........841
5.2. Озонаторные установки...........................847
5.3. Установки нейтрализации.........................856
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания
сточных вод..........................................: 868
6.1. Огневое обезвреживание..........................868
6.2. Жидкофазное окисление...........................874
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ...............................878
7
Предисловие
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый справочник яв-
ляется первой попыткой провести
широкое обобщение результатов
деятельности академических, учеб-
ных, научных, проектных и кон-
структорских организаций и пред-
приятий в области инженерных ме-
тодов защиты окружающей среды.
В научно-технических источниках и
нормативных документах имеется ог-
ромное количество сведений по
методам и способам защиты воздуш-
ного и водного бассейнов и земель-
ных ресурсов. Но эти сведения име-
ют явно отраслевую направленность.
Например, наиболее значительные
результаты в области охраны воз-
душного бассейна достигнуты в на-
учно-исследовательских и конструк-
торских организациях теплоэнерге-
тики, черной и цветной металлур-
гии, так как эти отрасли являются
основными загрязнителями атмос-
феры и вынуждены постоянно про-
водить работы по защите воздуш-
ного бассейна. Основными загряз-
нителями водного бассейна также
являются черная металлургия и теп-
лоэнергетика, целлюлозно-бумаж-
ная, нефтеперерабатывающая от-
расли промышленности и городское
хозяйство, поэтому в подведом-
ственных научно-исследовательских
8
и конструкторских структурах по-
лучены наиболее существенные ре-
зультаты. Наиболее токсичные заг-
рязнители в атмосферу и водный
бассейн выбрасывают предприятия
химического и нефтехимического
профиля, поэтому в рамках данных
отраслей разрабатывались и разра-
батываются наиболее эффективные
методы борьбы с этими выброса-
ми. Основными источниками твер-
дых отходов являются горно-
металлургические и горно-добыва-
ющие предприятия, химическая
промышленность, предприятия
строительного комплекса, город-
ское коммунальное хозяйство, по-
этому в их структурах рождались
перспективные технологии утили-
зации и переработки твердых от-
ходов. Данную аналогию можно
продолжать и дальше. Справочник
содержит самые перспективные
технологические и технические ре-
шения защиты окружающей среды
из целого ряда отраслей, поэтому
специалисту дается возможность
сравнивать и выбирать наиболее
подходящие разработки для реше-
ния стоящих проблем
По своей структуре справочник
состоит из трех томов. Первый том
содержит сведения о предельно до-
Предисловие
пустимых концентрациях вредных
веществ в атмосферном воздухе, ос-
новных источниках загрязнения воз-
душного бассейна, в нем приведе-
ны многочисленные технологичес-
кие решения борьбы с вредными
газовыми выбросами в различных
отраслях и производствах. В матери-
алах тома широко представлено раз-
нообразное типовое и оригинальное
оборудование для борьбы с вред-
ными газовыми выбросами физико-
механическими и физико-химичес-
кими методами, приведены мето-
ды расчета и выбора данного обо-
рудования, материал тома широко
иллюстрирован конкретными при-
мерами расчета оборудования.
Во втором томе содержатся све-
дения о предельно допустимых кон-
центрациях вредных веществ в сточ-
ных водах предприятий и произ-
водств, определены основные источ-
ники загрязнения водного бассейна,
проанализированы многочисленные
технологические решения по очист-
ке сточных вод предприятий различ-
ных отраслей. Приведены обширные
сведения о типовом и оригинальном
оборудовании по очистке сточных
вод физико-механическими, физико-
химическими, электрохимическими,
биохимическими, химическими и
термическими методами. В материа-
лах тома содержатся конкретные ре-
комендации по методам расчета и
выбора оборудования защиты водного
бассейна. Даны сведения об органи-
зации систем замкнутого водоснаб-
жения промышленных предприятий.
Третий том посвящен проблемам
утилизации и переработки промыш-
ленных и бытовых твердых отходов.
Материал тома содержит сведения
об основных источниках твердых
промышленных и бытовых отходов,
классификацию отходов по классам
опасности, основные технологичес-
кие решения по утилизации и пе-
реработке твердых отходов. В нем
широко представлено технологичес-
кое оборудование по переработке и
утилизации твердых отходов, при-
ведены примеры его расчета и вы-
бора. На конкретных примерах даны
рекомендации по организации без-
отходных и малоотходных производ-
ственных технологий.
Справочник базируется на со-
временных достижениях отече-
ственных и зарубежных научно-ис-
следовательских, проектно-конст-
рукторских организаций и предпри-
ятий, сферой деятельности которых
является защита окружающей сре-
ды от вредного влияния газовых
выбросов, жидких стоков и твердых
отходов.
К отечественным организациям и
предприятиям, внесшим и вносящим
исключительный вклад в защиту воз-
душного бассейна, следует отнести:
ВНИИОТ, ВНИИтехуглерод, ВНИ-
ПИчерметэнергоочистка, ВНИИ-
стром, ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского,
ВЦНИИОТ, ГИНцветмет, ГИПРО-
газоочистка, ГИПРОмез, ГИПРО-
хим, ЛИОТ, ЛенГИПРОхим, Лен-
промвентиляция НИИОгаз, НИИ-
промвентиляция, НИИцемента,
Проектпромвентиляция, Семибра-
товский филиал НИИОгаз, СИОТ,
ЦНИИпромзданий, ЭНИН и ряд
других.
Среди организаций и предпри-
ятий, игравших и играющих клю-
чевую роль в охране водного бас-
сейна, следует отмстить: ВНИИ-
водгео, бывшую систему предпри-
ятий «Союзводоканалпроект», и
9
Предисловие
в первую очередь Мосводоканал-
НИИпроскт, НИПИОТстром и ряд
других.
Наибольший вклад в разработ-
ку техники и технологии утилиза-
ции твердых отходов внесли и вно-
сят следующие организации: АКХ
им. КД. Памфилова, ВНИИВ, ВНИИ-
промвторцветмет, ГИПХ, Техэнср-
гохимпром и другие.
Комплексные задачи по защите
окружающей среды успешно решали
и решают ГИАП, НИИхиммаш,
ДзсржинскНИИхиммаш, ЛенНИИ-
химмаш, НИУИФ, СвердНИИхим-
маш, а также целый ряд высших
учебных заведений: КГТУ, МГУИЭ,
МГСУ, МГУЛ, МЭИ, МИСиС,
НГАСА, РХТУ им. Д И. Менделее-
ва, РГУНиГ им. И.М. Губкина,
УГТУ-УПИ, с.-пгти, с.-пгги
им. Г.В. Плеханова, С.-ПГЛТА им.
С.М. Кирова и другие.
Среди ученых и специалистов,
внесших наибольший вклад в разви-
тие техники и технологии зашиты
воздушного бассейна, следует отме-
тить: Алиева Г.М.-А., Банита Ф.Г.,
Вальдберга А.Ю., Гордона Г.М.,
Коузова П.А., Ладыгичсва М.Г.,
Мазуса М.Г., Мальгина А.Д., Мор-
гулиса М.Л., Мягкова Б.И., Нико-
лайкина Н.И., Пейсахова И.Л., Пи-
румова А.И., Приходько В.Н., Ру-
санова А.А., Скрябина Г.М., Ужо-
ва В.Н., Ульянова В.М., Швыдко-
го В.С., Юдашкина М.Я. как разра-
ботчиков оборудования по пыле-
улавливанию; Беспамятного Г.П.,
Власенко В.М., Дытнерского Ю.И.,
Мухленова И.П., Ксльцева Н.В.,
Клушина В.Н., Ковалеву О.С.,
Кузнецова И.Е., Курочкину М.И., Лу-
кина ВД., Петрянова-Соколова И.В.,
Рамма В.М, Родионова А.И., Ро-
манкова П.Г., Спейшера В.А., Та-
рата Э.Я., Тищенко Н Ф., Торочеш-
никова Н.С., Троицкую Т.М., Хол-
панова Л.П., Чохонелидзе А Н. как
разработчиков технологии и обору-
дования физико-химических мето-
дов очистки газов; Сигала И.Я., Хо-
дакова Ю.С. как разработчиков тех-
нологий снижения выбросов окси-
дов азота в теплоэнергетике; а так-
же многих других.
В разработку современных техно-
логий и техники защиты водного
бассейна внесли значительный
вклад следующие специалисты:
Аракчеев Е.П., Бернадинер М.Н.,
Ветошкин А.Г., Волков Э.П., Во-
робьев О.Г., Воронов Ю.В., Голо-
ванчиков А.Б., Гордеев Л.С., Гор-
дин И.В., Гребенюк В.Д., Губа-
нов Л Н., Дытнерский Ю.И.,
Иоакимис Э.Г., Калицун В.И., Ка-
релин Я.А., Кишневский В.А., Кога-
новский А.М., Ксенофонтов Б.С ,
Ковалева И.Г., Ковалев В Г., Кожи-
нов В.Ф., Ласков Ю.М., Мазо А.А.,
Монгаит И Л., Найденко В.В., По-
кровский В.Н., Пономарев В.Г.,
Рихтер Л.А., Родионов А.И., Само-
хин В.Н., Соковнин О.М., Шуры-
гин А.П., Яковлев С.В. и многие
другие. Следует отметить особую роль
Беличенко Ю.П., Гладкова В.А.,
Гордеева Л.С., Комиссарова Ю.А. и
Кучеренко Д.И. в разработке теории
и практики замкнутых и оборотных
систем водообсспечения.
В разработку современных мето-
дов и технологий утилизации твер-
дых отходов внесли наибольший
вклад следующие специалисты:
Абрамов Н.Ф., Бернадинер М.Н.,
Бобович Б.Б., Быстров Г.А., Галь-
перин В.М., Гришаев И.Г., Девят-
кин В.В., Евилевич А.З., Евиле-
10
Предисловие
вич М.А., Иванов В.В., Классен П.В.,
Клушин В.Н., Любешкина Е.Г.,
Матросов А.С., Мирный А.Н., Нар-
кевич И.П., Никогосов Х.Н., Печ-
ковский В.В., Пальгунов П.П., Пу-
рим В.Р., Систср В.Г., Скворцов Л.С.,
Сумароков М.В., Титов Б.П., Фе-
доров Л.Г., Шомин И.П., Шуры-
гин А.П. и ряд других.
Хотелось бы отметить особую роль
ученых МГУИЭ в деле защиты окру-
жающей среды Большой вклад в раз-
работку теории и практики очистки
сточных вод внесли Баранов Д.А.,
Бирюков В.В., Булатов М.А., Бу-
латов С.Н., Кутепов А.М., Лагут-
кин М.Г., Терновский И.Г., в ре-
шении проблем по очистке отходя-
щих газов химических производств
весьма значимыми являются резуль-
таты работ Бондаревой Т.И., Ващу-
ка В.И., Клюшенковой М.И., Ни-
колайкиной Н.Е., Павлова В.П.,
Плановского А.Н., Рудова Г.Я., Се-
менова П.А., Соломахи Г.П., Че-
хова О.С., Шевченко А.А.; по пе-
реработке твердых отходов — Ба-
лашова М.М., Генералова М.Б.,
Гонопольского А.М., Гусева Ю.И.,
Калыгина В.Г., Макарова Ю.И.,
Назарова В.И., Систера В.Г., Су-
риса А.Л., Шорина С.Н. Значитель-
ный вклад в совершенствование тех-
нологии подготовки к сжиганию твер-
дых топлив внесли Беренгартен М.Г.,
Евстафьев А.Г., Караваев Н.М., Ка-
талымов А.В., Кобяков А.И.
Благодаря трудам вышеназванных
организаций и вышеперечисленных
ученых удалось создать данный спра-
вочник, являющийся первой попыт-
кой более глубокого обобщения ре-
зультатов исследований в области
охраны окружающей среды.
Пользуясь случаем, автору хоте-
лось бы выразить искреннюю благо-
дарность руководству университета
в лице ректора М.Б. Генералова и
первого проректора А.В. Каталымо-
ва за поддержку проекта издания
данного справочника, а также заве-
дующему кафедрой «Промышленная
экология» проф. М.Г Веренгартену,
оказавшему всемерную поддержку и
помощь в работе над справочником.
Особую благодарность автор вы-
ражает проф. А.Г. Ветошкину и проф.
В.М Ульянову — рецензентам спра-
вочника, советы и замечания кото-
рых существенно улучшили содер-
жание и форму представления ма-
териала.
Исключительную благодарность
автор выражает В.В. Ларченкову —
заместителю генерального директо-
ра ЗАО «Москва Золотоглавая», Ма-
карееву С.М. — генеральному ди-
ректору фирмы «Розфарм», Калити-
евскому В.Е. — заместителю генераль-
ного директора фирмы «Розфарм»,
Киселеву ГФ— генеральному дирек-
тору АО «Агрохимреммаш», Тупико-
ву В. Г — финансовому директору
ООО «Дадон» и Юдинцеву Б.М. —
заместителю генерального директо-
ра ЗАО «Трест Коксохиммонтаж»,
являющимся выпускниками МИХМа,
за организацию финансовой поддер-
жки издания справочника.
Автор будет весьма признате-
лен всем читателям, которые выс-
кажут в любой форме свои замеча-
ния по содержанию справочника
Замечания и пожелания следует
направлять по адресу: 105066, ГСП,
г Москва, ул. Старая Басманная, 21/4,
МГУИЭ, кафедра «Промышленная эко-
логия», проф. А.С. Тимонину
E-mail: timonin@msuie.ru
11
Часть V. ИДК вредных веществ в воде водоемов
ЧАСТЬ V
ПДК ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДОЕМОВ
В соответствии с действующим за-
конодательством все сточные воды
должны перед сбросом в водоем под-
вергаться очистке от токсичных про-
дуктов. Для выполнения этих требо-
ваний в зависимости от состава про-
изводственных сточных вод (ПСВ)
применяются биологические, хими-
ческие, механические, физико-хими-
ческие, термические, а также ком-
бинированные методы очистки. Для
правильного выбора известного метода
или при разработке нового метода
очистки воды нужно знать предельно
допустимые и подпороговые концен-
трации вредных веществ в воде водо-
емов. В табл. 1.1 и 1.2 приведены значе-
ния ПДК, ППКорл, ППК рв, ППКТ со-
ответственно для вредных неоргани-
ческих и органических соединений.
Основные обозначения
При установлении ПДК вредных
веществ в воде водоемов ориенти-
руются на минимальную концент-
рацию вещества по одному из сле-
дующих показателей:
ППК — подпороговая концен-
трация (1 балл) вещества в водо-
еме, определяемая по изменению
органолептических характеристик
(запах, цвет, привкус), мг/л;
ППКсрв — подпороговая концен-
трация вещества, определяемая по
влиянию на санитарный режим во-
12
доема (сапрофитная микрофлора,
биологическая потребность в кис-
лороде и др.), мг/л;
ППКт — подпороговая концент-
рация вещества в водоеме, опреде-
ляемая по токсикологическим ха-
рактеристикам, мг/л;
ПДКв — предельно допустимая
концентрация вещества в воде во-
доема, мг/л;
БПК — биохимическая потреб-
ность в кислороде, или количество
кислорода, использованного при био-
химических процессах окисления орга-
нических веществ (не включая про-
цессы нитрификации) за определен-
ное время инкубации пробы (2, 5, 8,
10, 20 суток), мг О2/мг вещества;
БПК5 — биохимическая потреб-
ность в кислороде за пять суток,
мг О,/мг вещества,
Б ПК,, — полная биохимическая
потребность в кислороде до начала
процессов нитрификации, т.е. до
появления нитритов в количестве
0,1 мг/л (примерно двадцать суток),
мг Оумг вещества;
ХПК — химическая потребность
в кислороде, определенная бихро-
матным методом, т.е. количество
кислорода, эквивалентное количе-
ству расходуемого окислителя, не-
обходимого для окисления всех вос-
становителей, содержащихся в воде,
мг О2/мг вещества.
Таблица 1.1
Предельно допустимые концентрации вредных неорганических веществ в воде водоемов
Вещества располагаются в таблице по алфавиту названий элементов или их соединений (в русской номенклатуре), при-
чем названия солей начинаются с катионов.
Значения ПДК и подпороговых концентраций (ППК , ППКср , ППК,) даются для всего соединения в целом. Утверж-
денные значения ПДК выделены полужирным шрифтом.
№ п/п Соединение Формула Молеку- лярная масса M Раствори- мостьд', г/л Концентрации, мг/л
ППКррп ППКср. ппкт ПДК.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Азотной кислоты соли в пересчете на азот — — — — — — 10
2 Азотной кислоты соли в пересчете на NO3 — — — 8 <50 <50 —
3 Алюминий азотно-кислый Al(NOj)j 9НгО 375,13 241025 0,1 2 20 0,1
4 Алюминий фтористый A1F3 83,98 5.О25 120 — 2,2 —
5 Алюминий хлористый AlClj 133,34 449 4 — >4 —
6 Аммоний азотно-кислый NH4NO3 64,04 180019,5 7,2 2 2 2
7 Аммоний азотно-кислый в пересчете на азот nh4no3 64,04 180019-5 10 10 2 2
8 Аммоний роданистый nh4scn 76,12 1200 100 10,0 0,1 0,1
9 Аммоний хлористый в пересчете на азот nh4ci 53,49 294 10 10 2 2
10 Аммоний хлорно-кислый nh4cio4 117,49 120 45 150 5 5
11 Аммония фосфорно-кислые соли в пересчете на азот (NH4)2HPO4; (NH4)jPO4 — — 10 10 2 2
12 Барий азотно-кислый Ba(NO3)2 229,35 9020 5 — 4
13 Барий уксусно-кислый Ba(CH3COO)2 255,43 587 5 — — — .
14 Барий хлористый в пересчете на Ва2* BaCl2 208,25 312 4 10 50 4
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табп. LI
1 2 3 4 5 6 7 8 9
15 Бериллия соединения в пересчете на Вс2* — — — 0,01 (по БПК) 0,0002 0,0002
16 Ванадия соединения в пересчете на V (V) —— — — — — — 0,1
17 Вольфрама соединения в пересчете на W (VI) — — — <6,25 0,1 1 0,1
18 Вольфрама окись в пересчете на W (VI) wo3 231,85 H.p. <6,25 0,1 1 0,1
19 Гидразингидрат N2H4H2O 50,06 00 250 0,1 0,01 0,01
20 Гидроксиламин соляно-кислый NH2OH • НС1 69,49 830'7 — 5 (по БПК) — 5
21 Железа соединения в пересчете на Fe2* —— — — 0,5 0,5 >50 0,5
22 Железисто-синеродистой кислоты соли в пересчете на [Fe(CN)6]4- — — — — — 1,25 1,25
23 Кадмий хлористый в пересчете на Cd2* CdCI2 183,31 900 2 0,01 0,01 0,01
24 Калий железисто- синеродистый K4Fe(CN)6] • ЗН2О 422,41 248'° 2,5 25 1,25 1,25
25 Калий роданистый в пересчете на SCN - KSCN 97,18 217O20 100 10 0,1 0,1
26 Калий цианистый KCN 65,12 716“ 0,6 0,1 0,1 0,1
27 Кальций фтористый в пересчете на F- CaFj 78,08 0,0l618 1000 50 1,5 1,5
28 Кальция цианамид CaCN2 80,1 Pear с вы- делением аммиака — • 1 — 1
29 Кобальт хлористый в пересчете на Со2* C0CI2 129,84 529м 1000 1 >3 1
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
30 Марганца соединения в пересчете на Мп2* —• — 1 100 — 1
31 Марганца соединения в пересчете на Мп4* — — — 10 5 100 — 10
32 Медь серно-кислая в пересчете на Си2* CuSO4 159,60 20220 3 0,1 10 0,1
33 Молибдена соединения в пересчете на Mo (VI) — — — 10 5 0,5 0,5
34 Мышьяка окись в пересчете на As3* as20j 197,84 20,4725 100 0,1 0,05 0,05
35 Натрий вольфрамово-кис- лый в пересчете на W (VI) Na2WO4 293,83 575 <6,25 0,1 1 0,1
36 Натрий крс.мнсфтористый Na2SiF4, Na2SiF6 150,07, 188,07 — 1 18 2,5 1
37 Натрий теллурово-кислый Na2TeO4 • 2H,0 273,60 0,8818 10 0,5 0,01 0,01
38 Натрий уксусно кислый NaOOCCHj 82,03 12320 500 1 — 1
39 Натрий фтористый в пересчете на F- NaF 41,99 40,5420 10 100 1,5 1,5
40 Натрий хлористый в пересчете на С1— NaCl 58,44 35710 — 350 >350 350
41 Натрий хлорновато-кислый NaClO3 106,44 1005“ 20 20 200 20
42 Натрий цианистый в пересчете на С№ NaCN 49,01 81835 — 0,1 0,01 0,01
43 Никель серно-кислый в пересчете на Ni2* NiSO4 154,78 38320 50 0,1 >3,75 0,1
44 Никель хлористый в пересчете на Ni2* NiCl2 129,62 59510 50 0,1 >3,75 0,1
45 Ртути окись в пересчете на Hg2+ HgO 216,59 0,05125 5 0,01 0,005 0,005
46 Ртуть в пересчете на Hg2*. Hg — — 5 0,01 0,005 0,005
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табч. 1.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
47 Ртуть сернистая в пересчете на Hg2* HgS 232,65 — 5 0,01 0,005 0,005
48 Ртуть серно-кислая HgSO4 296,65 600 1 — — —
49 Свинец азотно-кислый в пересчете на РЬ2* Pb(NOj)2 331,20 52220 2 0,8 0,1 0,1
50 Свинца соединения в пересчете на РЬ2* — — — —- — 0,1 0,1
51 Селена соединения в пересчете на ScOj- — — — 0,1 10 0,001 0,001
52 Серебро Ag 107,87 H.p, — — 0,05 0,05
53 Сернистой кислоты соли — — — — 16 —- —
54 Серной кислоты соли в пересчете на SO2- — — — 500 — 500
55 Сероводородной кислоты соли в пересчете на S2- — — — — 1 Отсутствие
56 Сероуглерод cs2 76,14 1,72u 1 5 7,5 1,0
57 Стронций серно-кислый SrSO4 183,68 0,132“ 11.5 >11,5 >11,5 11,5
58 Стронций стабильный в пересчете на Sr2* — — — — 26 2,5 2
59 Стронций хлористый SrCi2 158,53 52720 13 > 13 > 13 13,0
60 Сурьмы соединения в пересчете на Sb3* — — — 0,6 0,5 0,05 0,05
61 Сурьмы соединения в пересчете на Sb (V) — — — 0,6 0,5 0,05 0,05
62 Теллура соединения в пересчете на Те2* — — — — — 0,01 0,01
63 Титан четыреххлористый TiCl4 189,71 p- 12,5 0,1 1 0 1
Продолжение табл. 1.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
64 Титана соединения в пересчете на Ti (IV) — — — 4,5 0,1 20 0.1
65 Уран естественный и 238,03 — • — — 0,05
66 Фтора соединения в пересчете на F- — — — — —- 1,5 1,5
67 Хлор активный С12 70,91 720 0,3 Отсутств IC 0,3 Отсутствие
68 Хрома соединения в пересчете на Сг3+ — — — 0,5 10 >0,5 0,5
69 Хрома соединения в пересчете на Cr (VI) — — — 0,1 0,1 6 0,1
70 Цинка окись ZnO 81,37 . 0,001629 30 5 >30 5
71 Цинка соединения в пересчете на Zn2+ — — 5 1 30 1
72 Цнановодородной кислоты соли в пересчете на HCN — — — — 0,1 — 0,1
73 Циановодородной кислоты соли в пересчете на СЬГ — — — 0,6 1 (по БПК) 0,5 0,5
Часть И ПДК вредных веществ в воде водоемов
Дополнение к табл. 1.1
№ п/п Соединение Формула Молеку- лярная масса М Раствори-. мость а\ г/л Концентрации, мг/л
ППКррл ППКс.рв ппкт пдкв
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Алюминия соединения в пересчете на А13* — ' — — — — ъ • Истоке.
2 Аммиак в пересчете на азот NH3 17,03 52620 — — — 2,0
3 Аммония перхлорат NH4CIO4 117,49 120° —- — 5,0
4 Бария соединения в пересчете на Ва2* — — — — — 4,0
5 Бора соединения — — — — — — 0,3
6 Бром Вг2 159,81 35,820 — — 0,2 0,2
7 Висмута соединения в пересчете на Bi3+ — — — — —— — 0,5
8 Висмута соединения в пересчете на Bis+ — — — — — — 0,1
9 Вольфрама соединения в пересчете па W6+ — — — — 0,01 — 0,1
10 Германия соединения — — — — — — 100
11 Гидразин n2h4 32,05 со — — — 0,01
12 Железа соединения в пересчете на Fe3+ — — — 0,5 1,25 0,5
13 Калий марганцово-кислый в пересчете на Мп7* КМпО4 158,04 63,620 -• - — 2,0 2,0
14 Лантан азотно-кислый La(NO3)3 - 6Н2О 433,02 151,125 1,0 1,0 0,01 0,01
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение дполнения к табл. 1.1
р_ 2 3 4 5 6 7 8 9
15 Лития гидроокись в пересчете на Li+ LiOH 23,94 12425 — — — 5,0
16 Марганца двуокись МпО2 86,94 в. сл. p. — 10,0 — 10
17 Марганец хлористый MnCl, 125,87 73920 — 1,0 — 1,0
18 Меди соединения в пересчете на Си2+ — — — 0,5 0,005 —— 1,0
19 Натрия силикат в пересчете на SiO3— Na2SiO3 122,06 923м — — 50,0
20 Натрийтриполифосфат в пересчете на P20s Na3HP2O6 9Н2О 390,06 46,725 2,5 — — 2,5
21 Никеля соединения — — — — 1,0
22 Радон Rn [222] 4,59 — — — 3 10~9*
23 Роданиды — — — — — 0,1
24 Свинца соединения в пересчете на РЬ2+ — — — 2,0 0,1 0,04 0,1
25 Селена соединения в пересчете на Sc6+ — — —— — — — 0,001
26 Селена двуокись ScO2 110,96 264,022 0,1 10,0 — 0,01
27 Стронций азотно-кислый Sr(NO3)2 211,63 704,020 12,0 — — 2,0
28 Теллура соединения — — — 10,0 0,1 0,01
29 Тория соединения — — — 0,1 0,1
30 Хлора двуокись C1O2 67,45 рсаг 0,4 — 5,0 0,4
* Вещество радиоактивно, ПДКВ выражено в Ки/л.
Часть И ПДК вредных веществ в воде водоемов
Таблица i 2
Предельно допустимые концентрации вредных органических веществ в воде водоемов
Вещества приводятся в таблице по алфавиту названий В некоторых случаях даются также синонимы названий Ряд соеди
нений объединен по следующим группам арборициды кислоты органические поверхностно активные вещества, полиорга
носиликонаты фосфорорганические инсектициды В группу поверхностно активных веществ включены органические веще
ства используемые для процессов флотации (флотореагенты) и коагуляции (коагулянты)
Утвержденные значения ПДК выделены полужирным шрифтом
Г ' fs'o п/п < оединсние Формула Mo леку ’Раствори 1 Концентрации мпл
вес M г/л ППКоР„ ППК^р.,, ППК, пдк.
L1 - 2 3 4 5 6 7 8 9
Авадекс ClCH=CClCH2SCONfCH(CH4hb 270.22 0.04 0.03 1 > 1 0,03
1 2 Адипиново-кислый гсксамс- гилендиамии (соль AI > Н2М( H2)6NHj Н(Х)С(С:Нг;Д ООН 26» if ЮОО 1 < юо ко
1 < 4 Адипиново-кислый натрий Адипонитрил MaOOCfCH2)4COONa NC(CH2j4CN 188 12 108,15 ' 60В 62S 31 1 1 1 0,1 1.0 0,1
5 Акрилонитрил ch2=chcn 53,06 Р 50 5 2 2,0
6 Акролеин сн2-снсно 56,06 400 0.01 — 0,01
7 Аллнлхлорид CH2-CHCH2CI 76,52 3,620 •4 700 0,3 0,3
8 Альдрин ° ( .1 .z''*' "Г JcoJchJ Cl 4х —Cl -J 164 94 0.00012' 0.002 । 0 0.02 0.002
Амилацетат CHjCOOCsH,, 130,19 1,8 0,08 0,08
10 лг Аминофенол 4t-H,NC6H4OH 109.14 . 26. 0,05 0,05
11 о-Аминофснол O-H2NC6H4OH 109,14 17е* 0,0) 0,01
12 п- Амннофснол n-H2NC6H4OH Ю9..4 J । 0 0.05 0,05
13 Амины (Ст -С9) 0,1 0,5 1 <м J
1 14 Амины (С10- <|б> RNH-, 1 0,04 0,5 * 1 0,04
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
15 Амины (С]?—С?г) rnh2 — — 0,03 0,05 >1 0,03
16 Анизол C6H5OCHj 108,14 1.5 0,02 1,0 0,05 0,05
17 Анилин c6h5nh2 93,14 50 0.5 0,1 0,1
18 Анилин + нитробензол с61кь:н2+с6н<мо2 —. — 0,2 < 15 — 0,2
19 Арборициды 2,4-Д бутиловый эфир Cl OCH,COOC4H, <21 277,17 — 0,5 5 5 0,5
20 2,4-Д Na-соль Cl XZf" OCHjCOONa Cl 243,03 20 1,0 5 1000 1,0
21 2,4,5-Т Na-соль Cl Cl OCHjCOONa Cl 277,46 — — — — 0,5
22 Ацетон CHjCOCH) 58,08 OO 40,9 По БПК 20 000 По БПК
23 Ацетонитрил CH,CN 41,05 co 0,7 5 — 0,7
24 Ацетонциангидрин (CHj);C(OH)CN 85,11 — 0,06 1.0 0,001 0,001
25 Ацетофенон (метил фенил кетон) CH3COC6HS 120,15 В. СЛ. p 0,1 0,1 0,1 0,1
26 Бензантрон ООО II 0 230,27 — 0,05 — 0,05 0,05
27 Бензин — —• — 0.1 •— — 0,1
28 Бензоат калия C6HSCOOK 160,22 — 7,5 50 — 7,5
29 Бензол c6H6 78,12 0 8222 5,0 25 0,5 0,5
30 Бснзолсульфамид CftHsSOjNH? 157,19 сл p 6.0 30 6,0 6,0
31 Бензоясульфохлорил C6H5SO2CI 176,63 разл 0,5 2,0 6,0 0.5
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
32 Биомицин (7-хлортстра- циклин) С1 СН, НО он 0 он N(CH,h он T CONH3 о OH 478,88 0,55 2 0,1 — 0,1
33 1,4-Бутандиол НОСН2(СН2)2СН2ОН 90,12 co 15 — 5 5,0
34 Бутен-1 СН3СН2СН=СН2 56,10 СЛ p 0,2 10 240 0,2
35 Бутилакриват СН2=СНСООС4Н9 128,17 1,6 0,01 1 60 0,01
36 Бутилацстат СН3СООС4Н9 116,16 5 02S 0,3 0,1 — 0,1
37 Бутилбензол С6Н5СН2(СН2)2СНз 134,22 10 10'3 0,1 10 0,1 0,1
38 н-Бутилмеркаптан CH,(CH2)2CH2SH 90,18 — 0,006 — — 0,006
39 л-тпрет-Бугилфенол л-(СН0хСС6Н4ОН 150,22 — 3,2 10 — 3,2
40 Винилацетат СН3СООСН=СН2 86,09 2520 0,25 3 0,2 0,2
41 Винилацетилен нс-ссн=сн2 52,08 1,0 0,5 > 1 0,5
42 Г ексамстн лендиами н H2NH2C(CH,)4CH2NH2 116,21 500 1 0 01 0,01
43 Гсксанат — — — 4,69 10 5 5,0
44 Гексахлоран (гексахлор- циклогсксан, ГХЦГ) С6Н6С1б 290,86 8,5-10“3 0,02 2,5 1,0 0,02
45 Г ексахлорбе изол CftCl6 284,77 — 0,06 0,2 0,05 0,05
46 Г ексахлорбутадиен CI2C-CC1CCI=CCI2 260,77 — 0,01 0,3 0,08 0,01
47 Гексахлорбутаи С4Н4С16 264,81 — 0,01 0,3 0,8 0,01
48 Гсксахлорциклопентадиен С1 ,С1 А С1"><Л'С1 Cl Cl 272,78 — 0,001 0,6 — 0,001
49 Гексахлорэтан С2С16 236,72 — 0,01 Й 2 1 0,01
50 Гептахлор Cl 1сс,зС / Cl C1 373,30 0,001 0,065 — 0,05 0,05
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
51 Гидрохинон л-НОСД14ОН 110,12 59,0*5 0,2 0,5 10 0,2
52 Далапон (натриевая соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты) CH3CCl2COONa 164,96 “° 2 5 20 2,0
53 Дианат —— —- 1' — 15 15,0
54 Дибутнллилаурат олова 8п(Сд119):>(С| jIIi СОО)"> 631,55 — — — 0,01 0,01
55 Дибутилфталат о-СбЩСООСдНо), 278,35 0,425 — 0,2 0,2
56 Диизобутила.мип (изо-С4Н9)2КН 129,25 сл. р. 0.07 -— 0,07
57 Диизопропнламип [(CHjhCHhNH 101,20 сл. р. 2 5 0,5 0,5
58 JH- Диизопропилбензол ,u-(u3o-C3I ЫэСД 1д 162,27 —- — — 0,05 0,05
59 л-Диизопропилбеизол п-(изо-С 17)->С6Н4 162,27 — — 0,05 0,05
60 Динзопропилдитиофос- форпо-кислый калий (СНОСНО х р — (СНОСНО Х 1! S 252,39 — 0,02 3 — 0,02
61 Дикотскс — — — 23,25 — — 0,25
62 Диметиламин (CHi),NH 4509 X- р. 0,2 0,7 0,1 0,1
63 М.М-Диметияанилнн Сб115К(СН3Ъ 121,19 сл. р. 0,5 £0,5 — 0,1
64 Днмстилдиоксан Н,С \_О 0=\ Xs0 о~\ СН3 144,13 200 5 30 0,005 0,005
65 Диметилдитиокарбамат аммония (CHj)2N- с - snh4 1 S 138,26 — 2 0,5 0,5 0,5
66 Димстн.лдитиофосфорная кислота (CH3O);PSSII 158,18 — — 10 — 0,1
67 Димстилдихлорвинилфос- фат (CH3O);P(O)OCH-CCI2 220,99 — 1 20 — 1,0
68 Диметилсульфид (CH&S 62,13 в. сл. р. 0.01 0,3 12 0,01
69 Димстилтсрсфталат л-(С1ЬООС)3С6114 194,19 3,3 гор. 1,81 Влияет 40 000 1,5
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
ю
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
70 Димстилфенилкарбинол (СН?)2С(ОН)С6Н5 137,22 — 3,0 0,5 0 05 0,05
71 2,5-Диметияфснол Н3С сн3 122,18 — 0,12 — — 0,12
72 2,6-Д и мстил фенол Н3С Н3С 122,18 e—— 0,12 — — 0,12
73 3,4-Ди мстил фенол сн, но-<С/-сн3 122,18 — 0,25 — — 0,25
74 3,5-Димстил фенол снэ но-0 сн3 122,18 — 0,25 — — 0,25
75 Диметил формам ид HCON(CH3)2 73,10 — 50 10 1000 10,0
76 л.и-Димстоксидифенил- трихлорэтан (метоксихлор) (лСН3ОС6Н4)2СНСС1з 345,67 0,1 10~3 0,0057 o.l 500 0,005
77 Динитробензол C6H4(NO2)2 168,11 0,4915 0,5 1 30 0,5
78 2,4-Д и н итро-6 -втор- бутилфенол (диносеб) C,H,-emop o2n-^~Voh NO, 240,23 — — 20 —
79 Динитронафталин C,oII6(N02)2 218,17 в сл. p. 1 30 70 1,0
80 Динитророланбсизол (NO2)2C6HjSCN 225 19 — — 0.5 — 0,5
81 Динитротолуол (NO2)2C6lhCIlj 182,14 0,322 — — 0,5 0,5
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
82 2,4-Динитрофенол o2n-/>oh 184,11 5,618 г 0,012 4 0,03 0,03
83 1,2-Динитро-4-хлорбснзол o2n 202,55 В. СЛ p. 0,5 0,5 30 0,5
84 Диоктилфталат ©-(CsHiTOOCbCJU 393,40 — — 1 — 1,0
85 Дипропиламин (CH3CH2CH2)2NH 101,20 p- 0,5 — — 0,5
86 Диурон Cl Cl —NHCObRCH,), 233,11 0,04 1 10 45 1,0
87 Дифенилгуаниднн HN=C(NHCaH5)2 211,27 СЛ. p. — 1 M
88 Дифеиилгуанидин соляно-кислый (NHC6HshC=NH HC1 247,63 СЛ. p. — 1,0 — 1,0
89 Дифснилпропан (СбН5СН3)2СН2 196,31 — 0,01 0,5 50 0,01
90 2,2-Дифеннлолпропан CH, HO-ЛА- cYVoH \=/ 1 \=/ CHj 228,30 В. СЛ. p. 0,01 — — 0,01
91 3,4-Дихлоран илин Cl H>N-O Cl 162,02 — 0,05 5 4 0,05
92 2,5-Дихлоранилии Cl Cl 162,02 В СЛ. p 0,05 5 4 0,05
93 о-Дихлорбензол о-СЬСДЬ 147,00 0,1425 0 002 0,02 0,1 0,002
О
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
94 л-Дихлорбензол л-С12СбН4 147,00 О,О825 0,002 0,02 0,002
95 1,3-Дихлорбутсн-2 СН2С1СН=СС1СН, 125,01 — 0,05 10 2 0,05
96 1,2-Дихлоргексафтор- цмклопснтси-1 C1..CI FOF F F F F 244,96 — — 16 0,4 0,4
97 Р-Дихлогидрин глицерина (2,3-дихлорпропаноя-1) СН2С1СНС1СН2ОН 128,98 145 i,o 1 5 1,0
98 а-Дихлогидрип глицерина (1,3-дихлорпропанол-2) СН2С1СНОНС1ЬС1 128,98 НО19 1,0 — 1,0
99 Дихлордибутилолово (C4Hg)2SnCb 303,86 0,08 3 1 0,002 0,002
100 л.л-Дихлордифенидаихлор- этаи (л-С1СбН4)2СНСНС12 320,06 — 0,003 0,1 500 0,003
101 л.л-Дихлордифешиприхлор- этаи (ДДТ) (л-С1С6Н4)2СНСС13 354,51 в. сл. р. 0,2 50 200 0,1
102 Дихлоризопропиловый эфир [(СН3)2СС1]2О 171,09 — 0,32 — 0,3
103 Дихлорметан CIbClj 84.93 20.0 7,5 75 1100 7,5
104 2,3-Дихлор-1,4-нафтохиион О о 227,06 — 5 5 0,25 0,25
105 2,4-Дичлорфснол ОН-^^-С1 С1 163,00 4,6 0,002 1 — 0,002
106 Дихлорциклогексаи CellioCI, 153,07 — 0,025 1,2 0,25 0,02
107 1,2-Дихлорэтан С1Н,С—СН2С1 98,95 8,652S 2 25 120 2,0
108 Дициандиамид 11N=C(NH2)NHCN 84,08 22,6В 10 2000 1000 10,0
109 Дициклогсксиламин нитрит (C6Hn)2NH-HNO2 232,33 сл. р. — — — 0,001
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
110 Диэтаноламин IIN(CH2CH2OH), 105,14 co 0,77 1,0 20 0,8
111 Диэтнламин (C2H5)2NH 73,14 00 8 5 10 2 2,0
112 Диэтилдикаприяат олова (C2H5)2Sn(C7Hi5COO)2 463,63 — — 1 — 0,01 0,01
ИЗ Днэтилдитиофосфорная кислота (C2HsO)2PSSH 186,24 — 0,2 5 — 0,2
114 Диэтилдитиофосфорный калий (C2HsO)2PSSK 224,33 — 0,5 2,5 — 0,5
115 Диэтиленгликоль (HOCIbCHjhO 106,12 — 2050 1,0 1,0 1,0
116 Диэтиловый эфир (C2HS)2O 74,12 65м 0,3 5,0 4 0,3
117 Диэтиловый эфир малеиновой кислоты HC-COOCjH, II HC-COOCJH, 172,18 ел. p. 4 10 1 1,0
118 Диэтилртуть (C2Hs)2Hg 258,73 В. СЯ. p. 0,0005 0,005 0,0001 0,0001
119 Диэтилхлортиофосфат (C2H5O)2PSCI 188,62 — 0,02 — — 0,02
120 Изобутилен (2-метилпро- пен) (CH3)2C=CH2 56,10 в. ел. p. 0,5 10 £240 0,5
121 Изокротонитрил CHjCH=CHCN-tpc 67,10 — — 0,1 0,1
122 Изопрен (2-метилбута- диен-1,3) II2C=C(CHj)CH=CH2 68,12 031 -io-3 0,005 30 50 0,005
123 Изопропиламин (CIh)2CHNH2 59,11 co 2,0 6 3 2
124 Изопропилбензола гидро- перекись (кумола гидро- перекись) C6H5C(CH3)2OOH 152,19 — — — 0,5 0,5
125 Изоп роп и л октадецил ами н (CHj)2C„NHC|RHJ7 311.66 — 0,4 — — 0,1
126 Изопропил-Ы-фенилкар- бамат QH$NHCOOCH(CIl3)2 179,1 0,032м 0,2 2 3 0,2
127 Изопропил-М-(л<-хлорфе- нмл)-карбамат JW-CICJUNIICOOCI 1(CH3)2 213,66 0,08м 1,0 £0,5 12 1,0
128 Интратион (CH3O)2PS(CIb),SC»H$ 214,27 — 0,125 2,5 0,125
129 Капролактам CNH 113,16 1,2 360 1 30 1,0
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
FJ
сю
1 2 3 4 5 6 7 8 9
130 Карбин лг-С1СбН4 226,66 0.0125 0,03 — — 0,03
131 Керосин — — сл. р. 0,1 —- — 0,1
132 Кислоты органические: акриловая Н2С=СНСООН 72,06 00 5,0 0,5 0,5 0,5
133 2-амино-5-нафтол-7- сульфокислота HO5S .. X) он 239,25 — — — — 1,5
134 бензойная СбН5СООН 122.05 2.718 100 5 300 По БПК
135 2,4-дихлорфеноксимас- ляная С1 а оссн^соон 249,11 — 1 10 >1 1,0
136 диэтилциануровая • NHQH, N-< НоЧ7 XN N— NHCjH, 183,22 0,01 — 10 1000 По цвету воды
137 жирные (С5 Сб, С7 С9, Сю—С16. C17—Сзо) RCOOH — — 3 5 — 0,02
138 малеиновая НООССНСНСООН 116.07 7882S 1 60 60 1,0
139 масляная аыснжсоон 88,10 56,2“1,1 100 5 >300 По БПК
140 молочная CHjCHOHCOOH 90,08 Р- 100 5 300 По БПК
141 мукохлорная НООССС1=СС1СНО 169 27 250 10 1 1,0
142 муравьиная нсоон 46,03 00 10 5 >300 По БПК
143 нафтеновые кислоты R(CH2)„(COOII)m, R — нафтеновый радикал — х.р. 0,3 100 >200 оз
144 2-нафтиламин-1 -сульфо- кислота SO3H 223,25 г в. сл. р. — — .— 8,0 ’
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
145 Кислоты органические (прод.): 2-нафтол-1 -сульфокис- лота Яг О ~ X 224—24 — — — •—• 4,0
146 пикриновая (2,4,6-три- нитрофенол) O,N он 1NO, NO, 229,11 14,0 0,1 25 0,5 0,5
147 сульфаниловая n-H2NC6H4SO3H 2HjO 209,24 1O,820 — 2,0
148 терефталевая ноос-^^-соон 166,14 0,016 — 0,1 40 000 0,1
149 2,3,6-трихлорбсизойная Cl Cl HOOC-^2^ Cl 225,45 ел. p. — — 1,0 1,0
150 уксусная СНэСООН 60,05 oo 24,3 5 >300 ПоБПК
151 фталевая COOH ^COOH 166,13 5,720 — 0,5 — 0,5
152 п-хлорбснзолсульфо- кислота n-CICUhSOjH 192,62 x. p. 5 ' \ — 5,0
153 хлорпсларгоновая С1СН2(С1Ь)7СООН 192,68 — 0,3 — — 0,3
154_ (о-хлорундскановая С1С1Ь(С1Ь)9СООН 220,73 — 0,1 0,5 — 0,1
155 (С-хлорэнантовая С1СН2(С1Ь)5СООН 164,63 — 0,05 0,5 100 0,05
156 циануровая он HO-f N N^on 129,07 1,2518 6 10 60 6,0
157 Л1-Крезол лг-СН}С6Н4ОН 108,14 24,225 0,002 0,1 0,004 0,004
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
J
о
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
158 о-Крезол о-СН,С6Н4ОН 108,14 31,O40 0.05 0,1 — 0,05
159 Кротонитрил CH?CH=CHCN-m/xwe 67,10 — — — 0.1 0,1
160 Ксилол С6Н4(СН?)2 106,17 0,1322 0.05 1 0,1 0,05
161 2,5-Лутидин HjC^ ZP Ci s 107,16 0,5 > 1 0,05 0,05
162 Малеиновый ангидрид 5 /> 4 98,06 — 1 1 10 1,0
163 Масло встлужское — — — 0.02 20 1 0,02
164 Масло ИС-45 — — —- 0.4 -—- — 0,4
165 Масло сосновое — — — 0.2 — — 0,2
166 Масло талловое — СЛ. p. 0,16 1 (по БПК) 30 0,2
167 Мезидин н,с ^-СНз NH, 135,21 — 0,1 1 0,01 0,01
168 Мезитилен Н,С CH, Oi CH, 120,19 в. сл p. 0,027 — — 0,02
169 2-Мсркаптобснзотиазол (каптакс) Г £>-sH 167,25 — —— — — Отсут- ствие
170 р-Мсркаптоэтилдиэтил- амин (C2H5)2NCH2CH2SH 133,27 — 0,1 10 10 0,1
171 2-Меркаптоэтанол HOCH2CIbSH 78,14 — 0,64 • - ' 0,64
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
172 Мстила кр ила мил CH3CH=CHCONH2 85,11 — — 0,1 0,1 _....
173 Метилкрилат СН2=СНСООСН3 86.09 В. СЛ. p. 0,001 — — 0,02
174 Метиламин (аминомстан) CH3NH2 31,06 133025 1,0 2.5 — 1,0
175 Метил ацетат CHjCOOCIb 74,07 319 — — 0,1 0,1
176 Метилбензоат C6H5COOCII3 136,15 O,15730 0,001 0,1 — 0,001
177 Метил винил пиридин N CH, 119,17 — 0,5 >1 >0,2 0,5
178 Метилдигидропиран CH, 130,16 — 0,4 1 — 0,4
179 Метиддитиокарбамат натрия CHjNHCSNa 1 s 119,17 — 0,026 . 0,5 0,5 0,02
180 Метилол мета крилам ид (I IOII2C)HOCCH3CONH2 115.14 — — — 0,1 0,1
181 N-Метил-а-пирролидоп 0 // I^N-CH, 99,13 x. p. — 0,5 — 0,5
182 5-Метилрезорцин (орцин) H,C HC) 124,14 p- 1 0,1 100 1,0
183_ а-Метнл стирол СбН5С(СН3)=СН2 118,19 - 0,1 1 0,5 0,1
184 Метилэтилкстон CH3COC2lh 72,10 292 I 50 166 1,0
185 Метилэтилпиридин b< CH, 121,19 В. СЛ. p. 0,5 > 1 >0,2 0,5
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
UJ
b->
I 2 3 4 5 6 7 8 9
186 Моноалкилсульфоянтарной кислоты динатрисвая соль • (Д»С) — — — « 0,5 — — 0,5
187 Моноэтилднхлортиофосфат QH.OPCl, 1 S 179,01 — 0,02 — 0,02 0,02
188 Монурон п C1C6H4NHCON(CH02 198,66 0,23 5 25 150 5,0
189 Мочевина (NH2)2CO 60.05 195“ 10 По БПК 1000 10
190 Нафталин 128,17 0,03 — — — 0,05
191 а-Нафтол он 144,17 в. сл. р. 0,1 1 0,4 0,1
192 р-Нафтол 144,17 0,7425 0,4 0,4 0,4 0,4
193 а-Нафтохинон О О 158,16 в.сл.р 0,1 2,5 0,08 о,1
194 Некаль (смесь изомеров) SOjNa е.н.-сЛ .С.н, 342,4 — 0,1 10 5 0,1
195 Нсмагеи (немагон) Н2СС1СНВгСН2Вг 236.32 — 0,01 >3 0.1 0,01
196 Нефть и нефтепродукты — — сл. р. 0 05—0,2 3 300 0,3
197 Нефть многосернистая — — сл. р. 0,1 — -— 0,1
198 Нитробензол C415NO2 123,12 1,9 0,2 10 20 0,2
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
199 Нитрометан CHjNO, 61,04 0,09525 0,01 5 1 0,005
200 Нитропропан ch3ch2ch2no2 89,10 0,01420 1,12 5 1 1,0
201 л<-, л-Нитротолуол CIHCelHNCh 137,15 O,4430 0,01 — — 0,01
202 о-Нитротолуол o-CH3C6H4NO2 137,15 0,6536 0.05 — — 0,05
203 л-1 Ьпрофениламиноэтанол (о ксиамии) h-NO2C6H4NH(CH2)2OII 168,15 — 0,5 — — 0,5
204 л-1 Ьггрофснюацстиламм- ноэтанол (оксиацетиламин) CJi4NO,-n CHjCONCHjCHjOH 224,22 — 1,0 — — 1,0
205 л-1 Ьггрофсиилхлормстил- карбинол (карбинол) CH2C1CH(OH)C6H4NO2-M 201,61 — 0,2 — — 0,2
206 л<-11итрофснол 3<-NO2C6H4OH 133,12 13,525 165,4 3 0,06 0,06
207 о-Нитрофсноя о NO2C6H4OH 139,12 2,1 8,6 0,6 0,06 0,06
208 л-Нитрофспоя n-NO2C6H4OH 139,12 16,025 43,4 0,4 0,02 0,02
209 Нитроформ CH(NOj)j 151,04 x. p. 0,01 0,1 0,2 0,01
210 11итрохло рбензол cic6h4no2 157,56 0,01 0,05 5 0,05 0,05
211 Нитрониклогсксан CeHiiNOj 129,17 — -— — 0,1 0,1
212 Нитроэтан CHjCH2NO2 75,07 0.04520 2,19 5 1 1,0
213 Норсульфазол N-д дЗ h-H2NC4H4SO2NH s 255,31 0,520 150 0,1 10 1,0
214 Пснтанат Cl СН3СС12СООС,Н4О Cl Cl 366,45 — 5 50 2,5 2,5
215 Пептахлорбутан C4H5C1S 230,36 — 0,02 0,5 0,3 0,02
216 Пентахлорфенол C6C15OH 266,35 25025 0,3 5 20 0,3
217 Пситахлорфенолят натрия C6ClsONa 278,30 x- P- 5 — — 5,0
218 Перфторизобугснил этило- вый эфир (F3C)2C=CFOC2H5 226,11 0,4 — 6 — 0,3
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
U->
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
219 а-Пиколин n'ch, 93,14 x. p. 0,5 25 0,05 0,05
220 Пирен 202,26 СЛ. p. — <1000 18 800 1000
221 Пиридин 79,11 OO 2,5 0,5 0,2 0,2
222 Поверхностно-активные вещества: ал килбензолсул ьфонаты натрия (АБС) RCfiHdSOjNa — — 0,5 <5 < 1—2 0,5
223 алкилсульфаты R2SO4; RHSO4 — — 0,5 — —• 0,5
224 алкилсульфонаты RSOjNa — — 0,5 <5 — 0,5
225 АНП-1 — — — 0,005 <2,5 0,2 0,05
226 бутилксантогенат натрия C4H9OCSSNa 172,25 — 0,001 — — 0,001
227 ВА-102 — — 14 .—» — 2,0
228 ВА-212 - - “ - — — 14 5 2 2,0
229 додецилбснзолсульфонат натрия CI2H2SC6H4SO3Na 348,52 — 200 5 Образ, пены, 05
230 ИМ-11 —— — • 0,1 <12,5 0,4 0,1
231 ИМ-68 — — — 0,03 — 28 0,03
232 додецилбснзолсульфонат — — в. СЛ. p. 100 5 Образ, пены, 0,05
233 крезилдитиофосфат (CHjC6H4O)2PSSH 310,38 СЛ. p. 0,001 1,0 0,05 0,001
234 «Новость» (натри вые со- ли серно-кислых эфиров жирных кислот — 60 % и сульфат натрия — 40 %) CHj(CH2)BOSOjNa 1 +Na2SO4 J — — 100 10 — 10,0
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ПАВ (продолжение)'.
235 ОП-7 RC6H4O(CH2CH2O)nH — — 0,45 —« — 0,4
236 ОП-Ю — — —« 1,8 — —- 1,5
237 ОПС-Б (смесь мономе* тиловых эфиров поли- пропил енгликолей) — — — 7 3 14 2,0
238 ОПС-М (смесь мономс- тиловых эфиров пропи- леигликолей) — — — 250 490 0,5 0,5
239 СПАВ — — — — — 0,5
240 Сульфаноль 50 — — 12 20 5 5,0
241 Полиакриламид АМФ — — — » — 2,0
242 Полиакриламид ППА 1-сн-сн-\ * он /ж — — 2 — 20 2,0
243 Поливиниловый спирт -сн-сн- 1 CONHJ я (44,06)„ — 63 100 — 0,5
244 Полиорганосиликонаты: ГКЖ-10 (этилсиликонат натрия) — — в. сл. р. 2 20 50 2,0
245 ГКЖ-11 (метиясиликонат натрия) — — в. сл. р. 2 5 50 2,0
246 ГКЖ-12 (вииилсиликонэт натрия) — — в. сл. р. 2 5 50 2,0
247 ГКЖ-94 (полиэтилгидро- силоксан) — — в. сл. р. 8 20 Токе. 10,0
248 ГКЖ-94М (полимстилгид- росилоксан) — — в. сл. р. 2 20 Истоке. 2,0
249 смазка № 3 (полиэтил- силоксан) — — в. сл. р. 10 80 — 10,0
250 X С-2-1 (полиметил- лихлорфспилсилоксан) — — в. сл. р. 10 100 — 10,0
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
LU
04
1 2 3 4 5 6 7 8 9
251 Полистирол СНП-2, УП-1, ПС-СУ (водные вытяжки) — — — JL — — Нетокс.
252 Полихлорпинен — “ 0,25 1 0,2 0,2
253 Полиэтилен низкого и среднего давления (водные вытяжки) (-СН2-€Н2-)л — — — — — Нетокс.
254 Прометрин ПНСЩСН,), л?"/ H3CS N К~^Г4НСН(СН3)г 241,37 O,O4820 3,55 5 12,5 3,0
255 Пропазин —— 229,71 0,0086 1 5 100 1,0
256 Пропиламин CH?(CH2)2NH2 59,11 P- 0,5 — — 0,5
257 Пропилбензол СбН6С3Н7 120,19 O,O1715 0,2 10 0,5 0,2
258 Пропилен (пропен) СН3СН=СН2 42,08 0,835 0,5 10 1,5 0,5
259 Пропиленгликоль СН2ОНСНОНСНз 76,09 00 1000 10 £200 По ВПК
260 Сапонины — — 1,0 0,2 10 2 0,2
261 Севин OCNHCII, СО6 201,23 1,0 0,1 0,5 0,14 0,1
262 Семазин n_<nhc.h. Cl -(Z_XN 201,66 0,003 Внеш, вид 3,5 400 Отсут- ствие
263 Семазина 2-оксипроизвод- ное — — — Отсут- ствие — — Отсут- ствие
264 Скипидар C10H16 — 1,5 0,2 5 700 0,2
265 Смола черемховская — — сл. p. 0,002 1 20 0,002
266 Спирты: амиловый CH3(CH2)3CH2OH 88,15 1920 1,3 __ 1,3
267 бутиловый CH3(CH2)2CH2OH 74,12 90ls 1 20 > 100 1,0
268 гептиловый CH3(CH2)5CH2OH 116,21 2,8100 0,5 0,5 0,005 0,005
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
269 изобутиловый (CHi)2CHCH2OH 74,12 9518 1 100 > 100 1,0
270 метиловый CIIjOH 32,04 00 30 2 3,0 3,0
271 нониловый СН3(СН,)7СН2ОН 158,28 0,075 0,1 0,1 0,01 0,01
272 октиловый вторичный СН3(С112)5СН(О~Н)СН3 130,23 P- 0,05 — — 0,05
273 октиловый первичный СН3(СН2)6СН2ОН 130,23 0,56825 0,05 — — 0,05
274 тетрагидрофуриловый НОх L 0 86,10 — 8,6 0,5 100 0,5
275 Стирол СбН5СН=СН2 104,15 O,12520 0,14 10 1000 0,1
276 Стрептомицин Н,с\| ОН О НО ) О 1/сн.он \ г\ сн»ь*н/ W он [HNCNH, HNCNH. nh NH — — <150 0,1 40 0,1 (по БПК)
277 Стрептоцид белый (амидсульфаниловой кислоты, сульфаниламид) H2N -^y-SOjNH, 172,21 4'5 0,5 0,5 0,5
278 Сукциноннтрил NCCIbCILCN 80,08 — — 2,5 0,2 0,2
279 Сульгин NH n-H.NCJhSOjNH-C^ nh2- H2O 232,27 — 0,01 0,01 — 0,01
280 Сульфадимезин N—(CHj «-HjNCASOjNH-^Jn n-<ch, 278,34 — 1 1,0 — 1,0
281 СТЭК (натриевые соли | нефтяных сульфокислот) — £290 — 1 30 — 1,0
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
оо ' Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
282 а-Терпинеол Н,С -<^2>-С(СН,)2ОН 154,25 в. сл. p. 0,05 — — 0,05
283 Тетрагидрофуран (фуранидин)) с° 72,10 p- — £0,5 >5 0,5
284 Тетрагидрохинон 112,12 — 0,05 — - — 0,05
285 Тстранитромстан C(NO2)4 196.04 в. сл. p. 0,1 2,0 6 0,5
286 Тетрапропилбензо лсул ь- фонат натрия (СзН7)4Сб1 ISOjNa 348,52 сл. p. — 20 — —
287 Тетрахлорбензол C6H2CI4 215.89 в. сл. p. 0013 0,02 0.02 0,01
288 Т страхлоргептан С7Н12С14 238,01 — 0,0025 1 >600 0,0025
289 Т етрахлорнонан C9H16CI4 266,07 — 0,003 1 600 0,003
290 Тетрахлорпентан С5Н8С14 209,95 — 0,005 2 >600 0,005
291 Тстрахлорпропан C3H4CI4 181,89 — 0,01 3 >600 0,01
292 Тетрахлорундекан СцН2оС14 294,13 — 0.007 3 >600 0,007
293 Тетрахлорэтан С2Н2С14 167,86 В. СЛ. p. 0 25 £5 5 0,2
294 Тетраэтилолово (C2H5)4Sn 234,97 — 0.5 — 0,0002 0,0002
295 Тетраэтилсвинец (C2H5)4Pb 323,44 — — 0,001 0,0001 Отсут- ствие
296 Тиофен 0 84,13 2,820 2 40 20 2,0
297 о-Тилуидин CH, 107,16 15,025 — <1 — <1,0
298 Толуил ендиамин CH?C6H,(NH2)2 122,17 P — < 1 — < i.o
299 Толуол CVH5CH3 92,14 0,4716 0,5 25 200 0,5
300 Т рибутил фосфат (С4Н<?О)чРО 266,32 0,02 0,01 < 10 - .—. 0,01
301 Триметиламин (CH,)?N 59,11 x. p- 0,2 04 — 0.2
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
302 2,4,6-Тринитротолуол NO, o,n сп, NO, 227,13 0,1615 1,0 >0,5 5 0,5
303 Трихлорацстат натрия CCljCOONa 185,37 P- — 50 — 5,0
304 1,2,4-Трихлорбензол Cl C1~^“C1 181,45 O,l20 0,03 0,2 0,1 0,03
305 1,1,3-Трихлорпропен-1 CI2C=CHCH2C1 145,42 — 0.25 — — 0.25
306 2,4,6-Трихлорфенол Cl НО-^^-С1 Cl 197,44 0,825 0,0004 1,0 — 0,0004
307 Трихлорэтилен ChOCHCl 131,38 1,0 0,5 100 10 0,5
308 Триэтаноламин (HOCH:CHj)3N 149,20 00 1,4 5 40 1,4
309 Триэтиламин (C3H5)jN 101,19 19,765 3 10 2 2,0
310 6 о (CH2OCH2CH2OH)2 150,18 00 1000 10 £200 По БПК
311 Углерод четыреххло- ристый ecu 153,81 O,7720 1,25 20 0,3 0,3
312 Уксусный альдегид (ацетальдегид) CH3CHO 44 co 0,2 1 10 0,2
313 Уротропин (CH2)6N4 140,19 81312 60 0,5 2 0,5
314 Феназон О Cl у/ CJI-Nfy-NH, N 221,59 1 170 20 2 2,0
315 Фенантрен 178,24 в сл p 0,4 40 40 0,4
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
о
Продолжение табл 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
316 Фснилгидразин C6H5NHNH2 108,14 126 0,01 0,1 0,01 0,01
317 л-Фснилендиамин (урсол) n-IbNC6H4NH2 108,14 3824 0,1 5 0,1 0,1
318 Фенол С6Н5ОН 94,12 67,016 0,001 0,3 > 1 0,001
319 Фенолы летучие (С6ЩОН)л — — 0,05 0,25 1000 0,05
320 Фенолы нелетучие (C6H5OH)n — — 0,14 1 1400 0,14
321 Фенолы сланцевые (С6Н5ОН)л — 0,001 0,04 — 0,001
322 Формальдегид нсно 30,03 _JL_ 20 5 0,05 0,05
323 Фосфорорганические инсектициды ацетофос (C2H5O)2P(O)SCH2COOC2H5 256,28 0,03 0,03
324 карбофос (CHJO)1P(S)SCHCOOCJH, 1 СН2СООС,Н3 352,38 0,145 0,05 5 20 0,05
325 ко-рал (C2H5O)2P(S)OCnIl6ClO2 367,77 0.0015 — — 1,6 1,0
326 М-81 (О,О-диметил-8- этилмеркаптоэтилди- тиофосфат) (CH3O)2P(S)SCH2CH2SC2H5 246,36 — 0,001 10 30 0,001
327 меркаптофос [смесь тионового (I) и тиоло- вого (II) изомеров 70:30] (C2HsO)2P(S)OCH2CH2SC2H5 (I) (C2I IsO)2P(O)SCH2CH2SC2IIs (II) 258,34 0,1 0,0) 3 1 0,01
328 метафос (CH3O)2P(S)O NOj 249,2) 0,02 0,02 5 0,5 0,02
329 метилацстофос (CH?O)2P(0)SCH2COOC2H5 228 21 — — — — 0,03
330 мстилнитрофос (CH3O)2P(S)O N0? CHj 270,40 СЛ p 0,25 — — 0,25
331 метилсистокс (мстилмср- каптофос) [смесь тионо- вого (I) и тиолового (II) изомеров 70 30] (CH3O)2P(S)OCH2CIl2SC2H5 (I) (CH3O)2P(O)SCH2CH2SC2H5 (II) 230,29 0,1 0,01 2 2 0,01
332 тиофос (C2H5O)2P(S)OC6ll4NO2 291,27 O,O520 0,003 1 200 0,003
Часть Г ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
О'. с > 100*0 0,03 1 0,03 1 <ч © 0,05 ЧП о* сч © © о с г о
00 с с г* > > 1 I о о SO о ЧЭ сч о“ о о STS SO. сГ
г* 1 о v> о* о (N •-Ч V
ч? о" 0,001 сП о о СП о о* СЧ О 3 о о О о *-ч еч o' о
О. X 1 о ЧП (N гч О чп м в. сл. р. ° сп еч о гч СП 00 в. сл. р. о.
'Т 335,7 367,81 1 229,25 257,42 148,12 68,07 60*96 г> с St с > 138,13
сП 0 о z-*S СЮ X-** О *М и 1 ZN W30)dSrHD о и о 1 *л и Z о о X и 00 сю, ST /**» о X и и О Z** о о z—ч о '»«✓ Си о гЛ и °н° О гп Я о ф о h°N=Q=noh
СЧ трихлорметафос-3 1 фозалон фосбутил фосфамид фталофос хлорофос Фталевый ангидрид Фуран Фурфурол Хинон S о X о S о S X f с
СП сп сп м* СП СП СП СП SO СП со сП СП ОО СП СП Os СП ел о 'Г сП Tf СП сч СП СП xf СП
41
Продолжение табл 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
344 Хлораль (трихлоруксус- ный альдегид) С13ССНО 147,40 700 16 50 0,2 0,2
345 Хлоранил (тетрахлорхинон) CL С1 О О CI С1 245.89 в. сл р 0,01 — —• 0,01
346 л«-Хлоранилин л»-С1СбН4МИ2 127,58 — 3 0,75 0,2 0,2
347 о-Хлоранилин o-C1C6H4NH2 127,58 и. р. — — — 0,1
348 и-Хлоранилин л-С1СбН4МН2 127,58 ...... Р1 1,5 0,75 0,2 0,2
349 Хлорбензол С6Н5С1 112,56 0,493° 0,02 0,02 — 0,02
350 л-Хлорбензолсульфокис- лоты натриевая соль п-С1С6Н450зКа 214,6 250 20 50 2 2,0
351 Хлоргидрин глицерина (3- хлорпропандиол-1,2) СН2С1СНОНСН2ОН 110,54 — 0,6 5 — 0,7
352 Хлорид четвертичного аммониевого основания — 747,5 0,0120 1 £0,05 2 1 0,05
353 Хлорнитрозоциклогексан С6Н,о(ЫО)С1 147,61 — 0,005 1,25 2 0,005
354 Хлоропрен (3-хлорбуга- диен-1,3) СН2=СНСС1=СН2 88,53 0,5 0,1 10 30 0,1
355 1 -Хлор-3,3,3 -трифтор лро- пан (фреон-253) СРзСН2СН2С1 132,51 1,3320 52,4 £50 0,1 0,1
355а л-Хлорфснол л-С1СбН4ОН 128,56 27,1 1,24 — — 1,0
356 Хлорциклогексан СбНпС! 118,62 0,520 0,05 0,1 — 0,05
357 Хлорэндиковый ангидрид — — 1,0 — — 1.0
358 Целатокс — — — 0,5 5 0,5
359 Целлозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля) С2Н5ОСН2СН2ОН 90.12 со 4 2 10 1,0
360 Циануровой кислоты натриевая соль он НО~\ _ N ONa 109,04 0,720 25 40 200 25,0
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
361 Циклогексан СбН,; 84,16 0,1220 1 100 0,1 0,1
362 Циклогексанол С6НнОН 100,16 56,7IS 3,5 1 0,5 0,5
363 Циклогексанон С6Н,оО 98,15 2431 1 50 0,2 0,2
364 Цнклогексанонокснм Q-N0H 113,17 1518 7,8 7,5 1 1,0
365 Циклогексен 82,15 h. p. 1 0,1 0,02 0,02
366 Циклотриметилентринит- рамин (гексоген, циклонит) O2NX < N-NO, O2Nz 222,13 0,1 12,5 50 0,1 0,1
367 Эпихлоргидрин (1-хлор- 2,3-эпоксипропан) CHjCl о 92,52 50 0,1 5 0,01 0,01
368 Этаноламии H2NCH2CH2OH 61,09 co 0,5 5 0,5 0,5
369 Этнлакрилат СН2=СНСООС2Н5 100,12 в. сл. p. 0,005 — 0,005
370 Этиламин c2h5nh2 45,09 co 0,5 — — 0,5
371 Этилацетат СН3СООС2Н5 88,10 p- 5 10 0,1 0,1
372 Этилбензол QUsCJI, 106,17 0,1415 0,01 <, 10 2 0,01
373 Этилен CHj=CH2 28,05 0,32° 0,5 10 1,5 0,5
374 Этиленгликоль HOCH2CH2OH 62,07 co 450 1 1 1,0
375 Этилендиамин h2nch2ch2nh2 60,09 p- 0,21 >0,21 — 0,2
376 Этирмсркурхлорид C2H5HgCI 265,13 0.06 0,001 0,0001 0,0001
377 1 -Этоксиперфторизобути- лен (CF3)2OCF(OC2H5) 226,11 — —• — 0,03
378 Эфирсульфонат ci S0j0 ~^=У~cl 303,17 0,0001 0,2 — — 0,2
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Дополнение к табл 1.2
№ п/п Соединение Формула Молеку- лярный вес М Раствори- мость а\ г/л Концентрации, мг/л
ППКорл ППК.Р.. ППКг ПДК.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Алкомон ОС-20 — — — 0,5 — 0,5
2 Аллил цианистый (аллил- цианид, 3-бугенонитрил) CH2=CHCH2CN 67,09 — — — 0,1 0,1
3 Анилид салициловой кислоты (N-фенилсали- циламид) /^.CONHQH, ( Т 213,24 сл. р. 2,5 — — 2,5
4 Ы-4-Бромфенил-М'-метил- бромурал (паторан) n-BrCfclLjNHCONfOCHjjCHj 259,12 0,33 0,2 50 2,0 0,2
5 Бутадиен с4н6 54,09 — 0,05 — — 0,05
6 Бутиловый эфир метакри- ловой кислоты (бутил- метакрилат) СН2=С(СН3)СООС4П9 142,20 II р 0,02 — — 0,02
7 Винилмстиладипат СН2=СНООС(СН2)4СООСН3 186,21 — — 0,2 — 0,2
8 Выравниватель А —- ‘— 0,3 —- — 0,3
9 N-(3a, 4, 5,6, 7, 7а-Гек- сагидро-4,7-метаноиндан- 5-ил)-М'. N’-димстил- мочевина (гербан, геркулес 7531, нореа) КНСМ(СН,)1 QchJ £ 221,32 — — — 2,0 2,0
10 ДД (дауфум Н, нсмафум), смесь 1,2-дихлорпропан (30—50 %) 1,3-дихлорпропен (50—70 %) СН2С1СНС1СН3 СН2С1СН=СНС1 112,98 110,97 2,7 1 — — 0,4 0,4
11 ДДБ — — — — — 0,4 0,4
12 Диамид малоновой кислоты CH2(CONH2)2 102,09 83.0s 1,0 1,0
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение дополнения к табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
13 2,2-Диаминодиэтила.мин (диэтилентриамин) (H2NCH2CH2)2NH 103,16 x. p. 0,2 1 512 0,2
14 Дибутилолова сульфид (CaH-^SnS 264 98 0,12 20 0.02 0,02
15 Дивнниладипат СН2=СНООС(СН2)4СООСН=СН2 198,22 — — 02 — 0,2
16 Дивинилбензольная смесь 11 — 0,01 20 12 0,01
17 Дигндроперекись дс-ди* нзопропилбензола л*-С6Н4[С(СН3)2ООН]2 226,27 p- 50 2 1 1
18 Диизопропилгуанддин [(CH3)2CH]3C=NH 113,18 —— 43,8 1 £1 I
19 Диизопропилгуанидин солянокислый [(CH3)2CH]2C=NH • НС1 149,64 — 41 1 £1 1
20 Димстилдисульфид CH3SSCH, 94,19 H. p. 0,04 — — 0,04
21 3,5-Диметилтетрагндро- 1,3,5-тиадназин-2-тион (дазомет, краг 974, милон, Н-5 21, тиазон) H3C CH, 162,28 12025 0,01 — — 0,01
22 Динитродиэтиленгликоль — — — — 1,0 1
23 Диспергатор НФ — — — — — — По БПК
24 Дитио-бпс-бензотназол (альтакс) ( Се», 332,48 сл. p. Отсутст- вие — — Отсутст- вие
25 1.2-Днхлор-2-мстилпропан (CHj)2CC1CH2CI 137,0 — — 0,4 0,4
26 1,3-Дихлор-2-мстилпропен CHC1=CH(CH3)CH2CI 124,99 — — — 0,4 0,4
27 3,3-Дихл ор-2-метил про- пен-1 CH2=CH(CH3)CHCI2 124,99 — — — 0,4 0,4
28 1,2-Дихлорпропан CIH2CCHC1CH3 112,98 2,7 — — 0,4 0,4
29 1,3 Дихлорпропен CHC1=CHCH2C1 110 96 — — — 0,4 0,4
30 2,3-Дихлорпропсн-1 CH2=CC1CH2CI 110 96 H.p. —1 — 0,4 0,4
31 Дифтордихлорметан ’(фреон-12) CF2C12 120,92 H. p. — — 10,0 10,0
32 Дифторхлорметан (фреон-22) chf2ci 86,47 X. p. — — 10,0 10,0
гасть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
О\
Продолжение дополнения к табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
33 Дициклопентадисн (За, 4, 7, 7а-тетрагидро-4,7-ме- таио-1Н-инден) feO 132,21 26 — — — 0,0001
34 Диэтилбензольная смесь — — — 0,04 10 30 0,04
35 Ы,М-Диэтил-2-бензотиа- золсульфенамид (сульфон- амид БТ) N . Г £ ^CSN(C,H,). 238,38 СЛ. p. 0,05 3 — 0,05
36 Диэтилолова дихлорид (C2H$)2SnSl2 247,71 — — 0 02 0,02
37 Диэтилфекилмочевина (централит) (QH3)2N\ C,HtNHx 187,21 — — — — 0,5
38 Закрепители (в текс- тильной промыш- ленности): ДЦМ /NHCONH NHCONH 1 \ / 1 C-NH, -Cu-’ HjN-C 1 1 N N 1 1 СН,- СН,- >• V CCH, < (409,85)„ — 0,5 — — 0,5
39 ДЦУ NHCONH, 1 H,N “C 1 — — NCH,— /0. f CCH, \ox ) (174,16)n — —_ — — По БПК
40 Изобутиламин (1-а.миио-2- мстилпропан) (CH3)2CHCH2NH2 73,14 00 0,04 — — 0,04
41 Изобутилацетат W30-C4H900CHJ 116,16 6,325 — — — По БПК
42 Изопропилбензол C6HSCH(CH3)2 120.19 H- P- 1 0 — — 1,0
43 Индотолуидин — — 20 5 1 0 1,0
44 Карбозон О * - — — 1,0 — 1,0
45 Карбомол * — — — — — По БПК
46 Карбомол ЦЭМ — — — —— — По БПК
47 Кислоты органические и их соли метакриловая CH2=C(CH3)COOH 86,09 p- > 100 >10 1,0 1,0
48 а-хлорпропионовая CHjCHClCOOH 108,52 co 0,8 • — — 0,8
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение дополнения к табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
49 а-хлорпропионовой кислоты натриевая соль CHjCHClCOONa 130,50 — 2,0 — — 2,0
50 полихлорбензойные (2КФ) — — — 5,0 5,0
51 пропионовой кислоты натриевая соль CHjCH2COONa 96,062 co — — — По БПК
52 Р, Р, Р-трихлорпропионо- вая СС13СН2СООН 177,41 — 0,01 — — 0,01
53 Р, р, Р-трихлорпропионо- вой кислоты натриевая соль CCl3CH2COONa 199,39 — 1,0 — — 1,0
54 л-хлорбснзойная л-ClCJUCOOH 156,57 0.07725 — — — 5,0 5,0
55 Кислоты органические и их соли: этилен-бис-дшиокарбами- новой кислоты цинковая соль (аспор, дитан Z-78, дитскс, карбадин, лонакол, парзат, цинеб) S II HjC—NHCSx 1 xZn H2C- NHCSZ II s 275,73 0,01 0,03 • — 0,03
56 этилен-бис-тиокарбамино- вой кислоты аммиачная соль (ЭДТК) s fl h2c-nhcs-nh4 HjC—NHCS—NH4 я s 246,44 — 0,01 — — 0,01
57 Красители: коричневый — — СЯ. p. 0,5 2 — 0,5
58 коричневый б/м — — — — — 0,8
59 синий 3 — — СЛ. p. 10,0 — 10,0
60 тиозоль коричневый Бс (бисульфитное соедините продукта варки 2,4-динит- ро4*чжсцдифсииламина или 2,4-динитро-2'-окси- дифениламина с поли* сульфидом натрия) — — — 0,5 2 — 0,5
Часть И ПДК вредных веществ вводеводоемов
ею
Продолжение дополнения к табл 1.2
1 2 3 4 5 п 6 7 8 9
61 л-Крезол »-СН3С6Н4ОН 108,14 24,040; 53,0100 — — 0,004 0,004
62 Л уд и гол — — — — — По БПК
63 Малононитрил (нитрил малоновой кислоты) CH2(CN)2 66,06 133,0 — — 0,02 0,02
64 Метазин — — 0,3 —* — 0,3
65 Метакриламид CH2=C(CH3)CONH2 85.1 — — — 0,1 0,1
66 Метилмеркаптан CHjSH 48,10 — 0,0002 — 0,0002
67 Метилметакрилат СН2=С(СН3)СООСН3 102,12 сл. р. — — — 0,01
68 Моногидроперекись лг-диизопропилбензола 195,28 — — 0,6 — 0,6
69 Моногидропсрскись п-динзопропилбензола л-С3Н7С6Н4С(СН3)2ООН 195,28 — — 0,3 — 0,3
70 Нитрозофенол HOC6H4NO 123,11 р- 0,15 1 0,1 0,5
71 Пентахлорпропан С3Н3С15 216,31 0,03 — -— 0,03
72 Пиперидин ^NH 85,15 00 — — 0,06 0,06
73 Препарат AM ‘— — — — — — По БПК
74 Препарат ОС-20 — — — 0,1 —• .— 0,1
75 Спирты. аллиловый (пропен-1 - -ол-2) СН2=СНСН2ОН 58,08 оо 0,1 — — 0,1
76 изопропиловый (про- панол-2) (CHjhCHOH 60,09 00 0,25 — — 0,25
77 резорцин (1,3-диокси- бензол) он 110,12 229O30 — — — 0,1
Часть V ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение дополнения к табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
78 пентаднол-1,2 (1,2-диок- сипснтан) С3Н7СНОНСН2ОН 104,15 00 0,4 1 25 0,4
79 пентадиол-1,5 Н2С(С1ЬСН2ОН)2 104.15 00 0,4 1 25 0,4
80 пснтатриол-1,4.5 НОСН2(СН2)2СНОНСН2ОН 120,14 — 0.8 3 16 0,8
81 пентаэритрит (тстраокси- метилметан) (СН2ОН)4С 136,15 55,615 — — — 0,1
82 пирогаллол (1,2,3-триокси- бснзот) он АуОН 126,12 62525 0,1 — — 0,1
83 пирокатехин (1,2-диокси- бснзол) ( JL 110,12 451 0,1 — — 0,1
84 пропиловый (пропанол-1) CHjCHiCHaOH 60,09 оо 0,25 — — 0,25
85 Стеарокс-6 — — — 1,0 — — 1,0
86 Сульфолен — — — 0.1 — 0,1
87 1,2,5,6-Тетрагидро- бензальдегид ^СНо 110,16 0,25 0,1 1,0 0,1
88 Тетрагидро-1,4-оксазин (морфолин, окись ди- этилснимцда) °C3nh 87,12 00 0,04 — — 0,04
89 Тстрагидротиофен-1,1- дноксид (сульфолан) о // о о 120,17 — 0,5 1 1000 0,5
90 Тетрахлоргидрохинон НО он 247,89 н Р 0,05 0,1 >0,5 0,05
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Продолжение дополнения к табл 1 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
9) N-o-Толил-1,2,3.4.7 7-гекса- хлор-1.4-мстано-1.4.5.6-тет рагидрофталимид (гек- симид) 9 ? Н1С a у- jjcchf N -С Л а 'Г Y а о 457.9) O.i 0,1
92 1.5,5 Трихлор-4.5-дибром- пентен-1 (бромтан) ВгС12ССНВгСН2СН=СНС1 331,25 0.04 - 0,04
93 Трихлорпентен С5Н7С13 173,43 0,04 - — 0,04
94 Трихлорпропан С3Н3С13 145,41 0,07 — 0,07
95 3.3.3 Трифтор-1 хлор пропан (фреон-253) cf,ch2ch2ci 135.5 1.33м - —• 0,1
96 Триэтиленгликоля динитраз (CH2OCH2CH2ONO2)2 194 16 — - 1.0 1,0
97 Ускорители вулканизации гетрам етилтиурамди- сульфид (тиурам Д) (CHJjNCSSCNCCHj, 1 1 s s 240.34 3 0.05 Отсутст- вие
98 гетраэтилтиурамди сульфид (тиурам Е) (C^HjjNCSSCNfCiHj), 1 1 s s 296.62 0.02 - 5 - Отсутст- вие
99 Флокулянты ВА 2 - — 0,5 0,5
100 ВА-2 Т — — — — 0,5 0,5
10) полиакриламид I - CH, - CH - | ’ CONHj 1. (7l.07)„ - — 2,0
102 Флотореагенты АНП-2 — 0,4 — 0,4
103 АПН-1 — 0,05 0,05
104 Т-66 — - 0,2 0,2
105 гидро тизованный бутиловый аэрофлот — — - 0.00) - — 0,001
Продолжение дополнения к табл. 1.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
106 Фосфорорганические инсектициды: дибугилдитиофосфор- вый калий (С4ВДД< хок 280,43 — J 27,0 — — 27,0
107 дибутилмонотиофос- форный калий ^0 (C4HsS)(C4B,O)P^ хок 225,27 — 0,1 — — 0,1
108 дибутилфенилфосфат (С4В,О)Р(ОС4В,) п О 286,34 — — — — По БПК
109 0,Одимеви-5-(4,6-диало1- но-13>5-триаз1П1-2ч1.1ме- П1л)-дигиофосфат (ма озон, ПП-175, сай(|к>с, сафиюн) (СН,О),Р5СнД >1 s N 'nh2 281,30 — — — 0,1 0,1
ПО дихлорфснилфосфат С12С6НзОР(ОН)2 в О 243,01 — — — -— По БПК
111 БДБ-трибутил- тритиофосфат (Б-1776, бугифос, ДЕФ) (C4B9S)3P=O 318,51 сл. p. 0,0003 0,3 — 0,0003
112 три крезил фосфат (о-СН3С6Н4О)3Р=О 368,36 H. p- — •— 0,005 0,005
113 три ксил ci < и л фосфат КСН,)2СбН,О],Р=О 413,4 H. p. 0,05 — — 0,05
114 Хлорамп — — — — —> 10,0 10,0
115 2-Хлор-4-нитроанил„н CR H2N-/^\'N°1 158,57 — — 0,05 0,5 0,05
116 2-Хлор-4-этиламино-6- изопропиламино-сиии- триазин (атразин) .NHCHCCH,), N 'NHCjH, 215,69 0,07 — 0,5 — 0,5
117 Хромолан — — — — — — По БПК
118 5-Этил-М,М-дипропилтио- карбамат (эптам) CH3CI I2SCON(CI i2ci I2CI I3)2 289,33 H. p. 0,1 — — 0,1
Часть V. ПДК вредных веществ в воде водоемов
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ЧАСТЬ VI
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Сточная вода — это вода, быв-
шая в бытовом, производственном
или сельскохозяйственном упот-
реблении, а также прошедшая че-
рез какую-либо загрязненную тер-
риторию. В зависимости от условий
образования сточные воды делят-
ся на бытовые, или хозяйственно-
фекальные, атмосферные и про-
мышленные.
Хозяйственно-бытовые воды — это
стоки душевых, бань, прачечных,
столовых, туалетов, от мытья по-
лов и др. Они содержат примеси,
из которых примерно 58 % — орга-
нические вещеста и 42 % — мине-
ральные.
Атмосферные воды — это воды,
образующиеся в результате выпа-
дения атмосферных осадков и
стекающие с территорий пред-
приятий. Они загрязняются орга-
ническими и минеральными ве-
ществами.
Промышленные сточные воды
представляют собой жидкие отхо-
ды, которые возникают при добы-
че и переработке органического и
неорганического сырья, эксплуата-
ции оборудования, получении раз-
личной промышленной продукции.
52
Сточные воды могут содержать
в растворенном и нерастворенном
виде большое количество примесей
различного химического и фазово-
го состава. Для понимания и систе-
матизации задач, связанных с очи-
сткой сточных вод, весьма удобна
классификация примесей Л.А. Куль-
ского, приведенная в табл. 1.1. В ней
все сточные воды, в зависимости
от физико-дисперсного состояния,
разбиты на четыре группы, каждая
из которых характеризуется особы-
ми свойствами.
В табл. 1.2 приведена классифи-
кация методов очистки сточных
вод в зависимости от группы при-
месей Е.В. Подосеновой.
В зависимости от характера заг-
рязнений и требований к очищен-
ной воде, технология очистки мо-
жет быть как достаточно простой,
так и весьма сложной. Технологи-
ческая схема очистки может вклю-
чать всего один аппарат, способ
очистки в котором базируется на
одном методе, или содержать не-
сколько различных аппаратов, спо-
собы очистки в которых базируют-
ся на совершенно различных ме-
тодах.
Часть VI. Технологические решения очистки сточныхвод
В табл. 1.3 приведена классифи-
кация методов очистки сточных
вод А.И. Родионова, в основу ко-
торой положены процессы очист-
ки. Данная классификация обла-
дает большой наглядностью и хо-
рошо ориентирует специалиста в
выборе методов и оборудования
очистки сточных вод.
Классификация примесей, присутствующих в воде,
по их фазово-дисперсному состоянию
Таблица 1.1
Группа Размер частиц, мкм Характеристика примесей
Гетерогенная система
I — взвеси 1<Г1 Суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды, а также микроорганизмы и планктон
II — коллоидные рас- творы 10-'—10-2 Коллоиды и высокомолекулярные соедине- ния, обусловливающие окисляемость и цветность воды, а также вирусы
Гомогенная система
III — молекулярные растворы 10“2—103 Газы, растворимые в воде, органические вещества, придающие ей запахи и прив- кусы
IV — ионные растворы 10~3 Соли, основания, кислоты, придающие воде минерализованность, жесткость, щелочность ИЛИ кислотность
53
сл
4^
Классификация методов очистки сточных вод в зависимости от группы примесей
Таблица 1.2
Процессы Технологический спо- соб обработки воды Область применения по удаляемым загряз- нениям Реагенты и их расход на 1000 м3 воды Очистные сооруже- ния Степень очистки
1 2 3 4 5 6
1 группа
Механическое без- реаге1гтное разделе- ние Отставание Фильтрование Мнкропроцежи ванне Грубодисперсныс примеси до 500 мг/г, цветность до 50 град Взвешенные вещест- ва до 50 мг/л, цвет- ность 50 грзд Взвешенные всщест- • ва до 1000 мг/л, цвет- ность до 50 град Планктон более 1000 кл/см3 и взвеси — Водозаборные ковши, отстойники Медленные фильтры Предварительные фильтры Микрофильтры 60—70 % 95—99 % микроорга- низмов, мутность для норм, установленных стандартом 60-80% 70—95%
Адгезия на высоко- дисперсных изерни- стых материалах, а также на гидроокисях алюминия и железа Фильтрование через намывной алой вспо- могательного вещества Фильтрование с ис- пользованием явления контактной коагуля- ции Тонкодисперсные взвеси соединений железа и марганца и необходимость их тщательного удаления Взвешенные вещест- ва до 150 мг/л, цвет- ность до 150 град Диатомит, тропот, ас- бест-цсллюлоза, ак- тивированный уголь и др (1—60 кг) Коагуляты серно-киатый алю- миний, хлорное железо (10—120 кг) Флокулянты: полиакриламид (0,2—0,6 кг), актив- ная кремниевая ки- слота (1—2.0 кг) Диатомитовые и дру- гие намывные фильт- ры Установки для приго- товления и дозирова- ния растворов реа- гентов, контактные осветители или кон- тактные фильтры По мутности до норм, установленных стан- дартом До норм, установлен- ных стандартом
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 ' 5 6
Обработка высокодис- персными глинистыми минералами с после- дующим отстаиванием и фильтрованием Обработка воды коагу- лянтами с последую- щим удалением взве- сей, отстаиванием, фильтрованием Патогенные бактерии, споры Взвешенные вещества и цветность воды ог- раничены, патогенные бактерии, споры Минералы: палыгорскит, монт- мориллонит и др. (100—500 кг) Флокулянты: полиакриламид (0,015—0,7 кг) Коагулянты, серно-кислый гли- нозем (40—250 кг) и хлорное или сер- но-кислое железо (20—150 кг); реаген- ты для подщелачи- вания, известь, сода Установки для приго- товления и дозирова- ния суспензий глини- стых минералов, сме- сители, отстойники, фильтры Установки для приго- товления и дозирова- ния реагентов Установки для приго- товления и дозирова- ния растворов, реаген- тов, смесителей, каме- ры хлопьеобразования, осветлители или от- стойники, фильтры 98,0—99,9 % До норм, установлен- ных стандартом
Агрегация с помо- щью флокулянтов Обработка воды коагу- лянтами с применени- ем флокулянтов и по- следующим отстаива- нием, фильтрованием То же То же и флокулянты; активная кремниевая кислота (3—20 % дозы безводного коагулян- та) или полиакр шамид (0,01—0,3 количества взвешенных веществ) То же и установки для приготовления и дози- рования растворов флокулянтов Тоже
Флотация Бсзреагснтная флота- ция Флотация с примене- нием реагентов Нефти и масла (50— 150 г/м3) То же, при необходи- мости глубокой очи- стки Воздух (50—500 к?) То же и добавка жир- ных спиртов (10 кг), ссрно-кислого алю- миния или хлорного железа (20—50 кг), активной кремниевой кислоты (10 кг) Флотаторы и устрой- ства для диспергиро- вания воздуха То же 90% 95—99 %
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл, 1.2
1 2 3 4 5 6
Бактерицидное воз- действие на пато- генные микроорга- низмы Обработка воды окис- лителями: хлорирование озонирование Обеззараживание и консервирование воды ионами серебра и дру- гих тяжелых металлов Обработка воды ультразвуком ультрафиолетовы-' ми лучами Бактериальное за- грязнение То же То же, при необходи- мости длительного хранения Патогенные бакте рии, споры и др. То же, при неболь- шом содержании взвеси Хлор (10—20 кг) или двуокись хлора (1—5 кг) Поваренная соль (10—100 кг), элект- роэнергия (50— 100 кВт-ч) Озон (0,5—4 кг) Металлическое сере- бро (0,05—0,5 кг), медь (0,2—1,0 кг), электроэнергия (0,4—5 кВт • ч) Электроэнергия (200—400 кВт • ч) Электроэнергия(50— 100 кВт • ч) Склады хлора, хлора- торы, смесители, кон- тейнеры, установки для углерода Склады соли, гипо-' хлорндныс установ- ки, смесители, кон- тактные резервуары Озонаторные установ- ки с цехами подготов- ки воздуха и устройст- вами для введения озона в воду Ионаторы типа ЛК, резервуары для хра- нения воды Ультразвуковые ус- тановки Бактерицидные уста- новки с лампами: РКС-2,5, ПРК-7; БУВ-30 и др. Получение воды стандартного качест- ва Тоже » » 95% 98—99 %
II группа
Окисление хлором, озоном и др. Хлорирование Повышенное содер- жание в воде колло- идных и высокомоле- кулярных соединений, обусловливающих окисляемость и цвет- ность воды (35— 200 град), загрязнение волы вирусами Хлор (10—20 кг) или двуокись хлора (1—5 кг) Склады хлора, хлора- торы, смесители, кон- тактные резервуары, установки для получе- ния двуокиси хлора Вода стандартного качества
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6
Озонирование То же Озон (0,5—20 кг) Озонаторные установ- ки с цехами подготов- ки воздуха и устройст- вами для введения озона в воду Тоже
Адсорбция на гид- роокисях алюминия или железа, а также на высокомолеку- лярных глинистых минералах Коагуляция в свобод- ном объеме: обработ- ка воды коагулянтами с последующим уда- лением взвеси Обработка воды высо- кодисперсными за- мутнителями и коагу- лянтами Контактная коагуля- ция Повышенное содер- жание в воде колло- идных и высокомоле- кулярных соедине- ний, обусловливаю- щих окислясмость и цветность воды (35— 200 град) То же, при низкой температуре к малой мутности воды; при высокой загрязненно- сти воды вирусами Коллоидные и высо- комолекулярные ве- щества, обусловли- вающие цветность во- ды (35—150 град) при малой мутности по- следней Коагулянты: серно-кислый гли- нозем (40—200 кг), хлорное или серно- кислое железо(30— 200 кг) Флокулянты: активная кремние- вая кислота (0,1— 2,0 кг), полиакри- ламид (0,2—0,6 кг); для подщелачива- ния — известь, со- ли, едкий натр То же, с добавлением бентонита, палыгор- скита (50—200 кг) и других глинистых ми- нералов Коагулянт— серно- кислый глинозем Флокулянты: полиакриламид (0,2—0,6 кг), актив- ная кремниевая ки- слота (0,1—2.0 кг) Устройства для при- готовления растворов реагентов и их дози- рования, смесители, камеры хлопьеобра- зования, отстойники или осветлители, фильтры То же и устройства для обработки воды замутнителями Устройства для при- готовления растворов реагентов и их дози- рования, смесители и контактные осветли- тели Получение воды стандартного качест- ва То же То же
Агрегация с помо- щью флокулянтов катионного типа Обработка воды кати- онными флокулянта- ми То же Высокомолекулярные полиэлектролиты ка- тионного типа ВА-2, ВА-3 и др. (5—15 кг) Устройства для приго- товления растворов флокулянтов, их дози- рования; камеры хлопьеобразования, отстойники, фильтры Тоже
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ос
Продолжение табл 1 2
1 2 3 4 5 6
Внрулецидиое воз- действие Обработка воды окис лителями хлорирование озонирование Обеззараживание к консервирование воды ионами серебра и дру- сих тяжелых металлов Обработка воды ультразвуком ультрафиолетовыми лучами Загрязнение воды ви- русами Тоже То же. при небольшом содержании вирусов и необходимости дли- тельного хранения во- ды Загрязнение воды ви- русами То же. при небольшом содержании взвешен- ных веществ Хлор (10- -20 кг), дву- окись хлора (1—10 кг), поваренная соль (10- 100 кг), электроэнер- гия (50- -100 кВт ч) Озон (0,5—4 кг) Серебро металличе- ское (0,05—0,5 кг), медь (0.2- 1,0 кг). электроэнергия (0.4- 5 кВт Ч) Электроэнергия (200- 400 кВт ч) Электроэнергия (50- 100 кВт ч) Склады хлора хло- раторы. смесители, контактные резер- вуары установки для получения дву- окиси хлора. Склады соды, элек- тролитические гипо- хлоритные установ- ки смесители кон- тактные резервуары Озонаторные установ- ки с цехами подготов- ки воздуха и устройст- ва для введения озона в воду Ультразвуковые уста- новки Бактерицидные уста- новки с пампами РСК-2,5. ПРК-7 БУВ-30 и др. 95% 98- -99.9%
III Г] руппа
Десорбция газов и летучих органиче- ских соединений при аэрировании Аэрирование Газы и летучие орга- нические соедине- ния. придающие не- приятные привкусы и запахи 2 л воздуха на 1 г двух- валентного железа Брызгальные бассейны, аэраторы и дегазаторы различных типов Углекислота 65—80 %, сероводород до 0.3- 0.5 мг/л
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. L2
1 2 3 4 5 6
Окисление хлором, озоном, пермангана- том и др. Хлорирование Озонирование Обработка воды пер- манганатом калия Сероводород (0,3— 0,5 мг), доочистка по- сле аэрирования; лету- чие органические со- единения, придающие воде неприятные прив- кусы и запахи Для удаления привку- сов и запахов не очень загрязненной воды и при малой эффектив- ности хлорирование и углевание Удаление привкусов и запахов при незначи- тельном загрязнении и отсутствии в воде мар- ганца На 1 кг водорода при окислении до серы 2,1 кг СЬ, до сульфа- тов— 8,4 кг С12. На 1 кг фенола 1,5—10 кг С12 или 0,5 —1,2 кг ОСЬ, Озон (2—4 кг) Перманганат калия (3—10 кг) Хлораторы, смесители, установки для получе- ния и дозирования двуокиси хлора Озонаторные установ- ки с цехами подготов- ки воздуха и установ- ками для введения озона в воду Установки для приго- товления и дозирова- ния раствора перман- ганата калия Отсутствие сероводо- рода; уменьшение со- держания органичес- ких соединений В зависимости от при- роды удаляемых за- грязнений Тоже
Адсорбция на акти- вированном угле и других материалах Углевание Очистка воды на уголь- ных фильтрах и в ад- сорберах со взвешен- ным слоем угля Неприятные запахи и привкусы естественно- го происхождения, а также вносимые со сточными водами Привкусы и запахи; присутствие в сточных водах ароматических веществ Уголь марок БАУ А, ОУ — сухой, КАД— пылевидный (5— 20 кг) Г ранулированный уголь, для регенерации фильтров используют едкий натр либо осу- ществляют парогазо- вую регенерацию во взвешенном слое Установки для приго- товления, дозирования и смешивания с водой угольной суспензии Угольные фильтры, устройства для приго- товления регенераци- онных растворов, ад- сорберы со взвешен- ным слоем, печи для активирования и реге- нерации углей 80—95% 80—95%
Экстракция органи- ческими раствори- телями Обесфсноливание Наличие в сточных водах фенолов Бугилацетат, этилаце- тат, бензол и др. Экстракционные ус- тановки —
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл L2
1 2 3 4 5 6
Эвапорация (выпа риванис) Пароциркуляционный метод Азеотропная отгонка То же » Установки для воз- гонки То же —
Биохимический рас- пад Разложение микроор- ганизмами аэробное анаэробное Загрязнение сточных вод Концентрированные осадки Активный ил. био- пленка. воздух Биомасса Аэротенки, био- фильтры. отстойники Метантенки и др 90—98 % 90—98 %
IV q эуппа
Перевод ионов в ма- лодиссоциированные соединения: нейтрализация Подщелачивание или подкисление воды Повышенная кислот- ность или щелоч- ность воды (pH = 6,5 или pH = 8,5) На I кг-экв удаляе- мой кислотности или щелочности воды один из реагентов известь (28 кг), сода (53 кг), едкий натр (40 кг), серная ки- слота (49 кг), соля- ная кислота (36,5 кг) Установки для приго- товления и дозирова- ния растворов реа- гентов. смесители До необходимой ве- личины
Образование ком- плексных соедине- ний Стабилизация Один из реагентов, гексметафосфат на- трия, тринатринфос- фат (2—4 кг) То же Предотвращение на- кипеобразоваиия и коррозии
Перевод ионов в ма- лорастворимые со- единения образование мало- растворимых со- лей Умягчение термический способ Жесткость с преобла- данием CaHCOj, не- карбонатная только в виде гипса; мутность меньше 50 мг/л Нагревание Термоумягчитсли (системы Копьева и др.) Карбонатная жест- кость до 0,035 мг-экв/л
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4 5 6
образование ма- ло растворимых гидратов окислов окисление закис- ных форм метал- лов с образовани- ем гидроокисей содово-фосфатный способ фосфатный способ Обескремнивание Удаление цветных и тяжелых металлов, а также магниевой жест- кости Обезжелезивание и удаление марганца: аэрирование или хлорирование окисление на ката- лизаторах Жесткость 5— 30 мг-экв/л После проведения умягчения воды до 2 мг-экв/л Повышенное для кот- ловой воды количест- во Содержание ионов ме- таллов выше норм, до- пустимых для сточных вод Умягчение воды, со- держащей значитель- ное количество магния Бикарбонат железа до 25 мг/л; щелочность до 2 мг-экв/л, окис- ляемость до б мг на 1 л кислорода; повы- шенное содержание марганца То же Сода (53 кг на 1 кг-экв карбонатной жесткости) Тринатрийфосфат, ди- натрийфосфат (до 126,5 кг на 1 кг-экв удаляемой жидкости) Каустический магнезит, магнезиальный сорбент (10—15 кг на 4 кг) Известь (28 кг), едкий натр (40 кг) на 1 кг-экв ионов Воздух, хлор (0,7 С1 на 1 кг двухвалентно- го железа) Смесители, вихревые реакторы установок специальных конст- рукций Тоже Осветлители, фильт- ры Установки для приго- товления и дозирова- ния растворов, смеси- тели или осветлители, фильтр-прессы Брызгальные бассей- ны, градирни, кон- тактные резервуары, осветлительные и кон- тактные фильтры Фильтры с песком, по- крытым окислами марганца или продук- тами окисления закис- ного железа До 0,7—1,0 мг-экв/л До 0,04—0,05 мг-экв/л До 1—1,5 и до 0,05— 0,1 мг/л До пределов раство- римости гидроокисей Железо до 0,1— 0,3 мг/л, марганец до 0,1—0,2 мг/л Тоже
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл I 2
O'
ю
1 2 3 4 5 6
Фиксация ионов на твердой фазе Н-. а-катиони- рованмс ОН-аиионирова- ние Умягчение Извлечение ионов цветных металлов Опреснение Обессоливание Жесткость до 14 мг-экв/я, взвешен- ные вещества до 10— 15 мг/л (при использо- вании неподвижного катионита) Содержание ионов метал- лов выше норм, допусти- мых для сточных вод Общее содержание до 3—4 г/л, содержание извести до 8 мг/л. цветность до 30 град Общее содержание до 3—4 г/л. содержание извести до 8 мг/л. цветность до 30 град Катиониты крупный сульфоуголь КУ -1. КУ-2. КБ-4 Для реге- нерации используют хлористый натрий (150—220 кг), серную (72 кг) и соляную (56 кг) кислоты То же. на > кг/экв уда- ляемого металла Катиониты Аниониты АН-2ф. ЭДЭ 10П. АВ-17 АБ-16. Для регенерации используют один из следующих реагентов: едкий натр (80 кг), соду (90—120 кг), бикарбонат натрия (140—170 кг) на 1 кг-экв удаленных анионов Катиониты Аниониты AI 1-2ф. ЭДЭ ЮП. АВ-17. АБ-16. Для регенерации используют один IB следующих реагентов едкий натр (80 кг), соду (90—120 кг), бикарбонат натрия (140—170 кг) на । кг-экв удаленных анионов Катионнтовыс фильт- ры, адсорберы со взвешенным слоем ка- тионита, установки для приготовления и дозирования регенера- ционных растворов Тоже Ионообменные фильт ры, дегазаторы, уста- новки для приготовле- ния и дозирования ре- генерационных рас- творов Ионообменные фильт- ры, дегазаторы, уста- новки для приготовле- ния и дозирования ре- генерационных рас творов До 0,005— 0.05 мг-экв/л То же 75—90 %, солссо- держание до 500— 1000 мг/л 99,5—99,9 %, солесо- держаннсдо 1— 15 мг/л
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл 1.2
1 2 3 4 5 6
удаление фтора Обссфторирование Содержание ионов фтора более 1,5 мг/л Серно-кислый алюми- ний (40—50 кг) на 1 кг фтора Фильтры, загружен- ные активированной окисью алюминия До норм стандарта
Сепарация ионов при различном фазовом состоянии воды: перевод в газооб- разное состояние отделение ионов обратным осмосом перераспределение ионов в несмеши- вающихся жидко- стях перевод воды в твердую фазу Дистилляция Г иперфильтрация Экстракция Опреснение вымора- живанием Газгидратное опресне- ние Общее солссодержа- ни е 20—36 г/л Тоже Солесодсржание 2— 10 г/л, отсутствие со- лей кальция и магния Солесодсржание до 35 г/л Тоже Пар, топливо, солнеч- ная и атомная энергия 5—10 кВт ч на 1 м3 Вторичные и третич- ные амины 2,4 кг Различные хладаген- ты, естественный хо- лод Углеводороды с чис- лом атомов углерода 1—4, их галоидные дериваты-фреоны и др. (потери реагентов обу- словлены утечкой) Испарители различных типов, термокомпрес- сорные агрегаты, ге- лиоопреснители, двух- целевые атомные ус- тановки Установки с полу- проницаемыми мем- бранами Экстракционные и ректификационные колонны Установки с использо- ванием искусственно- го холода, площадки для вымораживания Газогидратные уста- новки, включающие реактор-гидрообразо- ватель, отделитель и узел плавления гидра- тов 99,9 % или до 20—50 мг/л 500—1000 мг/л 95—99% 87—92% До 99 %
Использование под- вижности ионов в электрическом поле Электродиализ Общее солесодсржание 3—10 г/л, мутность до 2 мг/л, содержание же- леза до 03 мг/л Расход электроэнергии 5—20 кВт ч на 1 м3 опресненной воды Установки для элек- трохимического обес- соливания воды До 500—1000 мг/л
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
о
Таблица 13
Классификация методов очистки сточных вод по А,И. Родионову
Сточная вода
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Часть VI, Технологические решения очистки сточных вод
Указанные методы очистки под-
разделяются на рекуперационные и
деструктивные. Рекуперационные
методы предусматривают извлечение
из сточных вод и дальнейшую пере-
работку всех ценных веществ. При
использовании деструктивных мето-
дов вещества, загрязняющие воды,
подвергаются разрушению путем
окисления или восстановления. Про-
дукты разрушения удаляются из
воды в виде газов или осадков.
Выбор метода очистки и конст-
руктивное оформление процесса
производятся с учетом следующих
факторов: 1) санитарных и техно-
логических требований, предъявля-
емых к качеству очищенных вод с
учетом дальнейшего их использова-
ния; 2) количества сточных вод;
3) наличия у предприятия необхо-
димых для процесса обезврежива-
ния энергетических и материальных
ресурсов (пар, топливо, сжатый воз-
дух, электроэнергия, реагенты, сор-
бенты), а также необходимой пло-
щади для сооружения очистных ус-
тановок; 4) эффективности процес-
са обезвреживания.
Эффективность обезвреживания
сточных вод — т) (%) для всех ме-
тодов определяется по соотноше-
нию:
T] = G" ~Gk .100 = 1-7^-400, (1.1) '
Gn Q,,Ch
где GH и GK — массовый расход заг-
рязнения в сточных водах до и после
очистки, кг/с;
и QK — объемный расход
сточных вод до и после очистки,
м3/с;
сн и с, — концентрация загряз-
нения в сточной воде до и после
очистки, кг/м3.
Если QH = QK, то:
Если очистка сточных вод от
загрязнения производится после-
довательно несколькими метода-
ми, то суммарная степень очист-
ки равна:
n=l-(l-nl)(l-n2)” (l-<), (12)
где Tjj, i]2, — степень очистки
сточных вод первым, вторым и л-м
методами.
Для оценки санитарной эффек-
тивности рекомендуется показатель
КБ (контроль биосферы), равный:
(1.3)
КБ = -^-
ПДК
Тогда санитарная эффектив-
ность (СЭ) метода обезвреживания
принимается равной:
СЭ.=-^- = П(1.4)
КБ,
В случае сброса очищенных сточ-
ных вод в водоем метод очистки
считается эффективным, если он
обеспечивает предельно допусти-
мый сброс (ПДС = QcK).
В крупных производствах с вы-
пуском разнообразной продукции
образуются стоячие воды различно-
го состава. Для отвода их строятся
несколько канализационных систем.
Каждая система имеет свои локаль-
ные очистные сооружения. При со-
держании в сточных водах несколь-
ких веществ (с,, с2, с) расчет сани-
тарной эффективности обезврежи-
вания проводят из условия:
V. V- - т
цдк/вдк, ПДК/
65
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
ГЛАВА 1
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ
1.1. Угольные и сланцевые шах-
ты и углеобогатительные фабрики
Угольные и сланцевые шахты
На угольных и сланцевых шахтах
образуются две категории сточных
вод: шахтные и производственные.
К шахтным водам относятся ме-
таморфизированные подземные
воды, вскрытые и дренированные
подземными выработками, сточные
воды от гидродобычи, а также сточ-
ные воды шахтных систем обеспы-
ливания. Производственные сточ-
ные воды образуются на шахтной
поверхности. К ним относятся ох-
лаждающие сточные воды компрес-
сорных станций, продувочные воды
котельных и охладительных соору-
жений, промывные и регенераци-
онные сточные воды установок под-
готовки воды для котельных и ряд
других.
Количество шахтных вод колеб-
лется в широких пределах. Ориен-
тировочное удельное количество
шахтных вод на 1 т добываемого угля
по ряду бассейнов и месторождений
приведено в табл. 1.1.
Шахтные воды содержат различ-
ные загрязнения (минеральные,
органические и бактериальные), не
пригодны для питья и не могут
использоваться для технического во-
66
доснабжсния без предварительной
очистки.
Минеральные и органические
вещества в сточных водах находят-
ся в растворенном и взвешенном
состоянии. В состав взвешенных ве-
ществ входят частички угля, слан-
цев или породы (кварц, пирит и
др.), инертная пыль и пр.
Основную массу (более 60 %)
взвешенных веществ составляют ча-
стицы с гидравлической крупно-
стью 0,2 мм/с, средняя кон-
центрация механических примесей
составляет 3—6 г/л.
Гранулометрический состав взве-
шенных веществ включает фракции
размером от 3 мм до тонкой пыли
(размером не менее 0,01 мм). В каж-
дом конкретном случае грануломет-
рический состав должен опреде-
ляться анализом.
Минеральные вещества, раство-
ренные в шахтных водах, различны
по количеству и качественному со-
ставу, однако воды каждого бассей-
на имеют определенный интервал
по минерализации.
Наиболее часто встречаются шахт-
ные воды с минерализацией в пре-
делах 1,5—6 г/л. Однако на отдель-
ных шахтах Западного Донбасса их
минерализация достигает 30 г/л и
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
более. Кроме того, в шахтных во-
дах содержатся ионы различных
металлов: железа, меди, цинка,
хрома, кобальта, марганца, оло-
ва, никеля и др. В отдельных мес-
торождениях количество ионов ме-
таллов значительно превышает
ПДК, что необходимо учитывать
при выборе метода и схемы очист-
ки шахтных вод.
Содержание органических загряз-
нений в шахтных водах по отноше-
нию к содержанию минеральных ве-
ществ невелико и составляет 0,5—3 %.
Качественная характеристика
шахтных вод приведена в табл. 1.2.
Таблица 1.1
Удельное количество сточных вод на 1 т добываемого угля
Бассейн или месторождение Удельное ко- личество шахтных вод, м3 _ < Среднее коли- чество шахтных вод по бассейнам или месторождениям, м3
Кизеловский 3,5—49 20
Подмосковный, Свердловский 4,7—30 10,5
Донецкий 0,1—20 3,4
Башкирский, Канско-Ачинский, Приморский 1,8—12 3
Кузнецкий, Челябинский, Бурсинский и Амурский 0,8—20 2,2
Печорский 0,36—2,5 0,8
Карагандинский 0,1—3 0,54
Таблица 1.2
Качественная характеристика шахтных вод
Показатели Характеристика и значение показателей загрязненных . шахтных вод
Взвешенные вещества, мг/л 0,005—6
Запах Различный
Цвет Черный, бурый, серый, желто-серый (в зависимости от растворенных веществ)
Минерализация, мг/л 1—50
Жесткость, мг-экв/л 1,5—35
Микроэлементы: ХПК, мг/л Железо, алюминий, олово, никель, медь, титан, цинк, фтор, свинец и др. (зависит от месторождения) 5—200
БПК5, мг/л 0,2—110
Ионы, мг/л: NOf 0,01—15
NH? До 10
Коли-титр, мл 0,1—0,01
pH _ 2—7,9 • .
Температура, °C 6—25
67
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
Технология очистки
Очистка шахтных вод произво-
дится путем осветления в отстой-
никах или на фильтрах. В некоторых
случаях может производиться деми-
нерализация. Очищенные сточные
воды дезинфицируются.
Осветление может производить-
ся как с применением реагентной
обработки (для повышения эффек-
та осветления, стабилизации, сни-
жения концентрации ионов тя-
желых металлов, нейтрализации),
так и без применения ее.
Для реагентной обработки шахт-
ных вод используют серно-кислый
алюминий, хлорное железо, из-
весть, а также полиакриламид или
другие высокомолекулярные флоку-
лянты типа ВА-2.
Для обеззараживания применяют
жидкий хлор, хлористый натрий,
озон, бактерицидные установки.
Для деминерализации шахтных
вод в основном применяются мето-
ды дистилляции и электродиализа.
Метод дистилляции практически
применим для деминерализации
шахтных вод с любыми концентра-
циями солей, а метод электродиа-
лиза — для деминерализации хло-
ридно-сульфатно-натриевых вод с
солесодсржанием не более 5 г/л.
Количество осадков, образую-
щихся при очистке шахтных вод,
составляет 0,05—0,3 % объема об-
рабатываемой воды.
Углеобогатительные фабрики
На обогатительных фабриках
образуются две категории сточных
вод: незагрязненные — от охлажде-
ния воздуходувок, компрессоров,
вакуум-насосов, дробильного и су-
шильного оборудования; загрязнен-
68
ные — от обезвоживания и флота-
ции углей, обеспыливающей венти-
ляции, мойки полов и оборудования.
Удельные расходы загрязненных
сточных вод зависят от способа и
глубины обогащения угля и состав-
ляют 0,1—0,4 м3на 1 т.
Загрязненные сточные воды со-
держат в основном твердые меха-
нические примеси, а сточные воды,
образующиеся от флотации углей, —
кроме того, флотореагенты. Количе-
ство механических примесей нахо-
дится в пределах 50—250 г/л. Хими-
ческий состав сточных вод зависит
от состава сопутствующих углю по-
род, а также от реагентов, приме-
няемых в процессе обогащения
(окисленный керосин, соляровое
масло и др.).
Обе категории сточных вод
используются в замкнутых системах.
Технология очистки
Загрязненные сточные воды под-
вергаются осветлению в шламовых
бассейнах, радиальных сгустителях
или горизонтальных отстойниках.
Для интенсификации процесса ос-
ветления применяются флокулянты.
Техническая характеристика
горизонтальных отстойников
углеобогатительной фабрики
Продолжительность
отстаивания, ч....................2
Коэффициент неравномерности......1,2
Объем осадка, % объема
осветляемых сточных вод, после
пребывания в отстойнике:
2 ч (при влажности
осадков 50—60 %)...........5—6,5
24 ч (при влажности
осадка 33 %)...............3—3,5
Содержание взвешенных веществ
в осветленной воде, г/л........6—10
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Ширина секции отстойника
принимается равной 5—6 м; глуби-
на иловой части (считая от уровня
воды) при уборке шлама скре-
пером — 1,5 м, грейфером — 3 м.
1.2. Теплоэнергетические
предприятия
В зависимости от мощности тур-
бин и применяемых параметров
пара удельный расход воды на теп-
ловых электростанциях малой и
средней мощности составляет 0,12—
0,45 м3/(кВт • ч). На теплоэлектро-
станциях большой мощности (свы-
ше 500 тыс. кВт) и при повышении
параметров пара этот расход умень-
шится до 0,1—0,105 м3/(кВт • ч). По-
давляющая часть этой воды (85—95 %)
идет на конденсацию пара, а ос-
тальная часть — на охлаждение мас-
ла и воздуха (3—8 %), пополнение
потерь в оборотных циклах (4—6 %),
удаление золы и шлака (2—5 %),
подпитку котлов (0,2—0,8 %).
В производственных процессах
качество воды может изменяться на-
столько, что она становится непри-
годной для дальнейшего применения
без специальной очистки, т.е. про-
мышленной сточной водой.
Современные тепловые электро-
станции являются источниками сле-
дующих основных видов сточных вод:
1) воды охлаждения конденса-
торов турбин, вызывающие тепло-
вое загрязнение воды;
2) регенерационные и промы-
вочные воды от водоподготови-
тельных установок и конденсато-
очисток;
3) воды, загрязненные нефте-
продуктами;
4) воды от обмывок наружных
поверхностей котлов пиковых по-
догревателей, работающих на сер-
нистом мазуте;
5) отработавшие растворы пос-
ле химической очистки теплового
оборудования и его консервации;
6) воды систем гидрозолоудале-
ния на ТЭС, работающих на твер-
дом топливе.
Вопросы теплового загрязнения
сточных вод ТЭС не являются пред-
метом данного справочника, поэто-
му мы их рассматривать не будем.
1,2,1. Очистка сточных вод от
водоподготовительных установок
(ВПУ) и конденсатоочисток
Все используемые на водоподго-
товительных установках реагенты и
соли, извлеченные при очистке
воды, необходимо удалять. В зависи-
мости от качества исходной воды и
принятых методов очистки pH сбра-
сываемой воды может изменяться ’в
широких пределах — от 0,5 до 13.
Непосредственные сбросы таких вод
приводят к повышению солесодер-
жания в водоеме и изменению pH в
нем со всеми вытекающими послед-
ствиями. Кроме того, при этом в во-
доемы сбрасываются все уловленные
из воды примеси органического ха-
рактера, повышающие биологиче-
ское потребление кислорода (БПК)
водоема, и взвешенные вещества,
поэтому непосредственный сброс
таких вод в водоемы недопустим.
Примесями в сточных водах пред-
очисток являются недопал, шлам,
вода от взрыхления и промывок
насыпных механических фильтров.
Количество и состав шлама зависят
от производительности осветлите-
лей, качества воды, количества и
вида вводимых в воду реагентов. При
одновременном применении коагу-
69
Глава J. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
ляции, известкования и магнезиаль-
ного обескремнивания шлам содер-
жит СаСО3, CaSO4, Fe(OH)3,
Са(ОН)2, MgSO3, органические и
грубодисперсные вещества. При чи-
стой коагуляции серно-кислым
алюминием шлам состоит из А1(ОН)3
и уловленных органических соеди-
нений. Щелочность шлама в обоих
случаях соответствует щелочности
обрабатываемой воды.
Состав шлама от взрыхления ме-
ханических фильтров и его количе-
ство зависят от предварительной об-
работки воды. По опытным дан-
ным, при взрыхлении одного филь-
тра диаметром 3 м и высотой заг-
рузки 1,1 м сбрасывается 8—20 кг
шлама. Первые порции воды при
взрыхлении можно направлять в ос-
ветлители, особенно для маломут-
ных вод. При осветлении высоко-
мутных вод этот шлам сбрасывает-
ся либо в систему гидрозолоудале-
ния, либо в шламонакопители, от-
куда после отстоя он поступает на
шламовые площадки.
При регенерации Н-катионитных
фильтров основная часть (до 75 %)
кислых вод сбрасывается с фильт-
ров 1-й ступени, причем около по-
ловины общего количества воды рас-
ходуется собственно на регенера-
цию, а остальная часть — на отмывку
и взрыхление. Для последующих сту-
пеней Н-катионитных фильтров это
соотношение равно соответственно
20—80 и 30—70 %. Экспериментально
установлено, что максимальное со-
лесодержание воды, сбрасываемой во
время регенерации Н-катионитных
фильтров, достигает 50 тыс. мг/л,
среднее солесодержание отмывочных
вод составляет 20—80 мг/л, среднее
солесодержание всего количества
70
использованной для регенерации
воды — 500—5500 мг/л, а средняя
кислотность — 0,3—0,4 %.
При регенерации анионитных
фильтров 1-й ступени около 25 %
воды используется на процесс ре-
генерации, а остальная часть — на
отмывку. Максимальное солесо-
держание воды, сбрасываемой с
анионитных фильтров 1-й ступени,
достигает 20—60 тыс. мг/л, среднее
солесодержание составляет 1400—
1600 мг/л, а средняя щелочность —
0,5-0,7 %.
Максимальное солесодержание
сбросных вод после регенерации ани-
онитных фильтров 2-й и 3-й ступе-
ней составляет 15—30 тыс. мг/л, сред-
нее солесодержание 1200—1400 мг/л,
средняя щелочность 0,8—1,0 %.
Сточные воды после регенерации
Na-катионитных фильтров имеют
нейтральную реакцию среды. Макси-
мальная концентрация сбрасываемых
солей составляет 50—70 тыс. мг/л,
общая жесткость — до 100 мг-экв/л.
Эти воды содержат в основном ионы
Na+, СГ, Mg2+, Са2+ и небольшие
количества ионов железа и SO42-.
Кроме того, в сточных водах
после ионитных фильтров содер-
жится в зависимости от исходной
воды достаточно большое количе-
ство микроэлементов. Например, со
сточными водами ВПУ Фрун-
зенская ТЭЦ выбрасывает 2,5 т/год
меди, никеля и марганца, а сброс
микроэлементов на Конаковской
ГРЭС равен 3,3 т/год. Сами по себе
эти сбросы не опасны для водо-
емов, но, очевидно, их наличие
следует учитывать в суммарном
сбросе ТЭС.
В табл. 1.3 приведено содержание
микроэлементов в стоках водопод-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 1.3
Содержание микроэлементов в стоках В ПУ, мкг/л
Сток В Sr Ва Си Ni Мп Ti Сг Мо
Фрунзенская ТЭЦ
С катионита ьгх фильтров — 940 325 15 115 — 42 55 66
С анионитных фильтров 1350 — — 37 — 51 100 — 11
Конаковская ГРЭС
С катионит» ых фильтров — 310 340 150 530 500 170 — —
С анионитных фильтров 500 — — 15 —• 200 10 — 14
готовительных установок двух теп-
лоэнергетических объектов.
Сточные воды конденсатоочис-
ток составляют небольшую часть
общего солевого стока водоподгото-
вительных установок. Они состоят из
вод взрыхления сульфоугольных
фильтров, регенерационных сбросов
ионообменных фильтров и т.п.
Практика работы теплоэнергети-
ческих объектов показывает, что в
среднем при выработке 1 МВт • ч
энергии с водоподготовительных ус-
тановок и конденсатоочисток отво-
дится от 6 до 10 л сточных вод.
В настоящее время сточные воды
В ПУ теплоэнергетических объектов,
в зависимости от местных условий,
утилизируют следующими путями:
1. Сброс в водоемы с соблюде-
нием санитарно-гигиенических и
рыбохозяйственных требований к
качеству воды в расчетном ство-
ре, т.е. используется метод разбав-
ления.
2. Направление в систему гидро-
зоудаления ТЭС, работающих на
твердом топливе.
3. Направление в специальные
пруды-испарители.
4. Упаривание в многокорпусных
выпарных установках до высоких
конечных содержаний солей.
5. Закачивание в подземные во-
доносные горизонты, не пригод-
ные для хозяйственных целей и на-
дежно изолированные от подзем-
ных вод, используемых для водо-
снабжения.
Обязательным условием сброса
сточных вод ВПУ в водоемы и сис-
тему гидрозоудаления ГЗУ являет-
ся их нейтрализация.
На рис. 1.1 приведены две схемы
нейтрализации кислых сточных вод
перед подачей в систему гидрозоло-
удаления. Эти схемы применяют в
том случае, если сточные воды ВПУ
и воды системы ГЗУ друг друга ней-
трализуют.
Рис. 1.1. Схемы подачи регенерационных
вод в бункер багерной насосной:
а — схема с непосредственной подачей; б — схе-
ма с промежуточным приямком; 1 — Н-катио-
питпый фильтр; 2 — анионитный фильтр; 3 —
приямок сбора регенерационных вод; 4, 6 —
перекачивающий и багерпый насосы; 5 — бун-
кер багерной насосной; 7 — золовая пульпа; 8 —
на золоотвал
71
Глава I. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
Если количество кислых вод ве-
лико и не может быть осуществлен
их непосредственный сброс в бун-
кер багорной насосной, то устра-
ивается промежуточный приямок
(рис. 1.1, б), при помощи которого
можно организовать более равно-
мерную подачу воды в бункер. Ем-
кость приямка должна быть такой,
чтобы принять воду от регенерации
одного фильтра.
В случае, когда кислотные компо-
ненты ГЗУ не в состоянии нейтрали-
зовать щелочность сточных вод ВПУ,
их предварительно нейтрализуют.
В качестве реагентов могут при-
меняться доломит, мраморная крош-
ка, сода и др. Однако наибольшее
распространение получил процесс
нейтрализации известковым моло-
ком, так как в этом случае не на-
блюдается столь резкого повышения
солесодержания, как при примене-
нии других реагентов. Объясняется
это тем, что нейтрализация извес-
тью сопровождается образованием
осадка, который может быть выве-
ден из воды. Хорошие результаты
получены также при нейтрализации
сточных вод ВПУ аммиачной водой,
при этом требующиеся дозы аммиа-
ка невелики и солесодержание нейт-
рализованной воды не превышает ее
солесодержания после обработки из-
вестью, процесс протекает без обра-
зования взвеси, что значительно удоб-
нее в эксплуатации. Для нейтрализа-
ции кислых сточных вод может так-
же применяться молотый известняк.
На рис. 1.2 приведена схема нейт-
рализации сточных вод ВПУ известью.
Если сточные воды ВПУ имеют
щелочной характер, то для нейтра-
лизации необходимо добавлять кис-
лые реагенты с непосредственным
введением кислоты в бак-неитрали-
затор, но лучшим решением в этом
случае является увеличение расхо-
да серной кислоты на регенерацию
Н-катионитовых фильтров в коли-
честве, необходимом для установ-
ления нейтральной реакции при
нейтрализации. Однако при этих ва-
риантах кроме нежелательного уве-
личения расхода серной кислоты на
ТЭС увеличивается также и солесо-
держание нейтрализованной воды.
Поэтому для нейтрализации щелоч-
ных стоков лучше использовать ды-
мовые газы ТЭС. Потребляемый
объем дымовых газов V (м3/ч), не-
обходимый для нейтрализации су-
Рис. 1.2. Схемы самонейгрализа-
Ш1И и нейтрализации известью:
а — схема самонсйтрализации;
б — схема нейтрализации извес-
тью; 7 — Н-катионитный фильтр,
2 — анионитный фильтр; 3 —
известковая мешалка, 4 — насос
известковой мешалки; 5 — насос-
дозатор известкового молока; 6 —
приямок сбора регенерационных
вод; 7 — перекачивающий насос,
8 — бак-нейтрализатор, 9 — на-
сос перекачивания и сброса; 10 —
сброс
72
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
точного объема щелочных сточных
вод, определяется из соотношения
у = 2,75(?<Л 3 ,,
^so2 ^со2 ^no2 __
где И — полный объем дымовых га-
зов, образующихся при сжигании топ-
лива, взятый при избытке воздуха пос-
ле золоуловителя, м3/кг или м3/м3;
» Кю и ^no — объемы соответ-
ствующих газов, образующихся при
сжигании топлива, м3/кг или м3/м3;
Qc — суточный расход сточных
вод ВПУ
На рис. 1.3 приведена схема ней-
трализации щелочных вод ВПУ ды-
мовыми газами. В этой схеме дымо-
вые газы в нейтрализатор подают-
ся с помощью электрода, что тре-
бует значительных энергетических
затрат.
Для снижения давления газа на
входе предложен аппарат, в кото-
ром используется кольцевая акси-
ально расположенная перегородка
(рис. 1.4). При этом газ подается в
нижнюю часть аппарата и барботи-
рует через внешнее кольцевое сече-
Рис. 1.3. Схема нейтрализации щелоч-
ных регенерационных вод дымовы-
ми газами:
1 — Н-катионитный фильтр, 2— анио-
питный фильтр; 3 — приямок сбора ре-
генерационных вол; 4 — перекачиваю-
щий насос; 5 — бак-нейтрализатор; 6 —
распределительное устройство; 7 — на-
сос перемешивания и сброса; 8— эжек-
тор; 9 — дымовые газы; 10 — сброс
Рис. 1.4. Схема нейтрализации щелочных сточных вод дымовыми газами:
1 — бак; 2 — насос; 3 — расходомер; 4 — аппарат для нейтрализации; 5 — внутреннее кольцо;
6 — сброс отработанной воды; 7 — вентиляторы; 8 — подвод дымового газа; 9 — рН-метр; 10 —
бак приема обработанной воды; 11 — дымовая труба
73
Глава I. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
ние. Вследствие разности плотнос-
тей газоводяной смеси во внешнем
кольце и воды во внутреннем воз-
никает циркуляция раствора, кото-
рая способствует уменьшению энер-
гетических потерь при пропускании
газа через раствор и сокращает вре-
мя реагирования газа с водой.
1.2.2. Очистка сточных вод
от нефтепродуктов
Общий расход сточных вод, заг-
рязненных нефтепродуктами, со-
ставляют воды мазутохозяйств, глав-
ного корпуса, электротехнического
оборудования, вспомогательных
служб (депо, компрессорные, авто-
хозяйства). В состав нефтепродуктов,
загрязняющих воду на ТЭС, входят
мазуты, смазочные и изоляционные
масла, керосин, бензин и т.д.
Расход сточных вод, загрязнен-
ных мазутом, при проектировании
очистных сооружений рекомендуется
принимать равным от 5 до 15 м3/ч на
газомазутных станциях и от 3 до
10 м3/ч на пылсугольных при общей
производительности котлов соответ-
ственно от 4200 до 12 600 т/ч и бо-
лее. Кроме того, принимаются во
внимание также и периодические
расходы конденсата, ливневых вод
со складов топлива, маслохозяйств,
отмывочных вод фильтров конден-
сатоочистки и т.д.
Для вод, загрязняемых маслами,
устанавливается норма постоянного
сброса не выше 5 м3/ч соответствен-
но на каждый энергоблок и комп-
лекс вспомогательных служб. Перио-
дический сброс от смыва полов по-
мещений также не должен превышать
5 м3/ч, а для ливневых вод сброс дол-
жен определяться в конкретных ус-
ловиях ТЭС.
74
Очистку сточных вод, загрязнен-
ных нефтепродуктами, осуществля-
ют в отстойном, флотационном и
сорбционном оборудовании.
1.2.3. Очистка сточных вод
от обмывок поверхностей котлов
При сжигании топочных мазутов
в котлах энергетических установок
образуется зола, выход которой,
обычно, не превышает 0,1—0,3 % от
массы сжигаемого мазута.
Зола мазутов — продукт окисления
солей, перешедших в высококипя-
щие фракции при переработке не-
фти. Часть золы составляют соли
щелочных и щелочно-земельных ме-
таллов, извлекаемых из пластовой
воды вместе с нефтью, другая часть
золы образуется из металлооргани-
ки, входящей непосредственно в
структуру компонентов нефти. В со-
став золы входят окислы и соедине-
ния ванадия, никеля, натрия, каль-
ция, алюминия, железа и др.
Несмотря на малое содержание
золы в мазутах, она создает значи-
тельные трудности при эксплуата-
ции котлов. В первую очередь это
объясняется способностью золы об-
разовывать осаждения на поверхно-
стях нагрева, что снижает эффек-
тивность теплопередачи.
Для удаления отложений осуще-
ствляют постоянную обмывку поверх-
ностей нагревательных котлов и ре-
генеративных воздухоподогрева-
телей (РВП). Обмывку РВП прово-
дят через 15—20 сут эксплуатации
котла, затрачивая около 5 м3 обмы-
вочной воды на 1 м3 сечения РВП.
При обмывке часть отложений
(80—85 %) растворяется в воде, а
остальные переходят в воду в виде
грубодисперсных примесей. Сред-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ний состав примесей обмывочной
воды (в г/л) представлен ниже:
Грубодисперсные..................0,5
Свободная H2SO4..................4—5
Железо...........................7—8
Ванадий......................0,3—0,8
Никель......................0,1—0,15
Медь.......................0,02—0,05
Сухой остаток..................32—45
Показатель pH обмывочной воды
составляет 1,3—1,6. Средний ориен-
тировочный размер стока обмывоч-
ных вод для крупной ГРЭС состав-
ляет 10—15 т/ч.
При очистке таких вод возникает
проблема не только их обезврежива-
ния, но и одновременного выделе-
ния ценных продуктов (ванадия и ни-
келя) из обмывочных растворов.
Особо ценным компонентом яв-
ляется V2O5, которую выделяют из
обмывочных вод. На рис. 1.5 представ-
лена технологическая схема получе-
ния осадка V2OS из обмывочных вод.
Рис. 1.5. Принципиальная схе-
ма процесса непрерывного
осаждения пятиокиси вана-
дия из серно-кислых раство-
ров:
1 — реактор; 2 — насос; 3 — ре-
актор-нейтрализатор; 4 — реак-
тор-коагулятор; 5 — отстойник
№ 1; 6, 10 — баки осветленного
раствора; 7, 9, 12 — рспульпато-
ры соответственно № 1, 2, 3; 8,
11, 13 ~~ отстойники соответ-
ственно № 2, 3, 4; 14 — фильтр-
пресс; 15 — сборник сточных вод;
16 — плавильная печь
75
Глава J. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
По предлагаемой схеме в серно-
кислый раствор, нагретый до ки-
пения, подается сухая сода или ее
насыщенный раствор в количестве,
необходимом для создания pH в
интервале 1,4—2,0 (1,5—2,0 кг воды
на 1 кг V2O5). В случае, если вана-
дий находится в растворе в недо-
окисленной форме, добавляется
также NaC103 в количестве 0,2 кг на
1 кг V2O5. Процесс проводится в кас-
кадно расположенных реакторах в
течение 3 ч. Промывка осадка про-
изводится хлористым аммонием и
горячей водой в отдельных аппара-
тах. Расход хлористого аммония на
промывку составляет 0,1 кг на 1 кг
V2O5. По окончании промывки оса-
док с влажностью 55—65 % направ-
ляется на барабанный вакуум-
фильтр или фильтр-пресс. Выход
V2O5 из раствора в промытый оса-
док составляет 95,5—97,0 % с со-
держанием его в этом осадке 89,5—
92,2 %. В этом процессе исполь-
зовались серно-кислые растворы,
относительно богатые ванадием.
В применении его к процессам очи-
стки обмывочных вод следует, ви-
димо, ожидать несколько более
бедные по ванадию концентраты,
причем этот процесс может служить
первой стадией очистки; вторая ста-
дия очистки может сохраняться в
виде нейтрализации всех осво-
бождающихся в этом процессе вод
известью при pH = 8,5 + 10, вы-
саживания шлама и использования
осветленной воды для обмывок по-
верхностей нагрева котлов и пико-
вых подогревателей. Таким образом,
применение этого процесса на ТЭС
позволит получить (при незначи-
тельном увеличении затрат) про-
дукт, достаточно близкий к техн и-
76
ческой пятиокиси ванадия, содер-
жащей основной продукт (V2O5) в
количестве не менее 98 %. Есте-
ственно, что отпускная цена этого
продукта будет более высокой, чем
полученная по обычному двухста-
дийному способу. Кроме того, это
позволит избежать вторичной пере-
работки ванадиевых концентратов в
металлургическом производстве.
На рис. 1.6 представлены два ва-
рианта схемы ВТИ для нейтрализа-
ции и обезвреживания обмывочных
вод котлов и РВП, разработанных
Киевским отделением ТЭП. Со-
гласно первому варианту обмывоч-
ные воды подаются в бак-нейтра-
лизатор, в который также дозиру-
ется и раствор извести. Перемеши-
вание раствора осуществляется на-
сосами рециркуляции и сжатым
воздухом. Отстаивание производит-
ся в течение 7—8 ч, после чего часть
осветленной воды (50—60 %) исполь-
зуется на повторные обмывки кот-
лов, а шлам поступает на фильтр-
прессы ФПАКМ для обезвоживания.
Затем обезвоженный (37—40 %
воды) шлам подаётся шнековым
транспортером на расфасовку и да-
лее на склад. В этой схеме ис-
пользуются два фильтр-пресса
ФПАКМ с производительностью
каждого 70 кг/(м2 • ч). Фильтрат из
фильтр-пресса через бак-сборник
поступает на катионитный фильтр
для улавливания катионов тяжелых
металлов в случае их проскока.
Фильтрат катионитного фильтра
сбрасывается в водоем. Регенерация
фильтра производится раствором
NaCl, а регенерационные воды
поступают в бак-нейтрализатор.
Всесоюзный. теплотехнический
институт рекомендует на первой
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 1.6. Принципиальная схема установки для очистки обмывочных вод котлов и РВП:
а — вариант 1(7 — обмывочная вода; 2 — бак-нейтрализатор; 3, 18 — насосы; 4 — фильтр-
пресс; 5 — техническая вода на промывку фильтровальной ткани; 6 — шнековый транспортер;
7 — машина для зашивания мешков; 8 — погрузчик; 9 — бак-сборник; 10, 11 — насосы
фильтрата и раствора соли; 12 — бак-мерник раствора соли; 13 — фильтрат; 14 — регенерацион-
ный раствор; 15 — катионитный фильтр; 16 — известковое молоко; 17 — мешалка; 19— осветлен-
ная вода на повторное использование; 20— сжатый воздух); б — вариант 2(7 — обмывочная вода;
2 — бак-нейтрализатор; 3 — насос; 4 — сброс шлама в накопитель; 5 — фильтр-пресс; б —
шламонакопитель; 7 — шламовый насос; 8 — шнековый транспортер; 9— машина для зашива-
ния мешков; 10 — погрузчик; 11 — вода на повторное использование)
стадии нейтрализации использо-
вать гидроксид натрия в количе-
стве 6 кг/м3 и на второй стадии —
известь СаО в количестве 5,6 кг/м3
обмывочной воды. При этом про-
цесс нейтрализации и осаждения
шлама на первой стадии продол-
жается 5—6 ч, исходя из чего и
принимают размер емкости бака-
нейтрализатора. Количество влаж-
ного шлама в первом баке-нейтра-
лизаторе составляет 20 % объема
обмывочной воды, а количество су-
хой массы — 5,5 %.
Осветленная вода из первого
бака-нейтрализатора поступает во
второй бак-нейтрализатор, куда
подается раствор извести. Процесс
нейтрализации и осаждения шлама
на второй стадии протекает 7—8 ч.
77
Глава I. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
Объем влажного шлама при этом со-
ставляет 30 %, а сухой массы — 9 %'•
объема обмывочной воды. Средний
состав шлама рекомендуется прини-
мать согласно данным табл. 1.4. Из
этих данных видно, что практичес-
ки весь ванадий осаждается на пер-
вой стадии, а остальные токсичес-
кие вещества — на второй стадии
нейтрализации, однако содержание
пятиокиси ванадия в шламе неве-
лико и составляет лишь 20—30 %.
Прочие вещества в осадке не иден-
тифицированы, но применение
для осаждения NaOH заставляет
предполагать наличие в них натрия.
Известно, что присутствие натрия
также ухудшает качество осадка.
Снижения содержания натрия в
осадке можно достичь введением в
раствор перед осаждением аммо-
нийных солей (например, NH4C1).
При этом минимальное содержание
натрия в осадке получается при со-
отношении NH4C1/V2O5 = 1,5 +2,0.
Кроме того, введение хлористого
аммония благоприятно действует
на процессы гидролиза и кристал-
лизации осадка, а извлечение ва-
надия увеличивается путем обра-
зования декаванадата аммония, об-
ладающего низким значением
произведения растворимости. Отме-
чается, что железо и кремний на-
чинают заметно соосаждаться с
ванадиевым осадком при концент-
рации их, равной 0,5 г/л. Поэтому
кремний, содержание которого в
обмывочной воде незначительно,
не будет осаждаться в заметных ко-
личествах, а железо осаждается. Для
получения чистой пятиокиси вана-
дия, следовательно, необходимо
предварительное удаление железа
из раствора, что в производствен-
ных условиях ТЭС сделать затруд-
нительно.
1.2.4. Очистка сточных вод
химических промывок
и консервации оборудования
Химические промывки прово-
дятся в несколько стадий, вклю-
чающих как водные промывки, так
и обработку химическими реаген-
тами. Технология промывок и со-
став применяемых реагентов зави-
сят от состава отложений, удаляе-
мых с поверхностей нагрева, и
типа оборудования. Для промывок
применяются растворы неор-
ганических кислот (соляной, сер-
ной, плавиковой), органические
соединения (адипиновая, ортофта-
левая, лимонная кислоты, моно-
аммоний цитрат, смеси низко-
молекулярных органических кислот
(НМК) и др.), комплексоны и
Таблица 1.4
Средний массовый состав шлама, получаемого
при двухстадийной очистке обмывочной воды, %
Вещества, входящие в состав сухого шлама Стадия осаждения
I II
Соединения ванадия в пересчете на V2O5 20—30 —
Соединения железа в пересчете на FC2O3 40—60 35—40
Окись никеля и окись меди — 2—3
Сульфат кальция 4—8 40—55
Прочие вещества 10—20 10—15
78
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
композиции на их основе (ЭДТА,
трилон Б, фториды, моющие пре-
параты ОП-7, ОП-Ю и др.), а так-
же ингибиторы коррозии (уротро-
пин, формальдегид, катапин, кап-
такс, ПБ-5, гидразин и др.). Коли-
чество сбрасываемой при промыв-
ке воды зависит от типа котла и
схемы промывки (табл. 1.5).
При консервации оборудования
используют «мокрые» методы (при
помощи деаэрированной воды, ра-
створов аммиака и гидразина, сме-
шанных растворов) и «сухие» (в ос-
новном консервацию азотом под
давлением). Перед производством
ремонтов поверхности нагрева
обрабатывают нитритно-аммиач-
ным раствором.
Состав промывных вод в бассей-
нах-отстойниках представлен пока-
зателями табл. 1.6. Как видно из дан-
ных этой таблицы, наличие и кон-
центрации некоторых примесей
полностью зависят от метода про-
мывки (СГ, формальдегид, гидра-
зин и др.), в то время как концент-
рации железа, образователей пены
и т.п. практически одинаковы для
всех методов. Обращает на себя вни-
мание очень высокое значение хи-
мического потребления кислорода
(ХПК) и БПК для всех методов
очистки. Для удобства подбора ме-
тода очистки промывных вод пред-
лагается разделить последние на три
группы по признаку влияния содер-
жащихся в них примесей на сани-
тарный режим водоемов:
1) неорганические вещества,
концентрация которых не превыша-
ет значения их ПДК в водоемах; это
сульфаты и хлориды кальция, маг-
ния и натрия;
Таблица 1.5
при предпусковых промывках котлов
Ориентировочное количество стоков
Производительность, т/ч, и тип котла Схема промывки Объем промывае- мого контура, м3 Количество сбрасывае- мых стоков, м3
в бак-ней- трал изатор в емкость- усреднитель
420; барабанный Одноконтурная 400 2800 6400
640; барабанный Двухконтурная-
I контур 350 2450 8000
II контур 150 1050
950, прямоточный Одноконтурная 550 3750 8800
в два этапа
950; прямоточный Двух контурная:
I контур 500 5000 16 800
II контур 550 5500
1600; прямоточный Двухконтурная-
I контур 680 6800 21 800
II контур 680 6800
2650, прямоточный Двухконтурная:
I контур II контур 550 700 5500 7000 20 000
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
Таблица 1.6
Примерный состав стоков от химических промывок оборудования, мг/л
Показатель Метод химической промывки
Соляно- кислот- ный Комп- лсксои- иый Концент- ратом нмк Моноам- моний- цитрат- ный Ади- пииово- кис- лотпый Фталево- кислот- ный Гидра- зинно- кислот- ный Дикар- боно- выми кисло- тами
сг 2000 — — — — —— — —
SO?' — 300 — 300 300 300 800 300
Fc2*, Fc3t 300 250 300 250 230 230 300 230
Cu2+ 50 50 50 50 — — — —
Zn2* 50 30 30 30 — — -— —
F 250 200 200 200 —- — — —
ОП-7;ОП-Ю 40 40 40 40 40 40 —— 40
ПБ-5; B-l; B-2 40 — — — — — — —
Каптакс — 5 5 5 5 5 — 5
Формальдегид 200 — — — — — — —
Аммонийные 300 300 300 300 150 150 150 150
соединения (NIL,*) Нитриты (NO?-) 270 270 270 270 - .
Гидразин — — — — 25 25 30 25
Солесодержание 2500 1500 2000 1500 1800 1800 2000 1700
ХПК, мг Ог/л 400 800 820 600 1700 1700 .—. 1400
БПК, мг О2/л 200 200 640 450 1200 1200 — 1100
2) токсичные вещества, содер-
жание которых значительно превы-
шает их ПДК в водоемах; это соли
железа, меди, цинка, фторсодер-
жащие соединения, гидразин;
3) органические вещества, ам-
монийные соли, нитриты, сульфи-
ды, которые могут подвергаться
бактериальному или непосредствен-
ному окислению; сброс таких ве-
ществ должен рассчитываться по
БПК в водоеме.
Практически при обезвреживании
промывочных вод должны подвер-
гаться выделению вещества второй
группы и окислению до допустимых
БПК вещества третьей группы.
Залповый характер сбросов та-
ких вод и многообразие содержа-
80
щихся в них примесей затрудняют
организацию их очистки. В каждом
случае вопрос о выборе способов и
схемы очистки должен решаться в
зависимости от конкретных условий
на ТЭС.
В основном способ очистки
промывных и консервационных
вод зависит от вида применяемо-
го топлива и принятой схемы уда-
ления золы. С этой точки зрения
имеются два варианта очистки та-
ких вод: 1) очистка на ТЭС, рабо-
тающих на жидком и газовом топ-
ливе, а также на ТЭС, работающих
на твердом топливе с разомкнутой
системой ГЗУ; 2) очистка на ТЭС,
работающих на твердом топливе с
замкнутой системой ГЗУ. На газо-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
мазутных ТЭС сбросы воды от вод-
ных промывок, содержащие грубо-
дисперсные примеси, должны для
их отделения сбрасываться в откры-
тую емкость, объем которой выби-
рается в зависимости от типа кот-
лов и объемов промываемых конту-
ров. Эта емкость выполняется в виде
котлована без устройства водоне-
проницаемого основания и состо-
ит из двух секций. В первую, мень-
шую по объему секцию при водной
промывке направляются первые три
объема промывного контура, содер-
жащие наибольшее количество гру-
бодисперсных примесей, для отста-
ивания последних. Осветленная вода
из первой секции перепускается во
вторую, в которую сбрасываются
также слабозагрязненные отмывоч-
ные воды (pH = 6 + 8) в количе-
стве, равном двенадцати объемам
отмываемого контура. После усред-
нения состава воды во второй сек-
ции вода может быть использована
для подпитки оборотных систем во-
доснабжения или, при промежуточ-
ном водоснабжении, выпущена в
водоотводящий канал. В последнем
случае, в зависимости от условий
сброса, эта емкость может оказать-
ся излишней, и в первую очередь
ее вторая секция.
Сточные воды, сбрасываемые
при проведении основных операций
химических промывок, содержат в
большом количестве примеси, от-
носимые ко второй и третьей труп-
пам вышеприведенной классифика-
ции, и должны перед сбросом в
водоем подвергаться очистке.
На газомазутных ТЭС и ТЭС с
разомкнутой системой ГЗУ схема
очистки промывных вод предпола-
гает три стадии: 1) сбор всех отра-
ботавших растворов и части наибо-
лее загрязненных отмывочных вод
(pH < 6) в емкости-усреднители;
2) выделение из раствора токсич-
ных веществ второй группы с ути-
лизацией осадка в баках-нейтрали-
заторах; 3) очистка воды от веществ
третьей группы.
Объем баков-усреднителей дол-
жен соответствовать полному коли-
честву растворов, используемых на
одну промывку, содержащих при-
меси второй и третьей групп, с уче-
том трехкратного разбавления этих
растворов водой, вытесняющей их
из контура. При сливе кислых и ще-
лочных вод в общую емкость-усред-
нитель происходит частичная ней-
трализация этих стоков. Емкость-ус-
реднитель может выполняться в
виде котлована с водонепроницае-
мым покрытием и в виде баков. Во-
донепроницаемое покрытие не-
фильтрующих котлованов состоит из
трех слоев: щебня, песка и жирной
глины (рис. 1.7). Для лучшего пере-
мешивания воды в котловане орга-
низуют ее циркуляцию при помо-
щи перекачивающих насосов. Затем
эта вода направляется в баки-ней-
трализаторы, которые выпол-
няются в виде емкостей из метал-
ла с коническим днищем, объемом
до 500 м3.
При обезвреживании сточных
промывочных вод основными зада-
чами являются разрушение обра-
зовавшихся при промывках комп-
лексов металлов с реагентами, вы-
деление этих металлов в осадок
и разрушение органических соеди-
нений. Осаждение ионов тяжелых
металлов (Fe, Си, Zn) достигается
при повышении pH до 10,5—11,0 в
случае применения для промывок
81
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
Усредненный раствор
Очищаемая вода
Жирная глина и
основной грунт
Рис. 1.7. Нефильтрующий котлован
Песок
Крупный
щебень
хорошорастворимых гидрокомплек-
сов. При pH = 11 разрушаются три-
лонатные комплексы с Fe3+, а при
pH > 13 — комплексы с Fe2+
Комплексы меди и цинка с три-
лоном не разрушаются во всем ин-
тервале значений pH. Таким обра-
зом, нейтрализация этих растворов
не приводит к полному разрушению
данных комплексов с осаждением
всех тяжелых металлов. Для более
полного осаждения железа при
нейтрализации промывочных ра-
створов в случаях применения цит-
ратного и трилонатного комплек-
сов необходимо перевести Fe2+ в
форму Fe3+, для чего в воду дози-
руется окислитель (обычно СаОС12).
Для осаждения ионов меди и цинка
используют сульфид натрия, кото-
рый реагирует с ними с образова-
нием труднорастворимых сульфидов
(nPcaS=6>3 10-“; nPZnS=l,6 IO"24).
При этом медь осаждается при лю-
бом значении pH, а цинк — при
pH > 2,5. Двухвалентное железо так-
же осаждается в виде сульфида при
pH > 5,7, однако это приводит к
повышению расхода сульфида на-
трия. Поэтому вопрос о дозирова-
нии СаОС12 или повышенного рас-
хода Na2S должен решаться в зави-
симости от конкретных условий
Так, при промывках теплообменных
аппаратов растворами соляной кис-
лоты используются ингибиторы: ти-
омочевина (NH2)2CS, гидразин и
гидроксиламин NH2OH. В этом слу-
чае обработка сточных вод хлорной
известью весьма эффективна При
этом разложение идет согласно сле-
дующим реакциям:
N2H4 + 20100, -> 2010, + N2 + 2Н,0
2nh2oh + Caoq^aq + n2 + зн2о
82
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Гидролиз СаОС12 при pH > 6 при-
водит к образованию ионов СЮ",
которые участвуют в окислении тио-
мочевины. Опытные данные пока-
зывают, что при pH = 8 + 10 окис-
ляется до 90 % тиомочевины, при-
чем на степень окисления оказыва-
ет наибольшее влияние количество
СаОС12. Для осуществления процес-
са осаждения меди и цинка реко-
мендуется вводить сульфид патрия
в количестве, равном 1,5 стехиомет-
рического.
При обработке известью проис-
ходит частичная очистка воды от
фтора, который при этом осажда-
ется в виде CaF2. Однако остаточ-
ная концентрация фтора вслед-
ствие растворимости CaF2 остает-
ся высокой (растворимость CaF2
равна 40 мг/л). Поэтому более глубо-
кое снижение концентрации фтора
рекомендуется проводить при по-
мощи серно-кислого алюминия [на
1 мг фтора 0,89 мг A12(SO4)3J.
Для ускорения процессов нейт-
рализации и образования осадка
применяется перемешивание ра-
створа в баке при помощи насосов
в режиме циркуляции, барботажа
воздухом, применения водовоздуш-
ных эжекторов и т.д.
Схема очистки таких вод при-
ведена на рис. 1.8. Нейтрализован-
ная вода не может быть сброшена
в водоем, так как она имеет очень
высокое значение pH и из нее не
выделена часть органических со-
единений. Поэтому в бак-нейтрали-
затор подается кислота (раствор пе-
ремешивается) до установления
pH = 7 + 8,5, а затем производится
биохимическая очистка.
Биохимическая очистка воды от
органических примесей является
достаточно разработанным и на-
дежным процессом. В основе этого
процесса лежит жизнедеятельность
микроорганизмов, которые исполь-
зуют в качестве питательных ве-
ществ и источников энергии орга-
нические и минеральные вещества,
содержащиеся в сточных водах. Эти
процессы аналогичны процессам,
происходящим при самоочищении
водоемов.
Рис. 1.8. Схема очистки сточных вод после химической очистки оборудования:
7 — бак; 2 — бак-нейтрализатор; 3 — шламоотстойник; 4 — бак для коррекции pH
83
Глава 1. Очистка сточных вод в теплоэнергетике
1.2.5, Очистка сточных вод
систем гидрозолоудаления
Наиболее экономичным методом
удаления золы и шлака является
гидротранспорт в золоотвалы, где
происходит отстаивание грубодис-
персных примесей из пульпы. Ос-
ветленная вода может сбрасывать-
ся непосредственно в водоемы (пря-
моточная или разомкнутая система
гидрозолоудаления) или подавать-
ся обратно на электростанцию для
ее повторного использования (обо-
ротная или замкнутая система).
Расход воды на гидрозолоудале-
ние составляет 15—30 м3 на 1 т золы.
При оборотной системе гидрозоло-
удаления часть воды продувается в
водоемы, поэтому требуется допол-
нительное ее количество для покры-
тия потерь при продувке, а также
потерь за счет испарения и фильт-
рации на золоотвалах.
При взаимодействии золы и шла-
ков с водой они частично раство-
ряются и загрязняют воду, причем
состав примесей определяется ме-
тодами улавливания золы (сухой или
мокрый), а также ее химическим со-
ставом. При мокром золоудалении
вода насыщается также примесями,
поглощаемыми из дымовых газов
(СО2, SO2, SO3 и др.).
Химический состав золы при
сжигании различных марок твердых
топлив изменяется в довольно ши-
роких пределах, %: SiO2 = 10 + 68;
А12О3= 10 + 40; Fe2O3 = 2 + 30; CuO =
= 2 + 70; MgO = 0+10; Na2O + 1^0 =
= 0+10. Кроме того, зола содержит
в небольших количествах соедине-
ния германия, ванадия, мышьяка,
ртути, бериллия, фториды, также
частично переходящие в воду. В воду
могут переходить и канцерогенные
вещества, образующиеся при сжи-
гании топлива. Данные табл. 1.7 по-
казывают, что содержание фтора и
мышьяка после мокрых золоулови-
телей возрастает примерно на поря-
док, в то время как содержание ва-
надия увеличивается менее значи-
Таблица 1.7
Содержание токсичных веществ (в мг/л) в водах систем гидрозолоудаления
Троицкой ГРЭС и Челябинской ТЭЦ-2
Электро- станция Исследуемая вода Фтор Мышьяк Ванадий
Троицкая ГРЭС Вода, поступающая на смыв золы 2,0—2,5 0,01—0,02 0 25—0,5
Пульпа после мокрых золоуловителей 20,0—35,0 0,35—0,5 0,40—1,60
Пульпа после электро- фильтров 6,0—7,0 0 20—0,40 1,62—2,80
Осветленная водасзоло- отвала . 6,0—10,0 0,05—0,15 0,48—1,33
Челябинская ТЭЦ-2 Вода, поступающая на смыв золы 0,6-0,8 0,005 0,19—0,32
Золошлаковая пульпа 22,5—42,5 0,07—0,75 0,44—1,52
Осветленная вода с золо- отвала 12,0—18,0 0,1—0,2 0,2—0,58
84
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
тельно В то же время более высокое
содержание ванадия наблюдается в
воде после электрофильтров. Это
указывает на определенную связь
выхода токсичных веществ в воду с
технологией очистки дымового газа
от золы.
Содержащийся в водах гидрозо-
лоудаления шестивалентный хром
восстанавливают бисульфитом на-
трия, а осаждают известковым мо-
локом, при этом одновременно идет
удаление ионов фтора. Оксида каль-
ция для очистки берут в 1,5—1,75
раза больше, чем необходимо для
стехиометрических соотношений
реакций. Степень очистки воды от
хрома и фтора составляет соответ-
ственно 100 и 99,8 %.
На рис 1.9 приведена схема
очистки сточных вод от мышьяка.
Преимуществом данной схемы яв-
ляется получение соединений мы-
шьяка в виде кристаллических
структур.
Кроме того, для удаления из
сточных вод мышьяка, ртути ши-
роко используются сорбенты. На
рис. 1.10 показана схема очистки
сточных вод с помощью сорбентов
АН-261 и А-31. Примерно по такой
же схеме осуществляют очистку
сточных вод от ртути, в качестве
сорбента используется карогель гид-
ридполисилоксана.
В качестве сорбентов при очист-
ке сточных вод гидрозолоудаления
широко используют шлакозоловые
отходы ТЭС, т.к. при сжигании уг-
лей образуются алюмосиликаты,
являющиеся эффективными сорбен-
тами.
Са(ОН);, др.
Раствор (As)
Фильтрование
,Са(ОС1)2
Сточная вода
Окисление Аз *
Осаждение основного
количества мышьяка
Раствор (As)
,РО« Са(ОН);
Осадок
СаДАвОД
Caj(AsOj)
и др.
На дальнейшее
использование
Раствор (As)
Фильтрование
или отстаивание
Свежий
сорбент
Осадок на
захоронение
Раствор
Фосфатный
мышьякосодержащий
осадок
(0,03-0,04 мг/л Аз)
Сорбент
Доочистка
на сообенте
Очищенная
до ПДК
На хранение
Сброс или
оборот
Регенерация
Рис. 1.9. Схема очистки сточных вод от мышьяка
Рис. 1.10. Принципиальная схема
очистки сточных вод от мышья-
ка с помощью неорганического
сорбента
85
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
ГЛАВА 2
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
На заводах черной металлургии
образуется значительное количество
сточных вод (200—250 м3 на 1 т вып-
лавляемой стали), которые отво-
дятся от водопотребителей или не-
загрязненными в нагретом состоя-
нии, или содержащими загрязняю-
щие вещества. Как правило, после
локальной очистки таких сточных
вод возможно их использование для
оборотного водоснабжения
Очистка условно чистых (нагре-
тых) сточных вод металлургичес-
ких заводов осуществляется в от-
стойниках или отстойных прудах,
а затем вода вновь возвращается в
производство.
2.1. Агломерационное производство
При производстве агломерата
образуются условно чистые и заг-
рязненные сточные воды. Первые
поступают от охлаждения обору-
дования. Количество их составля-
ет 0,7—1,7 м3 на 1 т агломерата. Заг-
рязненные сточные воды образу-
ются от очистки газов и гидро-
уборки помещений. Количество их
составляет 4,2—7,1 м3 на 1 т агло-
мерата.
Эти сточные воды содержат в
основном рудную и известковую
пыль в концентрации 13—20 г/л.
86
Сточные воды агломерационных
фабрик следует подавать на очист-
ные сооружения двумя потоками
Первый поток сточных вод, содер-
жащих крупнодисперсные взве-
шенные вещества, поступает для
предварительной очистки в отстой-
ник-ловушку, обычно прямоуголь-
ный в плане и рассчитанный на 2—
3 мин отстаивания. После этого сто-
ки направляются на очистные со-
оружения
Второй поток сточных вод, со-
держащих мелкодисперсные взве-
шенные вещества, подается непос-
редственно на очистные соору-
жения, где смешивается с первым
потоком.
В качестве очистных сооружений
рекомендуется применять отстой-
ники. радиальные — при больших
расходах и прямоугольные — при
малых.
2.2. Доменное производство
В доменном производстве сточ-
ные воды поступают от охлаждения
оборудования, очистки газов, гид-
роуборки подбункерных помеще-
ний, от разливочных машин и пере-
работки шлака.
Сточные воды от охлаждения
оборудования являются условно
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
чистыми. Количество их при водяном
охлаждении составляет 15—20 м3 на
I т выплавляемого чугуна, при ис-
парительном охлаждении 5—10 м3.
Температурный перепад составля-
ет 7-8 °C.
Сточные воды от очистки до-
менного газа образуются в количе-
стве 6—9 л на 1 м3 очищаемого газа
или 20—30 м3 на 1 т чугуна. Количе-
ство взвешенных веществ в сточной
воде 1—2 г/л. Содержание взвешенных
веществ размером 0,01—0,1 мм со-
ставляет 85—90 %, а размером ме-
нее 0,01 мм —10—15 %.
Сточные воды от доменной га-
зоочистки очищаются в радиальных
отстойниках. При необходимости
сточные воды нужно нейтрализовать
от кислот и обезвреживать от циа-
нидов. При организации оборотно-
го водоснабжения необходимо пре-
дусматривать стабилизацию оборот-
ной воды.
Все сказанное относится к домен-
ным печам, выплавляющим литей-
ный и передельный чугун. При вып-
лавке ферромарганца удельный рас-
ход воды составляет 5—11 л на 1 м3
газа,,содержание взвешенных ве-
ществ достигает 3—3,5 г/л, значи-
тельно возрастают щелочность (до
90—115 мг-экв/л) и общая жест-
кость; pH = 9,4 + 9,5; содержание
цианидов составляет 100—200 мг/л,
роданидов — 220—1160 мг/л, общее
солесодержание — 40 г/л (из них
сульфатов и хлоридов — 1,2 г/л). Об-
работка таких сточных вод заклю-
чается в осветлении их в радиаль-
ных отстойниках.
При гидроуборке подбункерных
помещений образуется 5,75—8,75 м3
сточных вод на 1 т чугуна или 260—
340 м3 сточных вод на 1 т пыли. Со-
держание взвешенных веществ в них
составляет 2—3,5 г/л. Гранулометри-
ческий состав взвешенных веществ
очень неравномерен и колеблется от
частиц крупностью 5 мм до субмик-
ронных частиц.
Сточные воды осветляются в две
ступени: в отстойниках-ловушках с
3—5-минутным пребыванием и в
горизонтальных или радиальных
отстойниках с гидравлической на-
грузкой 1—1,5 м3/(м2- ч). В осветлен-
ной воде остаточное содержание
взвешенных веществ составляет
150-200 мг/л.
От разливочных машин сточные
воды отходят в количестве 4,5—5 м3
на 1 т разливаемого чугуна. Они со-
держат 600—3600 мг/л графита,
окалины, извести и известкового
шлама.
Обработка сточных вод заклю-
чается в их осветлении в две ступе-
ни. В качестве первой ступени при-
меняются ловушки, в качестве вто-
рой — горизонтальные отстойники.
В осветленной воде остаточное со-
держание взвешенных веществ со-
ставляет 150—200 мг/л.
Переработка шлака доменных
печей обычно заключается в его гра-
нуляции. Количество сточной воды
на 1 т гранулированного шлака со-
ставляет 2,5 м3 для кислых и нейт-
ральных шлаков и 5 м3 для основ-
ных шлаков. Сточные воды в зави-
симости от состава выплавляемого
чугуна имеют кислую или щелочную
реакцию и содержат 10—30 мг/л,
сероводорода, 100—150 мг/л суль-
фатов, 50—80 мг/л хлоридов и 300—
650 мг/л взвешенных веществ.
Для осветления сточных вод
грануляционных установок применя-
ются .горизонтальные отстойники.
87
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
Кислые сточные воды нейтра-
лизуются известью, для щелочных
сточных вод нейтрализации не тре-
буется.
2.3. Сталеплавильное производство
При производстве стали сточные
воды образуются от охлаждения
сталеплавильных печей и конверто-
ров и от мокрой очистки газов.
При охлаждении сталеплавиль-
ных агрегатов образуются условно
чистые стоки, нагревающиеся на
12—15 °C. Удельные расходы воды
на 1 т выплавляемой стали состав-
ляют: для мартеновских печей с
водяным охлаждением — 10—15 м3,
с испарительным охлаждением —
2,5—6 м3; для кислородных конвер-
торов — 1,4—2,5 м3; для дуговых
электропечей — 10—16 м3.
Количество сточных вод от мок-
рой очистки мартеновских газов со-
ставляет 0,7—1 л на 1 м3 газа, что со-
ответствует 3,7—5,2 м3 на 1 т выплав-
ляемой стали. Вода нагревается на 40—
45 °C. Средняя концентрация взвешен-
ных веществ составляет 3 г/л, макси-
мальная — 17 г/л. Гранулометричес-
кий состав частиц: частицы разме-
ром 0,1—0,05 мм составляют до 78 %,
размером 0,05—0,01 мм — до 22 %.
В целях повторного использова-
ния сточных вод на газоочистке их
необходимо осветлять до остаточ-
ного содержания взвешенных час-
тиц 150—200 мг/л.
Для очистки сточных вод мар-
теновской газоочистки применяют
радиальные отстойники или откры-
тые гидроциклоны с гидравличес-
кой нагрузкой 6—7 м3/(м2- ч) без коа-
гуляции и до 14 м3/(м2 • ч) с коагу-
ляцией. В системе оборотного водо-
снабжения pH воды обычно равно 3.
88
Для зашиты от коррозии конструк-
ции системы выполняются кисло-
тостойкими либо предусматривает-
ся обработка сточных вод известью
для их нейтрализации.
Количество сточных вод, образу-
ющихся от мокрой очистки газов кис-
лородных конверторов, зависит от
способа отвода и очистки газов. Для
очистки 1000 м3 отходящих газов при
отводе их с дожиганием и утилиза-
цией тепла требуется 1—3 м3 воды,
без утилизации тепла — до 8 м3, а
при отводе газов без дожигания —
до 10—13 м3воды.
Сточные воды от очистки кон-
верторного газа загрязнены тверды-
ми взвешенными частицами и ра-
створимыми химическими ве-
ществами. Среднее содержание взве-
шенных веществ при выпуске ста-
ли составляет 5—8 г/л, полупродук-
та — 10—15 г/л.
Сточные воды характеризуются
высокой временной жесткостью (уве-
личенной в 2—2,5 раза по сравнению
с жесткостью исходной воды)..
Сточные воды от очистки конвер-
торных газов рекомендуется направ-
лять в радиальные отстойники или
открытые гидроциклоны [гидравли-
ческая нагрузка на гидроциклоны
принимается равной 5—6 м3/(м2 • ч)
без коагуляции и 12—14 м3/(м2 • ч)
с коагуляцией).
При мокрой очистке газов
электросталеплавильных дуговых
печей образуются сточные воды в
количестве 2—4 л на 1 м3 очищаемо-
го газа или 3—6 м3 на 1 т выплавляе-
мой стали. Они характеризуются
содержанием мелкодисперсных взве-
шенных веществ 1000—10 000 мг/л,
наличием окислов железа, сульфа-
тов, хлоридов, фторидов и др.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Сточные воды от взвешенных
веществ могут очищаться как в ра-
диальных отстойниках, так и в от-
крытых гидроциклопах с обязатель-
ной реагентной обработкой поли-
акриламидом. При этом гидравли-
ческие нагрузки соответственно со-
ставляют 0,5—0,7 и 2,5—3 м3/(м2- ч).
На рис. 2.1 приведена принци-
пиальная схема водоснабжения га-
зоочисток сталеплавильных агрега-
тов с использованием открытых
гидроциклонов.
Рис. 2.1. Принципиальная схема водоснаб-
жения газоочисток сталеплавильных агре-
гатов:
7 — дымовая труба; 2 — дымосос; 3 — скруб-
бер, 4 — труба Вентури; 5 — открытый гидро-
циклов; 6 — емкость для приема очищенной
воды, 7 — установка для приготовления ра-
створов для нейтрализации и коагуляции
воды, 8 — емкость для приема шламовой пуль-
пы; 9 — емкость для приема сточных вод; I —
сгущение шламовой пульпы; II — обезвожи-
вание шлама; III — приготовление раствора
полиакриламида; трубопроводы' м — из-
вестковое молоко; п — полиакриламид; ш —
шламовая пульпа; сплошная линия — освет-
ленная вода, пунктирная — загрязненная вода
2.4. Непрерывная разливка стали
При разливке стали на маши-
нах непрерывного литья заготовок
(МНЛЗ) сточные воды поступают
от охлаждения кристаллизаторов и
от зоны вторичного охлаждения. От
охлаждения кристаллизаторов
сточные воды поступают в коли-
честве 16—20 м3 на 1 т разливаемой
стали. Для увеличения срока служ-
бы кристаллизаторы охлаждаются
умягченной водой с общей жест-
костью не более 1 мг-экв/л. Вода в
кристаллизаторах нагревается на
12-15 °C.
От зоны вторичного охлаждения
МНЛЗ сточные воды поступают в
количестве 10—15 м3 на 1 т разлива-
емой стали. Они загрязнены окали-
ной и маслом. Концентрация взве-
шенных веществ в них в среднем
составляет 500 мг/л (максимальное
значение 1500 мг/л). Концентрация
масла достигает 50 мг/л, при сред-
них значениях 25—30 мг/л. При по-
вторном использовании осветленной
воды остаточное содержание взве-
шенных веществ не должно превы-
шать 10 мг/л, масел — 5 мг/л.
Очистка сточных вод произво-
дится в три ступени. В качестве пер-
вой ступени служат первичные от-
стойники в виде ямы для окалины,
рассчитанной на время пребывания
воды в ней 5—8 мин. На второй сту-
пени очистки применяются отстой-
ники-флотаторы, где происходит
интенсивное выделение из воды
легких примесей (масла, графита и
др.), которые всплывают, а также
выпадение в осадок окалины, уда-
ляемой скребковой фермой. Удель-
ная гидравлическая нагрузка состав-
ляет 16 м3/(м2- ч), а остаточная кон-
центрация взвешенных веществ —
30—90 мг/л, масел — 12—20 мг/л.
Доочистка сточных вод после
отстойников-флотаторов произво-
дится на песчаных или гравийных
фильтрах.
89
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
2.5. Прокатное производство
Цехи горячей прокатки. Чистые
сточные воды поступают от масло- и
воздухоохладителей, а также от натрс-
вательных устройств. В зависимости от
типа прокатного стана количество
сточной воды составляет 5—10 м3 на 1
т прокатываемого металла. Вода нагре-
вается всего на 3—5 °C.
Сточные воды, поступающие от
охлаждения подшипников и валков,
а также образующиеся после гид-
росбива и гидросмыва окалины,
загрязнены окалиной и маслом.
Удельные количества загрязненных
сточных вод колеблются в широких
пределах. Их значения для различ-
ных станов приведены в табл. 2.1.
Загрязненные сточные воды со-
держат масло, смываемое с обору-
дования, в количестве 30—50 мг/л.
Для возможности повторного
использования сточные воды необ-
ходимо очищать до остаточного со-
держания окалины 40—60 мг/л, мас-
ла 15—20 мг/л. Очистка осуществля-
ется обычно в две ступени. В каче-
стве первой ступени очистки при-
меняют первичные отстойники
(ямы для окалины). Для второй сту-
пени очистки используются гори-
зонтальные, прямоугольные или
радиальные отстойники.
Третья ступень очистки требу-
ется для устранения дебаланса обо-
ротной воды, возникающего при
наличии потребителей, которым
необходимо подавать воду с малым
содержанием взвешенных веществ
(5—10 мг/л) и от которых она отхо-
дит загрязненной окалиной.
Кроме сетчатых фильтров для
третьей ступени очистки приме-
няют электромагнитные фильтры
и сверхскоростные гравийные или
песчаные фильтры. Такие фильт-
ры очищают сточные воды с со-
держанием взвешенных твердых
частиц не более 100 мг/л до оста-
точного содержания их 5—8 мг/л
при гидравлической нагрузке 25—
35 м3/(м2-ч).
Цехи холодной прокатки. При хо-
лодной прокатке металла сточные
воды, образующиеся от охлаждения
оборудования, нагревательных агре-
гатов, масло- и воздухоохладителей,
не загрязняются, а только нагрева-
ются на 5—8 °C. Количество их со-
Таблица 2.1
Количество и характеристика сточных вод прокатного производства
Тип прокатных стоков Удельное коли- чество сточных вод, м’/т Содержание окалины
общее по массе прокатываемо- го металла, % в сточных водах перед первичными отстойниками, мг/л в сточных водах после первичных отстойников, мг/л
Крупносортные (блюминг, слябинг, непрерывно- заготовочный) 2,5—5,5 3 1620—2100 200—320
Среднесортные 8—9 3 570—1500 115—300
Листопрокатные 12—24 3- -4 — 80—300
Мелкосрртныс и проволочные 10—18 4 580—630 60—70
90
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
ставляет 25—30 м3 на 1 т прокаты-
ваемого металла.
Загрязненные сточные воды по-
ступают от системы технологичес-
кой смазки валков и прокатываемо-
го металла.
В качестве технологических сма-
зок применяют эмульсии или вод-
ные растворы, называемые смазоч-
но-охлаждающими жидкостями
(СОЖ). В их состав входят различ-
ные растительные или минеральные
масла. Удельные расходы СОЖ за-
висят от выпускаемой продукции и
составляют, м3/т: 4—6 — для угле-
родистой стали, 8,5 — для жести и
15 — для трансформаторной стали.
СОЖ необходимо использовать
многократно в замкнутой циркуля-
ционной системе. В процессе прокат-
ки СОЖ загрязняются мельчайши-
ми механическими примесями, а
также солями и кислотами, остаю-
щимися после травления. Кроме
того, СОЖ нагреваются на 10—15 °C.
Основное количество механических
примесей (83—97 %) имеют размер
частиц не более 2—4 мкм. Общее ко-
личество содержащихся в СОЖ ча-
стиц составляет 200—650 мг/л.
2.6. Коксохимические заводы
Современные коксохимические
заводы состоят из ряда цехов, основ-
ными из которых являются: углепод-
готовительный, коксовый, улавлива-
ния химических продуктов коксова-
ния и очистки коксового газа от се-
роводорода. На отдельных заводах
имеются углеобогатительные фабри-
ки, смолоперерабатывающие цехи и
цехи ректификации сырого бензола.
Удельное количество сточных
вод на коксохимических заводах ко-
леблется в значительных пределах
(табл. 2.2). Также непостоянны их со-
став и концентрация загрязнений.
Основными загрязняющими веще-
ствами этих вод являются фенолы
(преимущественно летучие), амми-
ак и смолы.
Сброс в канализацию сточных
вод от основных технологических
операций производится равномер-
но в течение суток и лишь от неко-
торых операций — периодически.
Общее количество сточных вод
коксохимического производства
при оборотной системе водоснаб-
жения составляет 0,35—0,38 м3 па
I т кокса.
Таблица 2.2
Удельное количество сточных вод коксохимических заводов
Процесс Количество сточных вод, м3 на 1 т кокса
Промывка угля Тушение кокса Очистка газа от сероводорода методом: вакуум-карбопатным мышьяково-содовым Ректификация; бензола смолы 0,4—0,6 2,5—3,5 0,2—0,3* 3—4* 0,006 0,002
♦ Цифры приведены на 1 т уловленного сероводорода.
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
В эмульсиях содержание неэмуль-
гированных масел допускается не бо-
лее 200 мг/л, общая жесткость воды
нс должна превышать 2 мг-экв/л,
предельная концентрация хлори-
дов — 25 мг/л, сульфатов — 60 мг/л.
Циркулирующая эмульсия пос-
ле использования предварительно
отстаивается в течение 15—20 мин,
затем очищается методом напор-
ной флотации. Удельная нагрузка
на флотатор принимается равной
до 10 м3/(м2 • ч) при времени пре-
бывания в нем воды 10—15 мин.
Концентрация механических при-
месей в очищенной эмульсии сни-
жается до 100 мг/л, неэмульгиро-
ванных масел — до 150 мг/л.
Малоэмульсионные стоки очи-
щают методом импеллерной фло-
тации при продолжительности
процесса 6—10 мин и удельной на-
грузке на 1 м3 полезного объема фло-
тационной машины 7—12 м3/ч.
В качестве флотационного реагента
применяется отработавший серно-кис-
лый травильный раствор (20—50 л/м3),
концентрированная серная кисло-
та (4—6 л/м3), известковое молоко
(3—5 кг СаО/м3) или хлорное желе-
зо (0,7—1,5 кг/м3). После флотации
очищенные стоки нейтрализуются
до pH — 7 + 7,5.
Характеристика сточных вод кок-
сохимического завода приведена в
табл. 2.3.
Таблица 2.3
Характеристика загрязненных сточных вод коксохимического завода
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
надсмольных после обесфеноли вающего скруббера сепара- торных бензоль- ного отде- ления цикла конеч- ных га- зовых холодиль- ников цеха улавли- вания хи- мичсс- кнх про- дуктов цеха. ректи- фикации бензола сепара- торных смоло- перегон- ного цеха общих смоло- псрсгои- ногоцеха общий сток завода
Концентрация загрязнений, мг/л: фенолы: летучие 228 680 260 I 3460 800 200
многоатомные 190 — 200 — 380 42 125
аммиак: летучий 379 163 150 165 1900 580 200
общий 2100 232 436 490 — 2320 835 980
роданиды 464 104 265 360 — — — 400
цианиды 14 103 78 56 11 80 25 28
сульфиды 28 251 82 15 — — — 12
хлорилы 3620 — 270 2450 — — 262 1640
сульфаты 920 —- 400 2140 660 —— — 1480
тиосульфаты 300 300 265 430 — — — 290
смолы и масла 58 — 77 117 85 145 175 ПО
пиридиновые основания 200 140 130 115 ПО 400 250 150
Окислясмость, мг Ог/л 2020 1260 1620 1430 1550 7800 3560 2030
pH 8,8 7,1 7,1 7,1 7,8 8,4- 8,7
92
Частпъ VI. Технологические решения очистки сточных вод
На коксохимических заводах име-
ются следующие системы канали-
зации: фенольная, условно чистых
вод, дождевая.
Источники образования сточ-
ных вод и способы их очистки от
смол и масел для всех коксохими-
ческих заводов в основном анало-
гичны. Общезаводской сток феноль-
ных вод используется для тушения
кокса как без очистки, так и пос-
ле предварительной биологической
очистки на локальных установках.
Возможна также совместная очист-
ка на городских очистных соору-
жениях фенольных и бытовых сточ-
ных вод. В настоящее время наме-
чается тенденция к использованию
фенольных сточных вод в качестве
хладоагента в закрытой теплооб-
менной аппаратуре. Такая возмож-
ность имеется в отделениях кон-
денсации (включая первичные га-
зовые холодильники), аммиачно-
сульфатном и бензольном, а так-
же смолоперегонном, сероочистки
и ректификации сырого бензола,
в которых сточные воды не сопри-
касаются с продуктами пере-
работки и отводятся по самостоя-
тельным сетям в водоем или на-
правляются в систему оборотного
водоснабжения. Воды, удаляемые
из охладительных систем оборотно-
го водоснабжения (при продувке),
используются для тушения кокса,
передаются на углефабрику (если
она находится в комплексе с кок-
сохимическим заводом) или сбра-
сываются в водоемы.
Дождевая канализация на
коксохимических заводах проектиру-
ется закрытой. Коэффициент нерав-
номерности стока принимается в
пределах 0,39—0,45. Ввиду за-
грязненности вредными веществами
поверхностный сток необходимо
направлять на совместную очистку
с фенольными сточными водами.
Сточные воды коксовых цехов
также используются для тушения
кокса. Они подвергаются очистке от
механических примесей — частиц
кокса и коксового шлама размером
соответственно до 25 и 15 мм в
горизонтальных отстойниках. Типо-
вой горизонтальный отстойник со-
стоит из двух секций и имеет раз-
меры в плане 5,3x12,5 м, общую
глубину 4,5 м, в том числе проточ-
ной части — 1,25 м и осадочной —
2,95 м. Осадок из отстойника выг-
ружается грейферным краном на
площадку для подсушивания, пос-
ле чего используется в качестве
топлива. Осветленная вода направ-
ляется на тушение.
Сточные воды химических це-
хов очищаются по схеме, показан-
ной на рис. 2.2.
Надсмольные воды для обессмо-
ливания подаются в кварцевые
фильтры, а затем поступают на ам-
миачную колонну для удаления ам-
миака и в обесфеноливающий
скруббер для извлечения фенолов.
После скруббера надсмольные сточ-
ные воды поступают в усреднитель.
При наличии локальной биохими-
ческой установки надсмольные во-
ды перед поступлением в усредни-
тель охлаждаются в закрытой теп-
лообменной аппаратуре до темпе-
ратуры 30—35 °C. Для очистки над-
смольнои воды используются квар-
цевые фильтры типа ТКЗ. Продол-
жительность (Ъильтроцикла ориен-
тировочно составляет 96 ч при эф-
фекте очистки 95 %. Регенерацию
фильтра производят потоком горя-
93
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
Рис. 2.2. Схема очистки фенольных сточ-
ных сод коксохимического завода:
А — избыточная надсмольная аммиачная вода,
Б — конденсат газопроводов, В — вода от
освежения цикла конечного газового холодиль-
ника; Г— сепараторные воды; Д — сборник
объединенного стока фенольных вод; 1 — ос-
ветлители и отстойники воды, 2 — фильтры
для обессмоливания, 3 — аммиачная колон-
на, 4 — обесфеноливающий скруббер; 5 — ус-
тановка механической очистки; 6 — усредни-
тель; 7 — установка тушения кокса; 8 — био-
чей надсмольной воды снизу вверх.
Расход воды на регенерацию состав-
ляет около 3 % объема очищенной
воды.
Прочие фенольные стоки про-
ходят систему механической очист-
ки (рис. 2.3), состоящую из первич-
ных отстойников для удаления тя-
желых смол и грубодисперсных
примесей и флотационных масло-
отделителей для более глубокого
удаления смол и масел.
Маслоотделители работают по
принципу импеллерной флотации.
При этом обеспечивается стабиль-
ная очистка сточных вод от смол
и масел до их остаточного со-
держания 58—74 мг/л. Концентра-
ция смол и масел в очищенной
воде может быть понижена почти
в 2 раза при добавлении в исход-
ную воду коагулянта — серно-кис-
лого закисного железа в количе-
стве 30—70 мг/л.
Очищенная вода поступает в
усреднитель. После него сточные
воды могут идти на тушение кокса
или подвергаться биологической очи-
стке как на локальных сооружениях,
химическая установка; 9— городские очист-
ные сооружения; 10 — водоем
Рис. 2.3. Схема механической очистки фенольных вод;
/ — сборник фенольных вод, 2 — подъемная решетка; 3 — насосы, 4 — песколовка, 5 —
усреднитель, 6 — маслоотделитель, 7 — отстойник; 8 — насос для перекачки смолы и масла; 9 —
уравнительный резервуар; / — фенольная сточная вода; II — нале мольная вода; /// — подача
воды на тушение кокса или биологическую очистку; IV — на склад смолы
94
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
з
так и на общегородских очистных со-
оружениях. Локальная очистка про-
изводится в одну или две стадии в
аэротенках с пневматической и
пневмомеханической аэрацией. При
двухступенчатой очистке на первой
ступени происходит окисление фе-
нолов, а на второй — роданидов и
цианидов. При этом нагрузка по фе-
нолам и роданидам составляет соот-
ветственно до 1,6 и 0,6 кг/(м3- суг).
Расход воздуха при пневматичес-
кой аэрации составляет 120—160 м3
на 1 м3 очищаемой воды, при пнев-
момеханической — 50—70 м3 на 1 м
очищаемой воды.
В последнее время намечается пе-
реход на одноступенчатую очистку,
что позволяет в 1,5—1,6 раза сокра-
тить объем аэротенков. Степень очи-
стки от фенолов достигает 99,8 %,
от роданидов — 99,6 %. Конечное
содержание фенолов в очищенной
воде составляет 0,1—0,3 мг/л, рода-
нидов — 5—20 мг/л. Физико-хими-
ческие методы очистки фенольных
вод, такие как адсорбционная очи-
стка и озонирование, на коксохи-
мических заводах не получили ши-
рокого распространения.
С переходом на сухое тушение
кокса возможно изменение баланса
сточных вод на коксохимических
заводах, что необходимо учитывать
при проектировании очистных со-
оружений.
Весьма перспективным спосо-
бом очистки фенольных сточных
вод на предприятиях коксохимии
и переработки твердых топлив яв-
ляется способ экстракционной
очистки.
При экстракционной очистке
фенольных сточных вод в качестве
экстрагента применяют бутилаце-
тат, диизопропиловый эфир, бен-
зол и др. Для повышения эффек-
тивности извлечения фенолов ис-
пользуются смешанные раствори-
тели: бутилацетат в смеси с бути-
ловым спиртом, с диизопропило-
вым эфиром и др. Однако наибо-
лее часто применяют бутилацетат
или смесь бутилацетата с изобу-
тилацстатом (феносольван), обла-
дающие высокой экстрагирующей
способностью по отношению к фе-
нолам.
Установки для экстракцион-
ной очистки сточных вод от фено-
лов включают четыре отделения:
1) подготовки фенольных сточных
вод к экстракции: выделение
смол отстаиванием и фильтраци-
ей, охлаждение сточной воды,
улавливание паров растворителя
и, в случае необходимости, кар-
бонизация; 2) экстракции; 3) ре-
генерации экстрагента из воды;
4) регенерации растворителя из
экстракта и получения товарных
фенолов.
Принципиальная технологичес-
кая схема установки обссфеноли-
вания сточных вод газосланцевых
заводов представлена на рис. 2.4.
Сточная вода проходит кварцевый
фильтр 7, в котором очищается от
смолы, и поступает в уравнитель-
ную емкость 2. Далее фенольная вода
насосом 3 через холодильник 4
подается в колонну 5 для улавли-
вания неконденсирующихся паров
растворителя, поступающих из
разных аппаратов, а затем насо-
сом 6 — в последовательно соеди-
ненные распылительные экстрак-
ционные колонны 7 и 8 (диаметр
2 м, высота 20 м). В экстрак-
ционную колонну 8 насосом 20 из
95
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
сборника регенерированного ра-
створителя 18 подается раствори-
тель (смесь бутилацетата с дии-
зопропиловым эфиром) С верха ко-
лонны 8 слабый экстракт стекает в
сборник 9, откуда насосом 10 пода-
ется в экстракционную колонну 7
Экстракт из колонны 7 стекает в
сборник 23.
Обесфеноленная вода поступа-
ет в сборник 17, из которого насо-
сом 19 через теплообменник 11 по-
дается в колонну 12 регенерации
растворителя из воды (диаметр 2 м,
высота 18 м). Снизу в регенераци-
онную колонну подается острый
пар. Очищенная вода насосом 13
прокачивается через теплообмен-
Рис. 2.4 Принципиальная технологическая схема установки экстракционного обесфе-
ноливания сточных вод термической переработки горючих сланцев:
1 — кварцевый фильтр; 2 — уравнительная емкость, 3, 6, 10, 13, 19—22, 29 — насосы; 4, 15,
27 — холодильники, 5 — колонна для улавливания паров растворителя, 7, 8 — экстракционные
колонны 1-й и 2-й ступени, 9 — промежуточный сборник экстракта; 11, 24 — теплообменники;
12 — колонна регенерации растворителя из обесфенолснной воды, 14, 31 — конденсаторы-
холодильники; 16, 32 — сепараторы, 17 — сборник обесфенолснной и отсспарированной воды,
18 — сборник регенерированного растворителя; 23 — сборник экстракта; 25 — подогреватель;
26 — регенерационная колонна 1-й ступени, 28, 33— кипятильники; 30 — регенерационная
колонна 2-й ступени; 34 — сборник товарных фенолов
96
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ник 11, где отдает свое тепло посту-
пающей воде, и направляется на
использование или на доочистку.
Пары растворителя и воды (азеот-
ропная смесь) проходят конденса-
тор 14 и холодильник /5; конден-
сат поступает в сепаратор 16, в ко-
тором растворитель отделяется от
воды. Растворитель из сепаратора
сливается в сборник 18, а вода — в
сборник 17.
Экстракт из сборника 23 насо-
сом 22 через теплообменник 24 и
подогреватель 25 подается в реге-
нерационную (ректификацион-
ную) колонну 1-й ступени 26, обо-
рудованную кипятильником 28 и
предназначенную для сгущения
экстракта. В эту колонну насосом 21
из сборника 18 подается флегма
(растворитель). Диаметр тарельча-
той ректификационной колонны —
1,6 м, высота — 19 м. Пары раство-
рителя проходят теплообменник-
конденсатор 24, холодильник 27, и
регенерированный растворитель
поступает в сепаратор 32 и далее в
сборник 18. Сгущенный экстракт
из кипятильника 28 ректификаци-
онной колонны насосом 29
направляется в регенерационную
колонну 2-й ступени 30, оборудо-
ванную кипятильником 33 (диаметр
около 0,5 м, высота 16 м). Снизу в
колонну подается острый пар. От-
гонка растворителя осуществляет-
ся в виде гетероазеотропной сме-
си с водой. Пары азеотропной сме-
си проходят конденсатор-холо-
дильник 31, конденсат поступает в
сепаратор 32, из которого раство-
ритель сливается в сборник 18, а
вода — в сборник 17. Товарные
фенолы из кипятильника 33 посту-
пают в сборник фенолов 34 и да-
лее на склад.
Эффективность процесса экст-
ракции фенолов бутилацетатом
или его смесью с другими раство-
рителями снижается с повыше-
нием содержания в воде свобод-
ного аммиака. Кроме того, увели-
чиваются потери бутилацетата
вследствие гидролиза в щелочной
среде. Сточная вода полукоксования
бурого угля содержит около 6 г/л
аммиака, причем степень его нейт-
рализации в ней составляет до 50 %.
Для нейтрализации аммиака пре-
дусматривается обработка феноль-
ной сточной воды диоксидом уг-
лерода (карбонизация). После
карбонизации степень нейт-
рализации возрастает до 75—85 %,
что заметно повышает эффек-
тивность очистки воды от фено-
лов. Узел карбонизации воды не-
сложен: фенольная вода освобож-
дается от частиц смолы, охлаж-
дается до 25—30 °C и поступает в
барботажную колонну, в которую
также подается СОГ Одновремен-
но со связыванием аммиака про-
исходит отдувка сероводорода.
Сточная врда затем фильтруется и
направляется на экстракцию фе-
нолов.
Характеристика работы устано-
вок обссфеноливания сточных вод
приведена в табл. 2.4. Следует от-
мстить высокую эффективность из-
влечения летучих фенолов и мень-
шую — нелетучих.
Схемы установок обесфеноли-
вания сточных вод термической
переработки углей (полукоксова-
ния и газификации) аналогичны
схеме, приведенной на рис. 2.4.
97
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
Таблица 2.4
Характеристика работы установок обесфеноливания сточных вод
Показатели Установки очистки сточных вод
полукоксо- вания бурого угля газификации под давлением бурого угля термической переработки горючих сланцев
1 2 3 4
Производительность установок, м3/ч 30—40 70—90 60—70
Содержание в исходных сточных водах, г/л: фенолов: летучих 5 3,2—3,3 0,5—1,0
нелетучих 6,8 1,2—1,3 9,5—11,0
Итого: 11,8 4,4—4,6 10—12
сероводорода 0,1 0,4-0,7 Следы
аммиака 6 4,5—5 0,5—1
смолы —. 0,12—0,44 0,1—0,3
Содержание в очищенных сточных водах, г/л: фенолов летучих 0,15 1 0,12—0,25 0,02—0,05
нелетучих 1,15 0,52 0,58—0,75
Итого: 1,30 0,64—0,77 0,6—0,8
Степень извлечения фенолов, %: летучих 97 92 5—96 95—96
нелетучих 83 57—60 93—94
Объемное соотношение «бутиланетат — вода» 1 :7 I : 10 1 : 5*
Содержание фенолов. в регенерированном бути л ацетате, г/л 0,1—0,8 3—5 1,5—2,0
в экстракте, % (мае ) 10 —— 8—9
Содержание в концентрированном экстракте, % (мае.): фенолов 90 50—70 70—75
бутилацетата 10 30—50 25—30
воды — — —
нейтральных масел 1,5 4—5 —
Содержание в сырых фенолах, %: бутилацетата 0,5—0,9 0,5—0,6 0 3—0,5
воды 0,5 3—4 0,6—0,8
нейтральных масел 1,5 4—5 2.0—3,0
Температура воды, °C: перед колонной для улавливания паров растворителя 25—30 35—40 35—50
поступающей на экстракцию 30 27—30 30—40
Температура в колонне регенерации экстрагента из воды, °C: на входе в колонну 79—83 93—95 - , ,
* Смесь бутилацетата [30—50 % (мае.)] и диизопролилового эфира [50—70 % (мае )]
98
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 2.4
1 2 3 4
наверху колонны 80—85 96—97 95—102
внизу колонны 96—99 101 102—105
Температура в котонне регенерации 1-й ступени экстрагента из экстракта, °C: на входе в колонну 110—120 100—120 •
наверху колонны 130—145 114—120 90—110
внизу колонны 170—185 161—173 160—200
Температура в колонне регенерации 2-й ступени экстрагента из экстракта, °C: наверху колонны 125—140 118 100—130
внизу колонны 190—197 145 180—200
Фракционный состав (в %) сырых фенолов при выкипании до температур, СС. 170 7—11
190 Г 5 20—35 —
200 7 — —
210 15 50—60 —
220 19 — —
230 40 — —
240 — 70—80 10,9
250 57 — —
260 75 75—85 —
270 88 — 17,1
280 92 — —
287 97 90—95 —
300 — — 73,0
* Смесь бугиланстата [30—50 % (мае.)] и диизопропилового эфира [50—70 % (мае.)].
Для экстракционной очистки
сточных вод коксохимических заво-
дов могут быть применены различ-
ные растворители (бензол, сложные
эфиры, поглотительное масло и
др.), однако наибольшее распрос-
транение нашел бензол, получае-
мый при коксовании угля. В связи
с тем, что коэффициент распреде-
ления бензола по отношению к фе-
нолу невелик (около 2,2 при 20 °C),
используются значительные объемы
бензола и концентрация фенолов
в экстракте мала. Поэтому для реге-
нерации бензола применяют не ди-
стилляционные методы, а метод
абсорбции водным раствором ще-
лочи (бензол-фенолятный метод).
Бензол-фенолятный метод очи-
стки включает следующие стадии:
1) обессмоливание воды отстаива-
нием, фильтрованием и промывкой
циркулирующим бензолом; 2) эк-
стракция фенолов из сточной воды
бензолом; 3) очистка бензола от
растворимых в нем кислых газов
промывкой щелочно-фенолятным
раствором; 4) экстракция фенолов
99
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
из бензола щелочным раствором;
5) выделение растворенного бензола
из обесфеноленной сточной воды.
Полученные растворы фенолятов
после предварительного упаривания
направляют на переработку.
Основные показатели работы ус-
тановок обесфсноливания сточных
вод методом экстракции бензолом
следующие:
Степень обесфеноливания, %....90—92
Отношение объемов
бензола и воды..................1:1
Расход 100%-го едкого натра
на 1 кг фенолов, кг.............0,6
Степень превращения едкого натра
в феноляты натрия, %.............70
Концентрация едкого натра
в растворе для экстракции
фенолов из бензола, % (мае.). 15—20
Потери бензола с водой, кг/м1... 0,25—2,5
Температура, °C...............40—50
С увеличением объемного соот-
ношения бензола и воды степень
обесфеноливания может быть по-
вышена до 98 %.
На некоторых коксохимических
заводах в качестве экстрагентов ис-
пользуют бутилацетат, феносоль-
ван, каменноугольное масло и др.
Экстракционные методы обес-
феноливания сточных вод обладают
важными достоинствами: высокой
эффективностью очистки, возмож-
ностью извлечения нелетучих фено-
лов и др.
Следующим перспективным ме-
тодом обесфеноливания сточных вод
коксохимических производств явля-
ется пароциркуляционный метод.
Принципиальная технологическая
схема пароциркуляционной установ-
ки представлена на рис. 2.5. Сточная
вода, очищенная от летучего аммиа-
Свежий
щелочной
раствор
Щелочной
раствор
Раствор
фенолятов
на склад
Обесфеноленная вода____
Аммиачные
пары
Известковое
молоко
w
14
Очищенная
сточная вода
Аммиачная
вода
Рис. 2.5. Технологическая схема установки обесфеноливания сточных вод пароциркуля-
ционным методом:
7 — аммиачная колонна; 2 — сборник; 3 — насос; 4 — скруббер; 5 — вентилятор, 6 — реактор-
отстойник; 7 — приколонок; 8— реле времени; У — насос для горячего щелочного раствора; 10 —
сборник горячего щелочного раствора; 11 — насос для перекачки раствора фенолятов натрия;
12 — сборник раствора фенолятов натрия; 13 — насос для циркуляции раствора фенолятов
натрия; 14 — подогреватель
I 9
100
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ка, из испарительной части аммиач-
ной колонны 1 при температуре ки-
пения поступает в сборник 2, из ко-
торого насосом 3 подается в верхнюю
часть обесфсноливающего скруббера 4.
В скруббере осуществляется постоян-
ная циркуляция с помощью венти-
лятора 5 водяных паров, имеющих
температуру 101—103 °C. Из сточной
воды, стекающей по насадке, под-
нимающийся водяной пар отгоняет
фенолы. Обесфеноленная сточная
вода из скруббера самотеком через
гидрозатвор поступает в реактор-от-
стойник 6 и приколонок 7 для выде-
ления аммиака из связанных солей.
Водяной пар, насыщенный фено-
лами, из верхней десорбционной ча-
сти скруббера вентилятором подает-
ся в нижнюю поглотительную часть,
сверху которой периодически (с по-
мощью реле времени 8) подается на-
сосом 9 из сборника 10 горячий 8—
10%-й раствор едкого натра. Образую-
щийся раствор фенолятов натрия по-
стоянно подается насосом 13 на оро-
шение нижнего яруса поглотительной
части скруббера. Это позволяет повы-
сить концентрацию фенолятов в ра-
створе на 20—25 %. Обесфеноленный
пар поступает в десорбционную часть
скруббера. Часть раствора фенолятов
стекает в сборник 72, из которого на-
сосом 11 направляется на склад.
Периодичность подачи свежей
щелочи позволяет снизить ее рас-
ход без уменьшения эффективнос-
ти обесфеноливания водяного пара.
Отрицательное влияние на про-
цесс обесфеноливания сточной
воды оказывают кислые примеси,
такие как диоксид углерода, серо-
водород и синильная кислота, ко-
торые связывают едкий натр в бал-
ластные соли. Диоксид углерода к
тому же способен взаимодейство-
вать с фенолятами с образованием
фенола и бикарбоната натрия.
Концентрация летучего аммиа-
ка в воде, подаваемой на обесфе-
ноливающую установку, не должна
превышать 500 мг/л. Присутствие
аммиака в циркулирующем паре
приводит к снижению степени обес-
феноливания воды.
Для повышения степени извле-
чения фенолов из циркулирующего
пара применяется трехступенчатая
схема орошения с двумя ступеня-
ми рециркуляции и периодическим
орошением верхней ступени све-
жим раствором щелочи.
Основные показатели техноло-
гического режима работы пароцир-
куляционных' установок даны
ниже:
Температура, *С:
воды, подаваемой
в скруббер, не ниже.........100—102
циркулирующего пара......101—103
щелочи, подаваемой
в скруббер...............102—103
циркулирующих фенолятов... 105—115
Давление в скруббере,
кПа (мм рт. ст.)...........6,7—26,6
(50-200)
Концентрация, %:
едкого натра в свежем
растворе...................4—12
фенолов в выводимых
растворах фенолятов натрия,
не менее..................... 15
свободного едкого натра
в выводимых растворах фенолятов
натрия, не более...............8
Количество циркулирующего
пара на 1 м3 воды, м3 .....1400—2000
Поверхность насадки, м2/(м3- ч):
деревянной хордовой..........400
металлической спиральной.. 650—700
101
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
Число ступеней орошения •
абсорбционной части..............3
Плотность орошения
циркулирующим раствором
фенолятов натрия, м2/(м3-ч)......5
Расход шелоч и на 1 кг
извлекаемых фенолов, кг........0,9
Расход водяного пара низкого
давления на 1 м3 воды, кг....15—20
Степень обссфеноливания сточ-
ной воды пароциркуляционным ме-
тодом составляет 80—90 %. Остаточ-
ное содержание фенолов в очищен-
ной воде нс превышает 150—200 мг/л.
При использовании многоступенча-
той системы орошения поглоти-
тельной части скруббера обеспечи-
вается степень обесфеноливания
воды не ниже 90 %.
Достоинствами пароциркуляци-
онного метода являются: простота и
компактность установки, простота
эксплуатации, полная автомати-
зация, отсутствие контакта сточной
воды с реагентами. Недостатки ме-
тода: малая эффективность обесфе-
ноливания воды, значительные рас-
ходы щелочи и водяного пара, поте-
ри фенолов в процессе отгонки ле-
тучего аммиака.
Фенольные сточные воды после
установок экстракции или выпарива-
ния доочищаются на биологических
очистных сооружениях, чаще всего
совместно с другими производствен-
ными и хозяйственно-бытовыми сточ-
ными водами. Доочистка производит-
ся в аэротенках и биофильтрах по
одно- и двухступенчатым схемам.
Эффективность процесса биоло-
гической очистки сточных вод кок-
сохимических заводов определяется
скоростью разложения роданидов.
Нагрузка аэротенков по роданидам не
должна быть выше 0,3 кг/(м3- сут) при
102
расходе воздуха (пневматическая
аэрация) не менее 700 м3 на 1 кг ро-
данидов. Концентрация фенолов в
очищаемой воде может вдвое превы-
шать концентрацию роданидов без
ухудшения эффективности очистки.
Значительное содержание аммиа-
ка (общего) в сточной воде приводит
к увеличению времени аэрации, рас-
ходу значительного количества возду-
ха, а также к некоторому снижению
эффективности очистки сточной во-
ды от фенолов и других примесей.
В процессе биологической очист-
ки сточных вод коксохимических
производств в первую очередь окис-
ляются фенолы, а затем роданиды
и цианиды, причем после разруше-
ния фенолов многие культуры спо-
собны разрушать роданиды.
Рационально производить биоло-
гическую очистку сточных вод в не-
сколько ступеней, при этом на 1-й
ступени предусматривается очистка
от фенолов с помощью фенолраз-
рушающих бактерий, на 2-й ступе-
ни — очистка от роданидов и циа-
нидов с помощью роданразрушаю-
щих бактерий и на 3-й ступени —
окончательная доочистка сточных
вод. Данные очистки фенольных
сточных вод приведены в табл. 2.5.
ПреимуществОхМ многоступенча-
тых схем очистки является возмож-
ность использования на первой и
второй ступенях предварительно
адаптированных фенол- и роданраз-
рушающих культур, так называемый
«микробный» метод очистки, позво-
ляющий подавать сточные воды,
содержащие до 2000 мг/л фенолов и
до 1000 мг/л роданидов. Однако сле-
дует иметь в виду, что применение
чисто «микробного» метода в про-
цессе очистки сточных вод в не-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 2.5
Результаты многоступенчатой очистки сточных вод
коксохимического завода
Показатели I ступень II ступень III ступень
Ы1К5 480 190 20
Содержание, мг/л; фенолов 0,5 0,2 0,06
нитратов Отсутствуют 1,5
роданидов 220 Отсутствуют
цианидов Следы
эфирорастворимых масел 50 20 10
стерильных условиях затруднено,
так как в складывающемся биоце-
нозе некоторые выведенные куль-
туры могут быть вытеснены други-
ми, более жизнеспособными в дан-
ных условиях, культурами микро-
организмов.
Опыт эксплуатации промышлен-
ной двухступенчатой установки био-
логической очистки сточных вод
показал, что степень очистки от
фенолов составляет 99,08—99,84 % и
от роданидов — 95,0—99,6 % при
следующих параметрах процесса:
Температура воды, °C:
на I ступени..............30—32
на II ступени.............25—30
Оптимальное значение pH:
на I ступени............7,2—7,5
на II ступени............ 6,8—7,0
Содержание фенолов в воде
после I ступени, мг/л........0,5—5
Для обесфеноливания и обезро-
данивания сточных вод были ис-
пользованы разновидности лучис-
тых грибков Nocardias N. Convaluta
и N. Mexicana.
Результаты опытов по очистке
сточных вод от фенолов с помощью
культуры N. Convaluta и обесфено-
ленной воды от роданидов с исполь-
зованием культуры N. Mexicana при
28—30 °C показывают, что эти куль-
туры обладают большей активнос-
тью, чем применяемые обычно
культуры фенол- и роданразруша-
ющих бактерий. Положительным
свойством культуры Nocardia явля-
ется ее высокая активность при лю-
бых концентрациях фенолов.
Значительное распространение
получил метод биологической
очистки производственных сточных
вод коксохимических предприятий
совместно с хозяйственно-бытовы-
ми водами. Показано, что при вре-
мени аэрации 12 ч, концентрации
активного ила в аэротенке 3 г/л и
фенолов в смеси менее 30 мг/л в
очищенной воде практически фено-
лы не обнаруживаются, а при кон-
центрации фенолов в исходной воде
до 50 мг/л в очищенной воде содер-
жится до 0,3 мг/л фенолов. БПК очи-
щенной воды обычно не превышает
10—20 мг/л.
Исследования по биологической
очистке сточных вод термической
переработки бурых углей и горючих
сланцев показали, что концентра-
ция летучих фенолов в очищенной
воде составляет 0,1—0,4 мг/л, неле-
тучих — 16—26,7 мг/л.
Из результатов работы биологичес-
ких очистных сооружений, представ-
103
Глава 2. Очистка сточных вод в черной металлургии
ленных данными табл. 2.6, следует,
что при продолжительности аэрации
15—16 ч содержание фенолов (лету-
чих) снижается до 0,2—5,8 мг/л. Окис-
лительная мощность аэротенков со-
ставляет 500—800 г/(м’ • сут).
Интересно отметить, что в сточ-
ных водах переработки сланцев пос-
ле очистки на биофильтрах опреде-
лено следующее соотношение основ-
ных фенольных компонентов (в %):
фенол — 9, о-крезол — 32, м- и п-
крсзол — 32, ксиленолы — 27.
Следует отмстить, что для по-
вышения эффективности очистки
сточных вод необходимо внедре-
ние новых методов и аппаратов
для биологической очистки: с
применением технического кисло-
рода, флотационного отделения
активного ила от сточной воды,
отстаивания в тонком слое жид-
кости и др.
Для доочистки фенольных сточ-
ных вод, прошедших очистку фи-
зико-химическим методом, приме-
няют регенеративные (адсорбция,
ионный обмен) и деструктивные
(озонирование и др.) методы.
Адсорбция. Адсорбция является эф-
фективным методом обесфенолива-
ния сточных вод. Сорбентами могут
служить активные угли, кокс, зола,
шлаки и др. Показана применимость
активного угля марки КАД-иодный
для обесфеноливания сточных вод
коксохимических производств. Очист-
ке воды активным углем предшеству-
ет ее ионитная очистка от роданидов
и тиосульфатов. После насыщения
уголь регенерируют при 70 °C промыв-
кой бензолом. Раствор фенолов обра-
батывают щелочью, и очищенный
бензол используют в процессе. Из ре-
генерированного угля отгоняют бен-
зол с водяным паром, и уголь вновь
используют для очистки воды. После
пятнадцати циклов адсорбции—де-
сорбции уголь подвергают термичес-
кой регенерации при 800 °C. По про-
хождении такой обработки остаточ-
ное содержание фенолов составляет
около 5 мг/л при исходной концент-
рации 250 мг/л; окисляемость очи-
щенной воды — около 100 мг/л.
Метод адсорбции успешно ис-
пользуют для доочистки фенольных
вод после установок экстракционно-
Таблица 2.6
Результаты работы биологических очистных сооружений
] — исходная сточная вода; 2 — очищенная сточная вода.
Сточные воды ХПК, мг/л БПК5, мг/л Содержание фенолов, мг/л
летучих нелетучих
1 2 1 2 1 2 1 2
Газификации под дав- лением бурого угля 660— 1151 153— 575* 20— 30* 33—62 0,4— 0,8 128— 177
Термической перера- ботки горючих сланцев: в биофильтрах ISO- 245* 50— 108** 116— 330 11—34 16—32 1,1— 5.8 56— 180 3—24
в аэротенках 510— 906 174— 469 116— 454 6—65 1,5—16 0,2-0,8 92 202 —
* БПК... ** Окисляемость.
104
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
го обесфеноливания. Только на од-
ном газосланцевом заводе примене-
ние адсорбции позволяет дополни-
тельно получать до 800 т/год фено-
лов и значительное количество воды,
пригодной в производстве.
Положительные результаты по-
лучены по доочистке фенольных
вод газосланцевого завода на непре-
рывнодействующей адсорбционной
установке во взвешенном слое пы-
левидного активного угля, стабили-
зированного полиакриламидом.
Проведенные испытания показали,
что при высоте кипящего слоя 80 см,
удельной производительности
7,2 м3/(м2 • ч) и концентрации фе-
нолов 1 г/л степень очистки воды
составляет 99—99,5 %. Кроме того,
адсорбцию можно проводить в две
ступени с получением на 1-й сту-
пени фенолов, на 2-й ступени —
органических кислот (до 500 т/год).
Ионный обмен. Для доочистки
сточных вод коксохимических заво-
дов используют органические ионо-
обменники — пермутит и вофатит.
Вофатит способен сорбировать от 4
до 10 % (мае.) фенолов.
Присутствие роданидов, тиосуль-
фатов и других солей часто затрудняет
процессы очистки от фенолов сорб-
цией, озонированием. Для извлече-
ния мешающих примесей использу-
ют иониты. С помощью катионита
марки КУ-2 в Н-форме из сточных
вод извлекают фенолы, а анионитом
марки АН-2Ф в ОН-форме — рода-
ниды, тиосульфаты, цианиды и дру-
гие соли. Регенерируют катионит 18—
20%-м раствором серной кислоты,
анионит — 3—4%-м раствором ам-
миака. В результате очистки сточной
воды содержание общего аммиака
снижается с 227—558 до 3—6 мг/л,
роданидов — с 89—345 до 1—3 мг/л,
цианидов — с 4 мг/л до нуля, фено-
лов — с 20—30 мг/л до нуля.
Методом ионного обмена дос-
тигается высокоэффективная очи-
стка сточных вод от роданидов и
цианидов. При скорости филь-
трования сточной воды через катио-
нит 13,3 м/ч и через анионит — 8 м/ч
продолжительность фильтроцикла
составляет соответственно 12—23 и
13,9—29,7 ч. При этом емкость ка-
тионита — 1860—2100 г-экв/м3, ани-
онита — 2065 г-экв/м3. Расход реа-
гентов на регенерацию ионитов в
расчете на 1 м3 сточных вод следую-
щий. серной кислоты — 0,145 кг/м3
и аммиака — 0,375 кг/м3. Регенера-
ционный раствор после катионито-
вого фильтра содержит 97—108 г/л
сульфата аммония и 46—58 г/л сер-
ной кислоты и может быть исполь-
зован для производства сульфата ам-
мония. Регенерационный раствор
после анионита содержит около
3 г/л аммиака и 50 г/л солей. Ото-
гнанный из него аммиак также мо-
жет служить для получения суль-
фата аммония.
Очищенная сточная вода может
быть использована в системах обо-
ротного водоснабжения.
Озонирование. Перспективным
методом доочистки фенольных
сточных вод является озонирование.
Проведенные исследования показа-
ли, что при оптимальных парамет-
рах процесса (pH около 12, темпе-
ратура — 50—55 °C) концентрация
фенолов в сточной воде снижается
с 200—300 до 0,1—0,2 мг/л, ро-
данидов — с 500—600 до 3—5 мг/л,
окисляемость — с 1000—1500 до
100—200 мг/л. Расход озона при этом
составляет 1,5—2,0 г на 1 л воды.
105
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
ГЛАВА 3
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
3.1. Предприятия обогащения руд
цветных металлов
К предприятиям обогащения
руд цветных металлов относятся
следующие обогатительные фабри-
ки: свинцовые, свинцово-цинковые
(полиметаллические), медно-нике-
левые, никелево-кобальтовые, мед-
ные, медно-вольфрамовые, медно-
молибденовые, вольфрамовые, мо-
либденово-вольфрамовые, оловян-
ные, титаномагниевые и флюорит-
но-баритовые.
Характеристика и расходы сточ-
ных вод рудообогатительных фаб-
рик представлены в табл. 3.1—3.12.
Таблица 3.1
Характеристика сточных вод свинцовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей свинцового концентрата Хвостовой сток после флотации Общий сток фабрики
Количество сточных вод: м3 на 1 т перерабатываемой рулы — р 4—6
процент общего стока 2,5 97,5 100
рн 8,3 8,6 8,3
Щелочность, мг-экв/л 2 8,6 4,6
Концентрация загрязнений, мг/л: грубодиспсрсныс примеси 12 400 456 300 127 400
медь Си2+ (в фильтрованной воде) 0 0 0
фенол 0,44 3,5 3,2
106
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 3.2
Характеристика сточных вод свинцово-цинковых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей концентрата Хвостовой сток Общий сток фаб- рики
свинцо- вого цинко- вого медного иприт- ного общий слив
Количество сточных вод: м3 на 1 т перера- батываемой руды — — — —— — — 5—6
процент общего стока — — —- — 10 90 100
рн 8,3 9 9,45 8,1 8,6 9,3 8,3—11
Щелочность, мг-экв/л 5 5 и,з 0,85 7,9 3,7 5,6
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодислерсныс примеси 151 171 184 6460 2620 160 000 233 000
сухой остаток 668 747 2040 695 546 754 730
хлориды 14,3 15,6 233 33,3 4,6 32,8 29,1
сульфаты 169 168 372 440 93 250 223
цианиды свобод- ные 0,9 1,8 2,6 0 0,4 2,4 5,6
цианиды, связан- ные в комплексы 4,6 1,6 235 2,9 13,5 5,9 4,4
медь, связанная в комплексы 3,75 1,2 192 2,4 11 4,8 4,7
цинк, связанный в комплексы 0,5 —— 0,5 — — 8,8
свинец 0,43 1,5 0,14 0,37 0,53 2,73 0,8
цинк 0,97 1,03 2,95 — 1,73 10,1 6,5
сосновое масло 25,7 7,2 24 — 20,6 10,1 25,2
крезол в пере- счете на фенол 2,3 2,4 10,4 3,4 1,98 8 16
ксалтогенаты 0,29 0,6 1,9 0,14 4,65 0,48 2,4
дитиофосфаты 0,47 2 2,5 0,05 — 1,6 2,3
107
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Таблица 3.3
Характеристика сточных вод медно-никелсвых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы СГ' /стителсй Фильтрат вакуум- фильтров Хвостовой сток Общий сток фабрики
медного концентрата псрсчисток
Количество сточных вод: м3 на 1 т перера- батываемой руды — — — — 4,1
процент общего стока 4 4 2 90 100
pH 8,3 8,4 8,1 9,5 6,8
Щелочность, мг-экв/л 16,1 8,5 8,5 13,6 0,51
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодисперсные примеси 160 1030 1800 180 550 196 600
сухой остаток 1360 880 1540 1225 440
хлориды 18 — — — 8,7
сульфаты 80 540 650 335 430
железо общее 0,04 23,5 0,24 0,12 0,13
медь (в фильтро- ванной воде) — 2,94 0,03 0,04 ‘
никель (в фильт- рованной воде) — 40 2,24 0,49 —
кобальт (в фильт- рованной воле) — 0,051 0,007 0 —
крезол в перес- чете на фенол 2,1 — — — 7,4
ксантогенаты 0,55 0,25 0,28 0,3 0,9
Таблица 3.4
Характеристика сточных вод никелево-кобальтовых обогатительных фабрик
Показатели начсния показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей перечисток Фильтрат вакуум- фильтров Хвосты флотации Сливы сгустителей пылегазоулав- вания Хвосты фло- тации проме- жуточного продукта
1 2 3 4 5 6
Количество сточных вод: м3 на 1 т перераба- тываемой рулы — — ——— — 8
процент общего стока 10 3 80 4 3
pH 8,4 8,1 9,4 3,5 9,4
Щелочность, мг-экв/л 8,5 8,5 13,6 0 11,8
108
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 3.4
1 2 3 4 5 6
Кислотность, мг-экв'л 0 0 0 0.8 0
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодисперсные примеси 1030 1800 162 700— 198 400 140 91 300
сухой остаток 880 1540 12 250 15 200 1220
сульфаты 540 650 335 3980 370
медь (в фильтро- ванной воле) 2,94 0,03 0,03—0,05 0,03 0,11
никель (в фильт- рованной воде) 40 2,24 0,05 20 0,06
кобальт (в фильт- рованной воде) 0,051 0,007 0,125 0,033 0,01
железо общее 23,5 0,24 0.11 0.33 0,16
ксантогенаты 0,25 0,28 • 0.2 0.09 0,18
Таблица 3.5
Характеристика сточных вод медных обогатительных фабрик
Показатели Значения показателен загрязненных сточных вод
Слив сгустителей пиритного концентрата Хвосты пиритной флотации Фильтрат пиритного концентрата Сливы сгустителей Общий сток фабрики
пиритного нефлоти- руемого цинкового медного
1 2 3 4 5 6 7 8
Количество сточных вод: м3 на 1 т перераба- тываемой руды — — — — 4—5
процент общего стока 13,5 4 2,5 56 3 21 100
pH 11,7 10,5 11,8 11,7 11,8 11,1 11,5
Щелочность, мг-экв/л 29 3,1 30 33 40 3,8 29
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодисперсн ыс примеси 8720 21 240 27 080 55 970 34 124— 292 44 300
сухой остаток 1750 620 1760 220 2300 770— 1100 1950
железо общее 0,3 0,2 0,35 0,3 0,3 0,3 0,35
медь (в отстосн- ной 2 ч воде) 0,15 0,16 0,2 0,1 0,1 0,5— 2.8 0,67
цинк (в отстоен- ной 2 ч воле) 1,28 0,1 1,95 2,1 2,6 1,1- 5,2 2,3 '
хлорилы 53 78 13 85 23 23 24
109
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Продолжение табл. 3.5
1 2 3 4 5 6 7 8
сульфаты 250 260 300 270 130 400 260
цианиды общие — — 033 0,16 0 3.4 0,73
ксантогснаты 0.32 Следы 0.6 1,5 0,3 2,6 1,6
пиридин — 0,08 — — 0,03 0,02 0,02
Таблица 3.6
Характеристика сточных вод медно-вольфрамовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сток после доводки концентрата Маточный раствор после выщелачивания концентрата Сливы отстойников медного концентрата Общий сток фабрики
Количество сточных вод: м3 на 1 т перераба- тываемой рулы — — — 2,5
процент общего стока 1,6 0,8 2 95,6
pH 1,2 0,05 8,7 8,4
Кислотность, мг-экв/л 75,4 1390 — —
Щелочность,» — — 41,6 11,2
Концентрация загрязне- ний, мг/л: грубодиспсрсныс при- меси 108 306 118 415 300
сухой остаток 6600 221 600 4100 2000
Таблица 3.7
Характеристика сточных вод медно-молибденовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей концентратов Хвостовой сток после основной молибденовой флотации Общий сток фабрики
молибденовых медных
1 2 3 4 5
Количество сточных вод: м3 на 1 т перераба- тываемой руды — — 3—4
процент общего стока 1,5 1,5' 97 100
лУ 8,2—12 12.1 8.3—10 10,1
Щелочность, мг-экв/л 8,2—17 11,4 . 2,8—9,8 9,8
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодисперсн ые примеси 570 2200 183 000 171 700
ПО
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 3.7
1 2 • 3 4 5
сухой остаток 13 200 10 340 316—660 1170
сероводород 1660 230 0 0
хлориды 384 - — 8 —
сульфаты 30,8—593 53 29,6—64,2 25,2
медь (в фильтро- ванной воле) — — 1,3—1,8 1,8
свинец (в фильт- рованной воде) — — 0,88—0,05 0,03
нефтепродукты — — 16—30 16
ксантогснаты 1 0,7—8 1—4,7 0,5
Таблица 3.8
Характеристика сточных вод вольфрамовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненного общего стока
Количество сточных вод, м3 на 1 т перерабатываемой руды 1,1
pH 10
Щелочность, мг-экв/л 15,4
Кислотность,» —
Концентрация загрязнений, мг/л: грубодисперсные примеси 250 000
сухой остаток 2510
хлориды 25
сульфаты —
мышьяк (в отстоянной 2 ч воде) 0
вещества, экстрагируемые эфиром 10—20
ксантогснаты —
Таблица 3.9
Характеристика сточных вод молибденово-вольфрамовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Отстой медного концентрата Сливы сгустителей концентратов Хвосты основной флотации Общий сток фабрики
молибдено- вого вольфрамо- вого
1 2 3 4 5 6
Количество сточ- ных вод: м3 на 1 т перера- батываемой руды — — — — 3—4
процент общего стока 0,2 1,2 0,6 98 100
pH 11,8 7,8—10,9 7,4—12,1 9,8—11,3 7,6—11.8
111
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Продолжение табл. 3.9
1 2 3 4 5 6
Щелочность, мг-экв/л 68,8 22,2 3,4 2,4 5,6
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодиспсрсн ые примеси 250 3400— 39 500 5024— 15 700 6288—162 200 400— 140 000
сухой остаток 9870 1182—9040 1070—4288 940—7592 1528—1960
хлориды 33 7,4—2900 8—300 4,6—54 41—240
сульфаты 92 125 26,7—59 75 69
медь 5,9 0,05—5,6 0,03^1,6 4,1 0,3—2,4
свинец 15 0,05—2,5 0,05—25 ~ 11 0,05—2
нефтепродукты 78 20—66 15—200 38—250 46—300
цианиды общие 2,5 14,4 19,4 0,3—15,6 0,6—19,6
ксантогснаты и дитиофосфаты 430 0,3—5,8 0,3—54,2 0,6—258 5—200
Таблица 3.10
Характеристика сточных вод оловянных обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Дренажные воды фабрики Сливы сгустителей оловянного концентрата Общий сток фабрики
Количество сточных вод: м3 па 1 т перерабатывае- мой руды — — 8
процент общего стока 7,5 92,5 100
pH 5,7 6,8 7,4
Щелочность, мг-экв/л 0,15—0,32 0,16 2
Концентрация загрязне- ний, мг/л: грубодисиерсные при- меси 350—27 800 1350 23 900—56 500
сухой остаток 3300—14 860 3000 190—250
хлорилы — — 5,6
медь 0,1—10 0—8,3 ——
свинец 0,1—0,6 0,2—0,6 —
мышьяк 0,014—0,033 0,012 —
нефтепродукты 12—20 7,6—9,7 ——
ксантогенаты 0,02 — 0
112
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 3.11
Характеристика сточных вод титаномагниевых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей Хвостовые стоки Общий сток фабрики
титанового продукта промежуточного продукта ильмени- товой флотации конечного ильменитового концентрата гидравлического классификатора обезвоживания магнитного концентрата гидроциклона нитритной флотации основной ильменитовой флотации флотации промежуточного продукта
Количество сточ- ных вод: м3 па 1 т перера- батываемой рулы — — — — — — — — 25
процент общего стока 33 12 27 11 11 0,2 1 4,8 100
pH 7,6 7 7,1 7,5 7,6 7,6 7,3 7,2 7,4
Щелочность, мг-экв/л 1,8 0,9 1,2 1,75 1,85 1,8 1,5 1,4 2
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодиспсрсн ые примеси 11 192 560 552 36 008 18 984 4464 1736 15 976 3880
сухой остаток 224 292 214 190 210 144 204 324 190
сульфаты 25,5 106 74,1 52,7 32,1 33,7 55,1 100,4 37
фториды 0,4 30 20 0,2 0,6 0,4 20 30 7
железо общее 0,5 . 0,55 1,2 0,4 0,5 0,6 . 0,5 0,4 0,5
нефтепродукты 0 7,5 5 0 0 0,5 5 4 1
крезол 0 9,96 2,9 0 0 1,26 11 . 10,2 1,7
Таблица 3.12
Характеристика сточных вод флюоритно-баритовых обогатительных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
Сливы сгустителей концентрата Отвальные хвосты Общий сток фабрики
1 2 3 4
Количество сточных вод: м3 на 1 т перерабатывае- мой руды — — 1,2
процент общего стока 9,8 90,2 100
pH 7,5 8,7 8,4
Щелочность, мг-экв/л 4,7 6,5 4,8
Концентрация загрязне- ний, мг/л: грубодиспсрсн ые при- меси 490 92 010 19 730
113
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Продолжение табл. 3.12
1 2 3 4
сухой остаток 436 —— —
сероводород 1,9 27,5 3,9
хлориды 10,5 17,1 14,3
сульфаты 79,1 177,9 97,1
фториды 2,3 20 16
железо общее 0,06 0,35 0,1
уайт-спирит 11,2 30,4 26,5
Сточные воды рудообогатительных
фабрик содержат преимущественно
грубодисперсные примеси, а также
различные металлы, -кислоты, неф-
тепродукты, фенолы и крезолы, ци-
аниды, роданиды, мышьяк.
Очистка сточных вод производит-
ся на локальных сооружениях в ос-
новном тремя методами: механичес-
кая очистка (с применением при не-
обходимости коагулянтов и флоку-
лянтов); реагентная обработка, пре-
имущественно известью; окисление
токсичных загрязнений. Данные по
основным загрязнениям сточных вод
рудообогатительных фабрик и мето-
ды очистки от них сведены в табл. 3.13.
Очистка сточных вод от фтори-
дов и мышьяка производится осаж-
дением их в виде труднораствори-
мых кальциевых солей, при этом
в сточную воду добавляется 5%-е (по
активной СаО) известковое моло-
ко. На 1 часть фтора требуется 1,5
части СаО, на 1 часть трехвалент-
ного мышьяка — 0,68 части СаО,
на 1 часть пятивалентного мышья-
ка — 0,6 части СаО.
Локальной очистке подвергают-
ся в основном сливы сгустителей
концентратов, фильтраты вакуум-
фильтров и другие наиболее загряз-
ненные сточные воды, составляю-
щие в среднем 10 % общего расхода
сточных вод. Остальные 90 % сточ-
ных вод, представляющих собой хво-
стовую пульпу, осветляются в хвос-
тохранилищах, после чего вновь на-
правляются на фабрику для исполь-
зования. Очищенные на локальных
установках сточные воды также сбра-
сываются в хвостохранилищс.
Таблица 3.13
Основные загрязнения сточных вод предприятий обогащения руд
цветных металлов и методы очистки от них
Компоненты, загрязняю- щие сточные воды Метод очистки Применяемый реагент Получаемые соединения
1 2 3 4
Грубодисперсные при- меси Механическое отстаива- ние, иногда с коагуля- цией Известь Осадки грубодисперсных примесей
Ксантогснаты, дитиофос- фаты, нефтепродукты Адсорбция на хлопьях коагулянта Осадки гидроокиси кальция
114
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 3.13
1 2 3 4
Ксантогсиаты, дитиофос- фаты, сульфиды Окисление активным хлором Хлорная известь Сульфиды шли элемен- тарная сера, мстилмалеи- новая или фосфорная кислоты
Кислоты Нейтрализация Известь Осадки труднораствори- мых кальциевых солей
Металлы (медь, никель, цинк, свинец, железо, кобальт, кадмий, сурьма и др.) Осаждение труднораст- воримых соединений Известь Осадки гидроокисей, ос- новных карбонатов и кар- бонатов
Фториды Осаждение труднораст- воримого фторида каль- ция Осадок фторида кальция
Мышьяк Осаждение труднораст- воримых арсенатов и арсенитов кальция Осадок арсенатов и арсе- нитов кальция
Цианиды, роданиты Окисление активным хлором Хлорная известь Цианаты, гидроокиси металлов, элементарный азот и двуокись углерода
Фенолы и крезолы Тоже Малеиновая и другие ма- лоактивные органические кислоты
Сульфиды Осаждение сульфида железа Сульфат железа Осадок сульфида железа
3.2. Предприятия алюминиевой
промышленности
Производство алюминия разде-
ляется на два этапа: получение гли-
нозема и извлечение металлического
алюминия методом электролиза
глинозема в расплавленных фтори-
стых солях.
Способы и технология получе-
ния глинозема зависят от вида и
состава исходных алюминийсо-
держащих руд: бокситов, нефели-
нов, алунитов. Во всех случаях
предусмотрены дробление и раз-
мол руды, выщелачивание из нес
глинозема в раствор, осаждение
из него гидроокиси алюминия,
фильтрация и выпаривание ра-
створа, кальцинация (прокалива-
ние) осадка.
. Наряду с технологическими це-
хами в состав глиноземных заводов
входят также крупные объекты
вспомогательного назначения: ТЭЦ
или котельная, мазутное хозяйство,
компрессорная станция, ремонт-
ный цех.
Отходами глиноземного произ-
водства являются шламы, которые
используются в качестве сырья для
получения цемента и других строи-
тельных материалов или складиру-
ются в шламонакопителях.
Продукция электродного произ-
водства (катодные угольные и угле-
графитовые блоки, электроды и
др.) потребляется самим предпри-
ятием для процесса электролиза.
При производстве криолита по-
лучают, кроме того, плавиковую
115
Глава 3 Очистка сточных вод в цветной металлургии
кислоту, фтористый алюминий и
фтористый натрий. Отходом произ-
водства является гипс, направляе-
мый системой гидротранспортиро-
вания в шламонакопители.
Удельные нормы водоотведения
производственных сточных вод со-
ставляют усредненно: для глино-
земного производства на 1 т гли-
нозема — 240 м3 (нефелиновое сы-
рье) и 190 м3 (бокситовое сырье); для
собственно алюминиевого завода —
140 м3 на 1т литья; для электродного
производства — 100 м3 на 1 т про-
дукции; для криолитового производ-
ства — 110 м3 на 1 т фтористых солей.
Охлаждающие сточные воды
предприятий алюминиевой промыш-
ленности могут быть разделены на
следующие две основные группы:
— от охлаждения оборудования
в закрытом контуре без прямого
контакта с атмосферой и продук-
том охлаждения. Загрязнения прак-
тически отсутствуют. Температура
воды на 10—15 °C выше температу-
ры исходной охлаждающей воды;
— от охлаждения открытых на-
гретых поверхностей орошением
(например, холодильники печей
спекания и кальцинации). Вода со-
держит взвешенные вещества; ее
температура на 15—25 ’С выше тем-
пературы исходной воды.
Дождевые сточные воды, отво-
димые с территории предприятий
алюминиевой промышленности,
содержат взвешенные вещества,
нефть и масло до 10—15 г/л, а также
некоторые продукты производства
(NaOH, хлориды, фтористые соли).
Характеристика сточных вод от
отдельных производственных про-
цессов предприятий алюминиевой
промышленности приводится в
табл. 3.14.
Таблица 3.14
Характеристика сточных вод предприятий алюминиевой промышленности
Процессы, связанные с образованием сточных вод Характеристика сточных вод
Производство глинозема
Охлаждение теплообменников, компрессоров, воздуходувок, декомпозеров, маслостанций, подшипников дымососов, мельниц, ролико- вых опор печей Незагрязненные. Температура на 10—15 °C выше температуры исходной воды
Охлаждение холодильников печей спекания и кальцинации Содержат спсковую пыль, глинозем из окру жающего воздуха и из неплотностей течек, а также взвешенные вещества до 50 мг/л. Тем- пература на 15—25 °C выше температуры ис- ходной воды
Конденсация пара в барометрических конден- саторах смешения при упаривании и фильтра- ции растворов Содержат NaOH, Na2COj с концентрацией до 250 мг/л и ионы алюминия
Мытье аппаратуры, оборудования и полов Загрязнены щелочью, алюминатными раство- рами, шламом
Очистка газов на скрубберах и в электрофильт- рах, выбросы системы аспирации воздуха Загрязнены спсковой пылью и щелочью
Гидротранснортированис шлама Содержат до 4000 мг/л щелочи, исходное со- держание шлама—100—120 г/л, конечное по- сле шламонаконитсля — до 100 мг/л
116
Часть VI. Технологические решения очистки сточных еод
Продолжение табл. 3.14
Процессы, связанные с образованием сточных вол Характеристика сточных вод
Производство металлического алюминия
Охлаждение теплообменников электропре- образоватсльных подстанций, компрессоров, электропечей, миксеров, прокалочных печей Незагрязненные. Температура на 10—15 °C выше температуры исходной воды
Охлаждение кристаллизаторов установок по- лунепрерывного литья Содержат нефтепродукты до 20 мг/л. Темпера- тура на 10—20 °C выше температуры исходной воды
Охлаждение анодной массы и электродов в ваннах Загрязнены угольной пылью и частицами пека до 1000 мг/л. Температура на 10—20 ‘ С выше температуры исходной волы
Гидротранспортирование шлама из отделения регенерации криолита (подшламовая вода) Содержат в растворенном состоянии до 17 мг/л CaF2; до 400 мг/л N'a3AlF6; 10—30 г/л Na2CO3 + NaHCO3; 10—50 г/л Na2SO4, и до 14 г/л NaOH*
Производство электродов
Охлаждение прокалочных печей, охлаждение подшипников мслышц, компрессоров, ваку- ум-насосов, токоподводов, вакуум-печей, индукционных печей Незагрязненные. Температура на 10—15 °C выше температуры исходной воды
Охлаждение электродов в ваннах прессов Содержат нефтепродукты — до 20 мг/л, час- тицы угольной пыли и пека — до 1000 мг/л
Пневмотранспортированис от отделения ме- ханообработки электродной продукции Загрязнены угольной и графитовой пылью — до 5 г/л
Производство криолита и фтористых солей
Охлаждение подшипников печей, воздуходу- вок, компрессоров Незагрязненные. Температура на 10—15 °C выше температуры исходной воды
Охлаждение холодильников плавиковой кисло- ты, вакуум-насосов, орошение барометрических конденсаторов Содержат в растворенном состоянии до 10 мг/л HF. Температура на 10—20 °C выше температу- ры исходной волы
Газоочистка Загрязнены НН, взвешенными веществами
Г идротранспортированис гипса Загрязнены HF до 100 мг/л
Мытье оборудования и трубопроводов Загрязнены HF, NaF, H2SO4, CaSO4, NaOH, AI20j и пр.
* Содержание твердых частиц в подшламовой воде. Л1(ОН)3, CaF2, А12О3 — 50—60 г/л, уголь- ной пыли и смолистых частиц — 22—25 г/л
Незагрязненная вода от охлаж-
дения оборудования не требует
очистки.
Вода, содержащая механичес-
кие примеси, очищается в горизон-
тальных отстойниках. Параметры
отстойников определяются на ос-
новании данных о гидравлической
крупности примесей. После отста-
ивания сточные воды в ряде случа-
ев могут быть объединены в систе-
ме оборотного водоснабжения с не-
загрязненными водами.
По результатам обследований
ВНИИводгсо, на глиноземном за-
воде (работающем по способу
Байера) кинетика выпадения
взвешенных веществ из сточных
вод отделений выщелачивания,
обескремнивания, выпаривания и
117
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
некоторых других характеризует-
ся данными, приведенными в
табл. 3.15.
Сточные воды, содержащие хи-
мические загрязнения, используют-
ся в оборотном водоснабжении
в самостоятельном цикле, как пра-
вило, без очистки. При этом не тре-
буется подпиточной воды, так как
потери воды на градирнях компен-
сируются сконденсировавшимся
паром. Концентрация растворенных
примесей в таких системах не пре-
вышает 4 г/л.
Сточные воды от систем гидро-
транспортирования шлама перед
повторным использованием требу-
ют специальной очистки. В глино-
земном производстве эти воды про-
ходят в шламонакопители, ограж-
дающие дамбы которых возводятся
намывом самого осадка в процессе
эксплуатации или отсыпаются из
естественных грунтов. Ложе шламо-
хранилищ и откосы ограждающих
дамб защищаются противофильтра-
ционными экранами (полиэтилено-
вая пленка, асфальтополимербе-
тон).
Вода после предварительного
осветления используется в оборот-
ном цикле систем гидротранспор-
тирования шлама и частично в про-
изводственном процессе для при-
готовления растворов, что позволя-
ет экономить щелочь и А12О3, кон-
центрация которых в сточных во-
дах значительна.
Для оборотных систем гидро-
транспортирования качество воды
не имеет существенного значения,
и после осветления в ней могут со-
держаться остаточные взвешенные
вещества. При использовании освет-
ленных сточных вод для подпитки
других оборотных циклов и охлаж-
дения оборудования содержание
взвешенных веществ не должно пре-
вышать 50 мг/л.
Такое качество воды может быть
достигнуто при многочасовом от-
стаивании ее в прудах (обычно нс
более 24 ч). Характеристика шла-
ма, выпадающего из сточных вод
глиноземного производства, при-
ведена в табл. 3.16. Сточные воды
систем гидротранспортирования
шлама из отделения регенерации
криолита, содержащие фтористый
кальций, криолит и сульфаты,
могут использоваться в оборотном
цикле систем гидротранспортиро-
вания после частичного снижения
содержания сульфатов. Это осуще-
ствляется по схеме, предусматри-
вающей переохлаждение сточных
вод, что возможно в зимний пери-
од в прудах с забором воды из-под
льда. При этом снижение содержа-
ния сульфатов достигает 50—60 %.
Для той же цели можно использо-
вать холодильные установки (про-
ект Иркутского филиала ВАМИ).
В районах с большим дефицитом
влажности сточные воды направ-
ляются в пруды-испарители, рас-
считанные на испарение жидкой
фазы и накопление в пруде солей
и механических примесей.
Шламовые стоки криолитного
производства направляются в шла-
монакопители, предусмотренные
на заводе для складирования гипса.
Осветленная в шламонакопителе
вода используется в оборотном цик-
ле систем гидротранспортирования
гипса.
118
Таблица 3.15
Кинетика выпадения взвешенных веществ в сточных водах глиноземного завода
(высота столба жидкости 360 мм)
Сточные воды Показатели Продолжительность отстаивания Влажность осадка после 24 ч отстал- вания, %
мин ч
5 10 20 30 1 2 4 24 72
От отделений обсскрем- Осадок, % объема воды 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,06 0,07 0,07 0,07 95,3
нивания и выщелачива- ния глиноземного цеха и ртутно-преобразова- тельной подстанции Гидравлическая круп- ность, мм/с 1,2 0,6 0,3 0,2 0,1 0,05 0,025 0,004 0,001 —
От отделения обсскрем- Осадок, % объема воды 0,01 0,02 0,03 0,06 0,12 0,2 0,26 0,35 0,35 97
нивания и выпаривания глиноземного цеха Гидравлическая круп- ность, мм/с 1,2 0,6 0,3 0,2 0,1 0,05 0,025 0,004 0,001 —
От отделения выщела- Осадок, % объема воды 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,07 0,08 0,08 0,08 96,5
чивания и выпаривания глиноземного цеха, электродного, ремонтно- го цехов и цеха кальци- нации, а также общий сток ТЭЦ Гидравлическая круп- ность, мм/с 1,2 0,6 0,3 0,2 0,1 0,05 0,025 0,004 0,001
Со шламоотвала (под- Осадок, % объема воды 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,06 0,075 0,075 96,7
шламовая вода) Гидравлическая круп- ность, мм/с 1,17 0,58 0,29 0,19 0,09 0,045 0,023 0,004 0,001 —
Шламовая пульпа Объем шлама, % перво- начального объема 92 83 67 56 35 28 24 17,5 16,5 —
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Характеристика шлама глиноземного производства
Таблица 3.16
Показатели Значение показателей загрязненных сточных вод
при применении бокситовой руды и способа при применении руд
Байера спекания с диф- фузионным вы- щелачиванием Байера— спекания нефелиновых алунитовых
Удельное коли- чество шлама, т на 1 т глинозема 1—1,2 1,8—2 2,1—2,2 7 2,6
Грануломет- рический со- став 0,16-0,075. 4 <0,075 96 >5 . 5-1. 21,6’ 67,5’ 1-0,5. 0,5-0,2 6,7 ’ 4,2 >0,8. 0,8-0,2. 10 ’ 40 ’ 0,2-0,16 20 ’ 0,16-0,075 30 >0,2. 5-10’ 0,2-0,16. 30-35 ’ 0,16-0,075. 40-50 ’ 0,075 15-20 >0,16. 10 ’ 0,16-0,075 30 <0,075 60
Максимальная крупность частиц, мм 0,3—0,5 10 0,8—1 1 1
Объемная масса, т/м3 3—3,6 3—3,5 3 2,6—3 2,8
Температура пульпы, °C: летом 60 45 36 60 50
зимой (при разжижении доТ;Х=1:5) 40-45 30—32 16—20 50—55 32—55
Содержание в подшламовой воле, кг на 1 т глинозема: Na2O 3—9 4—10 2,5 7,5—8
А1гО3 1 I (у 4—8 3 — 4,5—4,8
Примечание. Над чертой приведен гранулометрический состав частиц шлама, мм, а под
чертой — содержание частиц заданной крупности, % (мае.)
3.3. Предприятия производства
магния и титана
Магний получают из карналли-
та (минерал, содержащий хлори-
стые магний и калий) электроли-
тическим методом. После предва-
рительного обезвоживания сырь-
евая масса проходит вращающие-
ся и электролитические печи.
120
Отделяющийся хлор передается на
производство титана. Последний
выплавляется в рудотермических
печах со шлаками. После измель-
чения шлаки брикетируются с не-
фтяным коксом и обрабатывают-
ся хлором в шахтных электропе-
чах. В дальнейшем в реакторах про-
исходит процесс восстановления
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
титана до титановой губки с при-
менением магния, а образующий-
ся хлористый магний возвращает-
ся в производство.
Сточные воды при получении
магния поступают от охлаждения
теплообменников ртутных выпря-
мителей электролизеров, компрес-
соров, подшипников, держателей
электродов и установки литья слит-
ков, от промывки хлоропроводов и
аппаратуры, от очистки газов.
Сточные воды в производстве
титана образуются при охлаждении
рудотермических печей и печей
коксования брикетов, шахтных
электропечей, реакторов, от про-
мывки оборудования и из системы
газоочистки.
В табл. 3.17 приводятся расходы
сточных вод при производстве, маг-
ния и титана.
Сточные воды от охлаждения
печей и оборудования производств
магния и титана практически не
загрязнены. Они имеют температур-
ный перепад 10—15 °C.
Сточные воды от промывки
оборудования и газоочистки ука-
занных производств загрязнены: до
15 г/л взвешенными веществами,
Таблица 3.17
Удельные расходы сточных вод
титаномагниевого производства
Производство Норма водоотведения, м3 на 1 т продукции
загрязнен- ных вод вод, направ- ляемых в оборот
Рафинированного магния 4,5 125
Титановом губки 20,5 780
Примечание. В летний период коли- чество сточных вод увеличивается на 10%.
до 4—5 г/л соляной кислотой, до
16 г/л хлоридами, до 1,7 г/л маг-
нием и до 0,8 г/л титаном; их об-
щее солесодержание — до 30 г/л.
Сточные воды от охлаждения
печей и оборудования подвергают-
ся только охлаждению на градир-
нях и возвращаются в систему во-
дооборота. Сточные воды от про-
мывки хлоропроводов и систем га-
зоочистки, загрязненные взвешен-
ными веществами и соляной кис-
лотой, нейтрализуются известко-
вым молоком, отстаиваются с пред-
варительной коагуляцией, после
чего сбрасываются в водоем.
Отстаивание воды идет в две сту-
пени: в течение 1,5—2 ч без коагу-
ляции и в течение времени, при-
нимаемого по СНиП П-32-74 как
для сточных вод, содержащих мел-
кодиспергированную взвесь, но не
менее 2 ч.
Необходимое количество извес-
ти определяется в зависимости от
концентрации кислоты. Дозы коа-
гулянта следующие: ссрно-кислого
алюминия — 100—120 мг/л, поли-
акриламида — 0,4—1 мг/л.
Эффект очистки по взвешенным
веществам 99 % (остаточное содер-
жание механических примесей 20—
25 мг/л); снижение содержания маг-
ния и титана следует определять
опытным путем.
С целью сокращения поступле-
ния в водоем очищенных сточных
вод, содержащих большое количе-
ство хлористых солей, сточные воды
систем газоочистки могут исполь-
зоваться для получения гипохлори-
та кальция, хлорного железа и дру-
гих концентрированных хлорсодер-
жащих соединений.
121
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
3.4. Заводы цветной металлургии
К заводам цветной металлургии
относятся: цинковые, свинцовые,
свинцово-цинковые, никелевые,
медеплавильные, кобальтовые и
оловянные
Основное количество сточных вод
заводов цветной металлургии исполь-
зуется без очистки в замкнутых сис-
темах оборотного водоснабжения для
охлаждения оборудования.
Загрязненные сточные воды от
различных технологических опера-
ций подвергаются локальной очист-
ке. Расходы и состав загрязненных
сточных вод (табл. 3.18—3.24) ана-
логичны расходам и составу сточ-
ных вод предприятий обогащения
руд цветных металлов. Методы ло-
кальной очистки подобны методам,
применяемым на предприятиях обо-
гащения руд цветных металлов.
Таблица 3.18
Характеристика сточных вод цинковых заводов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
от всльп-цеха и тушения клинкера от кадмиевого цеха и промывки губки от цеха выщелачива- ния от электролитного цеха
от промывки дроса дренажные воды
Количество сточ- ных вод. к? на 1 т цинка —— — 230
процент общего стока 94 0,2 0,1 4,7 I
рн 7,2 3,8 1,8 7,6 1
Кислотность, мг-экв/л — 56,8 — 214,6
Щелочность,» 0,75 4 — 1,5 —
Концентрация заг- рязнений, мг/л грубодиспсрсныс примеси 45 ПО 310 278 114
сухой остаток 363 161 ПО 70 290 310 71 425
хлориды 8,7 9468 6188 20 51
сульфаты 204,5 76 498 40162 117,3 42 261
медь 0,1 0,3 0,8 0,1 Н,1
цинк 9 34 400 8800 2,4 20 600
мышьяк 0,004 0 3,9 0 0
122
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 3.19
Характеристика сточных вод свинцовых заводов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
от охлаждения кессонов и грануляции шлака от агломерацион- ного отделения от газоочистки
Количество сточных вол: м3 на I т свинца — — 76
процент общего стока 84 4 12
pH 7,3—8,2 8 3—8,4
Щелочность, мг-экв/л 1—7 3—5,6 —
Концентрация загрязнений, мг/л: грубодисперсные примеси 100—550 30—200 82 500
сухой остаток 150—3000 400—2800 8200
хлорилы 15—440 12—420 1660
сульфаты 100—1100 90—1100 2300
железо общее 1,6 0,8 1,2
медь 0,02 0,04 0,04
свинец 0,07 0,09 25
цинк 1 7,2 0,8
кадмий Следы — 4,5
мышьяк 0—0,5 0—0,2 0
сурьма Следы Следы —
Таблица 3.20
Характеристика сточных вод свинцово-цинковых заводов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
от электролитного пеха от цеха выщелачивания от всльц-цсха
Количество сточных вод: м3 на 1 тсвинца —— — 127,5
процент общего стока 15 0,3 6,5
pH 7,6 6,5—7,8 7,9
Щелочность, мг-экв/л 42 0.9—6 4,6
Концентрация загрязнений, мг/л: грубодисперсныс примеси 50 48 45—110
сухой остаток 610—2820 2800—6330 600—2500
хлориды 15—390 60—420 20—400
сульфаты 40—970 110—3025 100—1045
железо общее 1,5 1,2 0,5
мель 0,21 0,03—1,7 0.8—3
свинец 0,38 0,03—13,2 5,8
цинк 1,3—230 8,1—1966 1,2
никель 0 1,6 ——
кобальт 0 1,2 —
кадмий Следы 30,7 0,11
марганец 7,1 3,4 —
мышьяк 0,03 0,05 0,04
сурьма Следы 0,16 0,11 *
123
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Таблица 3.21
Характеристика сточных вод никелевых заводов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
от электролитного цеха Общий сток рафи- нировочного и электролитного цехов Разделение файнштейна никеля и про- мывка катодов Приготовление карбоната нике- ля и промывка катодов Промывка готового никеля
Фильтр- прессы Вакуум- прессы Промывка катодов и тканей
Количество сточ- ных вол, м} на 1 т никеля 6 6 15 90 (27+63) 9 0,9 0,1
pH 9,3 9 4,6 9,5 10,2 8,7 —
Щелочность, мг-экв/л 218 16 0,15 4,2 6,75 10,95 4,81
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодиспсрсн ые примеси 84,4 38 20 22 45,5 126 42,5
сухой остаток 180 500 12 400 1100 1960 504 47 857 2114
хлорилы — — — 220 2,4 11 350 272
сульфаты 28 200 6170 550 916 46 1500 256
карбонаты 2520 204 0 66 — — —
бикарбонаты 8174 561 0 122 — — —-
железо общее — — 0,7 0,7 0,03 0,09 0,15
медь (в фильтро- ванной воде) — 0 — 0,07 0,2 0,04 0,58
никель (в фильт- рованной воде) 26,7 0,05 161,2 0,27 2,32 14 9
кобальт (в фильт- рованной воле) 0,038 0 0,02 0 0,025 1 0,016
крезолы — — — — 9,3 1,5 0,12
ксантогенаты — — — 0,18 0 0 0
Таблица 3.22
Характеристика сточных вод медеплавильных заводов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вол
от грануляции ишака печей от охлаж- дения кессонов шахтных печей от разливки меди от грану- ляции меди от грану- ляции шлака и разливочных машин
отража- тельных шахтных анодной вайер- барговой
1 2 3 4 5 6 7 8
Количество сточ- ных вод: м1 на 1 т мели 124—230
процент обще- го Ьтока 19,5 35 15,5 3,7 4 0,3 22
124
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 3.22
1 2 3 4 5 6 7 8
pH 6,6 6,8 6,9 7,9 7,4 1,4 8,7
Кислотность, мг-экв/л — — — — 7,1 —
Щелочность,» 1 0,65 68 0 85 1,3 — 1,2
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодисперсн ые примеси 900 680 610 1900 3120 2300 44 250
сухой остаток 290 380 370 270 160 1310 480
сероводород 0 Следы — — 0 Следы —
хлорилы 10,6 12,8 9,2 5,2 10.6 25,6 —
сульфаты 151 183 186 105 33 787 —
железо общее 0,2 0,1 — — 0.1 — 0,1
мель 0,013 0,066 — 0,11 0,06 41 0,25
свинец 0,125 1,35 — — 0 2,87
цинк 0 0,22 — — 0 0,86 —
мышьяк -— — — — — 18 —
Характеристика сточных вод кобальтовых заводов
Таблица 3.23
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вол
от осаждения карбоната после фильтр прессов от приготов- ления гипо- хлорита натрия от электролиза и промывки от гидрометал- лургического получения кобальта
Количество сточных вод: mj на 1 т кобальта — — 11,5
процент общего стока 15 4 33 48
pH 8,6 10,3 9 8,5
Щелочность, мг-экв/л 29,3 4,3 13,4 4,9
Концентрация загрязне- ний, мг/л: грубодисперсн ые при- меси 350 75 155 116
сухой остаток 73 130 847 16 300 12 100
хлорилы 14 660 114 4135 3110
сульфаты 38 020 140 10 860 8600
карбонаты 586 67 420 0
бикарбонаты 962 0 177 0
железо общее (в фильтрованной воле) — 0,8 0,018 0,03
медь (в фильтрованной воде) 0 0 0 —
кобальт (в фильтро- ванной воле) 0,4 0,04 — —
кремнекислота — —• — - —
хлор активный 3,6 5 — Следы
125
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
Таблица 3.24
Характеристика сточных вод
оловянных заводов
Показатели Значения показателей за- грязненных сточных вод
от выщела- чивания от охлажде- ния пла- вильных печей и грануляции шлака
Количество сточ- ных вод: на 1 т меди 265
процент общего стока 40 60
pH — —
Концентрация заг- рязнений, мг/л: грубодиспсрсн ые примеси 843—1340 166
сухой остаток 5150—5680 292
хлориды 3600 —
медь 17—18 0,1
свинец 1,4—3 0,4
мышьяк 0,004—20 0,011
нефтепродукты 0—6,4 2,8
3.5. Золотоизвлекательные фабрики
В зависимости от состава руд и
формы присутствующего в них зо-
лота переработку золотосодержаще-
го сырья-пульпы осуществляют по
следующим технологическим схе-
мам:
— цианирование пульпы с ее
последующей фильтрацией или от-
мывкой золотосодержащего комп-
лекса противоточной декантацией;
— непосредственная сорбция зо-
лота из пульпы ионообменной смо-
лой. Выделение золота из растворов
осуществляют осаждением его с
применением цинка или путем элек-
тролиза;
— флотационное обогащение
руд с последующим извлечением
126
золота из концентрата плавкой или
цианированием;
— амальгамация руд с получе-
нием золота в виде амальгамы;
— гравитационное обогащение
руд с последующей переработкой
концентрата плавкой, цианирова-
нием или амальгамацией.
Сложные по составу руды пере-
рабатывают по комбинированным
схемам, включающим различные
сочетания указанных процессов.
В результате взаимодействия руд-
ных минералов с растворами в про-
цессе переработки руд и концент-
ратов в жидкую фазу пульпы пере-
ходят различные соли. Кроме того,
в ней содержатся вводимые в тех-
нологический процесс реагенты:
цианистые соли, флотационные
реагенты, цинк и др.
Источниками образования сточ-
ных вод золотоизвлекательных фаб-
рик являются:
— хвостовая пульпа цианирова-
ния, содержащая твердую и жидкую
фазы в соотношении 1 : (1,2—3).
Жидкая фаза включает в себя циа-
ниды (простые и комплексные), ро-
даниды, мышьяк и другие вещества;
— обеззолоченный раствор оса-
дительной установки, содержащий
те же компоненты;
— хвостовая пульпа флотации,
состоящая из смеси твердой и жид-
кой фаз в соотношении 1 : (2—10),
содержащая флотационные реаген-
ты (ксантогснат, сосновое масло и
др.) и катионы цветных металлов;
— сливы сгустителей концентра-
тов и хвостов флотации, содержащие
незначительное количество твердых
веществ (обычно менее 0,1 %), ка-
тионы цветных металлов и флота-
ционные реагенты.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Состав производственных сто-
ков зависит от состава исходного
сырья, технологической схемы его
переработки и применяемых реа-
гентов. Наиболее сложен состав
сточных вод фабрик, перерабаты-
вающих руды по комбинированным
схемам, включающим процессы
флотации, цианирования и амаль-
гамации.
В табл. 3.25 приведены данные по
расходу и составу сточных вод от
отдельных процессов и общего сто-
ка фабрики, работающей по ком-
бинированной схеме.
При очистке сточных вод золо-
тоизвлекательных фабрик предус-
матриваются усреднение состава,
обезвреживание токсичных веществ,
выделение из сточных вод твердой
фазы и ее складирование, осветле-
ние жидкой фазы с возвращением
воды в технологический процесс
или сбросом ее в водоем.
Таблица 3.25
Расходы и состав сточных вод золотоизвлекательных фабрик
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод
от процессов Обсззолочсн- иый раствор фильтрации от флота- ции Слив сгустителя концентрата Общий сток фабрики
сорбции фильтрации
Количество сточ- ных вод, м3 на 1 т руды 1,2—2,5 1,2—3,5 0,5—1 1,2—3,5 0,3—0,5 2—5
pH 10—12 8—11,5 10—12 6,8—7,5 8 9,5—11
Окисляемость, мг О?/л 9,2 4320 53,3—78,4 — 261—2620
Концентрация заг- рязняющих ве- ществ, мг/л сухой остаток общий 2180 582 1504 1789— 2658 1630 296—2400
хлориды С1— 170—550 100—120 — — — 192—280
сульфаты SOj 97—2695 38,7—130 — — — 108—151
цианиды CN- общие 90—570 32,5—92,5 200—264 Нет Нет 13—145
роданиды CNS~ 10-^29 13—27 26,3 Нет Нет 60—252
железо общее Fc 0,01—5,2 3 6 0,2—0,4 1,8 0,1—0,8
медь Си2* 0,87—49 1,1-4,1 6 0,01—0,08 0-0,1 0,04—49
свинец РЬ + — 6,52—52,2 167 0,5 0,3 0,1—1,5
цинк Zn2’ 0,9—20 14,4—30 100—186 — — 2—28
мышьяк As 1,5—40 1,5—3,7 0,1—2,4 0,05—0,32 0,05—0,07 0,8—3,1
сосновое масло Нет Нет Нет 6—14,7 4,4—6,2 5—27,4
ксаптогеиаты » » » 186—37,1 — 0,15—2,7
жесткость общая, мг-экв/л 1,79 4,4 — 18,6—37,1 — —
127
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
В комплекс сооружений по очи-
стке сточных вод входят: сборни-
ки (усреднители) производствен-
ных стоков; реагентное хозяйство
со складами реагентов; установка
для обезвреживания, включающая
смесители реагента со сточной во-
дой и камеру реакции; хвостовое
хозяйство, обеспечивающее гидро-
транспортирование и складирова-
ние хвостов (хвостохранилище),
возврат очищенной воды в произ-
водство или сброс в водоем.
Размер частиц твердой фазы
хвостовой пульпы 0,5—0,001 мм.
Осаждение грубодисперсных час-
тиц эффективно проходит в есте-
ственных условиях; осаждение
тонкодисперсных частиц (шламы,
топкие глины) иногда бывает зат-
руднено, при этом возникает не-
обходимость в применении коагу-
лянтов — извести, полиакрилами-
да и др.
Методы обезвреживания сточ-
ных вод основаны на переводе ток-
сичных соединений циана в неток-
сичные (окисление активным хло-
ром, перекисью водорода, озоном)
и удалении токсичных веществ из
реакционной среды.
При использовании для окис-
ления цианидов активного хлора в
щелочной среде (реагенты: жидкий
хлор, хлорная известь, гипохлорит
кальция или натрия) процесс про-
текает в две стадии: вначале обра-
зуется хлорциан (C1CN), который
затем в щелочной среде гидроли-
зуется и окисляется избытком ре-
агента:
С№ + ОС1- + Н2О -» C1CN + 2ОН-
2C1N + ЗОС1- + 2ОН- -> N2 +
+ 2СО2 + 5С1- + Н2О
Необходимо поддерживать pH =
= 10,5 + 11,5 и иметь избыток реа-
гента (остаточная концентрация ак-
тивного хлора 3—5 мг/л).
Хлор достаточно универсален и
очищает сточные воды от боль-
шинства токсичных веществ (кро-
ме ртути и ферроцианидов); сте-
пень очистки от мышьяка не пре-
вышает 70—80 %.
Основными недостатками этого
метода являются: 1) необходимость
дехлорировать остаточный актив-
ный хлор; 2) образование и накоп-
ление хлоридов и сульфатов в обо-
ротной воде.
Теоретический расход активно-
го хлора ХС1 для обезвреживания
сточных вод, содержащих простые
и комплексные растворимые циа-
ниды, составляет:
^С| = 2,73 (А + Q + 3,18Д
где А — концентрация простых ци-
анидов;
В — концентрация комплексных
цианидов меди (в пересчете на
циан);
С — концентрация комплексных
цианидов цинка (в пересчете на
циан).
Практически необходим избы-
ток реагента, обусловленный хло-
роемкостыо сточной воды и в 1,5—
3 раза превышающий теоретически
необходимое количество.
При отсутствии твердых хлоро-
продуктов для обезвреживания про-
изводственных стоков возможно
применение гипохлоритной пульпы
(ГХП), приготовляемой на месте из
жидкого хлора и известкового мо-
лока.
К перспективным методам окис-
ления цианидов относится приме-
128
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
нение перекиси водорода и озо-
на, которые обладают высокой
окислительной способностью и не
загрязняют очищаемую воду про-
дуктами восстановления окислите-
ля; при этом отсутствует опасность
выделения высокотоксичного
C1CN
Очистка воды с применением
Н2О2 проста и не требует сложной
аппаратуры:
CN- + 2Н2О2 -> CNO- + Н2О
CNO- + 2Н2О—» СО2 + NH3 + ОН-
Обезвреживание цианидов ведет-
ся при pH = 7 + 8 и температуре
20—30 вС. Катализаторами процесса
служат сульфаты металлов (Са, Mg,
Си и др.). Расход Н2О2 зависит от
концентрации цианидов. Теорети-
чески для обезвреживания 1 части
по массе CN* необходимо 1,3 час-
ти Н2О2.
Для полной очистки сточных вод
с небольшим содержанием циани-
дов (10 мг/л) требуется 3-кратный
по отношению к цианидам избы-
ток Н2О2, а при повышении кон-
центрации цианидов до 700 мг/л не-
обходим 10-кратный ее избыток. При
обработке пульпы этот избыток воз-
растает в 6—9 раз, так как реагент
дополнительно расходуется на
окисление сульфидов и других руд-
ных минералов. При применении
воздушного барботирования увели-
чивается эффективность процесса
обезвреживания.
Внедрение очистки производ-
ственных стоков с применением
перекиси водорода в промышлен-
ных условиях пока сдерживается
недостатком этого реагента.
При применении озона токсич-
ные компоненты производственных
стоков вначале окисляются до
CNO~, который при избытке О3
превращается в карбонаты и элемен-
тарный азот:
CN- + О3 -> CNO- + О2
2CNO" + ЗО3 + 2ОН- -» 2СО32“ +
+ N2 + ЗО2 + Н2О
Комплексные цианиды окисля-
ются так же, как и простые ме-
таллы, содержащиеся в комплек-
се, и выпадают в осадок в виде
основных карбонатов или гидро-
окисей. Теоретически для обезвре-
живания в растворе 1 части по
массе CN- необходимо 1,84 части
по массе озона; на практике рас-
ход значительно выше (3—4 части
по массе). При обезвреживании
пульпы расход озона увеличивает-
ся во много раз. Обезвреживание
озоном ведут при pH = 10+ 12. Ка-
тализаторами процесса служат
ионы меди (0,2—0,3 мг/л), никеля
(10—12 мг/л) и других металлов.
При их присутствии снижается
расход окислителя до 75 % теоре-
тически необходимого количества.
Преимущества метода озониро-
вания — легкость контроля процес-
са, возможность полной его авто-
матизации, отсутствие необходи-
мости приобретения и доставки ре-
агентов (что имеет особое значе-
ние для отдаленных районов). Од-
нако процесс энергоемок, а озо-
наторы сложны в обслуживании.
Озон не обезвреживает мышьяк и
гексацианофсрраты.
Обезвреживание производствен-
ных сточных вод озоном примерно
в 2 раза дороже по сравнению с очи-
сткой их активным хлором.
Возможна также очистка сточ-
ных вод выдувкой цианида, осно-
129
Глава 3. Очистка сточных вод в цветной металлургии
ванная на способности HCN вытес-
няться из раствора любой кислотой
(даже слабой угольной) и улету-
чиваться из него при температуре
+25,6 °C. Промышленные стоки
подкисляют серной кислотой или
сернистым газом до pH = 2,8—3,5;
цианистый водород выдувают воз-
духом, улавливают раствором
щелочи и возвращают в процесс.
Эффективность выдувки достигает
80 % при повышении температу-
ры до +40° С. Недостаток метода —
необходимость доочистки сточных
вод от роданидов, остатков циа-
нида и других примесей.
Очистка сточных вод от мышь-
яка осуществляется после обезвре-
живания других токсичных компо-
нентов пульпы и выделения из нее
твердой фазы. Она основана на пе-
реводе растворимых соединений
мышьяка (кислородсодержащих
анионов) в труднорастворимые
(рис. 3.1).
При применении извести обра-
зуются осадки:
— мышьяково-кислого кальция
(арсената кальция):
2H3AsO4 + ЗСа(ОН)2
» зса1(АзО.)г +6Н;О.
ф
— мышьяковисто-кислого каль-
ция (арсенита кальция):
2H3AsO3 ? ЗСа(ОН)2 ->
^3Cai(AsO1)!+6H;O
ф
Однако растворимость этих со-
единений в воде довольно велика,
и полное удаление мышьяка на
этой стадии очистки не обеспечи-
Рис. 3.1. Схема очистки сточных вод от
мышьяка:
/ — хвостовая пульпа после обезвреживания;
// — осадок; III — раствор Са(ОН)2, IV — ос-
ветленные производственные стоки (содержат
As’- и As5-); V — пульпа с известью; VI — ос-
ветленные стоки после вторичного отстаивания;
VII — окислитель (С12, О3, Н2О2 и др.) для пе-
ревода As’- и As1-, VIII — раствор As5-; IX —
раствор Н3РО4 + Са(ОН)2 или FeCI3 6Н2О; X —
пульпа с реагентами; XI — осадок Ca3(AsO3)2,
Ca3(AsO4)2, XII — очищенные сточные воды
(около 0,05 мг/л As); XIII — остаточные осад-
ки; 1 — отстойники; 2 — накопители осадка
вается. Образующиеся осадки требу-
ют специального складирования,
исключающего их контакты с грун-
товыми водами.
Последующая стадия очистки
включает удаление из осветленной
сточной воды остаточного мышь-
яка с применением железа или
фосфата.
Очистка с применением желе-
130
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
за основана на образовании труд-
норастворимых осадков арсената
железа. Извлечение мышьяка из
воды происходит не непосред-
ственно солями железа, а его гид-
роокисями в момент их образова-
ния. Применяют соли трехвалент-
ного железа (FeCl3 6Н2О), возмож-
но также использование закисных
солей (FeSO4 7Н2О), но их расход
в 3—4 раза больше (по Fe). Оста-
точное содержание мышьяка в воде
обычно превышает 0,3 мг/л, что
больше ПДК в несколько раз.
Наиболее глубокой очистки
сточных вод достигают путем кон-
центрации мышьяка в виде твер-
дого раствора на осадке фосфата
кальция, образующемся при вза-
имодействии фосфорной кислоты
с Са(ОН)2 (могут также исполь-
зоваться природные фосфаты).
Фосфатный метод целесообразно
применять при исходном содер-
жании мышьяка в воде не более
100 мг/л.
Внедрен также сульфидно-купо-
росный метод очистки, включаю-
щий обработку сточных вод желез-
ным купоросом до pH = 6,7 + 7,2 и
моносульфатом железа, получае-
мым из свежеприготовленного ра-
створа железного купороса и сер-
нистого натрия. Из образовавшего-
ся осадка обратного вымывания
мышьяка не происходит.
131
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ГЛАВА 4
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
4.1. Производства азотопродуктов
4.1,1. Производство аммиака
В настоящее время для произ-
водства аммиака из природного и
попутного газов используют различ-
ные технологические схемы, отли-
чающиеся способами конверсии га-
зов и методами очистки конверти-
рованного газа. По способу конвер-
сии природного газа применяют две
схемы: I — с каталитической кон-
версией под атмосферным давлени-
ем; II — с каталитической конвер-
сией под давлением
Очистку конвертированного газа
от СО2 проводят абсорбцией мо-
ноэтаноламином, водой или вод-
но-щелочным раствором. Выделе-
ние из газа СО и доочистка от СО2
осуществляются абсорбцией медно-
аммиачным раствором или жидким
азотом. Кроме этих сточных вод в
процессе охлаждения газа в холо-
дильниках, скрубберах образуются
конденсаты. В канализацию сбрасы-
ваются также избыточное количе-
ство конденсата из циркуляцион-
ной системы и сточные воды от
пропарки и промывки оборудова-
ния, продувки котлов, охлаждения
компрессоров и т.д.
В процессе получения аммиака
132
из природного и попутного газов об-
разуются производственные сточ-
ные водьг не требующие специаль-
ной очистки (условно чистые) и заг-
рязненные
Сточные воды, не требующие
специальной очистки, используют в
системах оборотного водоснабжения
Количество этих вод зависит от при-
нятой схемы производства, особен-
но от способа очистки газа от СО2,
и составляет: при получении амми-
ака из природного газа по схеме I с
водной очисткой — 800—825 м3 на
1 т аммиака, с моноэтаноламино-
вой очисткой газа — 500—550 м3/т;
по схеме II с моноэтаноламиновой
очисткой газа ог СО2 и отмывкой от
СО жидким азотом — 640 м’/т Кон-
центрация аммиака в оборотной
воде, по данным заводов, не долж-
на превышать 3—5 мг/л. В воде, по-
даваемой на очистку газа от СО2,
концентрация диоксида углерода не
должна быть выше 30—50 мг/л В обо-
ротной воде от процесса медно-ам-
миачной очистки содержание Си2*
составляет до 0,5 мг/л.
Данные о количестве загрязнен-
ных сточных вод, образующихся
при получении аммиака с исполь-
зованием природного газа, пред-
ставлены в табл. 4.1
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 4.1
Характеристика сточных вод производства аммиака из природного газа
Технологический процесс, в котором образуется сточная вода Расход сточных вод, м3/т 4 Примесь Концентрация примеси, мг/л
Технологическая схема I Водная очистка газа от СО? 8,7 Диоксид углерода 35—50
Моноэтаноламиновая очистка газа от СО? 0,01 Бикарбонат натрия До 1000
Компрессия газа 08 Масло Следы
Медно-аммиачная и щелоч- ная очистка газа и регене- рация медно-аммиачного раствора 0,1—0,2 Медь Аммиак 1—5 До 100
Синтез аммиака 0,3—0,5 Аммиак Углеаммонийные соли Следы До 20 000
Пропарка и промывка оборудования 0,005—0,01 Медь Аммиак Диоксид углерода Масло Уксусная кислота До 1500 До 1500 До 1500 Следы До 1000
Технологическая схема II Моноэтаноламиновая очистка газа 0,01 Бикарбонат натрия 500—1000
Сжижение аммиака 0,05 Масло Следы
Продувка котлов 0,6 Щелочь Фосфорный ангидрид Диоксид кремния 80—220 500—3300 4600
П р и м с ч а н и с. Содержание масла определяли в воде после маслоуловителей.
Сточные воды отделения кон-
версии природного газа использу-
ют в системе оборотного водоснаб-
жения. В оборотный цикл поступа-
ют также (после газоотделителей и
градирни) сточные воды установ-
ки водной очистки газа от СО2. Для
уменьшения до нормы содержания
СО2 в воде после дегазации (а сле-
довательно, и предотвращения
сброса продувочной воды в кана-
лизацию) дополнительно очищают
воду методом аэрации. Сточные
воды с установок компрессии газа
и сжижения аммиака, загрязненные
маслами, направляют в нефтело-
вушки отстойного типа и затем
сбрасывают в канализацию химичес-
ки загрязненных стоков завода. Ис-
пользование этих вод в системах
оборотного водоснабжения возмож-
но после тщательной доочистки их
от следов масел. Уловленные масла
направляют на установку регенера-
ции масел.
Наиболее загрязненными явля-
ются стоки установок медно-амми-
ачной и щелочной очистки газа и
регенерации медно-аммиачного ра-
створа. Для уменьшения потерь меди
133
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
и аммиака с отработанным раство-
ром каустика целесообразно заме-
нять щелочную очистку газа на очи-
стку аммиачной водой, которая ис-
пользуется затем для приготовления
аммиачных удобрений.
Часть сточных вод установки
медно-аммиачной очистки и реге-
нерации медно-аммиачного ра-
створа используют для приготов-
ления аммиачной воды (применя-
ют в сельском хозяйстве), а также
медно-аммиачного раствора. Неко-
торая часть воды может быть из-
расходована для промывки аппара-
туры перед ремонтом. Сточная вода
от пропарки и промывки оборудо-
вания в количестве 100—200 м3/мес.
отстаивается от масел и исполь-
зуется в качестве добавки в мсд-
но-аммиачный раствор, а также
(небольшое количество) для при-
готовления аммиачной воды. Заме-
на медно-аммиачного метода очи-
стки газа от СО методом отмывки
жидким азотом позволяет предот-
вратить образование загрязненных
сточных вод.
Сточные воды от мопоэтанол-
аминовой очистки газа, установки
синтеза аммиака, часть сточных вод
установки медно-аммиачной очист-
ки, а также продувочные воды кот-
лов (после нейтрализации) посту-
пают в канализацию химически заг-
рязненных сточных вод.
Доочистку сточных вод от ам-
миака проводят различными мето-
дами (электродиализ, паровая от-
дувка, ионный обмен), однако наи-
более эффективным и экономич-
ным является метод ионного обме-
на. Положительные результаты по-
лучены при использовании катио-
нитов: Wofatit F., Zewatit S 100,
134
Varion KS. Из отечественных иони-
тов применим катионит КУ-2, ди-
намическая обменная емкость ко-
торого по аммиаку составляет око-
ло 3 мг-экв/г. При содержании ам-
миака в исходной воде 0,2—1,0 г/л
катионит КУ-2 полностью очища-
ет воду. В процессе работы емкость
катионита практически не изменя-
ется. Полную регенерацию катио-
нита обеспечивает 10%-й раствор
серной кислоты. После регенерации
он содержит 50—60 г/л сульфата ам-
мония.
Если основное количество ам-
миака в сточной воде находится в
виде карбоната аммония, то при
ионировании выделяется СО2, ко-
торый поддерживает катионит во
взвешенном состоянии. При 80—90 °C
концентрация СО2 в конденсате
снижается с 580 до 25 мг/л.
Очищенная вода может быть ис-
пользована в системах оборотного
водоснабжения и даже для питания
котлов ТЭЦ.
Для извлечения меди из сточ-
ных вод производства аммиака так-
же используется метод ионного об-
мена.
4.1.2. Производство карбамида
Карбамид (мочевина) является
одним из наиболее концентриро-
ванных азотных удобрений, объем
производства которого непрерывно
возрастает. Синтез карбамида осу-
ществляют из аммиака и диоксида
углерода, причем применяют, как
правило, схемы с частичным или
полным рециклом NH3 и СО2.
При получении карбамида об-
разуется большое количество реак-
ционной воды. Сточными водами
являются также конденсат острого
Частпъ VI. Технологические решения очистки сточных вод
пара, подаваемого в паровые эжек-
торы, десорбер и другие аппараты,
а также вода, образующаяся при ох-
лаждении сальников плунжерных
насосов, смывы с полов и другие
неорганизованные сбросы (промыв-
ка оборудования, обогрев предох-
ранительных клапанов и т.п.).
Среднегодовое количество сточ-
ных вод составляет около 211—241 м3
на 1 т карбамида, в том числе воды,
нс требующей специальной очист-
ки, — около 210—240 м3 и загряз-
ненной — 0,8—1,05 м3.
Воды, нс требующие специаль-
ной очистки, используют в систе-
мах оборотного водоснабжения.
К загрязненным водам относятся:
реакционная вода (300 л/т); конден-
сат острого пара (около 0,3—0,5 м3/т);
вода, расходуемая на охлаждение и
неорганизованные сбросы (около
0,25-0,3 м3/т).
Данные, характеризующие поте-
ри аммиака и карбамида со сточны-
ми водами на различных стадиях тех-
нологического процесса, приведены
в табл. 4.2. В табл. 4 3 представлены
данные по распределению аммиака
и карбамида в конденсатах сокового
пара 1-й и 2-й ступеней выпарки,
из которых видно, что соковые пары
2-й ступени выпарки уносят значи-
тельное количество карбамида.
Таблица 4.2
Потери аммиака и карбамида со сточными водами на различных стадиях
технологического процесса производства карбамида
Сточная вода Содержание в сточной воде, г/л Количество сточных вод на 1 т карбамида, кт Средние потери на 1 т карбамида (в пересчете xaNIh), кг
аммиака карбамида
Конденсат хвостовых эжекторов выпарки 50—75 — 140 7,1
Конденсат охлаждения сальников плунжерных насосов 0,9—6,1 1,5—10,5 75 0,7
Вода после десорбера 1-й ciynciDi 2,0—4,4 5,3—6,4 825 5,0
Вода после десорбера 2-й ступе ги 0,07—0,11 5,3—6,4 900 3,0
Таблица 4.3
Распределение аммиака и карбамида в конденсатах сокового пара
1-й и 2-й ступеней выпарки
Место отбора пробы сточной воды Количество конденсата сокового пара, л/ч Содержание, г/л Расход, кт/ч
NH3 CO(NH2)2 NH3 COCNIhh
Конденсатор 1-й ступени выпарки 8900 9,4 2,7 83,6 24,0
Форкоидспсатор 2-й ступени выпарки 952 0,6 100,5 0,6 95,3
Конденсатор 2-й ступени выпарки 750 5,2 7,2 3,9 5,4
Дополнительный конденсатор 450 0,3 0,3 0,1 0,1
Всего: 11 052 — — 88,2 124,8
135
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
С целью снижения потерь аммиа-
ка и мочевины со сточными водами,
реализуют следующие мероприятия:
1) фракционная конденсация и про-
мывка соковых паров выпарки 2-й
ступени с получением концентриро-
ванного раствора, который может
быть возвращен в цикл выпарки;
2) частичная конденсация паров пос-
ле эжекторов с улавливанием прак-
тически всего содержащегося аммиа-
ка; 3) глубокая очистка сточных вод
от аммиака и карбамида с утилиза-
цией отгоняемого аммиака в цикле
производства карбамида или для по-
лучения нитрата аммония; 4) вклю-
чение в работу 2-й ступени абсорб-
ции и десорбции, этот узел может
быть подключен совместно или от-
дельно с узлом глубокой очистки
сточных вод.
Реализация указанных мероприя-
тий позволяет значительно снизить
производственные потери аммиака и
карбамида, уносимого с парами
выпарки 2-й ступени (см. табл. 4.3).
Потери аммиака можно умень-
шить, установив хвостовой конден-
сатор, рассчитанный на частичную
или полную конденсацию пара пос-
ле эжекторов, расход которого со-
ставляет около 150 кг/т. При этом од-
новременно возрастает количество
сокового конденсата и, соответ-
ственно, увеличивается нагрузка на
узел абсорбции—десорбции и кон-
денсатор дистилляции 2-й ступени.
Для глубокой очистки сточных
вод от карбамида проводится высо-
котемпературный гидролиз карбами-
да с последующей десорбцией или
ректификацией аммиачной воды и
использованием образующегося ам-
миака в производстве карбамида или
для получения других продуктов (на-
пример, нитрата аммония),
Установка глубокой очистки
сточных вод представлена на рис. 4.1
мочевины и повысить степень исполь-
зования сырья примерно до 90 %.
Включение в схему форконденсато-
ра 2-й ступени выпарки дает возмож-
ность вернуть в производство до 95 %
Вода
NH
Рис. 4.1. Принципиальная техноло-
гическая схема установки очист-
ки сточных вод производства кар-
бамида
1 — абсорбер; 2 — сборник; 3 — на-
сос; 4 — теплообменник; 5 — ректи-
фикационная колонна, 6— кипятиль-
ник, 7 — гидролизер; 8 — дефлегма-
тор-промыватсль, 9 — десорбер; 10 —
холодильник
Конденсат
сокового пара
\8
Пар
Пар
В канализацию
Е
о
о
£
тэ
о о
Газовые
выхлопы
Неорганизованные
сбросы
Раствор У АС
в промывную колонну
136
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Аммиачная вода, содержащая
15—20 % NH3 и незначительное
количество СО2, стекает из абсор-
бера 7 в сборник 2, из которого на-
сосом 3 через теплообменник 4 по-
дается под давлением до 2,0 МПа
в верхнюю часть колонны ректи-
фикации 5. В нижней части колон-
ны с помощью выносного кипя-
тильника 6 поддерживается темпе-
ратура 200—210 °C. Газовая фаза,
содержащая более 90 % NH3, менее
5 % СО2 и водяные пары, направля-
ется в дефлегматор-промыватель 8,
где образуется раствор углеаммо-
нийных солей (УАС), часть кото-
рого непрерывно отводится в про-
мывную колонну узла дистилляции
1-й ступени (на схеме не показан).
Очищенные от СО2 пары аммиака,
содержащие нс более 2 % водяных
паров, направляются на конденса-
цию или подаются в промывную ко-
лонну.
Жидкая фаза из кубовой части
колонны ректификации с содержа-
нием не более 6 % карбамида и око-
ло 0,2 % аммиака поступает в гид-
ролизер 7, в котором выдержива-
ется в течение 50—60 мин при 190—
200 "С для разложения карбамида до
NH3 и СО2. Газовая фаза из гидро-
лизера сбрасывается в колонну рек-
тификации 5, а жидкая фаза про-
ходит теплообменник 4, дроссели-
руется и поступает в десорбер 9. При
дросселировании от 2,0 МПа до ат-
мосферного давления и последую-
щей обработке раствора острым па-
ром из него выделяется аммиак. Очи-
щенная сточная вода из десорбера
через теплообменник 4 и холодиль-
ник 70 сбрасывается в канализацию.
По данным ряда предприятий,
концентрация аммиака в очищен-
ной сточной воде нс превышает
150 мг/л, а содержание карбамида
в воде снижается до 300—500 мг/л.
При направлении сточных вод про-
изводства карбамида на сооруже-
ния биологической очистки содер-
жание карбамида в воде нс долж-
но превышать 700 мг/л, аммиака —
65—70 мг/л.
Поэтому целесообразно прово-
дить биологическую очистку сточ-
ной воды производства карбамида
в смеси с другими сточными вода-
ми, содержащими органические
соединения. В этом случае карбамид
и аммиак будут активно использо-
ваться микроорганизмами в качестве
источников азота. Кроме того, сточ-
ные воды производства карбамида
после нейтрализации азотной кис-
лотой рекомендуется применять в
качестве жидких азотсодержащих
удобрений. Одним из путей исполь-
зования азота, содержащегося в
сточных водах производства карба-
мида, является управляемое куль-
тивирование водорослей на этих
сточных водах, что позволит полу-
чать питательные кормовые белки.
С целью ликвидации сброса
сточных вод производства карбами-
да, в цехе карбамида организуют
внутренний водооборотный' цикл
(спеццикл), включающий вентиля-
торную градирню, оборудованную
брызгоуловителями и мощными
вентиляторами, и циркуляционные
насосы. При этом в градирне долж-
но быть обеспечено испарение оп-
ределенного количества сточной
воды независимо от времени года и
метеорологических условий. Для
предотвращения выделения амми-
ака в атмосферу сточная вода пе-
ред подачей в спеццикл обрабаты-
137
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
вается диоксидом углерода. Накоп-
ление в оборотной воде углеаммо-
нийных солей и карбамида предот-
вращается путем подачи части этой
воды на орошение промывной ко-
лонны и абсорбера. Такая схема по-
зволяет не только предотвратить заг-
рязнение атмосферы, но и утили-
зировать ценные продукты. При
этом рекомендуется воду спеццик-
ла использовать в качестве охлаж-
дающего агента в теплообменной ап-
паратуре.
4.1.3. Производство аммиачной
селитры
Процесс получения аммиачной
селитры состоит из следующих ста-
дий: 1) получение растворов амми-
ачной селитры нейтрализацией
азотной кислоты газообразным ам-
миаком или аммиаксодержащими
газами; 2) упаривание растворов
аммиачной селитры до состояния
плава; 3) кристаллизация из плава
соли в виде частиц округлой фор-
мы (гранул), чешуек (пластинок) и
мелких кристаллов; 4) охлаждение
или сушка соли; 5) упаковка в тару
готового продукта
Полученные растворы аммиач-
ной селитры направляются на вы-
парную установку. Растворы 65%-й
концентрации NH4NO3 выпаривают
в две ступени.
Основным источником загряз-
ненных сточных вод являются кон-
денсаты соковых паров аппаратов
ИТН (использование тепла нейтра-
лизации) и выпарных установок.
Кроме того, сточные воды образу-
ются при охлаждении продуктов,
промывке аппаратуры, мытье по-
лов и т.д.
В настоящее время на многих
138
предприятиях барометрические
конденсаторы заменяют поверхно-
стными. Это позволяет значитель-
но уменьшить количество образую-
щихся сточных вод, увеличить кон-
центрацию примесей в воде.
В процессе производства амми-
ачной селитры образуются сточные
воды: 1) не требующие специаль-
ной очистки (условно чистые) —
воды от охлаждения продуктов;
2) загрязненные — конденсаты соко-
вых паров, а также воды от промыв-
ки аппаратуры, мытья полов и т.п.
Количество сточных вод, не требую-
щих специальной очистки, при ис-
пользовании оборотной системы во-
доснабжения составляет 50—70 м3 на
1 т аммиачной селитры. Количество
загрязненных сточных вод зависит
от способа конденсации соковых
паров, а также от их объема.
При использовании азотной
кислоты концентрацией от 43 до
58 % выход сокового пара на 1 т
селитры составляет 328—437 кг. В слу-
чае применения барометрических
конденсаторов расход сточных вод
при прохождении через одну сту-
пень возрастает примерно на 10 м3
на 1 т селитры. Суммарные потери
аммиака и селитры со сточными
водами от барометрических конден-
саторов составляют более 90 % от
общих потерь по цеху. Расход сточ-
ных вод, образующихся при охлаж-
дении сальников насосов, мытье
оборудования и полов, может дос-
тигать 0,8 м3 на 1 т аммиачной се-
литры, в том числе до 0,2 л/т ще-
лочного раствора после промывки
выпарных аппаратов. На современ-
ных предприятиях общий расход
загрязненных сточных вод состав-
ляет 0,6—0,8 м3/т.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Кроме того, сточные воды обра-
зуются в результате продувки обо-
ротных систем водоснабжения, при-
чем количество продувочных вод за-
висит от принятой схемы и в случае
подачи сточных вод после баромет-
рических конденсаторов в оборотную
систему достигает 7—10 % от мощ-
ности системы.
Потери аммиака и азотной кис-
лоты с соковым паром зависят от
эффективности работы нейтрализа-
ционных и выпарных установок, а
также от степени очистки соковых
паров в сепараторах. Обычно поте-
ри NH3 на 1 т NH4NO3 составляют
2—2,5 кг, потери HNO3 — 7—7,5 кг.
В случае конденсации соковых
паров в барометрических конденса-
торах концентрация NH3 в сточной
воде составляет 9—39 мг/л (в сред-
нем 25 мг/л), а концентрация
NH4NO3 — 30—15 мг/л (в среднем
55 мг/л). При замене этих конденса-
торов на поверхностные концент-
рация NH3 в конденсате возрастает
до 300—500 мг/л, a NH4NO3 — до
600—1800 мг/л (в некоторых случа-
ях — до 2,5 г/л и более).
Концентрация примесей в кон-
денсате от охлаждения отработан-
ного газа из скрубберов-нейтрали-
заторов составляет: NH3 — до 5 г/л
(или HNO3 - до 10 г/л) и NH4NO3 -
50-100 г/л.
Одним из наиболее рациональ-
ных решений является использова-
ние сточных вод производства ам-
миачной селитры, например, в про-
изводстве азотной кислоты для аб-
сорбции окислов азота. Однако при-
сутствие NH4NO3 в сточных водах не
дает возможности реализовать это
решение. Для достижения цели не-
обходимо: 1) резко снизить коли-
чество образующихся сточных вод
путем замены барометрических кон-
денсаторов на поверхностные;
2) очищать конденсат сокового пара
от содержащихся в нем NH4NO3 и
NH3.
Конденсат сокового пара очища-
ют в настоящее время методом ион-
ного обмена или путем отмывки со-
кового пара в промывателе тарель-
чатого типа, работающем по прин-
ципу парциального конденсатора.
Очистка конденсата сокового
пара методом ионного обмена. Кон-
денсат очищают в две ступени:
1) выделяют из воды NH4+ с помо-
щью катионита КУ-2 в Н-форме;
2) выделяют из воды NO7, исполь-
зуя слабоосновной анионит АН-2Ф.
Выбор катионита КУ-2 обосно-
ван тем, что он имеет значитель-
ную поглотительную емкость по
аммиаку (до 2 тыс. г-экв/м3), при-
чем сохраняет ее при 90—100 °C.
Катионит регенерируют 15—
20%-м раствором HNO3. Фильтр от-
мывают очищенным конденсатом до
содержания аммиака в промывной
воде около 0,5 мг/л. Анионит регене-
рируют 10%-м раствором аммиака. Ре-
генерационные растворы, содержа-
щие до 50 г/л NH4NO3 и 60 г/л HN3,
возвращают в производство амми-
ачной селитры.
Этот метод очистки конденса-
тов соковых паров внедрен на ряде
предприятий. Установка состоит из
трех катионитовых и трех аниони-
товых фильтров. Конденсат соково-
го пара с температурой около 35 °C,
содержащий 0,5 г/л аммиака и до
2,5 г/л NH4NO3 (общая концентра-
ция NH3 — 1,02 г/л), поступает в
один из трех Н-катионитовых филь-
тров. Насыщение смолы ведется до
139
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
тех пор, пока содержание NH3 в очи-
щенной воде не достигнет примерно
0,5 мг/л. Затем конденсат поступает
на анионитовый фильтр, в котором
очищается до остаточного содержа-
ния NO7 в воде примерно 0,5 мг/л.
Регенерация катионита осуществля-
ется 15%-м раствором HNO3 (30 м3
на одну регенерацию). Регенерацион-
ный раствор содержит 53,9 г/л
NH4NO3, 59,6 г/л HNO3. Количество
промывных вод — 32 м3. Отмывка ка-
тионита производится неочищенным
конденсатом сокового пара.
Оптимальными условиями про-
цесса регенерации являются:
Концентрация в конденсате, г/л:
NH/......................0,35
NH4NO3....................1,2
Концентрация HNO3, %..........15
Время контакта кислоты
с катионитом, мин.............30
Для очистки сточных вод про-
изводства аммиачной селитры, со-
держащих до 15 г/л NH3 и 7 г/л
NH4NO3, применяют метод ионно-
го обмена. Очищенную воду исполь-
зуют для питания парогенераторов
высокого давления.
Очистка сокового пара в промы-
вателях. Этот метод заключается в
том, что при прохождении соковых
паров через барботажный слой под-
кисленного азотной кислотой кон-
денсата, а затем через пленку кон-
денсата, образующуюся в результа-
те частичной конденсации соково-
го пара, последовательно происхо-
дит отмывка от примесей NH3 и
NH4NO3. Очищаются соковые пары
в промывателях тарельчатого типа.
Соковый пар вводится тангенциаль-
но через штуцер, расположенный
в нижней части аппарата, прохо-
140
дит затем через ситчатую тарелку,
орошаемую азотной кислотой, и
далее через вторую и третью тарел-
ки, на которых расположены охлаж-
дающие змеевики. В верхней части
промывателя имеется отбойный
слой из керамических колец Раши-
та общей высотой 200 мм. Образую-
щиеся в промывателе растворы, со-
держащие 14—17 % NH4NO3 и око-
ло 2 % HNO3, после нейтрализа-
ции возвращаются в производство.
Испытания промывателя в усло-
виях работы без подачи азотной кис-
лоты на первую тарелку показали,
что при нагрузке по соковому пару
около 0,6 т/ч и начальном содержа-
нии 4,2 г/л NH4NO3 и 1,3 г/л NH3
степень очистки в среднем состав-
ляет 86-90 % по NH4NO3 и 32-35 %
по NH3. Остаточная концентрация
примесей в конденсате сокового
пара: 0,51 г/л NH4NO3n 0,9 г/л NH3.
Расход воды на охлаждение соко-
вого пара — 2,5 м3/т.
На эффективности работы про-
мыватсля отрицательно сказывают-
ся колебания нагрузки, подачи ох-
лаждающей воды, а также вакуума
в системе.
В случае подачи азотной кисло-
ты на орошение в промыватель со-
ковый пар практически полностью
отмывается от аммиака, а содержа-
ние NH4NO3 в конденсате не пре-
вышает 0,5 г/л.
Комбинированная очистка сточных
вод. С целью повышения эффектив-
ности и экономичности очистки
конденсатов соковых паров рекомен-
дуется использовать комбинирован-
ную двухступенчатую схему, соглас-
но которой соковые пары сначала
очищаются в промывателях, затем
конденсируются в аппаратах поверх-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ностного типа и освобождаются от
остатков NH4NO3 и NH3 методом
ионного обмена. Общий вид схемы
приведен на рис. 4.2. Данная схема
позволяет достигнуть высокой эф-
фективности очистки и полностью
использовать очищенную воду в про-
цессе получения азотной кислоты и
в других производствах.
На ряде заводов часть сточной
воды производства аммиачной се-
литры используется для подачи на
орошение в абсорберы очистки воз-
духа, выходящего из сушильного
барабана или грануляционной баш-
ни, от частиц пыли По мере повы-
шения концентрации аммиачной
селитры в растворе часть его выво-
дится из цикла и направляется на
выпаривание, а к остающемуся ра-
створу добавляют сточную воду.
4.2. Производства серной
и соляной кислот
Серная кислота широко приме-
няется в промышленности, в связи
с чем ее производство предусмат-
ривается обычно в комплексе с ее
потребителями — производствами
суперфосфатных и сложных удобре-
ний, азотной, фосфорной и соля-
ной кислот, нитропродуктов и др.
Сырьем для получения серной
кислоты служит сернистый ангид-
рид, образующийся при обжиге
колчедана или сжигании серы; в от-
дельных случаях этот газ является
отходом производства (например, в
цветной металлургии). Газ промы-
вается от огарковой пыли, сушит-
ся и окисляется до серного ангид-
рида, который взаимодействует с
Рис. 4.2. Принципиальная схема очистки сокового пара и конденсата от NH3 и NH4OH:
1 — аппарат ИТН, 2 — промыватсль соковых паров, 3 — выпарной аппарат 1-й ступени, 4 —
выпарной аппарат 2-й ступени, 5— сепаратор; 6 — поверхностный конденсатор; 7 — напорный
бак азотной кислоты, 8 — гидрозатворы; 9 — холодильник; 10 — катионитовыс фильтры; СП —
соковый пар; КСП — конденсат сокового пара, ОК.СП — очищенный конденсат сокового пара,
ДН — донейтрализатор; ПЖЭ — парожидкостная эмульсия
141
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
водой или абсорбируется слабой
серной кислотой с получением кон-
диционной кислоты. Товарный про-
дукт, а также используемые для
промывки сернистого ангидрида
кислотные растворы охлаждаются в
оросительных трубчатых холодиль-
никах.
В зависимости от технологии и
метода получения серной кислоты
(нитрозный или контактный) удель-
ное количество воды, находящейся
в обороте, составляет 45—90 м3/т
кислоты. Основное количество воды
отводится от промывного (40 %) и
сушильно-абсорбционного отделе-
нии (55 %).
Оборотная вода при нормальных
условиях производства загрязнена
кислотой в пределах 0—50 мг/л
(при авариях с холодильниками —
до 0,2—1,5 г/л), содержание взве-
шенных веществ в ней составляет
до 100 мг/л, серно-кислого железа —
5—10 мг/л, а общее солесодержа-
ние — 0,5—0,8 г/л.
Безвозвратный сброс в канали-
зацию (в основном воды от промыв-
ки аппаратуры и продувочные воды
оборотной системы) не превышает
0,9—1,8 м3 на 1 т кислоты (2—2,5 %
количества оборотной воды). Очист-
ка воды в аварийных случаях поступ-
ления в оборотную систему водо-
снабжения серной кислоты предус-
матривается на станции нейтрали-
зации с использованием известко-
вого молока или соды.
Безвозвратный сброс поступает
в производственно-ливневую кана-
лизацию или направляется в систе-
му канализации солесодержащих
вод промышленного узла.
Соляная кислота получается при
взаимодействии хлористого натрия
142
с серной кислотой в процессе на-
гревания в сульфатных котлах. Об-
разующийся газообразный хлорис-
тый водород очищается от приме-
сей сульфата и остатков серной кис-
лоты, проходит целлярусовые хо-
лодильники (керамические сосуды,
охлаждаемые водой), поступает на
абсорберы, где при орошении во-
дой и образуется кислота. Сточные
воды в основном поступают от хо-
лодильников и загрязнены соляной
кислотой, концентрация которой
лежит в пределах 1—2 г/л.
’ Для нейтрализации сточных
вод, содержащих соляную кислоту,
предпочтительно применять извест-
няковые или доломитовые фильт-
ры. Выделяющиеся соли раствори-
мы в воде и не образуют на поверх-
ности загрузочного материала плен-
ки, препятствующей процессу ней-
трализации. Высота загрузочного
слоя — 1,2 м; крупность частиц ма-
териала — 4—6 см.
4.3. Производства соды
и содопродуктов
Производство кальцинирован-
ной соды Na2CO3 осуществляется в
основном аммиачным способом
(способ Сольвэ).
Сырьем служат хлорид натрия в
виде водного раствора (рассола) и
карбонатное сырье — мел или из-
вестняк. Реакция идет в присутствии
аммиака:
NaCl + NH3 + СО2 + Н2О ->
-> NaHCO3 + NH4CI
Бикарбонат натрия, как мало-
растворимая в данных условиях
соль, выпадает в осадок, а хлорид
аммония остается в растворе.
Процесс производства кальцини-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
рованной соды включает следующие
стадии: 1) очистка сырого рассола
от ионов Са2+ и Mg2+; 2) приготов-
ление известкового молока; 3) при-
готовление аммонизированного
рассола (абсорбция); 4) карбониза-
ция аммонизированного рассола;
5) фильтрование суспензии бикар-
боната натрия; сырой бикарбонат на-
трия направляется в отделение каль-
цинации, а маточная жидкость (на-
зываемая фильтровой жидкостью)
перекачивается в отделение дистил-
ляции; 6) кальцинация NaHCO3
(термическое разложение с образо-
ванием готового продукта — соды,
а также диоксида углерода и паров
воды); 7) дистилляция фильтровой
жидкости с целью регенерации ам-
миака и СО2; карбонаты и бикарбо-
наты аммония разлагаются при на-
гревании, а для разложения хлори-
да аммония фильтровая жидкость об-
рабатывается раствором известкового
молока и подается в дистиллер, в
котором происходит отгонка амми-
ака острым паром:
2NH4C1 + Са(ОН)2 -» 2NH3 +
+ СаС12 + 2Н2О
Оставшаяся дистиллерная жид-
кость охлаждается и перекачивает-
ся в специальные накопители «бе-
лые моря» или направляется на пе-
реработку.
Принципиальная схема произ-
водства кальцинированной соды
приведена на рис. 4.3 с выделением
основных материальных потоков.
В процессе получения кальцини-
Рис. 4.3. Принципиальная схема производства кальцинированной соды:
/ — очистка рассола; // — абсорбция; Ill — обжиг известняка и гашение извести; IV — карбо-
низация; V — фильтрация; VI — кальцинация; VII — дистилляция; VIII — смешение; 1 —
рассол; 2 — рассол очищенный; 3 — аммонизированный рассол; 4 — раствор NaHCOj, 5 —
фильтровая жидкость на производство хлористого аммония; 6 — фильтровая жидкость, 7 —
дистиллярная жидкость на производство хлористого кальция или в накопитель; 8 — шлам на
складирование в шламонакопитсль; 9— кокс; 10 — известняк; 11 — шлам на складирование в
шламопакопитель; 12 — известковое молоко; 13 — бикарбонат (NaHCO3); 14 — кальциниро-
ванная сода; 15 — природный газ, мазут; 16 — пар
143
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
рованной соды образуются сточные
воды, не требующие специальной
очистки (условно чистые) и загряз-
ненные. Общее количество сточных
вод зависит от применяемой систе-
мы водоснабжения. При использо-
вании схемы оборотного водоснаб-
жения среднегодовое количество
сточных вод на производство 1 т
Na2CO3 составляет около 10,5 м3, в
том числе не требующих специаль-
ной очистки — 0,5 м3 и загрязнен-
ных — до 10 м3. При схеме водоснаб-
жения с последовательным исполь-
зованием воды количество сточных
вод составляет 90—110 м3/т, в том
числе не требующих специальной
очистки — 80—100 м3 и загрязнен-
ных — 10 м3.
Сточные воды, не требующие
специальной очистки, используют в
качестве теплоносителя для охлаж-
дения продуктов и аппаратуры. Эта
вода имеет повышенную температу-
ру (30—40 °C) и практически не заг-
рязнена. Загрязненной водой являет-’
ся дистиллерная жидкость (8,5 м3 на
1 т соды). Составы жидкости, выхо-
дящей из дистиллера, а также взве-
шенных веществ, содержащихся в
этой жидкости, приведены в табл. 4.4.
Следует учитывать, что коли-
чество и состав сточных вод могут
изменяться в значительных преде-
лах (см. табл. 4.4) в зависимости от
качества исходного сырья, вида и
состояния оборудования.
Дистиллерная жидкость содер-
жит большое количество СаС12,
NaCl и других солей, значительное
количество взвешенных веществ.
Плотность дистиллерной жидкости
составляет 1,145 г/см3. При произ-
водстве 1 т Na2CO3 со сточной во-
дой (дистиллерной жидкостью)
сбрасывается до 1,1 т СаС12, 0,7 т
NaCl и других солей.
В процессе производства кальци-
нированной соды образуются также
менее загрязненные сточные воды,
так называемые «слабые» жидкости
(1 м3 на 1 т соды), содержащие не-
большое количество аммиака, соды,
карбоната и хлорида аммония. К ним
относятся: сточные воды из холодиль-
ника и промывателя газов содовых
печей, конденсат из конденсатора
дистилляции и холодильника дистил-
Таблица 4.4
Состав дистиллерной жидкости и взвешенных веществ,
содержащихся в ней
Показатели Концентрация примесей в дистиллерной жидкости г/л Состав взвешенных веществ дистиллерной жидкости, % (мае.)
Хлорил кальция 118—125 —
Хлорид натрия 58,6—80,0 —
Сульфат кальция 2,0—2,7 20—25
Гидроксид кальция 1,6—2,3 20—27
Взвешенные вещества 15,0—26,3 —
Аммиак 0,06—0,17 —
Диоксид углерода До 4 —-
Карбонат кальция — До 45
Гидроксид магния — 1—2
Оксиды металлов (R2O3) — 6—7
Диоксид кремния + вещества, нерас- творимые в НО — 6—7
144
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ляции и сточная вода из верхней боч-
ки промывателя воздуха.
При очистке рассола от солей
кальция и магния образуется оса-
док гидроксида магния и карбона-
та кальция в количестве 20—30 л
на 1 м3 очищенного рассола. В шла-
ме содержится 265—295 г/л NaCl,
до 295 г/л СаСО3 и около 40—50 г/л
прочих примесей (гидроксидов маг-
ния, кальция и др.).
Очистка сточных вод от хлори-
дов возможна путем переработки
дистиллерной или фильтровой жид-
кости с получением товарных про-
дуктов. В настоящее время разрабо-
таны и внедрены процессы полу-
чения хлорида кальция и натрия,
хлористого аммония, каустической
соды с использованием дистиллер-
ной жидкости.
На рис. 4.4 и 4.5 приведены прин-
ципиальные схемы получения хло-
ристого кальция и хлористого ам-
мония из дистиллерной или филь-
тровой жидкости.
Рис. 4.4. Принципиальная схема производ-
ства хлористого кальция.
/ — производство кальцинированной соды, II —
очистка дистиллерной жидкости, III — выпарка
до 38 % СаС12, IV — центрифугирование сус-
пензии СаС12, V— выпарка до 72 % СаС12, VI —
чешуирование продукта; VII — сушка и ох-
лаждение продукта; I — раствор CaSO4, 2 —
дистиллсрная жидкость, 3 — шлам, 4 — раствор
NaCl; 5 — вторичный конденсат на конденса-
тоочистку или закачку в рассольные скважи-
ны; 6 — очищенная дистиллерная жидкость,
7 — жидкий 38%-й СаС12, 8 — раствор NaCl
для рахтичного использования, 9 — первич-
ный конденсат на тсплоэнергоисточник, 10 —
пар; 11 — топочные газы: 12 — воздух; 13 —
чешуированный 78%-й СаС12
Рис. 4.5. Принципиальная схема производ-
ства хлористого аммония.
I — производство кальцинированной соды, II —
очистка фильтровой жидкости, III — дегаза-
ция фильтровой жидкости; IV — выпарка
фильтровой жидкости, V — отстаивание и
центрифугирование рассола NH4C1; VI — со-
лерастворснис, VII — кристаллизация NH4C1;
VIII — отстаивание и центрифугирование
NH4C1, 1 — фильтровая жидкость, 2 — амми-
ак, углекислота, 3 — шлам, 4 — чистый кон-
денсат на теплоисточник; 5 — рассол, 6 — вто-
ричный конденсат (75 % на закачку в рассоль-
ные скважины, 25 % на солерастворение); 7 —
маточный раствор (90%-й возврат на выпар-
ку); 8 — технический хлористый аммоний на
сушку и упаковку в тару
145
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
В табл 4.5 и 4.6 приведены сведе-
ния о количестве образующихся
сточных вод и наличии в них заг-
рязняющих веществ при производ-
стве различных содопродуктов.
На ряде предприятий дистил-
лерная жидкость закачивается в
скважины на глубину 1000—1500 м,
где состав подземных вод близок к
ее составу.
Таблица 4.5
Количество потребляемой воды и сточных вод производства
кальцинированной соды и содопродуктов
Вид производства Количество, mj на 1 т продукции Примечание
потребляемой воды сточных вод
Кальцинированной соды 100—140 8—10 Высокоминерализованный сток
Хлористого кальция 15—25 2—3 Слабоминерализованный сток
Хлористого аммония 89—95 3-4
Каустической соды 90—100 — *—
Таблица 4.6
Концентрация загрязнений в сточных водах производства
кальцинированной соды и содопродуктов
Показатели Значения показателей загрязненных сточных вод производства
кальцинированной соды извести хлористого кальция хлористого аммония
Температура,°C 70—89 25—30 60—70 50—60
Щелочность общая, мг-экв/л 40—44 2—3 1—2 2—3
PH 10—11 5—6 2—3 4—5
Концентрация загрязне- ний, мг/л: взвешенные вещества 20 000—24 000 200—300 100—200 200—300
сухой остаток 160 000—180 000 800—1000 200—300 1200—1400
СаС12 110 000—120 000 400—500 50—60 —
CaSO4 700—800 20—30 — —-
NH4OH 100—120 — 100—120 400—500
NTUCl — — 500—600
NaCl 50 000—60 000 — — —
4.4. Производства фосфорной
кислоты, фосфорных удобрений
и фосфора
Экстракционная фосфорная кис-
лота Экстракционный серно-кис-
лотный способ получения фосфор-
ной кислоты заключается в разло-
жении природных фосфатов серной
кислотой и в отделении образую-
щейся твердой фазы — сульфата
кальция — от раствора фосфорной
кислоты Обычно получаемая фос-
форная кислота имеет низкую кон-
центрацию (25—32 % Р2О5), поэто-
му ее упаривают до более высокой
концентрации
146
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
В зависимости от условий про-
ведения процесса и вида выделяе-
мого сульфата кальция различают
три способа производства экстрак-
ционной фосфорной кислоты: ди-
гидратный (CaSO4 • 2Н2О), полугид-
ратный (CaSO4 • 0,5Н2О) и ангид-
ритный (CaSO4). Наиболее распро-
странен дигидратный способ, обес-
печивающий получение при 65—80 °C
фосфорной кислоты с содержани-
ем 25-32 % Р2О5.
На получение 1 т 100%-го Р2О5
расходуется порядка 200—210 м3
воды. Основное количество воды
поступает на охлаждение продук-
тов, а также охлаждение и конден-
сацию паров в барометрических или
поверхностных конденсаторах.
Сточные воды после барометричес-
ких конденсаторов в количестве 45—
55 м3/т с содержанием иона фтора
не более 10 мг/л и pH ~ 6,5 обычно
сбрасываются в водоем без очистки.
Количество загрязненных сточных
вод (конденсат соковых паров ваку-
ум-выпарных установок, промыв-
ные воды систем концентрирования
фосфорной кислоты и узла фильт-
рации, аварийные сбросы и т.п.)
составляет 1,0—2,0 м3/т, в том числе
0,5—0,7 м3/т — сточные воды от про
мывки аппаратов и трубопроводов.
Конденсаты соковых паров ва-
куум-выпарных установок имеют
pH = 1,3, содержат порядка 600—
1000 мг/л фтора, 10—15 г/л Р2О5 и
до 10 г/л SiO2.
Сточные воды производства
фосфорной кислоты имеют pH =
= 1,4 + 1,5 и содержат в среднем (г/л):
so/-.......................... 3-4
F-.......................... 0,7-1,0
Р2О5.......................... 5-7
SiO2.......................... 2—4
Взвешенные вещества.......... 5—6
Сухой остаток.............. 12—16
Прокаленный остаток......... 7—10
Простой суперфосфат. На полу-
чение 1 т суперфосфата (100%-й
Р2О5) расходуется от 0,2 до 1,4 м3
воды. Из этого количества основная
часть выводится из процесса в виде
8—12%-го раствора крсмнефторис-
то-водородной кислоты, которая
направляется на переработку, а не-
большое количество составляет кон-
денсат водяных паров в газоходах,
гидрозатворах и т.п.
Гранулированный суперфосфат. На
получение 1 т гранулированного су-
перфосфата расходуется 1—3 м3 воды.
Количество загрязненных сточных
вод составляет 0,9—2,0 м3/т. В сточ-
ной воде содержится: 0,02—0,7 %
H2SiF6 (в зависимости от степени
нейтрализации свободной Р2О5 и
степени разбавления скрубберной
жидкости), 1—15 г/л Р2О5.
Двойной гранулированный супер-
фосфат. На производство 1 т двой-
ного гранулированного суперфос-
фата (100%-й Р2О5) расходуется
10—15 м3 воды. Количество загряз-
ненных сточных вод составляет
0,25—1,0 м3/т, содержание фторис-
то-водородной кислоты в них мо-
жет достигать 1,4 %. При использо-
вании известкового молока для до-
очистки газов в канализацию сбра-
сывается 0,07—0,1 м3/т сточной
воды, содержащей до 5 г/л СаО и
до 30 мг/л фтора; pH не менее 6,4.
Кремнефторид натрия. При
производстве кремнефторида на-
трия количество образующихся заг-
рязненных сточных вод составляет
около 16 м3/т. Сточные воды имеют
pH = 0,6 + 1,0 и содержат (в г/л):
147
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
НС1......................30—40
NaCl................... Около 20
Na2SiF6................. 10-15
Взвешенные вещества......... 5
Основной вредной примесью
сточных вод производств экстракци-
онной фосфорной кислоты и фос-
форных удобрений является крем-
нефтористоводородная (H2SiF6)
кислота и другие соединения фто-
ра. ПДК фтор-иона в воде водоемов
составляет 1,5 мг/л.
Образование значительных объе-
мов сточных вод и необходимость
их тщательной очистки связаны с
большими экономическими затра-
тами. Более целесообразным явля-
ется повторное использование сточ-
ных вод — организация замкнутых
оборотных циклов.
В производстве экстракционной
фосфорной кислоты необходимо за-
менять барометрические конденсато-
ры на поверхностные, что позволяет
практически ликвидировать образова-
ние большого количества сточных вод.
Конденсаты соковых паров могут быть
использованы для подпитки цирку-
ляционных систем отделения абсор-
бции или в отделении грануляции
суперфосфата. Для подпитки цирку-
ляционных систем отделений экст-
ракции и выпарки может служить
скрубберная жидкость производства
гранулированного суперфосфата. В
производстве фосфорной кислоты
можно применять нейтрализованную
и осветленную сточную воду для про-
мывки фильтровальной ткани, фос-
фогипса, оборудования и трубопро-
водов, для орошения барометричес-
ких конденсаторов и т.д.
При производстве фосфорных
удобрений значительное количество
сточных вод может быть употребле-
148
но повторно: для увлажнения супер-
фосфата в грануляционных бараба-
нах, разбавления серной кислоты,
приготовления известкового молока,
в процессе абсорбционной очистки
газов и т.п. Следует отметить, что
этот прием помогает избежать на-
копления вредных примесей в воде
в результате вывода части воды из
системы. Как указывалось, часть
сточных вод производства фосфор-
ных удобрений может использовать-
ся в процессе получения экстракци-
онной фосфорной кислоты.
Реагентные методы очистки
Фторсодержащие сточные воды
нейтрализуют обычно суспензией
мела (СаСО3).
Оптимальными параметрами
процесса нейтрализации являются:
концентрация H2SiF6 в исходной воде
не более 1 %; количество СаСО3 —
20 % сверх стехиометрического;
pH ~ 6. Остаточное содержание фто-
ра будет составлять около 25 мг/л.
Для увеличения эффективности
очистки целесообразно вводить в
сточную воду более растворимые со-
единения кальция, например, гид-
роксид кальция. Процесс нейтрали-
зации будет протекать по реакции:
H2SiF6 + ЗСа(ОН)2 -> 3CaF2 +
+ SiO2 + 4Н2О
Нейтрализация сточных вод из-
вестковым молоком при pH = 10+12
позволяет снизить содержание
ионов фтора в воде до 12—20 мг/л.
Для сокращения расхода извести
рекомендуется проводить процесс
нейтрализации в две стадии: сна-
чала мелом (до pH = 6 +7), затем
известковым молоком (до pH ~ 11).
Промежуточное осветление сточных
вод дает возможность снизить со-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
держание ионов фтора в сточной
воде до 8—10 мг/л.
Принципиальная технологичес-
кая схема установки нейтрализации
фторсодержащих сточных вод с ис-
пользованием СаСО3 представлена
на рис. 4.6. Обработанная в реакторах
сточная вода направляется на освет-
ление в отстойники, после чего по-
ступает на повторное использование
или идет в водоем. Осадок из отстой-
ников обезвоживается, а затем вы-
возится в шламонакопители.
Обезвреживание электрохимичес-
ким методом. Электрофоретическая
подвижность иона F- при 25 °C со-
ставляет 55,4 Ом-1 см2/г-экв.
Исследования по электрохими-
ческому обезвреживанию фторсо-
держащих сточных вод проводили
в 3-камерном электродиализаторе,
оборудованном платиновым анодом
и никелевым катодом, а также се-
лективными мембранами, анионо-
обменной на основе анионита мар-
ки ЭДЭ-10П и катионообменной на
основе катионита марки КУ-2. После
прохождения 0,62 А ч электриче-
ства (115 % от теоретически необ-
ходимого) количество фтора сни-
зилось с 720 до 1,4 мг/л, значение
pH — с 7,4 до 6,2.
Использование многокамерного
электродиализатора фильтр-пресс-
ного типа для очистки сточных
вод, содержащих 27 г/л фтора, обес-
печивает снижение концентрации
фтора в воде до 150 мг/л с выходом
по току 92 % в камерах обессолива-
ния и концентрирования. Продук-
том камер концентрирования (пос-
ле кристаллизации, фильтрования
и сушки) является твердая соль,
содержащая 98 % Na2SiF6. Последу-
ющая ионитная доочистка позволя-
ет снизить концентрацию ионов
фтора в воде до 5 мг/л Расход элек-
троэнергии на очистку 1 м3 состав-
ляет 17 кВт ч.
Обезвреживание методом ионно-
го обмена. Метод ионного обмена
целесообразно применять для очи-
стки сточных вод, содержащих не-
большие количества ионов фтора,
Рис. 4.6. Принципиальная технологическая схема установки нейтрализации фторсодер-
жащих сточных вод мелом*
1, 6 — бункеры; 2 — транспортер; 3 — склад мела; 4 — грейферный кран; 5 — сборник-
усреднитель, 7 — реактор, 8 — вентилятор
149
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
т.е. на завершающих стадиях очист-
ки, после обработки сточных вод
известью и мелом и электрохими-
ческого очищения.
Наибольшей емкостью по фто-
ру обладает анионит АВ-16г (до 56
мг-экв/л). Однако его регенерация
протекает успешно в случае приме-
нения анионита марки ЭДЭ-10П
В качестве регенерирующих раство-
ров используют водные растворы
NaOH, Na2CO3, NH4OH Лучшей
регенерирующей способностью об-
ладает 2—3%-й раствор NaOH. Пос-
ле регенерации анионита раствор,
содержащий 2—3 % NaF, может быть
использован для получения солей
фтора. Положительные результаты
дало применение для регенерации
анионита 10%-го раствора Na2CO3.
Схема установки обезвреживания
фторсодержащих сточных вод нейт-
рализацией с последующим ионным
обменом приведена на рис. 4.7. Пред-
ставленная схема обеспечивает вы-
сокоэффективную очистку сточных
вод от соединений фтора.
Доочистка другими методами.
Установлена возможность доочист-
ки сточных вод от ионов фтора с
помощью зернистого активного ок-
сида алюминия. Последний являет-
ся в данном случае анионитом, из-
бирательно обменивающим ионы
SO/' и ОН’, которыми он заряжен
при регенерации, на ионы F" Ра-
бочая емкость сорбента по фтору
принимается равной 900—1000 г
фтора на 1 м3 набухшего сорбента
Регенерацию сорбента рекоменду-
ется проводить 1—1,5%-м раствором
A12(SO4)3. Данный метод позволяет
снижать содержание ионов фтора в
воде до требуемых норм
Выделить фтор из воды можно,
соосаждая его с гидроксидами алю-
миния или магния, образующими-
ся при обработке воды солями
алюминия или магния При обес-
фторивании воды (pH = 5 + 5,5)
расход A12(SO4)3 на снижение содер-
жания фтора с 5 до 1 мг/л состав-
ляет 40—50 мг на 1 мг удаленного
фтора.
Доочистку фторсодержащих
сточных вод можно производить,
вводя в воду фосфат натрия и из-
весть, в результате чего образуются
малорастворимые в воде вещества
типа апатита:
ЗНРО/- + 5Са2+ + ЗОН" + F" ->
-» Ca5F(PO4)3>L + ЗН2О
При содержании фтора в исход-
ной воде 8—62 мг/л (после известко-
вания) концентрация его в очищен-
ной воде составляла 0,4—27,5 мг/л.
Реагент
на переработку
Рис. 4.7. Схема установки обезвреживания фторсодержащих сточных вод.
1 — нейтрализатор, 2 — отстойник, 3 — колонна с анионитом
150
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Для доочистки фторсодержащих
сточных вод возможно применение
суперфосфата, обеспечивающего
снижение содержания фтора в воде
с 8—17 до 0,5—1,5 мг/л.
Фосфор и термическая фосфор-
ная кислота. Сырьем для получе-
ния фосфора являются фосфориты.
Суммарная реакция восстановления
трикальцийфосфата углеродом и
возгонки фосфора выражается урав-
нением:
! 1 Са3(РО4)2 + 5С = Р2 + 5СО +
‘ I + ЗСаО - Q (Дж)
В процессе возгонки протекают
побочные реакции, в результате ко-
торых образуются: СО2, Н2, H2S,
РН3, SiF4 и др. Выходящий из печи
газ с содсржание*м 4—10 % (объемн.)
Р4, 65-85 % СО, 0,5-1 % SiF4 и дру-
гих продуктов очищается от пыли
(шихты) в электрофильтрах. Так как
частицы пыли содержат адсорбиро-
ванный фосфор, ее удаляют из бун-
керов электрофильтров водой, в
результате чего образуется сточная
вода — «котрельное молоко». Из
электрофильтров газ поступает в
конденсаторы фосфора, где промы-
вается водой и охлаждается при этом
до 60 “С. Сконденсировавшийся
жидкий фосфор собирается под во-
дой в сборниках.
Распределение содержания взве-
шенных примесей (шлама) между
жидким фосфором и водой в кон-
денсаторе зависит от pH среды. Со-
держание взвешенных веществ в
воде в кислой среде значительно
меньше, чем в нейтральной. Накоп-
ления ионов Са2+, Mg2+, SiO42-,
SO42~, С1~ в воде практически не
происходит.
В ваннах конденсаторов поддер-
живается постоянный уровень
воды. По мере накопления фосфо-
ра загрязненная вода сливается в
сборник сточных вод, а при сливе
фосфора освобождающийся объем
заполняется пропиточной водой.
Время полной замены воды со-
ставляет для первых (по ходу газа)
конденсаторов в среднем сутки.
Фосфорсодержащие сточные
воды образуются также при про-
мывке фосфора в хранилищах и от-
стойниках, промывке железнодо-
рожных цистерн и т.п.
Производство термической
фосфорной кислоты включает сле-
дующие процессы: 1) сжигание
жидкого фосфора; 2) охлаждение
газов; 3) гидратацию и абсорбцию
оксидов фосфора; 4) конденсацию
фосфорной кислоты и улавлива-
ние туманообразной фосфорной
кислоты.
Сточные воды, загрязненные
элементарным фосфором, образу-
ются в результате контакта воды с
фосфором при его хранении, а так-
же при промывке резервуаров, ци-
стерн и коммуникаций. При про-
мывке оборудования и коммуника-
ций образуются также; сточные
воды, загрязненные фосфорной
кислотой.
В некоторых схемах предусмат-
ривается доочистка газа перед
сбросом в атмосферу абсорбцией
водой. Однако образующиеся сточ-
ные воды, как правило, могут
быть использованы в системе гид-
ратации и абсорбции оксидов фос-
фора.
Для производства 1 т фосфора
требуется около 500 м3 воды, из них
475—480 м3 — для охлаждения про-
дуктов. На технологические нужды
расходуется 20—25 м3/т воды, одна-
151
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ко основное ее количество находит-
ся в циркуляционной системе. Ко-
личество загрязненных сточных
вод, содержащих элементарный
фосфор, составляет 5—8 м3 на 1 т
фосфора.
Количество воды, расходуемой
на производство 1 т фосфорной
кислоты, зависит от принятой тех-
нологической схемы производства
и составляет от 120 до 200 м3. При
использовании оборотной системы
водоснабжения на 1 т продукта об-
разуется 4—6 м3 продувочной воды
и 0,3—0,4 м3 сточной воды, загряз-
ненной фосфором и фосфорной
кислотой.
Содержание основных примесей
в сточных водах фосфорного про-
изводства на разных заводах, кон-
денсация фосфора на которых про-
исходит при различной величине
pH, приведено в табл. 4.7.
Из приведенных данных видно,
что при pH = 6,8 + 7,8 содержание
в воде взвешенных веществ резко
возрастает, а концентрация Р2О5,
F~ и SiO32- снижается. Следует от-
метить, что элементарный фосфор
содержится в основном в виде взве-
шенных частиц, так как раствори-
мость его в воде невелика. В некото-
рых случаях содержание фосфора
достигает 5600 мг/л.
Кроме указанных примесей, сточ-
ные воды содержат (в мг/л):
Цианиды................ 10—500
Сульфиды (H2S)...........10—20
Фенолы....................5—25
Фосфин.................Немного
Сухой остаток........1000—2500
На современных фосфорных за-
водах количество фосфорсодержа-
щих сточных вод составляет 5—6 тыс.
м3/сут.
«Котрслыюе молоко» содержит
8—40 % твердого остатка (из них
0,39—0,78 % Р4) и имеет плотность
от 1050 до 1300 кг/м3. Выход «кот-
рельной пыли» составляет в сред-
нем 190 кг на 1 т фосфора.
Сточные воды производства
фосфорной кислоты обычно очи-
щают совместно со сточными вода-
ми производства фосфора.
Предложенные способы очист-
ки предусматривают не только
обезвреживание сточных вод, но и
извлечение основного количества
фосфора с целью уменьшения про-
изводственных потерь. Это дости-
гается методом механической очи-
стки, так как фосфор находится в
воде в виде суспендированных ча-
стиц вместе с частицами шлама.
Фосфорсодержащие частицы шла-
ма отделяются от сточной воды в
отстойниках различных конструк-
Таблица 4.7
Содержание основных примесей сточных вод производства фосфора
при различных pH среды конденсации
pH Содержание примесей, г/л
взвешенные вещества Р4 Р2О5 Г SiOj2-
1,7—2,3 0,15—1,3 0,1—0,7 6,2—9,2 2,8—6,3 2,6—3,4
2,4—3,3 0,05—0,15 0,1—0,2 8,4—11,8 5,6—6,9 1,7—2,8
6,8—7,8 21,4—30,6 0,4—0,6 0,6-0,9 0,2—0,5 0,2—0,3
152
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ций, а также в гидроциклонах. Од-
нако эффективность процесса от-
стаивания недостаточна: за 2 ч —
60—80 %, за 4 ч — до 90 %. Предло-
женная схема очистки сточной
воды от фосфорного шлама, вклю-
чающая отстойник (отстаивание в
течение 1 ч) и два последователь-
но установленных гидроциклона
диаметром 75 мм, обеспечивает
80—85%-е осветление.
Для интенсификации процесса
осаждения частиц применяют коа-
гулянты [сульфат алюминия, хло-
рид железа (П)] и флокулянты (по-
лиакриламид). Обработка сточной
воды сульфатом алюминия в коли-
честве 25 мг/л позволяет повысить
эффект очистки воды от взвешен-
ных частиц до 98 %. Применение
полиакриламида (до 20 мг/л) обес-
печивает повышение производи-
тельности станции нейтрализации
примерно в 2 раза. Рекомендуемое
количество полиакриламида по от-
ношению к массе твердой фазы сус-
пензии составляет 0,2—0,3 %.
Образующийся в результате ме-
ханической очистки сточных вод
фосфорный шлам, содержащий 10—
30 % фосфора, направляется на сжи-
гание или на установку дистилляции.
Объем первичного шлама (в процен-
тах от объема воды) составляет 0,2—
2 % (1,4—2,0 % при pH = 6 + 9 и не
более 1 % в кислой среде).
Для очистки сточных вод от фос-
фора разработаны методы, основан-
ные на окислении взвешенных и
растворенных частиц фосфора кис-
лородом воздуха, хлором или дру-
гими окислителями. При окислении
кислородом воздуха:
Р4 + 5О2 + 6Н2О = 4Н3РО4
Взаимодействие фосфора и про-
дуктов его окисления с хлором мо-
жет быть описано уравнениями:
Р4 + 10Ц + 16Н2О = 4Н3РО4 + 20НС1
Н3РО3 + С12 + Н2О = Н3РО4 + 2НС1
Исследования показали, что
максимальная скорость окисления
получена при pH = 7 + 8. После
нейтрализации исходной сточной
воды известковым молоком и
осаждения взвешенных веществ
содержание фосфора снижается с
12—16 до 1,2 мг/л. Оставшийся в
воде фосфор полностью окисляет-
ся хлорной водой в течение 15 мин
при дозе хлора 25 мг/л. Для ин-
тенсификации процесса осажде-
ния взвеси используется полиак-
риламид.
Степень очистки сточных вод по
данной схеме зависит в большой
степени от эффективности работы
отстойников. Опыт эксплуатации
подобных установок показал, что
суспендированные частицы фосфо-
ра окисляются хлором медленно, и
поэтому содержание фосфора в очи-
щенной воде (после третьего кон-
тактного аппарата) составляет 0,4—
1,2 мг/л.
Следует отметить, что в щелоч-
ной среде интенсивно протекает
реакция образования из элементар-
ного фосфора фосфина — токсич-
ного и взрывоопасного газа. Поэто-
му нейтрализацию кислых фос-
форсодержащих сточных вод следу-
ет проводить осторожно, не допус-
кая образования щелочной среды
(pH — не более 7,5—8,0).
В настоящее время разработана
и внедрена схема очистки сточных
вод производства фосфора, обеспе-
чивающая возможность повторного
153
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
использования очищенных сточных
вод в производстве фосфора и фос-
форной кислоты.
Схема установки представлена
на рис. 4.8. Нейтральная или сла-
бощелочная сточная вода, в кото-
рую добавлен коагулянт — суль-
фат алюминия — в количестве до
25 мг/л, подается в отстойник Z,
где производится отделение фос-
форсодержащего шлама. Затем в
сточную воду вводится известко-
вое молоко и образующаяся в ре-
акторе взвесь отделяется от воды
в отстойнике 3. Перед поступле-
нием воды в отстойник в воду до-
зируется полиакриламид. Освет-
ленная сточная вода сливается в
сборник 4, из которого одна ее
часть направляется в производство
для повторного использования, а
другая — в аэрационную колонну 5
для отдувки токсичных газов (фос-
фина и др.). Очищенная сточная
вода также повторно использует-
ся на производстве. При отсутствии
необходимости в нейтрализации
перед вторичным осветлением в
сточную воду вводят хлорид каль-
ция. Очищенная вода содержит
(в мг/л):
Взвешенные вещества...... 100—150
Фосфорный ангидрид...... 150—200
Цианиды.................. 10—400
Фториды....................30—40
Сульфиды.................. 10—20
Фенолы..................... 4—15
Фосфор элементарный......... 3—4
Как показала практика, приме-
си очищенной сточной воды не ока-
зывают отрицательного воздействия
на технологические процессы и про-
дукты производства. Накопления ра-
створимых примесей в замкнутом
цикле использования воды не про-
исходит, так как большое количе-
ство воды расходуется на гранули-
рование шлака, смыв пыли с элек-
трофильтров, а также выводится со
шламами.
Схема повторного использова-
ния очищенных сточных вод в про-
изводстве фосфора и фосфорной
кислоты приведена на рис. 4.9. Эта
схема разработана с учетом различ-
ных требований, предъявляемых
потребителями к качеству исполь-
зуемой воды. Положительные ре-
зультаты промышленных испыта-
ний позволили ввести данную схе-
му очистки сточных вод и повтор-
Очищенная вода
на обезвреживание Шлам
на обезвреживание
Рис. 4.8. Схема установки очистки сточных вод производства фосфора:
/, 3 — отстойники; 2 — реактор; 4 — сборник очищенной воды; 5 — аэрационная колонна
на использование
Очищенная вода
на использование
154
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 4.9. Схема повторного использования очищенных сточных вод в производстве фос-
фора и фосфорной кислоты:
1 — сборник-усрсднитсль, 2— узел грануляции; 3 — ванна конденсаторов; 4 — гидрозатвор, 5 —
сборник воды для передавливания фосфора; 6 — сборник воды для смыва пыли в электрофиль-
трах, 7 — сборник воды дтя приготовления «глиняного молока», 8 — сборник воды для получе-
ния фосфорной кислоты, 9 — сборник воды для приготовления реагентов на установке очистки
сточных вод; 10 — сборник воды для приготовления «известкового молока», II — сборник воды
для промывки цистерн
ного использования очищенной
сточной воды в постоянную эксп-
луатацию
На основании полученного
опыта внедрения схемы повторно-
го использования очищенных сточ-
ных вод разработана принципиаль-
ная схема бессточного производ-
ства фосфора, представленная на
рис. 4.10. Эта балансовая схема пре-
дусматривает использование свежей
воды (из водоема) только для под-
питки системы оборотного водо-
снабжения (для охлаждения аппа-
ратов), а также для водоснабжения
котельной, лаборатории и для бы-
товых нужд.
Для подпитки замкнутых систем
водоснабжения, для мокрой пыле-
газоочистки, пылеуборки и техно-
логических процессов используют-
ся продувочная вода системы обо-
ротного водоснабжения и сточные
воды лабораторий.
Важно отметить, что данная схе-
ма позволяет полностью исключить
сброс в водоемы токсичных фос-
форсодержащих сточных вод.
4.5. Производства основного
органического и нефте-
химического синтеза
Промышленность основного
органического и нефтехимическо-
го синтеза включает большое число
различных производств. В настоящей
главе рассмотрены вопросы техно-
логии очистки сточных вод лишь
некоторых многотоннажных произ-
водств.
4.5.1. Производство акрилонитрила
Основным перспективным мето-
дом производства акрилонитрила яв-
ляется метод окислительного аммо-
нолиза пропилена. Синтез акрило-
нитрила проводят на висмут-фосфор-
молибденовом катализаторе при тем-
155
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Рис. 4.10. Принципиальная схема бессточного производства фосфора:
Цифры указывают материальные потоки в м’/сут
пературе 425—500 °C, давлении 0,1 —
0,6 МПа и времени контакта 1—3 с.
В исходную смесь, подаваемую в ре-
актор, добавляется водяной пар в ко-
личестве 2—3-х объемов на объем про-
пилена. Кроме того, продукты реак-
ции обогащаются водяным паром,
образующимся в процессе окисления.
Выходящая из реакторов паро-
газовая смесь содержит непрореа-
гировавшие аммиак и пропилен,
акрилонитрил, ацетонитрил, си-
нильную кислоту, альдегиды, а так-
же водяной пар, диоксид углерода
и азот. После охлаждения газ посту-
пает в абсорбер, орошаемый вод-
ным раствором серной (или уксус-
ной) кислоты, который связывает
аммиак в соль. Из полученного в
абсорбере водного раствора отгоня-
ют вначале летучие вещества, а ра-
створ сульфата аммония направля-
ют на переработку. Из смеси орга-
нических веществ отгоняют синиль-
ную кислоту, азеотропную смесь
акрилонитрила с водой и ацетонит-
рил. Далее акрилонитрил направля-
ют на ректификацию.
В процессе производства акрило-
нитрила образуются сульфатные
сточные воды в количестве 0,6 м3 на
1 т акрилонитрила и сточные воды
(конденсаты и другие), содержащие
нитрилы, в количестве до 6 м3/т.
Нитрильные сточные воды имеют
pH около 8 и содержат (в мг/л):
156
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Акрилонитрил......... 25000—30000
Ацетонитрил........... 30 000—35000
Синильная кислота.............200
Сукцинонитрил.................200
Смолы...................2000—3000
Бикарбонат натрия............1500
Сульфат натрия...............2000
Аммиак........................150
Диоксид углерода.............1200
Сульфатные сточные воды яв-
ляются водным раствором сульфа-
та аммония [до 30 % (мае.)], содер-
жащим свободную серную кислоту
[до 1 % (мае.)] и загрязненным тя-
желыми смолистыми веществами
[1-2 % (мае.)].
Обычные способы переработки
сульфатных сточных вод путем вы-
паривания и кристаллизации суль-
фата аммония для сточных вод про-
изводства акрилонитрила неприем-
лемы вследствие наличия в воде
тяжелых смолистых веществ. Эти
смолы осаждаются на кристаллах
сульфата аммония, резко снижая
его качество. Для переработки суль-
фатных сточных вод, загрязненных
смолами, разработано несколько
способов: 1) выделение сульфата
аммония из раствора, насыщенно-
го аммиаком; 2) выделение суль-
фата аммония вакуум-кристаллиза-
цией; 3) обработка сульфатных
сточных вод известью.
Метод выделения сульфата ам-
мония из раствора, насыщенного
аммиаком, основан на том, что ра-
створимость сульфата аммония в
водных растворах аммиака значи-
тельно уменьшается по сравнению
с растворимостью в воде. При этом
растворимость смол не изменяется.
Поэтому при насыщении охлажден-
ного раствора сульфата аммония ам-
миаком происходит кристаллизация
сульфата аммония, который выде-
ляется из раствора, захватывая лишь
небольшое количество примесей.
Степень извлечения сульфата аммо-
ния при рециркуляции маточных
растворов составляет 82,5 % Недо-
статком этого метода является боль-
шая энергоемкость и малая степень
извлечения.
При выделении сульфата аммо-
ния методом вакуумной кристалли-
зации смолы, содержащиеся в сточ-
ной воде, остаются в маточном ра-
створе и не загрязняют сульфат ам-
мония. Выделяющиеся кристаллы в
виде 85%-й пульпы направляются
на вакуум-фильтр, затем сушатся
при 100 °C. Коэффициент извлече-
ния сульфата аммония по этому
методу составляет 85—92,5 %. Полу-
ченный продукт отвечает требова-
ниям ГОСТ Недостаток метода —
низкая степень извлечения продук-
та из сточных вод.
Одним из перспективных мето-
дов является обработка сульфатных
сточных вод известью:
(NH4)2SO4 + Са(ОН)2->
->CaSO. 2Н,0 + 2NH.
Выделяющийся аммиак может
быть использован в процессе син-
теза акрилонитрила. Образующийся
в качестве побочного продукта гипс
(CaSO4 2Н2О) после соответствую-
щей обработки может служить стро-
ительным материалом Количество
извести составляет 102—110 % к рас-
четному. При эффективном переме-
шивании исходных продуктов про-
должительность реакции не превы-
шает 10 мин. Изменение температу-
ры в пределах 10—100 ’С нс оказы-
вает практического влияния на ско-
рость реакции. Для очистки гипса
от смол его промывают водой.
157
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Нитрильные сточные воды очи-
щают от нитрилов и синильной кис-
лоты на отгонной колонне. В резуль-
тате содержание нитрилов снижает-
ся до 3 тыс. мг/л, в том числе сум-
марное содержание акрилонитрила и
ацетонитрила составляет 1000 мг/л,
сукцинонитрила — 2 тыс. мг/л и си-
нильной кислоты — 100 мг/л.
Последующую очистку нитриль-
ных сточных вод проводят путем
щелочного гидролиза при следую-
щих параметрах процесса:
Концентрация NaOH, % (мае.).. 0,25
Температура, ’С......... 150—160
Продолжительность гидролиза, мин ... 15
В результате остаточная концен-
трация нитрилов в воде не превы-
шает 100—120 мг/л. К недостаткам
метода следует отнести необходи-
мость внесения в сточную воду зна-
чительных количеств щелочи, а
также высокое содержание нитри-
лов в очищенной воде.
Сточные воды целесообразно
доочищать биологическим мето-
дом, так как нитрилы и продукты
щелочного гидролиза (карбоновые
кислоты) поддаются биологическо-
му распаду.
4.5.2. Производство
синтетических жирных кислот
Синтетические жирные кисло-
ты (СЖК) получают путем жидко-
фазного каталитического окисления
парафина при атмосферном давле-
нии с использованием марганцево-
го катализатора. При окислении па-
рафина образуется смесь карбоно-
вых кислот Cj—С20 и выше, дикар-
боновые кислоты, альдегиды, ке-
тоны, лактоны, эфиры и другие
соединения.
158
В процессе производства СЖК на
многих стадиях используется вода.
Технологическая схема производства
СЖК с указанием источников об-
разования сточных вод представле-
на на рис. 4.11. Парафин и продукт,
возвращаемый со стадии разделения
(неомыляемые I), смешиваются с ка-
тализатором в смесителе 1 и далее
насосом подаются в колонну окис-
ления 2, в которую также поступает
воздух. При охлаждении отработан-
ного воздуха в холодильнике 3 часть
летучих продуктов конденсируется
и отделяется от воздуха в сепарато-
ре 4. Воздух же доочищается в про-
мывном скруббере 5 водой и выбра-
сывается в атмосферу.
По окончании процесса окис-
ления жидкость в колонне 2 ох-
лаждают до 80—90 “С и сливают в
шламоотстойник 6, в который до-
бавляют также немного воды.
Шлам (нерастворимые в оксидате
щелочные и марганцевые соли
низших дикарбоновых кислот) от-
деляется от органического слоя.
Последний непрерывно насосом
подается в промывную колонну 7,
где водой экстрагируются из ок-
сидата низшие водорастворимые
кислоты. Оксидат затем поступает
в омылители 8 и 9, в которых про-
изводится нейтрализация свобод-
ных карбоновых кислот 25%-м ра-
створом соды и гидролиз сложных
эфиров и лактонов 30%-м раство-
ром щелочи. Часть неомыленного
продукта отделяется в сепараторе 10
и поступает в сборник 77, другая
часть для завершения процесса
омыления из сепаратора насосом 12
подается в теплообменник 13, где
нагревается до 180 °C, затем в ав-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Катализатор
Рис. 4.11. Источники образования сточных вод в процессе производства синтетических
жирных кислот окислением парафина:
1 — смеситель, 2 — колонна окисления; 3 — холодильник; 4, 10, 16, 22 — сепараторы, 5 —
промывной скруббер; 6 — шламоотстойник; 7 — промывная колонна, 8, 9 — омылители; 11,
21, 23 — сборники, 12 — турбонасос, 13 — теплообменник, 14 — автоклав 15 — печь; 17 —
шнек; 18, 19 — аппараты с мешалкой, 20 — отстойник.
Сточные воды: I — водный конденсат; 11 — вода от промывки воздуха; /// — вода от промывки
оксидата; IV — конденсат после термической обработки мыла, V — сульфатная вода
токлав 14, в котором неомылен-
ные продукты отделяются и сте-
кают в сборник 11.
Мыло из автоклава 14 нагревают
в печи 75до 320—340 °C и после сни -
жения давления отделяют от паров
воды и неомыляемых веществ в се-
параторе 16. Обезвоженное мыло из
сепаратора 76 транспортируется
шнеком 17 в аппарат 18, куда до-
бавляется также вода. Мыльную
массу насосом подают в аппарат 19,
в котором соли разлагаются концен-
трированной серной кислотой при
нагревании и перемешивании с об-
разованием свободных карбоновых
кислот. Эмульсия разделяется в от-
стойнике 20. Верхний слой — кар-
боновые кислоты — стекает в сбор-
ник 21, откуда направляется на раз-
деление (перегонкой в глубоком ва-
кууме). Нижний слой — водный ра-
створ сульфата натрия — направ-
ляется на обезвреживание.
В сепараторе 22 конденсат раз-
деляется на органический и водный
слои. Органический слой (неомыля-
емые II) сливается в сборник 23 и
направляется на переработку
В процессе производства СЖК
образуется около 8 м3 сточных вод
на 1 т переработанного парафина.
Данные о количестве и составе
сточных вод приведены в табл 4.8.
159
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Таблица 4.8
Количество и состав сточных вод производства СЖК
Источник образо- вания сточной ВО- ЛЫ Количество сточной воды на 1 т парафина, м3 рн ХПК,г/л бпк5, г/л ВПК,., г/л Содержание летучих жирных ки- слот в пере- счете на ук- сусную, % (мае.) Содержа- ние суль- фата на- трия, г/л
Водный конденсат 0,12 1,4-2,6 247—284 86 187 22,4—245
Промывка воздуха 0,55 2,2—2,8 49,5-68,3 30 43,6 4,5—6,5 — -
Промывка окси- дата 0,45 3,1—4,1 67,9—112 39,5 65,6 6,3—10,2 —
Отделение катали- заторного шлама 0,3—0,4 2,9—3,6 54—75 14,3 31,2 4,5—6,3 —
Термическая обра- ботка мыла 0,6—0,7 6,8—7,6 21 7 13,8 1,5—2
Сульфатная вода 3.2—3,6 2,8—3,8 9,3—19 5,4 9,2 0,8—3,7 90—140
Промывка сырых жирных кислот 0,9—1 3,2—4,2 6—14 3,6 6,2 0,5—1,3 5—10
Подсушка сырых жирных кислот 0,04 3,2—3,8 38,4 23,8 32,8 3,4—4 —
Дистилляция сы- рых жирных ки- слот (вода баро- метрических кон- денсаторов) 1,2 6,5—6,9 0,8—2 0,5 1,3 0,09
Промывка аппара- тов и трубопрово- дов 0,05 6—7 2—3 — — —
Из приведенных данных видно,
что сточные воды производства
СЖК в значительной степени заг-
рязнены летучими органическими
веществами. Сульфатные сточные
воды и воды от процесса промыв-
ки СЖК содержат большое коли-
чество сульфата натрия.
Следует отметить, что сточные
воды, содержащие низкомолекуляр-
ные кислородсодержащие соедине-
ния (кислоты, кетоны, эфиры,
спирты), объединяются в отдель-
ный поток «кислых» сточных вод.
В состав этого потока входят вод-
ный конденсат, воды от промывки
воздуха и оксидата, а также вода
после подсушки сырых жирных кис-
лот. Усредненный поток кислых
сточных вод загрязнен в основном
низкомолекулярными жирными
кислотами С1—С4, содержание ко-
торых достигает 17—20 % (мае.).
Общий выход кислот составляет
6—7 % (мае.) от переработанного
парафина. В «кислых» сточных водах
могут присутствовать также кисло-
ты С5—С6 и дикарбоновые водора-
створимые кислоты. Исследования
показали, что количество нелетучих
кислот составляет 1,0—1,2 % от мас-
сы переработанного парафина. Эти
160
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
кислоты содержатся в воде после
промывки оксидата.
Содержание кислот в усреднен-
ном потоке кислых вод составляет,
[в % (мае.)]:
Муравьиная.................. 5,48
Уксусная...................... 5,04
Пропионовая.................. 2,4
Масляная...................... 1,98
В сульфатных сточных водах со-
держится до 1,5 % (мае.) низкомо-
лекулярных кислот, причем 30—80 %
приходится на долю уксусной кис-
лоты. Кроме того, в воде присутству-
ют дикарбоновые кислоты, кетоны,
сложные эфиры и другие вещества.
Наиболее загрязненными явля-
ются кислые и сульфатные сточные
воды, которые очищают на локаль-
ных установках.
Для очистки кислых сточных вод
используются различные методы: эк-
стракция, сорбция, ионный обмен,
азеотропная и экстрактивная рек-
тификация. Для извлечения кислот
С(—С4 из усредненного потока кис-
лых сточных вод наиболее целесо-
образным является метод азеотроп-
ной ректификации, в соответствии
с которым воды отгоняют от сме-
си, применяя в качестве разделяю-
щего компонента изоамил формиат.
Изоамилформиат образует с водой
гетероазеотропную смесь, имеющую
температуру кипения 89,7 вС и со-
держащую 23,5 % воды.
В процессе азеотропной ректифи-
кации кислых сточных вод образует-
ся осадок. В результате отгонки полу-
чается «черная» кислота, содержащая
0,4—0,6 % указанного осадка. Осадок
отделяется методом вакуум-фильтро-
вания и возвращается после промыв-
ки на переработку в производство.
Полученный дистиллят после выде-
ления из него изоамилформиата со-
держит 0,06—0,18 % муравьиной кис-
лоты, 0,2—0,4 % альдегидов и кето-
нов; ХПК составляет 2141—3289 мг/л.
Этот дистиллят может быть исполь-
зован для промывки воздуха и окси-
дата в процессе производства СЖК.
В результате ректификации «чер-
ной» кислоты получают товарные
муравьиную, уксусную, пропионо-
вую и масляную кислоты. Однако
качество этих кислот невысоко.
Для получения индивидуальных
кислот высокой степени чистоты
используется двухстадийная схема
выделения водорастворимых кислот
Cj—С4. С целью повышения качества
кислот рекомендуется предваритель-
но очищать воду от легколетучих ком-
понентов, представляющих собой
монокарбоновые кислоты, нейтраль-
ные продукты и другие вещества.
С целью получения муравьиной
кислоты, не содержащей примесей
других кислот, разработан метод пе-
реработки кислых сточных вод, зак-
лючающийся в этерификации кислот
метиловым спиртом в присутствии
серной кислоты. Этерификацию про-
водят в колонне 1 (рис. 4.12). Часть
метиловых эфиров и метилового
спирта отгоняется в этой колонне,
остальное количество — в ректифи-
кационной колонне 2. Сточная
вода, содержащая 0,24 % муравьи-
ной, 0,34 % уксусной, 0,27 % про-
пионовой и 0,28 % масляной кис-
лот, направляется на нейтрализа-
цию и биологическую доочистку.
В ректификационной колонне 3 из
смеси метиловых эфиров и метило-
вого спирта выделяется метилфор-
миат, который омылястся затем
25%-м раствором кальцинирован-
ной соды в омылитсле 4, метило-
161
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Метилформиат
Рис. 4.12. Схема переработки кислых сточных вод производства СЖК.
1 — этерификациоиная колонна, 2, 3, 10 — ректификационные колонны, 4, 7 — омылители;
5, 8 — аппараты регенерации метилового спирта; 6, 9 — сушильные аппараты
вый спирт отгоняется в аппарате 5,
и после сушки в аппарате 6 получа-
ют товарный формиат натрия
Смесь метилового спирта и ме-
тиловых эфиров кислот С2—С4 омы-
ляют известковым раствором в омы-
лителе 7, отгоняют метиловый спирт
в аппарате 8 и кальциевые соли кис-
лот С2—С4 направляют в сушилку 9.
Водный раствор метилового спир-
та подают в ректификационную ко-
лонну 10. Полученный метиловый
спирт направляют на этерифика-
цию, а сточную воду — на установ-
ку биологической доочистки.
Шламовые воды и воды от про-
мывки оксидата после отделения
нелетучих примесей могут быть ис-
пользованы для промывки отходя-
щего запыленного воздуха.
Кислые сточные воды производ-
ства СЖК могут использоваться для
обработки призабойных зон сква-
жин и глин в производстве красно-
го кирпича, для получения азотных
удобрений.
Сульфатные сточные воды со-
держат в среднем 12 % сульфата на-
трия Повышение концентрации
сульфата натрия в растворе возмож-
но путем возврата всего объема суль-
фатных вод на стадию приготовле-
ния мыльного клея и их постоян-
ной рециркуляции
Извлечение сульфата натрия из
сточных вод осуществляют несколь-
кими методами: двойной перекри-
сталлизацией в распылительных су-
шилках или аппаратах кипящего
слоя, высаливанием каустической
содой или выделением с помощью
электролиза. В промышленности
большее распространение получи-
ли первые два метода.
При обезвреживании сточных
вод по первому методу сульфатную
воду нейтрализуют кальцинирован-
ной содой и подают на вакуум-вы-
парную установку Выходящие из нее
пары воды конденсируются в баро-
метрическом конденсаторе и сбра-
сываются в канализацию Сульфат-
ный раствор, содержащий 25—28 %
сульфата натрия, обезвоживается
162
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
в распылительных сушилках, и по-
рошок сульфата натрия отделяется
от парогазовой фазы в циклонах. По-
лучаемый сульфат натрия содержит:
86—90 % Na2SO4, 9—13 % органи-
ческих соединений, 0,2—0,3 % со-
лей железа и марганца, 0,5 % влаги.
Пылевидная форма и малая насып-
ная масса (0,4—0,6 г/см3) затрудня-
ют его использование в промышлен-
ности. Для получения пригодного
сульфата натрия производят его гра-
нулирование. Основной недостаток
данного метода — низкие экономи-
ческие показатели.
Более экономичным является
метод очистки сульфатных сточных
вод в аппаратах кипящего слоя с
получением технического гранули-
рованного сульфата натрия.
Сульфатные воды, упаренные до
25—27%-й концентрации, подогре-
ваются до 80—90 °C и через распре-
делительный коллектор распыли-
тельных форсунок распыляются над
поверхностью кипящего слоя. Аппа-
рат кипящего слоя представляет
собой стальной цилиндр высотой
6 тыс. мм с внутренним диаметром
2260 мм, футерованный огнеупор-
ным шамотным кирпичом.
Опыт эксплуатации установки
обезвреживания сульфатных вод в
аппаратах кипящего слоя дал по-
ложительные результаты. Получае-
мый сульфат натрия имеет разме-
ры гранул от 0,25 до 7 мм (основ-
ная часть 2—3 мм), насыпную мас-
су 1 г/см3 и содержит 90—93 % ос-
новного вещества.
Следует отметить, что содержа-
ние основного вещества в товарном
сульфате натрия определяется в
первую очередь степенью отстоя
жировой части из раствора и его pH.
С понижением pH исходного ра-
створа содержание основного веще-
ства в продукте увеличивается.
Основными недостатками данно-
го метода являются образование боль-
шого количества загрязненных отра-
ботанных газов, а также «зарастание»
отдельных участков аппарата сульфа-
том натрия. Огходящие газы содержат
его мелкодисперсные частицы и орга-
нические вещества, придающие газам
запах. Газы, очищенные от частиц
сульфата натрия, обезвреживаются
сжиганием при высоких температурах
(600—700 °C) в котлах-утилизаторах.
Тепло отходящего газа и сжигаемого
в топке мазута используется для по-
лучения пара.
Содержащиеся в сточных водах
жирные кислоты и соответствующие
им альдегиды поддаются биологичес-
кому распаду. Максимальная концен-
трация сульфата натрия в воде, по-
даваемой на биологическую очист-
ку, не должна превышать 3 тыс. мг/л.
Биологическая очистка сточных
вод производства жирных кислот
показала, что высокая степень очи-
стки наблюдается при следующих
параметрах:
Время аэрации, ч.................24
Концентрация активного ила
в аэротенке, г/л ...............3
pH........:...................;. 7,8
БПКП, мг/л.....................400
Концентрация, мг/л:
азота аммонийного.............30
фосфора.......................5
Очищенная сточная вода имела
БПКп = 17 мг/л. В составе микро-
флоры активного ила обнаружены:
Pseudomonas (60 %), Bacillus (18 %),
Bacterium (12 %), Sarcina (5 %),
Fundi (5 %).
163
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
В связи с тем, что сточные воды
производства СЖК являются сильно
загрязненными (ХПК смешанного
стока составляет 8—15 г/л, БПКп =
= 3—6 г/л), перед подачей на био-
логические очистные сооружения
они должны быть разбавлены до со-
держания органических веществ, со-
ответствующего ХПК = 1000 мг/л и
БПКп < 650 мг/л. Данные очистки
сточных вод при времени аэрации
16 ч представлены в табл. 4.9
Таблица 4.9
Результаты биологической очистки
сточных вод производства СЖК
Показатели Исходная сточная вода Очищенная сточная вода
Запах Специфический Без запаха
Цвет Желтоватая Бесцветная
ХПК, мг/л 1000 39
Ы1К, мг/л 655 20
pH 7,5 8,3
Концентрация ила, г/л — 3,5
Иловый индекс, мл/г — 75
Зольность ила, % — 33,1
Для разбавления сточных вод
производства СЖК могут быть ис-
пользованы хозяйственно-фекаль-
ные, условно чистые и другие сточ-
ные воды. Окислительную мощность
аэротенков при очистке сточных вод
производства СЖК следует прини-
мать равной 950 г/(м3 сут).
4.5.3. Производство бутадиена
Основным перспективным спосо-
бом производства бутадиена-1,3 (ди-
винила) в настоящее время являет-
ся двухстадийное каталитическое де-
гидрирование бутана и бутиленов.
Способ производства бутадиена по
двухстадийной схеме состоит из сле-
164
дующих основных стадий: 1) очист-
ка исходного сырья (ректификация,
осушка, очистка от сернистых соеди-
нений), 2) каталитическое дегидри-
рование бутана в бутилены; 3) ком-
прессия и разделение контактного
газа с выделением бутан-бутилено-
вой фракции; 4) отделение бутана
от бутиленов; 5) каталитическое де-
гидрирование бутиленов в бутадиен;
6) компрессия и разделение контакт-
ного газа с выделением бутилен-бу-
тадиеновой фракции, 7) выделение
и концентрирование бутадиена из его
смесей с бутиленами.
Значительные количества воды
расходуются в процессах выделения
и очистки бутадиена, особенно при
охлаждении и промывке контакт-
ного газа в скрубберах. Для очистки
бутадиенсодержащих фракций от
ацетиленовых соединений, а также
для выделения бутадиена промыш-
ленное применение получил метод
хемосорбции с водно-аммиачным
раствором ацетата меди (I). Это
обусловливает попадание в сточные
воды аммиака и ионов меди.
При экстрактивной ректифика-
ции бутан-бутиленовой фракции
углеводородов с применением се-
лективных растворителей (напри-
мер, водных растворов ацетона и
ацетонитрила, диметил-формами-
да) образуются сточные воды, заг-
рязненные соответствующими ра-
створителями.
В процессах промывки и охлаж-
дения контактного газа первой и вто-
рой стадий дегидрирования образу-
ется сточная вода, которая затем ис-
пользуется в оборотной системе
Количество и состав сточных вод
производства бутадиена приведены
в табл. 4.10.
Количество и состав сточных вод производства бутадиена
Таблица 4.10
Стадии процесса Расход сточных вод, м5/т pH хпк БПКП Содержание, г/л
средний макси- мальный взвешенные вещества сухой остаток углеводо- роды специфические примеси
Дегидрирование бу- тана в бутилены 0,4 0,6 11 0,3—0,47 0,3—0,34 До Ю 0,16 0,15 Хром (Сг6+) — до 1,5
Разделение контакт- ного газа дегидриро- вания бутана 0,1 0,2 — 3,0 2,1 0,05 0,13 1,0 Азот— 0,1
Экстрактивная рек- тификация бутан- бутиленовой фракции 0,5 0,65 7,2 3,8—4,1 2,8 1,2 Ацетон — до 0,15 или ацетонитрил — до 0,5
Дегидрирование бу- тиленов в бутадиен 15—17,5 18—21 — 0,89—0,96 0,7 — — 0,3 Азот — 0,04
Разделение контакт- ного газа дегидриро- вания бутиленов 0,1 0,2 8,6 8,0 6,0 0,05 — 2,8 —
Выделение и очистка бутадиена 0,2 0,3 — 0,3 0,2 — — — —
Выделение изобути- лена из бутиленовой фракции 0,2 0,3 0,35 0,3 — — 0,1 NaOH —до 5,0
Охлаждение сальни- ков насосов 3,0 3,5 — 1,0 0,8 — 0,14 0,4 —
Всего: 19,5—22,0 23,8—26,8
'асть И/. Технологические решения очистки сточных вод
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
При производстве бутадиена из
бутана значительное количество
сточных вод используется в техно-
логических процессах в специаль-
ных системах оборотного водоснаб-
жения. При промывке и охлажде-
нии контактного газа процесса де-
гидрирования бутана в бутилены
количество воды, выводимой из
оборотной системы, определяется
количеством катализаторной пыли,
улавливаемой этой водой. При рас-
ходе воды 4—6 м3 на 1 т бутадиена
из системы выводится до 10 % воды,
находящейся в обороте. Сточная вода
содержит, в зависимости от вида и
качества катализатора, до 10 г/л ка-
тализаторной пыли и до 1,5 г/л ра-
створенных ионов хрома.
При промывке и охлаждении
контактного газа процесса дегидри-
рования бутиленов в бутадиен рас-
ходуется до 280 м3/т оборотной
воды, причем из системы выводит-
ся до 32 м3/т избыточного количе-
ства воды, образующейся вслед-
ствие конденсации водяного пара,
содержащегося в контактном газе.
Сточные воды содержат бутилены,
бутадиен и др. Следует отметить, что
в канализацию сбрасывается 15—
17,5 м3/т сточных вод, остальное
количество сточной воды исполь-
зуется в производстве.
После очистки от ацетиленовых
углеводородов водно-аммиачным
раствором ацетата меди бутадиен
промывают водой, 0,2—0,3 м3/т ко-
торой сбрасывается в канализацию.
Небольшое количество сточной
воды (около 0,07 м3/т), содержащей
ионы меди (до 10 г/л), образуется в
процессе концентрирования бутади-
ена с помощью аммиачного раство-
ра ацетата меди.
В результате экстрактивной рек-
тификации бутан-бутиленовых сме-
сей с применением водных раство-
ров ацетона и ацетонитрила обра-
зуется 0,5—0,65 м3/т сточной воды,
содержащей до 20 г/л ацетона или
до 1,5 г/л ацетонитрила.
Смесь сточных вод производства
бутадиена имеет ХПК = 980 мг/л,
БПКп = 800 мг/л и содержит 140 мг/л
плотного остатка и 80 мг/л прока-
ленного.
Основное количество сточных
вод в производстве бутадиена обра-
зуется в процессе дегидрирования
изобутиленов (см. табл. 4.10). Схема
использования воды при дегидри-
ровании бутиленов в бутадиен пред-
ставлена на рис. 4.13. Контактный газ
поступает снизу в скруббер 7, име-
ющий по высоте две секции. Сверху
в скруббер полается для охлажде-
ния газа циркулирующая вода, ис-
пользуемая затем в качестве тепло-
носителя в производстве бутадиена.
Во второй секции скруббера про-
изводится испарительное охлажде-
ние контактного газа, причем по-
даваемая вода также находится в
оборотной системе, постоянно под-
питываемой водой. Контактный газ
проходит затем конденсатор 3 и
поступает в промывную колонну 4,
орошаемую водой. Вода циркулиру-
ет в системе, охлаждаясь в холо-
дильнике 5. Конденсат из конден-
сатора, а также избыточное коли-
чество оборотных вод сливаются в
сборник 6. Из него сточные воды
поступают в холодильник 7 и далее
направляются на очистку или воз-
вращаются в производство бута-
диена. Сточные воды используются
для компенсации потерь в системе
охлаждения газа процесса дегидри-
166
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
о
«>»
г
е
X
о
Б
X
о
Вода
Рис. 4.13. Схема использования воды в процессе промывки и охлаждения контактного
газа дегидрирования бутиленов в бутадиен:
1, 4 — скрубберы, 2 — насос, 3, 5, 7 — холодильники; 6 — сборник
рования бутана, в процессе экст-
рактивной ректификации углеводо-
родов, для «закалки» контактного
газа, для питания котлов-утилиза-
торов Избыточное количество сточ-
ных вод направляется совместно с
другими сточными водами данного
производства на сооружения био-
логической очистки
В процессе экстрактивной ректи-
фикации бутан-бутиленовой фрак-
ции сточная вода, образующаяся при
отмывке бутана и бутиленов от се-
лективного растворителя (например,
ацетона, ацетонитрила), направля-
ется в отгонную колонну Очищен-
ная вода после охлаждения вновь
поступает в скрубберы для отмывки
бутана и бутиленов от селективного
растворителя, и только небольшое
избыточное ее количество сбрасы-
вается в канализацию
Сточная вода после промывки бу-
тадиена от аммиака также исполь-
зуется вторично в этом процессе.
Аммиак отгоняется из воды в от-
парной колонне, в канализацию сбра-
сывается лишь избыточное количе-
ство сточных вод. В случае примене-
ния ацетона сточные воды содержат
углеводороды, ацетон (до 20 г/л) Пос-
ле отгонки концентрация ацетона
в воде снижается до 100—150 мг/л.
При использовании ацетонитрила
содержание его в воде после отгон-
ки снижается с 1500 до 500 мг/л.
Сточные воды после охлаждения
и промывки контактного газа про-
цесса дегидрирования бутана очи-
щают по следующей схеме: 1) вы-
деление катализаторной пыли от-
стаиванием в течение 8 ч; 2) обра-
ботка сульфатом железа (I) для вос-
становления Сг6* в Сг3+; 3) добав-
ление извести и отстаивание хло-
пьев Сг(ОН)3 и скоагулировавших
мелких частиц катализатора. Раство-
римость Сг(ОН)3 очень невелика —
ПР = 10~30. После двухчасового от-
стаивания вода практически полно-
стью освобождается от взвешенных
частиц, причем остаточная концен-
167
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
трация Сг4* составляет 0,01—0,25 мг/л.
Рекомендуется применять следую-
щие оптимальные дозы реагентов:
FeSO4 — 32 мг на 1 мг Сг6*, известь —
2,5 мг-экв на 1 мг-экв FeSO4. Сточ-
ную воду обрабатывают сульфатом
железа (II) при pH = 3,7 + 4,3, а
после обработки известью pH воды
повышается до 8,5—11,3. Объем вы-
падающего осадка зависит от содер-
жания катал и заторной пыли в ис-
ходной сточной воде, влажность
осадка составляет 50—60 %. Для до-
очистки сточных вод может быть ис-
пользован метод ионного обмена.
Сточные воды процесса концен-
трирования бутадиена с использо-
ванием аммиачного раствора аце-
тата меди, содержащие 4—10 г/л
ионов меди, подвергают очистке
путем перевода последних в мало-
растворимые в воде гидроксиды
меди — ПРСо(о11)2 = 5,6 • 10-20. В резуль-
тате щелочной обработки сточных
вод при pH = 8+10 содержание
ионов меди в воде снижается на
98,5—99,0 %, однако остаточная их
концентрация велика: 60—100 мг/л.
Количество NaOH составляет 1,0—
1,12 г на 1 г содержащихся в воде
ионов меди. В процессе реагентной
очистки сточных вод образуется до
10 % осадка (от объема сточных вод),
имеющего влажность 82—87 %. Доо-
чистку сточных вод от ионов меди
можно проводить различными ме-
тодами.
Доочистка сточных вод от ионов
меди методом ионного обмена на
сильнокислотном катионите КУ-1
обеспечивает практически полное
извлечение ионов меди. Сорбцион-
ная емкость катионита по меди со-
ставляет 37—50 г/л при концентра-
ции ионов меди в исходной воде
168
44-219 мг/л и pH = 12,0+12,4. Ре-
генерируют катионит 5%-м раство-
ром соляной кислоты. Содержание
меди в элюате составляет 11—17 г/л.
Следует отметить, что в кислой сре-
де сорбция ионов меди на ионитах
подавляется. Регенерационные ра-
створы могут быть обработаны ще-
лочью совместно с основным по-
током сточных вод.
Для выделения металлической
меди из гидроксида меди осадок
предварительно прокаливается в
течение 30—60 мин при 350—400 °C
с целью обезвоживания и перевода
гидроксида меди в оксид. Последу-
ющее контактирование оксидов
меди при этой температуре с газом,
содержащим водород, обеспечива-
ет восстановление оксидов до ме-
таллической меди.
Сточные воды производства бу-
тадиена, содержащие низкокипящие
органические вещества (например,
ацетон, ацетонитрил, бутан, бути-
лены), перед сбросом в канализа-
цию подвергают очистке от указан-
ных веществ в отпарных колоннах.
Общий поток сточных вод очи-
щают на биологических очистных
сооружениях, что обеспечивает
снижение содержания примесей на
97—98 % (по БПК) при окислитель-
ной мощности аэротенков 800—900
г/(м3 • сут) (по БПК).
4.5.4. Производство изопрена
каталитическим дегидрированием
изопентана
Основной способ получения
изопрена основан на двухстадийном
дегидрировании изопентана.
Дегидрирование производится
при 540—580 °C на катализаторах,
содержащих оксид хрома. Контакт-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ный газ из реактора поступает для
охлаждения в котел-утилизатор,
затем охлаждается в тарельчатом
скруббере, орошаемом водой. Вода
циркулирует в системе, причем
часть се через холодильник посто-
янно выводится на очистку от ка-
тализаторной пыли и других при-
месей. Конденсат, образующийся
при охлаждении контактного газа в
холодильниках, отделяется от угле-
водородов и сбрасывается в кана-
лизацию.
Далее из контактного газа мето-
дом абсорбции выделяется изопен-
тан-изоамиленовая фракция, пос-
ле чего изоамилены извлекаются
путем экстрактивной ректификации.
Очищенные от примесей изоамиле-
ны направляются на установку ка-
талитического дегидрирования в
изопрен.
Дегидрирование осуществляется
при разбавлении сырья большим
количеством водяного пара. Контакт-
ный газ охлаждается в котлах-ути-
лизаторах и поступает на установку
охлаждения и промывки. Охлажде-
ние и промывка производятся во-
дой и маслом. Изопрен-изоамиле-
новые углеводороды разделяют ме-
тодом экстрактивной ректифика-
ции с использованием в качестве
селективного растворителя водно-
го ацетонитрила или безводного
диметилформамида. При регенера-
ции селективного растворителя об-
разуется небольшое количество
сточных вод. Отмывку углеводоро-
дов после экстрактивной ректифи-
кации производят водой, циркули-
рующей в оборотной системе.
Сточные воды образуются так-
же в результате конденсации водя-
ных паров при компримировании
газов, при гидроуплотнении саль-
ников насосов, промывке аппара-
туры, мытье полов.
Количество и состав сточных вод
Дегидрирование изопентана,
В системе водооборота установки
промывки и охлаждения контакт-
ного газа циркулирует 20—25 м3
воды на 1 т изопрена. Из системы
водооборота выводится 1—1,2 м3/т.
Вместе с конденсатом водяного пара,
образующимся при сушке изопента-
новой фракции и компримировании
контактного газа, количество сточ-
ных вод составляет 1,2—1,5 м3/т. Ха-
рактеристика сточных вод: содержа-
ние катализаторной пыли — 6—8 г/л;
хрома — до 10—15 мг/л; ХПК — око-
ло 400 мг/л, ВПК — 70 мг/л.
Дегидрирование изоамиленов,
В системе водооборота установки
промывки и охлаждения контакт-
ного газа расходуется 430—500 м3
воды на 1 т изопрена. Вследствие
конденсации водяного пара, ис-
пользуемого при дегидрировании изо-
амиленов, образуется избыток воды
в количестве 19—20 м3/т, выводи-
мой из оборотной системы. Харак-
теристика сточных вод: ХПК — око-
ло 240 мг/л; ВПК — около 170 мг/л;
температура — 90 °C; содержат не-
большое количество углеводородов
(изоамилены, изопрен). При масля-
ной промывке образуются сточные
воды, имеющие ХПК до 1000 мг/л,
ВПК до 650 мг/л.
Экстрактивная ректификация
изоамилен-изопреновой фракции,
При отмывке изопрена от селектив-
ного растворителя (экстрагента)
образуются сточные воды в коли-
честве 2—3 м3/т при расходе воды в
системе водооборота около 20 м3/т.
В случае применения диметилфор-
169
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
мамида сточные воды имеют следую-
щую характеристику: ХПК — около
2900 мг/л; БПК — около 1100 мг/л;
содержание диметилформамида —
130—160 мг/л
Регенерация диметилформамида.
В процессе регенерации диметил-
формамида образуются сточные
воды в количестве около 0,5 м3/т Ха-
рактеристика сточных вод: концен-
трация диметиламина — 20 г/л, ди-
метилформамида — около 1 г/л,
ХПК — порядка 10 г/л.
Прочие источники образования
сточных вод, При конденсации во-
дяного пара из газов в процессе их
охлаждения и компримирования об-
разуются конденсаты, сбрасывае-
мые в канализацию. Вместе со сточ-
ными водами, образующимися при
гидроуплотнении сальников насо-
сов, промывке оборудования, мы-
тье полов, в канализацию сбрасы-
вается 6—8 м3/т сточных вод, со-
держащих небольшое количество
изопрена, изоамиленов.
Таким образом, в процессе по-
лучения изопрена двухступенчатым
гидрированием изопентана образу-
ется порядка 30—35 м3 сточных вод
на 1 т изопрена.
Очистка и использование сточ-
ных вод. Очистка сточных вод про-
цесса промывки и охлаждения
контактного газа от частиц ката-
лизаторной пыли и растворенного
хрома проводится аналогично очи-
стке сточных вод стадии дегидри-
рования бутена производства бу-
тадиена. Сточные воды процесса
промывки и охлаждения контакт-
ных газов дегидрирования изоами-
ленов после дегазации использу-
ются для питания котлов-утилиза-
торов, для технологических целей.
Избыточное количество воды на-
правляется на сооружения биоло-
гической очистки
Схема использования и очистки
сточных вод в процессе отмывки
изопрена от диметилформамида
представлена на рис. 4.14. Изопрен
на доочистку
Рис. 4.14. Схема очистки и использования сточных вод в процессе отмывки изопрена
от диметилформамида.
1 — промывная колонна; 2, 4, 10 — холодильники; 3 — теплообменник; 5, 8 — колонны
отгонки диметиламина; 6, 9 — конденсаторы, 7 — сборник; ДМА — диметиламин; ДМФ —
диметил формамид
170
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
подается снизу в промывную колон-
ну 7, орошаемую сверху водой и кон-
денсатом. Сточная вода из промыв-
ной колонны охлаждается в тепло-
обменнике 3 и холодильнике 4 и
после дозирования в нее раствора
щелочи поступает в колонну 5 для
отгонки диметиламина. Диметилфор-
мамид взаимодействует со щелочью
с образованием диметиламина и на-
триевой соли муравьиной кислоты:
(CH3)3NC^° 4-N’aOH —> (СНг)2Гч'Н + HCOONa
ХН
Пары диметиламина конденси-
руются в конденсаторе 6, и дистил-
лят собирается в сборник 6. Очи-
щенная вода из отгонной колонны
поступает в теплообменник 3, в ко-
тором отдает тепло воде, подавае-
мой на отгонную колонну, и после
дополнительного охлаждения в хо-
лодильнике 2 направляется на оро-
шение в промывную колонну. Из-
быточное количество воды посту-
пает на доочистку.
Режим процесса очистки сточ-
ных вод следующий:
Температура верхней части
колонны, *С.................70—90
Продолжительность реакции
омыления, мин..................90
Количество отбираемого
дистиллята, % (объемн.)........10
Количество щелочи, кг на 1 кг
диметилформамида *.........0,6—0,7
В результате очистки содержание
диметилформамида снижается от
160 мг/л практически до нуля, ди-
метиламина — от 1100 до 160 мг/л,
ХПК - от 2900 до 615 мг/л, БПК -
от > 100 до 520 мг/л. Очищенная вода
содержит до 150 мг/л формиата на-
трия.
На этой же установке возможна
очистка сточной воды, образую-
щейся в процессе регенерации ди-
метилформамида. Эта вода посту-
пает в сборник 7, в который также
подается раствор щелочи. Из сбор-
ника сточная вода направляется в
колонну отгонки димстиламина 8.
Образующийся в результате щелоч-
ного гидролиза диметиламин вмес-
те с содержащимся в воде димети-
ламином отгоняется от воды, кон-
денсируется в конденсаторе 9 и на-
правляется для использования на
производство. Очищенная сточная
вода после охлаждения в холодиль-
нике 10 поступает на доочистку.
Конденсаты водяного пара, сточ-
ные воды после гидроуплотнения
сальников насосов, промывки обо-
рудования и другие, содержащие
углеводороды С5 (например, изоп-
рен, изоамилены), перед сбросом в
канализацию подвергаются отпарке.
Характеристика общей смеси
сточных вод производства изопрена
при использовании селективных ра-
створителей — диметилформамида и
ацетонитрила — приведена в табл. 4.11.
Таблица 4.11
Характеристика общей смеси сточ-
ных вод производства изопрена
Показатели Селективный растворитель
димегил- формамид ацето- нитрил
1 2 3
ХПК, мг/л 300—600 860—2500
БПК?, мг/л 200—400 420—1400
БПК„, мг/л 300—520 560—1800
Содержание, мг/л: димстиламина 50
ацетонитрила — 480—1480
летучих органичес- ких кислот (в пере- счете на муравьиную) 20 —
171
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Продолжение табл. 4.11
1 2 3
солей уксусной кислоты — 200—500
азота аммонийного 15—30 12
сухого остатка 90 —
прокаленного остатка 20 —
непредельных углеводородов 15—2Q 18—26
Ph! 9,0—9,2 8,2—9,5
Сточные воды, прошедшие
первичную локальную очистку, до-
очищают на биологических очист-
ных сооружениях совместно с дру-
гими сточными водами завода. Эф-
фективность процесса биологичес-
кой очистки определяется концен-
трацией токсичных или биологи-
чески трудноокисляемых примесей
сточной воды: диметилформамида,
диметиламина, ацетонитрила. Ди-
метилформамид — биологически
трудноокисляемое вещество, по-
этому максимальная концентрация
его в воде, подаваемой на соору-
жения биологической очистки, не
должна превышать 10 мг/л. Однако
длительная адаптация микрофло-
ры к диметилформамиду обеспечи-
вает получение штаммов, способ-
ных разлагать диметилформамид
на 85 % при концентрации его в
воде до 250 мг/л. Ди метилам ин и
ацетонитрил поддаются достаточ-
но глубокому биологическому раз-
ложению адаптированной микро-
флорой при концентрации в воде,
поступающей на биологические
очистные сооружения, соответ-
ственно 600 и 1000 мг/л.
Характеристика биологически
очищенных сточных вод производ-
ства изопрена приведена в табл. 4.12.
Таблица 4.12
Характеристика биологически
очищенных сточных вод
Показатели Селективный растворитель
диметил- формамид ацето- нитрил
ХПК, мг/л 25—70 30—60
БПК5, мг/л — 5—10
БПК(|, мг/л 6—20 8—20
Содержание, мг/л: ацетонитрила 1 4
азота аммонийного 0,5—10 90
азота нитритов 0,3 10
азота нитратов 0,6—17 56
рн 7,3—7,9 7,3
Процесс биологической очист-
ки сточных вод производства изоп-
рена характеризуется следующими
параметрами:
Окислительная мощность
аэротенков, г/(м3 • сут).. 900—1200
Концентрация активного ила
в аэротенке, г/л..............3—4
Продолжительность аэрации, ч.10—12
Уменьшение количества и заг-
рязненности сточных вод производ-
ства изопрена из изопентана воз-
можно путем дальнейшего совер-
шенствования систем повторного и
оборотного использования сточных
вод, утилизации тепла, использо-
вания биологически очищенных
сточных вод, внедрения новых про-
цессов синтеза изопрена (например,
одностадийным дегидрированием
изопентана), новых методов разде-
ления продуктов.
4.5.5. Производство изопрена
из изобутилена и формальдегида
Двустадийный процесс получе-
ния изопрена основан на конден-
сации изобутилена с формальдеги-
дом и последующем разложении
172
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
полученного диметилдиоксана в
изопрен.
Первая стадия — конденсация
жидких изобутилена и формальде-
гида с получением 4,4-диметилди-
оксана-1,3 — происходит в присут-
ствии катализатора (серной кисло-
ты) при 80—100 °C. Помимо основ-
ного на этой стадии образуются по-
бочные продукты: триметилкарби-
нол, метилаль, диоксановые спир-
ты, диолы, эфиры и другие веще-
ства.
Продукты реакции в зависимос-
ти от растворимости распределяют-
ся между масляным и водным слоя-
ми. Масляный слой после охлажде-
ния промывается слабым раствором
щелочи и направляется на перера-
ботку. Водный слой нейтрализуется
щелочью и поступает в колонну от-
гонки легколетучих органических
продуктов (метилаль, метиловый
спирт, триметил карбинол, диметил-
диоксан), которые присоединяются
к масляному слою. Затем из водного
слоя отгоняется непрореагировав-
ший формальдегид, после чего сточ-
ная вода направляется на очистку.
Вторая стадия — разложение
диметилдиоксана с отщеплением
воды и формальдегида и образова-
нием изопрена — протекает при
360—380 °C в присутствии водяного
пара в количестве 2 : 1 (по массе)
по отношению к диметилдиоксану.
Контактный газ поступает на кон-
денсацию. Конденсат при отстаива-
нии расслаивается на масляный и
водный слои, направляемые на пе-
реработку. Получаемый в результа-
те переработки изопрен-сырец про-
мывается водным конденсатом,
после чего направляется на азеот-
ропную осушку.
Водный слой поступает на рек-
тификацию для отгонки легколету-
чих органических продуктов. Сточ-
ная вода, содержащая формальде-
гид, направляется на очистку.
Вследствие конденсации паро-
газовой смеси в пароэжекционных
вакуумных установках в процессе
ректификации образуется значи-
тельное количество сточных вод.
Кроме того, сточные воды образу-
ются при обезвоживании перераба-
тываемых продуктов, после гидро-
уплотнения сальников насосов, в
результате промывки аппаратов и
других вспомогательных операций.
В процессе производства изопрена
конденсацией изобутилена с фор-
мальдегидом сточные воды образуют-
ся в следующих количествах (в м3/т):
Отделение водного слоя от
продуктов реакции конденсации .... 5—5,5
Отделение водного слоя от
продуктов реакции разложения
диметилдиоксана..................9
Промывка изопрена-сырца.........1,5
Конденсация водяных паров
в пароэжекционных установках ... До 6,5
Регенерация катализатора,
охлаждение сальников насосов,
промывка оборудования,
мытье полов ...................3,5—4,0
Всего.............25—28
Сточные воды I стадии синтеза
изопрена имеют ХПК = 250 + 300 г/л
и содержат (в г/л):
Диметиддиоксан..................65
Диолы...........................41
Формальдегид....................20
Триметилкарбинол......’....... 23
Метиловый спирт..................6
Непредельные спирты..............3
Циклические спирты..............19
Углеводороды С4..................2
Высококипящие побочные
продукты........................48
173
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Сточные воды после узла упар-
ки водного слоя I стадии синтеза
изопрена в количестве 1,2 м3/л име-
ют ХПК = 300 + 350 г/л и содержат
(в г/л):
Высококипящие побочные
продукты..................... 145
Формальдегид................ 19,5
Триметил карбинол............ 1,8
Диметилдиоксан............... 0,5
Сульфат натрия.............. 81,5
Гидроксид натрия............... 6
Формиат натрия............... 8,3
Сточные воды II стадии синте-
за изопрена содержат (в г/л):
Формальдегид.................60—80
Диметилдиоксан................ 1,2
Муравьиная кислота............ 1,2
Сточные воды, образующиеся
в результате конденсации парога-
зовой смеси в пароэжекционных
вакуумных установках, а также
при других вспомогательных опе-
рациях, характеризуются суммар-
ным содержанием органических
примесей, определяемым значени-
ями ХПК до 1000 мг/л и БПК око-
ло 400 мг/л.
Очистку сточных вод производ-
ства изопрена предложено осущест-
влять в несколько ступеней: 1) пер-
вичная очистка от летучих органи-
ческих веществ сточных вод I и II
стадий; 2) очистка сточных вод
II стадии от высококипящих орга-
нических веществ; 3) биологическая
очистка сточных вод I и II стадий,
а также остальных стоков.
Сточные воды I стадии синте-
за изопрена после нейтрализации
щелочью подаются в ректифика-
ционную колонну, в которой от-
гоняются легколетучие органичес-
кие вещества (диметилдиоксан,
174
формальдегид и другие). Упарен-
ная сточная вода из кипятильни-
ка направляется на дальнейшее
обезвреживание. Дистиллят после
конденсации паров легколетучих
веществ и воды сливается в сбор-
ник, в который подается также
сточная вода II стадии синтеза
изопрена. Следует отметить, что
дистиллят может сразу направ-
ляться в производство. Из сборни-
ка сточная вода поступает во вто-
рую ректификационную колонну.
Ректификация проводится в та-
рельчатой колонне при темпера-
туре в кипятильнике 158 °C и дав-
лении 0,6 МПа. Сточные воды пос-
ле ректификационной колонны в
количестве 11—11,5 м3/т направля-
ются на сооружения биологичес-
кой очистки.
Очищенные сточные воды имеют
pH около 3, ХПК = 7 + 8 тыс. мг/л,
БПКп = 4+5 тыс. мг/л и содержат
(в мг/л):
Муравьиная кислота..... 3000—3700
Формальдегид............ 500—1300
Циклические спирты.......... 1000
Диметилдиоксан........... 100—150
Метиловый спирт.............20—40
Плотный остаток..........;... 500
Взвешенные вещества...... 150—600
В результате ректификации сточ-
ных вод содержание формальдеги-
да снижается на 97 % и более. Сле-
дует отметить, что в сточных водах
остается значительное количество
высококипящих веществ, практи-
чески не поддающихся биологичес-
кому разрушению.
Сточные воды I стадии синтеза
изопрена после упарки, содержа-
щие большое количество органи-
ческих примесей, 'очищают мето-
дом экстракции или термического
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
обезвреживания. Для экстракции
органических примесей из сточных
вод могут применяться диметилди-
оксан и его смеси с непредельны-
ми спиртами, а также бутиловый
спирт и другие растворители. В ре-
зультате предварительной упарки с
последующей экстракцией содер-
жание органических веществ в сточ-
ной воде снижается на 90—98 %,
однако ХПК остается высоким —
около 25 г/л, причем в сточной
воде содержится значительное ко-
личество веществ, не поддающих-
ся биологическому распаду. Кро-
ме того, использование побочных
продуктов, извлекаемых из сточ-
ных вод, в настоящее время зат-
руднено.
В связи с этим для очистки сточ-
ных вод после упарки используют
термический метод. Обезвреживание
сточных вод проводят в циклонных
печах. В качестве топлива использу-
ют природный газ, а также жидкие
горючие отходы производства изоп-
рена (кубовые остатки). При пере-
работке сточных вод в количестве
18 м3/ч выработка пара (давлением
1,3 МПа) составляет 42 т/ч. За счет
выработки пара практически ком-
пенсируются затраты на термичес-
кое обезвреживание сточных вод.
После физико-химической очи-
стки сточные воды производства
изопрена направляются на биоло-
гическую очистку. Исследования
показали, что количество органи-
ческих примесей в сточной воде,
поступающей на биологическую
очистку, не должно превышать (по
ХПК) 1500 мг/л. Результаты биоло-
гической очистки сточных вод про-
изводства изопрена в аэротенках
приведены в табл.. 4.13.
Таблица 4.13
Результаты биологической очистки
сточных вод производства изопрена
Показатели Исходная сточная вода Очищенная сточная вола
ХПК, мг/л 1500 475
БПКЛ, мг/л 462 22
pH 8,6 7,8
Содержание, мг/л: азота аммонийно- го 20,7 3,5
азота нитритов — 0,05
азота нитратов — 2,2
активного ила — 3,1
Иловый индекс, мл/г — 30
Окислительная мощность аэротен-
ков составляет 800—1000 г/(м3 • сут).
Из данных табл. 4.13 видно, что
сточная вода производства изопре-
на содержит значительное количе-
ство биологически неокислясмых
веществ — ХПК очищенной воды
составляет 475 мг/л.
Для доочистки сточных вод,
прошедших биологическую очист-
ку, применяют метод адсорбции.
В качестве адсорбента используют
активный уголь марки КАД-иодный.
Емкость угля в динамических
условиях составляет 82 мг/г, т.е. на
очистку 1 м3 сточной воды расхо-
дуется около 6 кг угля. Степень
очистки сточной воды по ХПК —
93 %, по высококипящим побоч-
ным продуктам — 100 %. Очищен-
ная сточная вода может быть ис-
пользована в системах оборотного
водоснабжения.
С целью повышения степени
очистки сточных вод производства
изопрена предлагается непосред-
ственно перед биологической очи-
сткой подвергать сточные воды озо-
175
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
нированию. С увеличением дозы озо-
на значительно снижаются ХПК и
pH сточной воды. При расходе озо-
на 1,3 г на 1 г органических веществ
(по ХПК) в очищенной воде прак-
тически отсутствуют биологически
трудноокисляемые вещества. Следу-
ет отметить, что очищенная таким
способом вода прозрачна и не име-
ет запаха.
Для уменьшения количества
сбрасываемых сточных вод необ-
ходимо дальнейшее совершенство-
вание технологии производства
изопрена методом конденсации
формальдегида с изобутиленом.
В настоящее время предусматрива-
ется осуществление рециркуляции
водного слоя на 1 стадии синтеза,
что позволит исключить сброс
сточных вод, содержащих значи-
тельное количество биологически
неокисляемых органических ве-
ществ.
4.5.6. Производства фенола
и ацетона
Совместное получение фенола
и ацетона включает следующие ста-
дии технологического процесса:
подготовка сырья (товарного бен-
зола и пропилена), получение изо-
пропилбензола (ИПБ) путем алки-
лирования бензола пропиленом в
присутствии катализатора — хло-
ристого алюминия; получение
гидроперекиси изопропилбензола
(ГПИПБ) окислением изопропил-
бензола кислородом воздуха; разло-
жение гидроперекиси изопропил-
бензола серной кислотой с получе-
нием ацетона-сырца и фенола-сыр-
ца; их очистка ректификацией; пе-
реработка побочных продуктов и от-
ходов.
176
Химически загрязненные сточ-
ные .воды образуются практически
на всех основных стадиях техноло-
гического процесса. После локаль-
ной очистки часть сточных вод
сбрасывают в общезаводскую кана-
лизационную сеть, а часть исполь-
зуют в системах оборотного водо-
снабжения.
В цехе получения изопропилбен-
зола сточные воды образуются:
а) при азеотропной осушке бен-
зола;
б) при отмывке реакционной
массы (от катал и затор но го комп-
лекса) и непрореагировавших газов
после алкилирования (кислые);
в) при нейтрализации реакци-
онной массы и непрореагировавших
газов после водной отмывки (отра-
ботавшая щелочь);
г) при вакуумной ректифика-
ции отмытой реакционной массы
(конденсат пароэжекционных уста-
новок).
Сточные воды содержат хлори-
стый алюминий, соляную кислоту,
бензол, изопропилбензол, этилбен-
зол и другие углеводороды.
Характеристика сточных вод дана
в табл. 4.14.
Схема локальной очистки сточ-
ных вод приведена на рис. 4.15. Пре-
дусматриваются отделение всплыва-
ющих углеводородов в отстойнике 6,
нейтрализация кислоты извест-
ковым молоком или едким натром
в контактном резервуаре 7 с после-
дующим выделением гидроокиси
алюминия в отстойнике 8. Большая
часть осветленной воды (70 %) воз-
вращается в систему отмывки реак-
ционной массы, остальная вода,
подлежащая сбросу в канализацию,
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 4.14
Характеристика химически загрязненных сточных вод
производства фенола и ацетона
Показатели Сточные воды цеха Общий сток производства
получения изопропил- бензола получения гидроперекиси изопропилбензола переработки побочных продуктов и отходов
Количество сточных вод, м3 на 1 т фенола 18—20 0,4—0,5 0,3—0,45 —
Температура, °C 48—50 50—52 60—62 28—45
Прозрачность, см 1,8—2,3 16—18 29—30 0,6—5,5
pH 3,5-4 9,5—9,7 7—7,5 3—9,2
Кислотность, мг-экв/л 42—50 — —• 12,5—48
Щелочность, мг-экв/л — 7,8—10,6 — —
Концентрация загрязнений, мг/л: осадок через 2 ч отстаивания 10—25 Отсутствует Отсутствует 28—76
взвешенные вещества 140—90 85—95 15—27 167—1022
вещества, извлекаемые эфиром 125—235 1500—1900 70—90 50—1000
всплывающие углеводороды 2—2,2 Отсутствуют Отсутствуют 0—1,4
вещества, летучие с паром 0,75—0,95 0,35—0,5 Отсутствуют 0,3—0,8
фенол — 28—36 60—150 0,5—102
ацетон — 16—20 65—80 0—25
перекись водорода — 85—165 — —
хлориды (С1~) » 1986— 2330 22—36 10—12 440—2200
соединения алюминия (на А1+3) 550—1700 — — 110—1060
железо общее — — — 6—33
Окисляемость перманганатная, мг О/л — 2650—3420 220—290 —
ХПК, мгО/л 2075— 2370 8060—9530 800—860 760—4000
БПК5, мг О2/л 770—820 2000—3790 430—620 320—2240
177
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Рис. 4.15. Принципиальная схема локальной очистки сточных вод цеха получения изо-
пропилбензола:
1 — колонна отмывки реакционной массы от А1С1, (1-я ступень), 2 и 4 — отстойники-раздели-
тели фаз, 3 — колонна отмывки реакционной массы от НО (2-я ступень); 5 — колонна отмыв-
ки реакционной массы от NaOH (3-я ступень), 6 — отстойник, 7 — контактный резервуар, 8 —
отстойник AI(OH)j, 9 и 12 — теплообменники, 10 — отпарная колонна, 11 — флорентийский
сосуд; — реакционная масса; II — слабощелочная промывная вода, III — кислая промыв-
ная вода, IV — вода от осушки бензола, V — вода от каплеотделитслыюй реакционной массы,
VI — раствор NaOH; VII — отработавшая щелочь, VIII — вода от промывки абгазов; IX — вода
от пароэжекционных установок, X — эмульсия, направленная в отпарную колонну 10-, XI —
известковое молоко, XII — свежая промышленная вода, XIII — осветленная вода в оборот на
отмывку реакционной массы, XIV — шлам, направляемый в отвал; XV — пар, XVI — углеводо-
роды, направляемые с отпарки на склад, XVII — сточная вода в канализацию химически заг-
рязненных сточных вод
XIII
подвергается отпарке в колонне 10
острым паром для отделения эмуль-
гированного и растворенного бен-
зола и других углеводородов. Их
пары вместе с парами воды посту-
пают на конденсацию в теплооб-
менник 12, далее после осветления
в сосуде 11 водный конденсат воз-
вращается в отстойник 8, а углево-
дородная фракция передается на
склад. Отпаренная вода из куба ко-
лонны 10 охлаждается в теплооб-
меннике 9 поступающей на отпар-
ку водой и сбрасывается в канали-
178
зацию. Остаточное содержание бен-
зола в отпаренной воде < 0,2 мг/л
Всплывающие в отстойнике 6 угле-
водороды собираются поворотными
трубами в отсек, из которого их пе-
рекачивают в емкости хранения ре-
акционной массы; объем отстойни-
ка рассчитан на 40—60-минутный
приток.
Продолжительность отстаивания
нейтрализованного стока в отстой-
нике 8 составляет 1,5—2 ч. Шлам из
отстойника обезвоживается и выво-
зится в отвал.
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
В цехе получения гидропереки-
си изопропилбензола сточные воды
образуются’
а) при работе пароэжекционных
установок;
б) при отгонке возвратного изо-
пропилбензола;
в) при его разделении и отмывке
Сточные воды содержат изопро-
пилбензол, муравьиную кислоту,
гидроперекись изопропилбензола и
их натриевые соли, отработавшую
щелочь, продукты разложения, об-
разующиеся при отпарке сточных
вод: диметилфенилкарбинол, фе-
нол, ацетон (см табл. 4.14).
Перед сбросом в канализацию
сточные воды подвергают отпарке
в отпарной колонне для отгонки
летучих веществ.
В цехе переработки побочных про-
дуктов и отходов сточные воды обра-
зуются при разложении фенолята на-
трия серной кислотой. Сточные воды
содержат в основном фенол и ацетон
(см. табл. 4.14). Вместе со сточными
водами цеха разложения гидропере-
киси изопропилбензола, содержащи-
ми до 30 г/л фенола, они подаются
на локальную очистку (рис. 4.16), ко-
торая заключается в экстракции фе-
нола диизопропиловым эфиром или
ацетофеноном. Предварительно сточ-
ные воды подкисляются серной кис-
лотой в резервуаре 3 до pH = 1. Отсю-
да они направляются через усредни-
Рис. 4.16 Принципиальная схема обесфеноливания сточных вод цеха переработки по-
бочных продуктов и отходов:
1 — сборная емкость сточных вод, 2 — напорный бак, 3 — резервуар для подкисления сточных
вод; 4 — резервуар-усреднитель; 5 — насосы; 6 — адсорбционная колонна, 7{ и 7„ — экстракци-
онные колонны; 8 — ректификационная колонна; 9 — дефлегматор; 10 — конденсатор;
кипятильник, 12 — отпарная колонна, 13 — холодильник, 14 — емкость для эфира,
емкость для фенола; / — фенольная сточная вода, 77 — серная кислота; 777 — абгазы;
экстрагент (эфир); V — экстракт, VI — пары экстрагента (эфира), VII — охлаждающая
VIII — охлаждающий рассол, IX — пар; X — фенол; XI — сток в канализацию
11 -
75 -
IV -
вода,
179
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
тель 4 на орошение в колонну 6 для
адсорбции летучих веществ из абга-
зов. Экстракция фенола производит-
ся в пульсационных колоннах 7 с пре-
рывистой подачей экстрагента (75
пульсаций в 1 мин). Соотношение
эфира и сточных вод составляет 1 : 3,
степень извлечения фенола из сточ-
ных вод при использовании диизо-
пропилового эфира равна 99,3 %, при
использовании ацетофенона — 99,6 %.
Экстракт, насыщенный фенолом,
поступает на ректификацию для ре-
генерации экстрагента. Ректификация
осуществляется в насадочной колон-
не 8 с флегмовым числом 0,5—1 до
остаточного содержания фенола в эк-
страгенте 30—100 мг/л. Пары эфира
из колонны (при температуре 68 —
69 °C) поступают в дефлегматор 9 и
конденсатор 10, сконденсированный
эфир собирается в емкость 14 и воз-
вращается на экстракцию. Расход све-
жего эфира для компенсации потерь
за один цикл составляет 1 % его ко-
личества, циркулирующего в системе.
Регенерированный фенол поступает
в емкость 75 и возвращается в произ-
водство. Обесфеноленная вода подвер-
гается отпарке от эфира в колонне 12
и после охлаждения в холодильни-
ке 13 сбрасывается в канализацию.
Сточные воды после обработки на
локальных установках направляются
на общезаводские или городские со-
оружения биологической очистки.
Необходимым условием возможнос-
ти биологической очистки этих сточ-
ных вод является предварительное
максимальное удаление из них гид-
роокиси алюминия, оказывающей
вредное влияние на активный ил, а
также снижение содержания эмуль-
гированных углеводородов, что обыч-
но достигается в процессе нейтрали-
180
зации кислых вод на локальных очи-
стных сооружениях. Однако из-за весь-
ма малой скорости осаждения гидро-
окиси в отстойниках может оказаться
необходимым применение центрифуг.
При очистке воды в аэротенках,
в условиях ее биогенной подпитки
аммонийными и фосфорно-кислы-
ми солями в количестве соответ-
ственно 25 и 8 мг/л, достигается
окислительная мощность сооружения
по БПКпо1н 830 г О2/(м3 • сут) и при-
рост активного ила 150 мг/л. Остаточ-
ное содержание А13+ в исходной воде
при этом не превышает 2 мг/л. Эф-
фект очистки по БПКпоян обычный.
4.6. Производства искусственных
'волокон
4.6.1. Производство химических
волокон
Искусственные волокна подраз-
деляются на химические и синте-
тические. К химическому виду во-
локон относятся вискозные, мед-
но-аммиачные и ацетатные волок-
на, для получения которых исполь-
зуется целлюлоза.
Производство вискозного волокна.
Целлюлоза обрабатывается едким
натром и после отделения щелочи
растворяется в сероуглероде. Обра-
зовавшийся вискозный раствор для
получения вискозной нити продав-
ливается через фильеры (устройство
с мельчайшими отверстиями) в оса-
дительную ванну, содержащую ра-
створ серной кислоты, сульфатов
натрия и цинка. Далее нить отмыва-
ется щелочью, проходит пластифи-
кационную ванну со слабокислым
раствором. Осадительная ванна ос-
вобождается от излишков воды, ос-
таток поступает в кристаллизатор.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Производствсиные загрязненные
сточные воды образуются в процес-
сах отделения щелочи, фильтрации
вискозы, прядения и отделки волок-
на, выпарки раствора осадительной
и пластификационной ванн, крис-
таллизации сульфата натрия, при-
готовления отделочных растворов.
По характеру загрязнений сточ-
ные воды разделяются на кислые (со-
держащие серную кислоту, сульфа-
ты цинка и натрия, сероуглерод, се-
роводород, гемицеллюлозу), щелоч-
ные (содержащие едкий натр, суль-
фаты натрия, сульфиды, серу) и вис-
козные (содержащие целлюлозу, ед-
кий натр, сероуглерод, сероводород).
Малозагрязненные сточные
воды в производстве всех видов хи-
мических волокон, как правило,
используются в оборотных системах
со сбросом в канализацию только
продувочных вод.
Производство медно-аммиачного
волокна. Целлюлоза обрабатывается
комплексом солей меди в присутствии
концентрированного раствора амми-
ака. Образовавшийся раствор продав-
ливается через фильеры в щелочную
ванну, затем полученное волокно
многократно отмывается водой. Реге-
нерация аммиака производится его
разгонкой. Медь после упаривания
отработавшего раствора выделяется в
осадок и растворяется серной кисло-
той для повторного использования.
Производственные загрязненные
сточные воды образуются в процес-
сах приготовления, промывки и
фильтрации солей меди, приготов-
ления и фильтрации прядильного
раствора, прядения и отделки во-
локна, регенерации аммиака и меди.
Сточные воды загрязняются окисью
меди, медно-аммиачными соеди-
нениями, серной кислотой, едким
натром, целлюлозой, а также суль-
фатами аммония и натрия.
Производство ацетатного волокна.
В качестве основного сырья для про-
изводства ацетатного волокна ис-
пользуется ацетилцеллюлоза, кото-
рая растворяется в ацетоне или ме-
тиленхлориде.
В основном производстве загряз-
ненные сточные воды практически
отсутствуют. Сточные воды, загряз-
ненные следами ацетона или мети-
ленхлорида, образуются при реге-
нерации растворителей.
В табл. 4.15 приведено усредненное
количество загрязненных сточных вод
в производстве химических волокон.
В табл. 4.16 приводится усреднен-
ное, количество основных загрязня-
ющих веществ в сточных водах про-
изводства химических волокон.
Таблица 4.15
Количество сточных вод производ-
ства химических волокон
Вид готовой продукции Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции
кис- лые щелоч- ные вискоз- ные
Вискозная текстиль- ная нить 500 150 40
Вискозный корд 150 80 50
Вискозное штапель- ное волокно 300 80 20
Вискозный целлофан 240 60 15
Ацетатная текстиль- ная нить — 20 —
Мсдно-аммиачное штапельное волокно 250 70 —
Сероуглерод-ректи- фикат — 30 —
Примечание. Количество сточных вод
приведено без учета общезаводских подсобно-
вспомогательных служб (холодильные стан-
ции, установки очистки воды и воздуха,
рс>юнтно-мсхаиотсскис цехи и т.п.).
181
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Концентрация загрязняющих веществ сточных вод
производства химических волокон
Таблица 4.16
Загрязняющие вещества Концентрация загрязняющих веществ, кг на 1 т продукции
вискозная текстильная нить вискозный корд вискозное штапельное волокно вискозный целлофан ацетатная текстильная нить медно- аммиачное штапельное волокно сероуглерод- ректификат
Серная кислота 350 120—140 130 110—140 — — —
Едкий натр 60 65 45 60 — — —
Сульфат натрия 900 200 280 170—920 — 750 —
Сульфат цинка 45 100—150 40 — — — —
Сульфат аммония — — — — — 550
Сульфиты 100 — 6 6 -— — —
Аммиак — — — — 110
Медь — -—— — — — 60 —
Целлюлоза 70 50 45 37. — 10 —
Сероуглерод 13 23 29 20 — — 8
Сероводород 1 2 2 2 — 1 4
Сера и ее соеди- нения 34 37 45 35 — — —
Замасливатсли 5 5 1 — — 3 - —
Модификаторы — 30 — — — — —
Красители 1 — 4 1 - — —
Глицерин — — — 2 — — — 1
Ацетон — — — — 5 —- —
Этилацетат — — — 15 — — ——
Толуол — — —- 3 — — у
Взвешенные ве- щества 70 60 80 50 30 100 5
БПКю/ш (кг О2/г) 180 170 160 350 50 60 20
Примечание. Состав и количество загрязняющих веществ приводятся без учета
общезаводских подсобно-вспомогательных служб
Сточные воды производства вис-
козных и медно-аммиачных волокон
подвергаются локальной физико-хи-
мической очистке от специфических
загрязнении, а затем направляются
на самостоятельные или общегород-
ские сооружения биологической очи-
стки. Сточные воды производства
ацетатного волокна, как правило,
подвергаются непосредственной био-
логической очистке совместно с хо-
зяйственно-бытовыми водами.
182
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
На рис. 4.17 приведена комплекс-
ная схема очистки сточных вод про-
изводства вискозных волокон,
включающая также регенерацию
технологических растворов и улав-
ливание ценных веществ.
Отработавшие растворы осади-
тельной и пластификационной
ванн после упаривания направля-
ются в кристаллизатор для выделе-
ния излишков сульфата натрия,
возвращаемого в производство.
Кислые цинксодержащие воды
нейтрализуются кальцинированной
содой и обрабатываются сульфидом
натрия, отстаиваются и направля-
ются на песчаные фильтры. Обра-
зовавшийся шлам, содержащий
соли цинка, обезвоживается на ва-
куум-фильтрах и вступает в контакт
с серной кислотой для растворения
цинка, вновь используемого в про-
изводстве.
Рис. 4.17. Комплексная схема очистки сточных вод производства вискозного волокна
с регенерацией ценных веществ:
/ — щелочные стоки; 2 — вискозные стоки; 3 — кислые цинксодсржашис стоки от отделки
текстильной нити; 4 — кислые цинксодержащие стоки; 5 — из отработанной пластификацион-
ной ванны; 6 — выпарные установки 1-й и 2-й ступеней; 7 — из отработанной осадительной
ванны; 8 — возврат укрепленной осадительной ванны; 9 — газовоздушная смесь на общезавод-
ские установки очистки вентиляционных выбросов; 10 — установка кристаллизации сульфата
натрия; 11 — градирни; 12 — усреднители; 13 — насосы; 14— реакторы; 15— отстойники 1-й
и 2-й ступеней; 16 — дозаторы кальцинированной соды; 17— дозаторы раствора сульфида натрия;
18 — воздуходувка; 19 — песчаные фильтры; 20 — приемные барки цинкового шлама; 21 —
вакуум-фильтры; 22 — дозатор серной кислоты; 23 — фильтр; 24 — приемная барка раствора
сульфата цинка; 25 — реактор; 26 — смеситель очищенных стоков; 27 — аэротенки; 28 —
вторичные отстойники; 29 — шламонакопитсли; 30 — катионитовые фильтры; 31 — барки
рециркуляции регенерирующего раствора; 32 — очищенные стоки в водоем; 33 — регенериро-
ванный раствор сульфата цинка
183
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Вискозные сточные воды под-
кисляются кислыми; освобождаю-
щиеся при разложении вискозы се-
роуглерод и сероводород отдувают-
ся воздухом и направляются на об-
щезаводскую воздухоочистную уста-
новку для регенерации сероуглеро-
да и очистки от сероводорода.
Скоагулированная целлюлоза
отстаивается в виде хлопьев вместе
с другими взвешенными вещества-
ми. Щелочные воды смешиваются
с очищенными сточными водами,
нейтрализуются до оптимального
значения pH и направляются на
биологическую очистку. На всех по-
токах предусматривается усредне-
ние состава сточных вод.
В отдельных случаях (производ-
ство текстильной нити) кислые
цинксодсржашис сточные воды при
отсутствии механических примесей
могут направляться для извлечения
цинка на ионообменную установку.
При проектировании сооружений
для очистки сточных вод производ-
ства вискозного волокна следует
принимать следующие параметры:
объем усреднителей — на 3—4-ча-
совой приток воды; продолжитель-
ность отстаивания 2—4 ч; скорость
фильтрации воды на песчаных филь-
трах — 5—6 м/ч, на катионитовых —
8—10 м/ч; время пребывания воды в
аэротенках 10—12 ч при расходе воз-
духа в них 13—15 м3/м3; расход воз-
духа на отдувку сероуглерода и се-
роводорода 15—20 м3/м3 воды.
Общий эффект очистки вис-
козных сточных вод определяет-
ся остаточной концентрацией:
0,1—0,15 мг/л цинка; 2—3 мг/л
взвешенных веществ; 0,5—1 мг/л
сероуглерода; сульфиды отсутству-
ют; БПКполн = 8-10 мг О2/л.
184
На рис. 4.18 приведена схема очи-
стки сточных вод, действующая на
ряде предприятий вискозного во-
локна.
Вискозные сточные воды после
отстаивания смешиваются с кислы-
ми цинксодержащими и щелочны-
ми водами, затем обрабатываются
известью, проходят двухступенчатое
отстаивание для выделения гидро-
окиси цинка и пруд-аэратор. Все
виды осадков из отстойников и пру-
да направляются в шламонакопитель.
Газы на обезвреживание удаляются
из смесителей и реакторов и частич-
но попадают в атмосферу через воду
в отстойниках. Продолжительность
пребывания воды в вискозных от-
стойниках 18—24 ч, в отстойниках-
Рис. 4.18. Схема очистки сточных вод про-
изводства вискозного волокна с примене-
нием открытых земляных отстойников и
прудов:
/ — щелочные стоки; 2 — кислые цинксо-
держащие стоки; 3 — вискозные стоки; 4 —
смеситель-реактор; 5 — отстойники вискоз-
ных стоков; 6 — плавучие илососы; 7 — газо-
воздушная смесь на общезаводские установ-
ки вентиляционных выбросов; 8 — дозаторы
известкового молока; 9 — шламонакопитель;
10 — реакторы; //и 12 — отстойники для
осаждения цинка 1-й и 2-й ступеней; 13 —
пруд-аэратор; 14 — очищенный сток в водо-
ем или на биологическую доочистку
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
осадителях цинка 8—2 ч — на пер-
вой ступени и 12—16 ч — на второй,
в прудах-аэраторах 3—5 сут. Глубина
воды в названных сооружениях
1,5-2 м.
В описанной схеме не предус-
матривается регенерация цинка; от-
стойные сооружения и шламонако-
пители должны быть значительных
объемов. Не исключено загрязнение
воздушной среды газами.
Содержание цинка в сточной
воде снижается до 2—3 мг/л, серо-
углерода — до 2—5 мг/л (соответ-
ственно при 5- и 3-суточном отста-
ивании), механических примесей —
до 25—40 мг/л и сероводорода — до
0,1—0,05 мг/л.
Конечное БПКпоян определяют
расчетом исходя из интенсивности
насыщения воды кислородом воз-
духа, равной 7—8 г на 1 м2 площади
открытой поверхности прудов в сут-
ки. Для снижения величины ВПК в
прудах возможно применение меха-
нических аэраторов.
При очистке воды наряду с
традиционными горизонтальными
отстойниками можно применять и
радиальные. Возможно использова-
ние также флотационных сооруже-
ний, при этом применения спе-
циальных флотоагентов не требу-
ется.
Сточные воды производства
медно-аммиачного волокна подвер-
гаются локальной физико-химичес-
кой очистке от солей меди, целлю-
лозы и механических примесей. Пре-
дусматриваются отстаивание и
фильтрация воды через песчаную
загрузку. Содержащаяся в воде медь
затем задерживается катион итовы-
ми фильтрами, растворяется в сер-
ной кислоте и возвращается в про-
изводство. Далее сточные воды на-
правляются на биологическую очи-
стку (рис. 4.19).
При проектировании очистных
сооружений сточных вод производ-
ства медно-аммиачного волокна
следует принимать следующие па-
раметры: объем усреднителей — на
3—4-часовой приток воды; продол-
жительность отстаивания воды 2 ч;
скорость фильтрации 6 м/ч; про-
мывка фильтров фильтрованной
водой с отдувкой воздухом, интен-
сивность промывки 12 л/(м2 с), ее
продолжительность 6—10 мин.
Песчаные фильтры загружают
кварцевым песком крупностью 0,5—
1 мм на высоту 1,2—1,5 м. Катиони-
товые фильтры загружают сульфо-
углем марки СК-1 или КУ-1 с об-
менной способностью по меди 25—
30 кг на 1 м3. Скорость фильтрации
на первой ступени катионитовых
Рис. 4.19. Схема очистки сточных вод про-
изводства медно-аммиачного волокна:
1 — щелочные стоки; 2 — усреднитель; 3 —
отстойники; 4 — песчаные фильтры; 5 — при-
емный резервуар; 6 — насосы; 7 и 8 — катио-
нитовые фильтры 1-й и 2-й ступеней; 9 —
дозатор серной кислоты; 10— барки рецирку-
ляции регенерирующего раствора; 11 — воз-
врат раствора регенерированной меди; 12 —
очищенные стоки на биологическую доочист-
ку; 13 — шламовые площадки; 14 — прием-
ник дренажного стока
185
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
фильтров 5—10 м/ч, на второй —
10—5 м/ч. Продолжительность
взрыхления сульфоугля фильтрован-
ной водой 15—20 мин при скорости
протока воды 10 м/ч. Регенерация
сульфоугля осуществляется путем
многократной циркуляции со ско-
ростью 6 м/ч раствора серной кис-
лоты концентрацией 100 г/л в те-
чение 8—10 ч. Удельный расход кис-
лоты — 6 кг на 1 кг регенерирован-
ной меди. Остаточная концентрация
ионов меди 0,3—0,5 мг/л.
При необходимости повышения
эффекта очистки воды от меди воз-
можно устройство третьей ступени
катионитовых фильтров.
При физико-химической очистке
сточных вод производства вискозных
и медно-аммиачных волокон образу-
ются значительные объемы осадков.
Количество осадков определяется с
учетом веществ, содержащихся в сточ-
ных водах (см. табл. 4.16), в частности
целлюлозы, серы, гидроокисей цин-
ка и меди, замасливателей, механи-
ческих примесей (50 мг/л), а также
веществ, выпадающих в осадок при
обработке сточных вод реагентами.
Осадок из отстойников предва-
рительно поступает в декантаторы
(резервуары-сборники осадка, где
отбирается часть воды) и далее на-
сосами перекачивается в шламона-
копители. Осадок из земляных от-
стойников и прудов удаляется в
шламонакопители плавучими зем-
снарядами — илососами.
При извлечении цинка из осад-
ка или при отсутствии площади для
размещения шламонакопителей оса-
док направляют на механическое
обезвоживание (вакуум-фильтры).
Шламонакопители (земляные)
предусматриваются на 10-летнее
186
складирование шлама. Днища и бо-
ковые откосы шламонакопителей
во избежание загрязнения грунто-
вых вод необходимо гидроизолиро-
вать. Число секций шламонакопи-
телей должно быть не менее двух.
Заполнение секций попеременное,
из расчета отстаивания шлама не
менее 3 мес. Последующая подача
шлама в секцию осуществляется пос-
ле откачки из верхней ее части вы-
делившейся воды, которая возвраща-
ется на очистные сооружения.
Влажность осадка, поступающе-
го в шламонакопители, составляет в
среднем 99 %, а после длительного
уплотнения в шламонакопителях —
80—83 %. Объемная масса осадка при
влажности 80 % составляет в сред-
нем 1,1 т/м3.
Этот метод очистки является пер-
спективным. В отличие от описанно-
го выше метода извлечения цинка
новый метод позволяет увеличить его
возврат в производство с 40 до 85 %
при более высоком качестве металла
(снижение примеси железа).
Цинк может извлекаться как не-
посредственно. из сточных вод, так
и из цинксодержащих осадков, вы-
падающих из воды при ее очистке.
Наиболее целесообразно получение
цинка из осадков, для чего послед-
ние обрабатываются щелочью с по-
лучением цинкатных растворов, в
которых концентрация цинка дос-
тигает 15—20 г/л.
При извлечении цинка с исполь-
зованием щелочи можно устанавли-
вать аппаратуру из обычной стали;
щелочные растворы обладают боль-
шей электропроводностью, чем кис-
лые сульфатные, в результате чего
снижается расход электроэнергии.
Производственными исследова-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ниями установлены оптимальные
параметры процесса: концентрация
цинка в цинкатном растворе, по-
ступающем на электролиз, не ме-
нее 10 г/л, в отработавшем раство-
ре — 1 г/л; концентрация едкого
натра в растворе 150—200 г/л; плот-
ность тока 300—350 А/м2; расстоя-
ние между электродами 35—40 мм;
напряжение тока 2,2—2,5 В; содер-
жание железа в полученном катод-
ном цинке до 0,05 %.
Исследования показали, что це-
лесообразно электрохимическое из-
влечение цинка из различных цинк-
содержащих осадков (включая 'и из-
вестковый шлам) независимо от
вида щелочного реагента для полу-
чения цинкатных растворов. Воз-
можно многократное использование
отработавших растворов для заще-
лачивания новых порций цинксо-
держащих осадков.
4,6.2. Производство
синтетических волокон
К синтетическим относятся вы-
пускаемые отечественной промыш-
ленностью полиамидные волокна —
капрон и анид, полиэфирное во-
локно — лавсан и акрилонитриль-
ное волокно — нитрон.
Основное сырье и химикалии,
применяемые при производстве этих
волокон: капролактам, адипиновая
кислота и гексаметилендиамин, ди-
метилтерефталат, этиленгликоль,
метанол, нитрилакриловая кислота,
метилакрилат, роданид натрия.
Производственные загрязненные
сточные воды образуются в процес-
сах отмывки волокна капрон, фор-
мования и отмывки волокна нит-
рон, регенерации мономеров и ра-
створителей.
Концентрированные жидкие от-
ходы, образующиеся в промежуточ-
ных процессах производства синте-
тических волокон, в канализацию
не сбрасываются, а направляются
на сжигание в специальных печах
Загрязненные сточные воды, за ис-
ключением вод от установок кра-
шения волокна лавсан, кристалли-
зации и экстракции роданистых ра-
створов производства волокна нит-
рон, как правило, загрязнены толь-
ко остатками органических веществ
в концентрациях, позволяющих на-
правлять воду после усреднения
непосредственно на общегородские
или районные сооружения биоло-
гической очистки.
Удельное количество загрязнен-
ных сточных Вод на 1 т продукции
составляет для производства волок-
на капрон — 50—180 м3, для лавса-
на — 20—100 м3 и нитрона — ПО м3.
В табл. 4.17 приведены усреднен-
ные количества загрязняющих ве-
ществ в сточных водах производств
синтетических волокон.
Таблица 4.17
Концентрация загрязняющих ве-
ществ сточных вод производства
синтетических волокон
Загрязняющие вещества Концентрация загрязняющих веществ, кг на 1 т продукции
полиамидное волокно капрон полиэфирное волокно лавсан акрилонитриль- ное волокно нитрон
1 2 3 4
Капролактам 10—20 — —
Димстилтсрсфталат — 2 —
Акрилонитрил — — 20
Прочие органические вещества — — 40
187
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Продолжение табл. 4.17
1 2 3 4
Роданит натрия — 35
Метанол — 7 —
Этиленгликоль — 16 —
Серная кислота — 20 230
Едкий натр — 25 —
Сульфат натрия — 20 230
Органические кислоты — 80 —
Замасли ватели 2—15 30 —
Красители В зависимости от ко- личества окрашенно- го волокна
ПАВ
БПК„0!М* (мгО/г) 80 50 120
Взвешенные вещест- ва 60 60 60
* Без учета отделения крашения волокна.
Локальная очистка сточных вод
установок для крашения волокна
лавсан сводится к удалению из воды
красителей, ПАВ и других органи-
ческих веществ до пределов, допус-
кающих ее последующую биологи-
ческую очистку. Локальная очистка
осуществляется путем обработки
воды коагулянтами, ее отстаива-
ния, нейтрализации и фильтрации.
Схема локальной очистки приведе-
на на рис. 4.20.
При проектировании очистных
сооружений принимаются следую-
щие параметры: объем усредните-
лей — на суточный приток воды;
время отстаивания воды 4 ч; ско-
рость фильтрации 6 м/ч; конечная
БПКпоя|| после локальной очистки
200—300 мг О2/л.
Сточная вода от установок кри-
сталлизации производства волокна
нитрон подлежит очистке от рода-
нида натрия методом ионного об-
мена в напорных фильтрах, загру-
женных анионитом. Вода проходит
последовательно через два фильтра.
После полного насыщения первого
188
фильтра оба фильтра выключаются
на регенерацию. При этом вода из
первого фильтра сначала вытесня-
ется обессоленной водой во второй
фильтр. Затем в первый фильтр по-
даются растворы едкого натра. Часть
эллюата, насыщенного роданидом,
возвращают в производство, осталь-
ную используют для регенерации
других фильтров или сбрасывают в
канализацию. В первый фильтр за-
тем подается раствор соляной кис-
лоты для замещения иона ОН“ на
ион С1_; весь эллюат при этом сбра-
сывается в канализацию. После ре-
генерации фильтры включаются в
работу таким образом, чтобы вто-
рой фильтр был первым по ходу
движения сточных вод.
Схема локальной очистки при-
ведена на рис. 4.20 и 4.21.
При проектировании очистных
сооружений принимаются: объемная
емкость анионита (по иону CNS“)
Рис. 4.20. Схема локальной очистки сточ-
ных вод от установок крашения волокна
лавсан:
7 — загрязненные стоки; 2 — усреднители; 3 —
реактор; 4 — дозатор раствора коагулянта —
железного купороса; 5 — отстойники; 6 — до-
затор серной кислоты; 7 — дозатор едкого на-
тра; 8 — фильтры; 9 — очищенные сточные
воды на биологическую доочистку; 10 —
обезвоженный шлам в печь сжигания; 11 —
вакуум-фильтры; 12 — маслонасос для шлама;
13 — насосы; 14 — емкость
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 4.21. Схема локальной очистки сточ-
ных вод производства волокна нитрон от
роданида натрия:
1 — загрязненные сточные воды; 2 — прием-
ный резервуар, 3 — напорные песчаные филь-
тры; 4 — резервуар-смеситель; 5 — крепкий
едкий натр; 6 — дозатор концентрированного
раствора едкого натра; 7 — бак для приготов-
ления свежего раствора едкого натра, 8 — бак
для отработавшего раствора щелочи; 9— креп-
кая соляная кислота; 10 — бак для раствора
соляной кислоты, 11 — очищенные сточные
воды на биологическую доочистку: 12 — ионо-
обменные фильтры; 13 — раствор регенериро-
ванного роданида натрия, 14 — обессоленная
вода; 75 — отработавшие технологические ра-
створы
50—60 кг/м3; скорость фильтрации
5—6 м/ч; концентрация регенера-
ционных растворов 60 г/л NaOH и
80 г/л НС1; концентрация родани-
стого натрия в эллюате, возвращен-
ном в производство, 60—70 г/л, в
очищенных стоках — 2—3 мг/л; об-
щая продолжительность цикла
фильтрации и регенерации 8—10 ч.
В случае применения в произ-
водстве волокна нитрон установок
экстракции появляются высококон-
центрированные жидкие отходы,
содержащие 70—80 г/л серной кис-
лоты, 70—80 г/л сульфата натрия и
примеси органических веществ. При
нецелесообразности утилизации эти
жидкие отходы нейтрализуются и
направляются в пруды-накопители-
испарители.
4.7. Производства синтетических
полимеров и пластмасс
4.7.1. Производство суспензионного
полистирола и сополимеров
стирола
Полистирол и сополимеры сти-
рола с другими мономерами полу-
чают методами полимеризации в
блоке, а также эмульсионной и сус-
пензионной полимеризацией. В про-
цессе блочной полимеризации вода
используется для охлаждения аппа-
ратуры и химически загрязненных
сточных вод не образуется. Поэтому
в настоящем разделе рассмотрены
процессы эмульсионной и суспен-
зионной полимеризации и сополи-
меризации стирола.
При эмульсионной полимериза-
ции в реактор заливаются вода и
эмульгатор (например, натриевые
соли синтетических кислот С10—
С15), стирол и инициатор (водный
раствор персульфата калия). После
полимеризации от полученного ла-
текса острым паром отгоняется не-
прореагировавшии мономер и про-
изводится коагуляция латекса с
помощью квасцов или других коа-
гулянтов. Далее полученный поли-
мер отделяется от маточного раство-
ра и промывается водой. Водно-
эмульсионная полимеризация мо-
жет осуществляться и непрерывным
методом.
Суспензионную полимеризацию
стирола проводят периодическим
методом. В реактор загружается вода,
добавляется водный раствор стаби-
лизатора и инициатор. Затем полу-
189
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ченный полимер отделяется от вод-
ной фазы, промывается водой и на-
правляется на сушку и упаковку.
В процессе производства поли-
стирола и сополимеров вода исполь-
зуется для охлаждения аппаратов,
приготовления растворов, в качестве
маточного раствора, а также для
промывки полимеров. В зависимос-
ти от способа промывки полимера
на 1 т образуется от 3 до 8 м3 загряз-
ненных сточных вод. Степень загряз-
ненности зависит от метода поли-
меризации, характера применяемых
мономеров, а также от природы
эмульгатора или стабилизатора.
Производства полистирола ПСБ-Л
и сополимера марки СНП-СП В про-
цессе производства этих полимеров
в качестве стабилизатора суспензии
используют поливиниловый спирт
(ПВС) с содержанием 10—13 % и
18—21 % ацетатных групп, называ-
емый сольваром. Образующиеся
сточные воды представляют собой
коллоидные системы молочно-бе-
лого цвета, устойчивость которых
обусловлена присутствием в воде
сольвара. Содержание сольвара в
сточной воде зависит от количества
образующихся сточных вод, кото-
рое, в свою очередь, определяется
методом промывки полимера. При
промывке полистирола марки ПСБ
(ПСБ-С) на ленточных вакуум-
фильтрах и в центрифугах образу-
ется соответственно 8 и 3 м5 сточ-
ной воды на 1 т полимера. В про-
цессе получения сополимера мар-
ки СНП-СП образуется 3,5 м3/т
сточных вод.
Характеристика сточных вод
представлена в табл. 4.18.
Сточные воды производства
полистирола марки ПСБ (ПСБ-С)
очищают термическим методом, а
также коагуляцией, а сточные воды
производства полимеров марок
СНП-СП и ПСБ-Л — методом коа-
гуляции.
Термический метод применяют
для обезвреживания маточных ра-
створов и первых промывных вод
производства полистирола марки
ПСБ-С (ПСБ), количество которых
составляет 5—6 м3 на 1 т полимера.
Таблица 4.18
Характеристика сточных вод производств полимеров
марок ПСБ (ПСБ-С) и сополимера марки СНП-СП
Показатели ПСБ (ПС Б-С) СНП-СП
Промывка на ленточных вакуум- фильтрах Промывка на центрифуге
ХПК, мг/л 2100—2600 12 000—15 000 4500—5600
Содержание, мг/л: плотного остатка 850—1000 1500—2500 1100—1400
взвешенных веществ 150—300 4000—5000 700—1100
стирола 5—7 5—10 5—8
акрилонитрила — —_ 95—100
сольвара 70—120 400—600 150—230
Оптическая плотность 15—20 80—120 16—25
pH 5—6 3—4 6,9—7,1
190
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Обезвреживание проводят в вер-
тикальной шахтной печи. Топливом
служит коксовый газ. Сточные воды
распыляются в печном простран-
стве с помощью форсунок. Темпе-
ратура в зоне сжигания составляет
1100—1200 °C. Воздух, подаваемый
в печь, предварительно нагревает-
ся в рекуператоре отходящими ды-
мовыми газами до температуры око-
ло 400 вС. Дымовые газы вместе с
парами воды выходят из печи с тем-
пературой порядка 700—800 °C и
после рекуператоров поступают в
дымовую трубу.
В дымовых газах не обнаружено
присутствия вредных примесей.
Для физико-химической и био-
логической очистки сточных вод
производств полимеров марок ПСБ
(ПСБ-С) (образующихся при про-
мывке полимера на ленточных ва-
куум-фильтрах) и СНП-СП разра-
ботана схема, включающая коагу-
ляцию коллоидных примесей золем
гидроксида магния в щелочной сре-
де, отделение образующегося осад-
ка и последующую биологическую
доочистку сточных вод.
Сточная вода после усреднения
(рис. 4.22) проходит смеситель, в
который подается коагулянт — хло-
рид магния, и поступает в камеру
хлопьеобразования, куда вводится
раствор едкого натра. При этом вода
подщелачивается до pH = 11,0. Да-
лее она со скоагулировавшими час-
тицами проходит смеситель, в ко-
торый подается раствор флокулян-
та — полиакриламида, и поступает
в осветлитель. Осветление воды про-
изводится в центробежных сепара-
торах или в осветлителях со взвешен-
ным слоем осадка. Осветленная вода
нейтрализуется серной кислотой и
направляется на биологические очи-
стные сооружения. Полученный оса-
док обезвоживается на центрифуге
и затем направляется на использо-
вание или сбрасывается в отвалы.
на использование
или в отвал
Рис. 4.22. Принципиальная схема установки очистки сточных вод полистирола марки
ПСБ-С (ПСБ) коагуляцией с использованием солей магния:
1 — усреднитель сточных вод; 2 — насос; 3, 5 — смесители; 4 — камера хлопьсобразования; 6 —
осветлитель; 7 — нейтрализатор; 8 — осадительная центрифуга
191
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Оптимальная доза хлорида маг-
ния для сточной воды полимера
марки ПСБ-С (ПСБ) составляет
175 мг/л, а для полимера марки
СНП-СП — 1100 мг/л. Количество
образующегося осадка — 10—12 %
(объемн.); влажность — до 98 %.
В результате сгущения осадка на
центрифуге (типа ОГШ) содержа-
ние твердых веществ в нем повы-
шается от 20—25 до 100—120 г/л. Кон-
центрация взвешенных частиц в фу-
гате не превышает 150 мг/л.
Эффективность очистки сточных
вод производств полистиролов ма-
рок ПСБ (ПСБ-С) составляет, %:
по ХПК — 65—70; по оптической
плотности — 97,5—98; по сольвару —
70—75. Опыт эксплуатации промыш-
ленной установки по очистке этих
сточных вод производительностью
1000 м3/сут подтвердил высокую эф-
фективность данного метода. Следу-
ет отметить, что БПКп сточных вод
полистирола марки ПСБ-С (ПСБ)
после доочистки биологическим ме-
тодом составляет 10—15 мг/л.
Данный метод не получил при-
менения для очистки сточной воды
полимера марки СНП-СП вследствие
большого расхода коагулянта — хло-
рида магния.
Уменьшение количества промыв-
ных вод (промывка полимера на цен-
трифуге) привело к увеличению заг-
рязненности сточных вод и резкому
снижению эффективности очистки
воды коагуляцией солями магния.
Для очистки сильнозагрязнен-
ных сточных вод рекомендуется ис-
пользовать реакции взаимодействия
ПВС с растворимыми в воде кар-
боксилсодержащими полимерами и
их солями, в результате которых
образуются нерастворимые в воде
192
продукты. При этом происходит ко-
агуляция коллоидных частиц поли-
меров. Применяются следующие
водорастворимые Na-соли: сополи-
меров метилметакрилата с метакри-
ловой кислотой (ММК); полиметак-
риловой кислоты; сополимера сти-
рола с малеиновым ангидридом
(стиромаль).
В сточную воду вводят требуемое
количество полимерного коагулянта
(в виде 5—10 % водного раствора),
добавляют кислоту до pH = 2,5 + 3,
смесь подогревают до заданной тем-
пературы и после добавления по-
лиакриламида фильтруют.
Эффективность очистки состав-
ляет, %: по ХПК — 86—97; по оп-
тической плотности — 99—99,7; по
сольвару — 50—55 и по акрилонит-
рилу — 97—98.
Для полистирола марки ПСБ-Л
оптимальными параметрами очист-
ки являются: pH = 3,60 °C и соотно-
шение (по массе) «ММК : сольвар»,
равное 1,25. Эффект очистки воды
при этих параметрах составил, %: по
ХПК — 86—91, по оптической плот-
ности — 98—99 и по сольвару 76—82.
Принципиальная технологичес-
кая схема очистки сточных вод с
применением полимерных коагулян-
тов практически не отличается от
схемы, представленной на рис. 4.22.
Схема дополнительно включает
теплообменник для нагревания
сточных вод.
Следует заметить, что для очи-
стки указанных сточных вод может
быть использован выпускаемый
промышленностью продукт «Коме-
та», представляющий собой нейт-
рализованную на 50—60 % щелочью
полиметакриловую кислоту, кото-
рая содержит до 35 % полимера.
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
С целью снижения затрат на очи-
стку сточных вод производств по-
лимеров, получаемых с использо-
ванием стабилизатора суспензии —
ПВС или сольвара, вместо коагу-
лянта — Na-соли ММК предложе-
но использовать сточную воду про-
изводств сополимеров марок МСН
и МС, содержащую ММК. Эффек-
тивная очистка сточных вод произ-
водства полистирола марки ПСБ-С
(ПСБ) достигается при соотноше-
нии сточных вод производств по-
лимеров ПСБ-С (ПСБ) и МСН
(МС), равном 4:1.
Для интенсификации процесса
осветления сточных вод применен
метод напорной флотации. Эффектив-
ность очистки сточных вод производ-
ства полистирола марки ПСБ-С про-
верялась на промышленной напор-
ной флотационной установке про-
изводительностью 12,5 м3/ч. Для ко-
агуляции коллоидного раствора ис-
пользовали хлорид магния в коли-
честве 0,18 г/л и полиакриламид —
15 мг/л. Основные параметры рабо-
ты установки:
Давление в напорном
резервуаре, МПа..........0,35—0,42
Количество подсасываемого
воздуха, % (объемн.)........2,5—2,7
Температура воды, °C.........17—18
Время пребывания воды, мин:
в напорном резервуаре.........4
во флотоотстойнике...........30
Эффективность очистки сточ-
ной воды по взвешенным веществам
составила 94,5—98,5 %, по ХПК —
80,4—83,6 %. Следует отметить при
этом, что количество образующей-
ся пены составило около 5 % (от
объема воды), шлама влажностью
97—98 % после разрушения 1 м
пены — 100—120 л.
Производства сополимеров марок
МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н. Сточные
воды производств сополимеров ма-
рок МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н заг-
рязнены органическими вещества-
ми, находящимися в коллоидном и
молекулярно-дисперсном состоя-
нии. Устойчивость коллоидной си-
стемы обусловлена наличием в воде
стабилизатора суспензии — Na-соли
ММК. Характеристика локальных
сточных вод сополимеров марок
МС, МСН, ЛПТ и ПСБ-Н, а так-
же смеси сточных вод сополимеров
марок МС, МСН и ЛПТ приведена
в табл. 4.19.
При разработке метода очистки
сточных вод использовано свойство
Na-соли ММК переходить при под-
кислении в нерастворимый в воде
сополимер (Н-форму). Выведение из
системы стабилизатора суспензии
приводит к коагуляции коллоидно-
го раствора.
Оптимальными параметрами
процесса очистки являются: для ло-
кальных сточных вод и смеси сточ-
ных вод производства сополимеров
марок МС, МСН и ЛПТ доза сер-
ной кислоты — 1 г/л, полиакрила-
мида — 20 мг/л и температура —
95 еС; для сточной воды производ-
ства сополимера марки ПСБ-Н доза
серной кислоты — 3 г/л, полиакри-
ламида — 20 мг/л, температура —
80 °C.
Сточную воду осветляют методом
вакуум-фильтрации. Получены сле-
дующие результаты: удельное сопро-
тивление осадка — 2,3 • 10” м"2; по-
ристость — примерно 0,97; удель-
ная поверхность твердых частиц —
7,9 • 107 м2/м3; количество обезвожен-
ного осадка— от 1,0 до 1,2 % от
объема стока; влажность — 75 %.
193
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Характеристика очищенных
сточных вод дана в табл. 4.19.
Принципиальная схема установ-
ки очистки сточных вод включает
следующие стадии: 1) усреднение;
2) обработку серной кислотой и по-
лиакриламидом; 3) нагревание сточ-
ной воды и последующее осветление
на вакуум-фильтре. Очищенная вода
после нейтрализации едким натром
и охлаждения направляется для до-
очистки на биологические очистные
сооружения. ХПК биологически очи-
щенной сточной воды составляет 70—
100 мг/л, БПКп - 10-15 мг/л.
4.7.2. Производство
фенолформальдегидных смол
Фенолформальдегидные смолы
новолачного и резольного типа по-
лучают непрерывным или периоди-
ческим методом. Сырьем служат
формальдегид и фенол, причем
последний употребляется также и
в смеси с другими производными
фенола или анилином. В качестве
катализаторов используют соляную
кислоту, едкий натр, гидроксиды
бария и аммония.
Технологический процесс полу-
чения твердых новолачной и резоль-
ной смол включает следующие ста-
дии: подготовка, загрузка и конден-
сация сырья, сушка смолы, слив,
охлаждение и измельчение смолы.
Для конденсации применяют
40%-е водные растворы формальде-
гида (формалин), содержащие не-
большие количества метилового
спирта.
Источниками образования сточ-
ных вод являются: реакционная
Таблица 4.19
Характеристика исходных и очищенных сточных вод производств
полимеров марок МС, МСН, ЛПТ, ПСБ-Н
1 — исходная сточная вода; 2 — очищенная сточная вода.
Показатели Сточные воды производства полимеров марок Смесь сточных вод производства полимеров марок МС.МСН и ЛПТ
МС МСН ЛПТ ПСБ-Н
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
ХПК, мг/л 4676 178 6160 768 3200 384 12100 847 4800 700
Содержание, мг/л: плотного остатка 1843 1245 2964 2095 1534 1240 6000 4672 2320 1100
прокаленного остатка 387 1055 637 1820 218 1080 590 4590 450 1200
взвешенных веществ 235 10 338 20 5515 20 — 10 4081 10
стирола 10 2 20 1,5 — — 10 2 7 1,2
акрилонитрила — — 524 65 —- — 1800 97 40 6,0
метилметакрилата 135 75 238 33 508 50 — — 450 26
бугилакрилата — — — — 200 6,5 — — 188 14
фосфора 111 по 262 35 81 40 - — 126 60
сульфатов — 500 — 1030 -— 625 — 7,2 — 835
_РН 7 7,4 6,5 7,1 6,8 7,1 6,8 7,2 6,4 7,1
Оптическая плотность 20 0,15 35 0,1 20 0,04 97 0,02 16 0,02
194
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
вода; вода, вводимая в процесс с
формальдегидом, едким натром,
аммиачной водой или другими ка-
тализаторами; вода со стадии отде-
ления надсмольной воды от смолы
и сушки смолы (конденсаты), а так-
же от мойки аппаратуры и полов.
Кроме того, образуется значитель-
ное количество (50—100 м3/т) сточ-
ных вод, не требующих специаль-
ной очистки (от охлаждения аппа-
ратуры). В среднем на I т новолач-
ной смолы получается 600 кг над-
смольных вод, а на 1 т резольной
смолы — до 900 кг.
Следует отметить, что в случае
промывки смолы водой количество
сточных вод значительно увеличи-
вается. Общее количество загрязнен-
ных сточных вод на 1 т смолы со-
ставляет 1,5—2,0 м3.
Сточные воды производства фе-
нолформальдегидных смол содер-
жат (в г/л):
Фенолы....................... 2,5—5,0
Метиловый спирт................. 2—7
Формальдегид................. 1,5—4,0
Смола........................ 0,1—2,3
Для очистки этих сточных вод
применяют регенеративные и дест-
руктивные методы.
Метод вторичной конденсации
фенола с формальдегидом. Фенол и
формальдегид, содержащиеся в над-
смольной воде, конденсируют в
щелочной среде с получением ре-
зольной смолы, которая является
товарным продуктом. Очистку сточ-
ных вод проводят на установках пе-
риодического и непрерывного дей-
ствия. Установка периодического
действия включает реактор, обору-
дованный рубашкой для подачи
пара или охлаждающей воды, об-
ратным холодильником, мерника-
ми и отстойниками. Непрерывно
действующая установка включает
каскад из четырех последовательно
расположенных реакторов.
Очистку сточных вод проводят
следующим образом. К сточной воде
добавляется кальцинированная
сода, и реакционная смесь нагре-
вается до кипения (90—95 °C в за-
висимости от марки смолы). Через
15—20 мин добавляется 40%-й ра-
створ едкого натра до pH = 9 + 11,
и смесь выдерживается при темпе-
ратуре кипения в течение 60—120 мин
до выделения смолы при нейтра-
лизации пробы смеси серной кис-
лотой. По окончании конденсации
реакционная смесь охлаждается до
25—35 “С и нейтрализуется 20%-й
серной кислотой. Продолжитель-
ность выделения смолы при сла-
бокислой реакции среды составляет
16—24 ч. После этого отделяют от-
стоявшуюся воду и сливают гото-
вую смолу.
Для получения резольной смолы
на 100 ч. (мае.) сточной воды, содер-
жащей 4—5 % (мае.) фенола и 2 %
(мае.) формальдегида, расходуется
0,55 ч. (мае.) соды, 1 ч. (мае.) едкого
натра и 1,5—1,7 ч. (мае.) 96%-й сер-
ной кислоты.
Очищенная вода содержит, мг/л:
фенола — до 100—150, формальде-
гида — до 1000 и метилового спир-
та — 1500 (при содержании мети-
лового спирта в исходной воде 2 тыс.
мг/л).
По другой схеме сточные воды
производства фенолформальдегид-
ных смол очищают в две стадии: I —
вторичная конденсация фенола с
избыточным количеством формаль-
дегида в щелочной среде; II — рек-
195
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
тификация с целью удаления ме-
тилового спирта.
Очистка сточных вод может быть
произведена конденсацией фенола
с формальдегидом в кислой среде с
получением также резольной смолы.
Обе схемы очистки сточных вод
производства фенолформальдегид-
ных смол применимы для других
марок смол, изготовленных с ис-
пользованием крезолов, ксилено-
лов, -бутил фенол а, дифени-
лолпропана и других фенолов.
Недостатками метода очистки
сточных вод конденсацией при ат-
мосферном давлении являются
большая продолжительность про-
цесса и, соответственно, значитель-
ный расход тепла, а также высокое
остаточное содержание фенола в
воде. В связи с этим конденсацию
фенола с формальдегидом проводят
при температуре 150—160 вС и по-
вышенном давлении (0,5—0,6 МПа).
Процесс очистки сточных вод
включает следующие стадии: под-
щелачивание воды до pH = 11, кон-
денсация, нейтрализация реакци-
онной массы до pH = 6 + 7, фильт-
рование.
Оптимальными параметрами
процесса конденсации являются:
pH = 11, молекулярное соотноше-
ние «фенол : формальдегид», рав-
ное 1 : 3, температура 150 °C и про-
должительность 15 мин. При подкис-
лении реакционной массы (нейтра-
лизации) до pH ~ 6 + 7 смола вы-
падает в осадок.
В результате очистки сточной воды
содержание фенола в воде снижается
от 4 тыс. до 30—70 мг/л, нитрозофе-
нола — от 5 тыс. до 170—320 мг/л,
перманганатная окисляемость
уменьшается от 18 400 до 1400 мг/л.
196
Достоинствами метода очистки
сточных вод вторичной конденса-
цией являются: простота аппаратур-
ного оформления, возможность по-
вторного использования очищенной
воды и применения полученной
смолы в различных отраслях народ-
ного хозяйства (в качестве литей-
ного крепителя, при производстве
древесно-стружечных плит, мине-
рал оватных изделий).
Для очистки надсмольных вод
производства фенолформальдегид-
ных смол применяют адсорбцию
древесными опилками с последую-
щей их обработкой формальдеги-
дом, фенолом, соляной кислотой
и конденсацией смеси с получени-
ем продуктов, пригодных для изго-
товления пресс-композиций.
Высокотемпературное парофазное
термоокислительное обезвреживание.
Надсмольные воды производства
фенолформальдегидных смол обез-
вреживают в шахтной печи произ-
водительностью 10 м3/сут. Дымовые
газы и продукты сжигания органи-
ческих примесей сточных вод на-
правляются в рекуператор. После ре-
куператора температура отходящих
газов составляет порядка 400 °C. Воз-
дух в рекуператоре нагревается до
200—320 °C. Рабочая температура в
печи — 1000—1100 вС. Следует от-
метить, что при температуре в
печи ниже 800—900 °C содержание
токсичных примесей (фенола, фор-
мальдегида) в отходящих дымовых
газах превышает предельно допус-
тимые нормы.
Расход газа зависит от содержа-
ния органических примесей в сточ-
ной воде и составляет в среднем
100-120 м3/ч (<^= 29,4 МДж/м3).
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
В циклонной печи обезврежива-
ют сточные воды, имеющие ХПК —
= 235 + 270 г/л и содержащие, %
(мае.): фенола — 3,3—3,8; фор-
мальдегида — 1,2—2,6; метилового
спирта — 6. Для полного надежно-
го обезвреживания фенола требу-
ется температура 930—950 °C. При
940—950 вС, повышенной нагрузке
циклонной печи [около 2 т/(м3 • ч)]
и коэффициенте расхода воздуха
1,10—1,15 получены удовлетвори-
тельные результаты по полноте вы-
горания органических веществ.
Каталитическое термоокисли-
тельное обезвреживание в парогазо-
вой фазе. Образующиеся при отгон-
ке воды от смолы загрязненные
пары направляют на установку па-
рофазного каталитического окис-
ления. Паровоздушную смесь, на-
гретую до 250—300 °C, пропуска-
ют через катализатор ГИПХ-105,
что позволяет значительно снизить
температуру окисления по сравне-
нию с некаталитическим термо-
окислением. Очищенные пары кон-
денсируются. С увеличением тем-
пературы и времени контакта на-
блюдается возрастание степени
очистки воды.
При оптимальных параметрах
процесса обезвреживания:
Время контакта, с.......... 0,4
Коэффициент избытка воздуха.. 1,7
Температура, *С............ 300
эффективность очистки сточных
вод от органических примесей со-
ставляет 99,9—100 %.
Жидкофазное термокаталитичес-
кое окисление. Сточную воду после
очистки методом вторичной конден-
сации доочищают путем жидкофаз-
ного окисления с использованием
пиролюзита или регенерированных
оксидов марганца.
В нее добавляется серная кисло-
та до 3%-й концентрации, вводит-
ся пиролюзит, подается воздух; за-
тем в реактор поступает острый пар,
температура воды поднимается до
97—98 °C и реакционная смесь аэри-
руется в течение 4—5 ч. Пиролюзит в
процессе окисления находится во
взвешенном состоянии. Окисление за-
канчивается при содержании фено-
ла в очищаемой воде не более 3 мг/л.
Далее сточную воду вместе с ката-
лизаторами направляют в реактор ре-
генерации оксидов марганца. В смесь
добавляется при перемешивании ра-
створ едкого натра до pH = 9 + 11, и
образующийся оксид марганца от-
деляется на центрифуге от очищен-
ной воды.
4,7.3, Производство
мочевиноформалъдегидных смол
Мочевиноформальдегидныс
смолы получают путем конденса-
ции мочевины и формальдегида в
слабощелочной, нейтральной или
слабокислой средах при различных
температурах в присутствии разно-
образных конденсирующих ве-
ществ, при добавлении некоторых
растворителей и т.д. В промышлен-
ности на установках периодическо-
го или непрерывного действия из
мочевины и формалина получают
конденсационные растворы, ра-
створы смолы и сухие смолы. Обез-
воживание реакционной смеси
чаще всего производится под ва-
куумом.
Сточные воды образуются за
счет выделения реакционной воды
и воды, введенной в процесс с
197
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
сырьем и реагентами (формали-
ном, едким натром, аммиаком и
др.). Количество загрязненных
сточных вод составляет 1,5—2,5 м3
на 1 т смолы.
Для очистки этих сточных вод
предложены различные методы:
термическое обезвреживание, обра-
ботка мочевиной в кислой среде,
дистилляция с последующим выса-
ливанием.
Термическое высокотемператур-
ное обезвреживание и термоката-
литичесное обезвреживание сточ-
ных вод являются высокоэффектив-
ными методами. Основные парамет-
ры и оборудование процесса обез-
вреживания аналогичны применя-
емым при производстве фенолфор-
мальдегидных смол. Для термока-
талитического обезвреживания
сточных вод рекомендуется приме-
нять в качестве катализатора окси-
ды меди.
Метод очистки, основанный на
обработке сточных вод мочевиной
в кислой среде, используется для
обезвреживания надсмольных сточ-
ных вод, содержащих 5—10 % (мае.)
формальдегида и около 10 % (мае.)
метанола, сточных вод от мойки воз-
вратной тары, содержащих до 2 %
карбамидной смолы и до 0,5 % фор-
мальдегида. Перед обработкой из
надсмольной воды отгоняется ме-
тиловый спирт. Для подкисления ис-
пользуется серная кислота.
В результате взаимодействия
формальдегида и карбамидной
смолы с мочевиной в кислой сре-
де (pH = 1+2) образуются нера-
створимая метиленмочевина и ее
производные. Реакция взаимодей-
ствия формальдегида с мочевиной
протекает при 90 °C в течение 3 ч,
198
карбамидной смолы с мочевиной —
при комнатной температуре в те-
чение 2 ч. Остаточное содержание
метилольных групп в сточной воде
при обработке карбамидной смо-
лы составляет 500—600 мг/л, оста-
точное содержание формальдегида
при обработке формальдегидных
вод — около 100 мг/л. Сточные
воды после выделения продуктов
реакции нейтрализуются известко-
вым молоком (расход СаО — 4 г/л).
Сточная вода после выделения
сульфата кальция направляется на
повторное использование (напри-
мер, для мойки тары, оборудова-
ния) или на биологическую до-
очистку.
Осадок метиленмочевины может
быть использован в качестве, добав-
ки (до 10 %) к аминопластам. При
этом качество изделий из амино-
пластов не ухудшается.
При производстве мочевинофор-
мальдегидной смолы ВМЧ-4 образу-
ются сточные воды, содержащие око-
ло 2 % формальдегида и 40—50 %
этил целлозольва. Сточную воду об-
рабатывают аммиаком для перево-
да формальдегида в уротропин, за-
тем высаливают этилцеллозольв
поташом. Образующийся верхний
слой — раствор воды и уротропина
в эти л целлозольве — содержит 5,5—
14,5 % (мае.) воды и 0,2—0,45 %
(мае.) поташа; нижний слой — ра-
створ поташа в воде — содержит до
0,05—0,19 % (мае.) этил целлозоль-
ва. Из верхнего слоя перегонкой
выделяют этилцеллозольв и исполь-
зуют его в производстве. Из нижне-
го слоя выпариванием выделяют
поташ, при этом первые 10—15 %
дистиллята возвращают на высали-
вание, остальной дистиллят исполь-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
зуют для технических целей. Реге-
нерированный поташ возвращают в
производство.
4.7.4. Производство эпоксидных смол
Эпоксидные, смолы получают
путем конденсации продуктов, со-
держащих эпоксидные группы, с
гидроксилсодержащими соединени-
ями. Широкое распространение по-
лучили эпоксидные смолы, обра-
зующиеся при конденсации эпи-
хлоргидрина с 4,4-диоксидифенил-
пропаном в присутствии 15%-го ра-
створа едкого натра.
Полученную смолу промывают
3—5 раз горячей водой для отмыв-
ки поваренной соли. Дальнейшая
сушка и очистка эпоксидной смо-
лы производится путем растворения
ее в толуоле, отгонки водно-толу-
ольной смеси и фильтрования то-
луольного раствора от кристаллов
поваренной соли. Растворителем
служит циклогексанон. Для произ-
водства эпоксидных смол применя-
ют и другие вещества: дихлоргид-
рин глицерина, глицерин, уксусную
кислоту и др.
В процессе производства эпоксид-
ных смол загрязненные сточные
воды образуются за счет реакцион-
ной воды, вследствие применения
водных растворов катализаторов и
растворителей, а также в результате
промывки и сушки смол. Количество
сточных вод составляет 2,2—11,2 м3
на 1 т смолы в зависимости от ре-
цептуры и технологии их получения.
Характеристика, сточных вод произ-
водства некоторых марок эпоксид-
ных смол представлена в табл. 4.20.
Следует отмстить, что маточные
растворы производства смолы мар-
ки Э-ЗЗр содержат 400—3100 мг/л
уксусной кислоты, марки Э-40 — до
7 тыс. мг/л бикарбоната натрия; мар-
ки Э-15 — до 11 г/л едкого натра.
Для очистки сточных вод произ-
водства эпоксидных смол приме-
Таблица 4.20
Характеристика сточных вод производства эпоксидных смол
Содержание примеси • Эпоксидные смолы марок
ЭД-5 и ЭД-6 Э-ЗЗр Э-40 Э-15
маточный раствор дистиллят маточный раствор дистиллят маточный раствор дистиллят
Дифенилолпропан, мг/л Отсут- ствует 6—20 — 130 20 35 000 70
Толуол, мг/л 240 — — 4300 33 000 — —
Циклогексанон, г/л. — 36—37 92—104 — — — —
Фенол, мг/л — 3—4 8—40 — — — —
Хлорид натрия, г/л 1,7 130—144 — 200 123 24
Карбонат натрия, мг/л — — 3500 — 2000 —
Взвешенные вещест- ва (смолистые), мг/л . 550 До 35 000 — 50 — 11 6
Глицерин, мг/л 5400 1000—4000 200 1100 500 170 35
199
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
няются методы коагуляции, дистил-
ляции, адсорбции, электрохимичес-
кого и биологического окисления.
Для выделения из сточных вод
мелкодисперсных и коллоидных ча-
стиц смолы применяют метод коа-
гуляции с использованием солей
железа и алюминия. Например, на
очистку сточных вод производства
1 т смолы Э-ЗЗр расходуется 0,85—
1,7 кг FeCl3 и 0,85-1,7 кг NaOH.
С целью регенерации смолы полу-
ченный осадок после уплотнения об-
рабатывают циклогексанолом. Гид-
роксид железа отделяют от раство-
ра смолы в циклогексаноне, и ра-
створ направляют на использование.
Осветленный маточный раствор
(например, эпоксидных смол марок
ЭД-5 и ЭД-6, Э-ЗЗр, Э-40, Э-15)
подвергают дистилляции. Сначала
отгоняют 10 % от объема маточного
раствора, затем — вторую фракцию
(70—80 %). Первую фракцию, содер-
жащую значительное количество ра-
створителя (циклогексанона, толу-
ола и др.), подсоединяют к дистил-
ляту, а вторую фракцию (конденсат,
содержащий 20—30 мг/л глицерина,
100—200 мг/л растворителя) исполь-
зуют в производстве. Кубовую жид-
кость направляют на сжигание. Од-
нако значительное количество гли-
церина и поваренной соли в кубо-
вой жидкости указывает на необхо-
димость разработки методов утили-
зации этих ценных продуктов.
Дистилляты, содержащие боль-
шое количество растворителей, так-
же направляют на разгонку. Отогнан-
ный растворитель, например, цик-
логексанон, используют в производ-
стве, кубовые остатки поступают в
производство смолы.
Для выпаривания сточных вод
производства эпоксидных смол, со-
200
держащих значительное количество
механических примесей, рекомен-
дуется применять выпарные аппа-
раты с погружными горелками.
Имеются схемы очистки сточных
вод производства эпоксидных смол
от органических примесей методами
адсорбции и электрохимического
окисления. При адсорбционной очи-
стке маточного раствора эпоксидной
смолы марки Э-15 расход активного
угля марки А составляет 3 кг/м3, сер-
ной кислоты — 4,1 кг/м3. Отработан-
ный уголь направляют на сжигание.
Электрохимическую очистку
сточных вод рекомендуется прово-
дить после выделения из воды смо-
лы, для чего воду обрабатывают со-
ляной кислотой (2,3 кг/м3). Затем ее
нейтрализуют известковым молоком
до pH = 7 + 8, вновь отделяют вы-
павшие взвеси и подают в электро-
лизер. Материалом анода является
графит, катода — сталь. Плотность
постоянного тока на аноде — 600—
700 А/м2, напряжение — 3—4 В.
Очищенные сточные воды содер-
жат в 1 л не более 1 мг фенола.
При биологической очистке
сточных вод производства эпоксид-
ных смол марок ЭД-5 и ЭД-6 сточ-
ные воды разбавляют свежей водой
(в 5 раз), добавляют биогенные эле-
менты (5 мг/л фосфора и 15 мг/л
азота) и очищают в аэротенке-сме-
сителе при продолжительности аэра-
ции 24 ч. При этом ХПК снижается
на 99 %, БПК20 - на 98,3 %. Очи-
щенная вода бесцветна и прозрачна.
4.7.5. Производство
поливинилацетатных полимеров
В процессе производства поли-
винилового спирта (ПВС), сопо-
лимерной дисперсии винилацета-
та с этиленом (СВЭД), поливинил-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ацеталей на стадии отделения ма-
точного раствора и промывки по-
лимера образуются загрязненные
сточные воды.
Сточные воды ряда производств
поливинилацетатных полимеров
загрязнены поливиниловым спир-
том, винилацетатом, метиловым
спиртом, ацетальдегидом и други-
ми растворенными в воде органи-
ческими веществами, а также
мелкодисперсными и коллоидны-
ми частицами, устойчивость кото-
рых обусловлена наличием в сточ-
ной воде поверхностно-активных
веществ таких, как ПВС, ОП-Ю и
др. Характеристика сточных вод не-
которых производств поливинила-
цетатных полимеров представлена
в табл 4.21 и 4.22.
Таблица 4.21
Характеристика сточных вод производства СВЭД
Показатели Стабилизатор дисперсии
ПВС ОП-Ю
исходная вода очищен- ная вода эффект очистки. % исходная вода очищен- ная вода эффект очистки,%
ХПК, мг/л 20 000 1100 94,5 3000 500 83
Содержание, мг/л: взвешенных ве- ществ 3000 50 98,3 200 50 77,3
винилацетата 800 120 85 200 30 85
ацетальдегида 500 120 76 200 25 82,5
муравьиной и ук- сусной кислот 700 500 29 — — —
ПВС 600 50 91,7 — — 1
ОП-Ю — — — 100 10 90
хлоридов — “ — — — 220 —
pH 3,8 6,5—8,5 —” 7,7 6,5—8,5
Оптическая плот- ность 28 0,1 99,7 20 0,15 99,2
Цвет Белый Бесцвет- ная — Белый Бесцвет- ная —
Запах Есть Слабый — Есть Слабый —
Прозрачность Мутная Прозрач- ная — Мутная Прозрач- ная —
Таблица 4.22
Характеристика маточных растворов производств СДВД и поливинилбутираля
Показатели СДВД Поливинилбутираль
исходный раствор очищенный раствор эффект очи- стки, % исходный раствор очищенным раствор эффект очистки, %
ХПК, мг/л 4400—5500 1150—3000 45—74 5735 3021 47,4
Содержание, мг/л: винилацетата 400—600 7—143 76—98,3 w ——, —
масляного альде- гида — — — 257 22,4 91,3
ацетальдегида 350—650 30—100 85—91 40 8 80
метилового спирта 1 " — — 1762 440 75
бутилового спирта 700—800 330—600 25—53 — — ——
201
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
В зависимости от характера при-
месей, загрязняющих сточную воду,
применяют следующие физико-хи-
мические методы очистки: отгонка
легколетучих органических компо-
нентов; термическое обезврежива-
ние; обработка сточных вод кар-
боксилсодержащими соединениями
для очистки от ПВС, коагуляция
мелкодисперсных и коллоидных
примесей. Доочистку сточных вод
производят биологическим методом.
Метод отгонки используют для
очистки сточных вод производства
ПВС с повышенной концентраци-
ей ацетатных групп, содержащих
423—742 г/л метилового спирта, 50—
57 г/л метил ацетата и винилацетата
и 3—14 г/л ацетальдегида и бензи-
на. При производстве поливинилке-
таля маточные растворы, содержа-
щие около 87 г/л циклогексанона и
первые порции промывных вод,
подвергают ректификации. Маточ-
ные растворы и промывные воды
производства поливинилформаль-
этилаля (винифлекса), содержащие
значительное количество ацетальде-
гида, также подвергают разгонке. По-
лученные ацетальдегид, циклогек-
санон и другие вещества использу-
ют как товарные продукты.
В процессе ректификации сточ-
ных вод производства ПВС с повы-
шенным содержанием ацетатных
групп отбираются три фракции с
температурами кипения 61—62, 62—
65,0 и 65,0—70,5 °C. Фракции 1 и 2
рекомендуется сжигать совместно с
другими отходами, а фракцию 3
[37 % (объемн.)] — направлять на
регенерацию метилового спирта.
Кубовый остаток следует разбав-
лять в 6—7 раз (до содержания ПВС
не более 40—50 мг/л) и подавать на
202
биологические очистные сооруже-
ния. Результаты биологической до-
очистки кубового остатка в аэротен-
ках-смесителях показали, что эф-
фективность очистки сточной воды
по приведенной схеме составляет
98-99 % (по ХПК).
При разгонке на ректификаци-
онной колонне с разделительной
способностью двадцать теоретичес-
ких тарелок маточных растворов от
производств СДВД и поливинилбу-
тираля происходит удовлетворитель-
ная очистка от легколетучих ком-
понентов (см. табл. 4.22). Дистиллят
в количестве 4—5 % (объемн.) на-
правляют на переработку или сжи-
гание, а кубовый остаток после
нейтрализации подают на биологи-
ческие очистные сооружения.
Некоторые сильнозагрязненные
маточные растворы, например, ра-
створы производства поливинилфор-
маля, рекомендуется направлять на
термическое обезвреживание.
С целью очистки сточных вод,
загрязненных ПВС или сольварами,
применяют метод, основанный на
способности ПВС образовывать в
кислой среде нерастворимые в воде
комплексы с полимерными карбок-
силсодержащими соединениями.
Переход ПВС в нерастворимое со-
единение сопровождается коагуля-
цией полидисперсной системы. Для
очистки сточных вод производств
СВЭД, ПВС и сольваров в качестве
карбоксилсодержащего полимера
используют флокулянт «Комета» и
Na-соль сополимера метилметакри-
лата с метакриловой кислотой —
стиромаль.
По данному методу сточная вода
усредняется, нагревается до 40—60 °C
и подается в смеситель. В смеситель
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
поступает также требуемое количе-
ство раствора карбоксилсодержаще-
го полимера (например, 10%-й ра-
створ «Кометы»). Далее смесь идет
в камеру хлопьеобразования, в ко-
торую также дозируется 10%-й ра-
створ серной кислоты. Для улучше-
ния хлопьеобразования в сточной
воде в смеситель добавляется 0,1—
1,0%-й раствор полиакриламида. За-
тем в осветлителе происходит от-
деление осадка, объем которого за-
висит от загрязненности сточной
воды и, например, для сточных вод
производства СВЭД составляет 3—
10 % от объема стока. Влажность
осадка — 65—85 %, зольность —
0,05—0,5 %. При нейтрализации
осадка едким натром получается
клееобразная масса, пригодная для
применения в качестве клея в по-
лиграфической промышленности.
Оптимальные параметры очист-
ки следующие: соотношение «ПВС :
карбоксилсодержащий полимер»,
близкое к эквимолекулярному (1 : 2);
pH < 3; температура 40—60 °C; доза
полиакриламида — 20 мг/л.
При производстве СВЭД с ис-
пользованием стабилизатора ОП-Ю
образующиеся сточные воды пред-
ставляют собой устойчивую колло-
идную систему, загрязненную ра-
створенными органическими веще-
ствами (см. табл. 4.22). Для очистки
сточной воды используют метод
коагуляции солями магния в щелоч-
ной среде. Оптимальная доза хлори-
да магния (при содержании ОП-Ю
240 мг/л) составляет 250 мг/л. Харак-
теристика очищенной сточной воды
приведена в табл. 4.22. Следует отме-
тить, что при содержании ОП-Ю в
воде до 100 мг/л достигается 90%-я
степень его очистки. С увеличением
содержания ОП-Ю остаточное ко-
личество его в очищенной воде уве-
личивается без снижения эффектив-
ности очистки воды по другим по-
казателям.
Сточные воды некоторых про-
изводств после физико-химической
очистки могут быть повторно ис-
пользованы для промывки полиме-
ра и аппаратуры.
Сточные воды производств по-
ливинилацетатной продукции доо-
чищают биологическим методом.
При биологической очистке сточ-
ных вод в аэротенках и биофильтрах
они имеют ХПК = 674 мг/л, БПКп =
= 515 мг/л, pH = 7,4 и содержат, мг/л:
Ацетат кальция............... 464
Ацетальдегид................. 141
Формальдегид.............. 19,6
Масляный альдегид............ 0,6
Метиловый спирт............. 56
Бутиловый спирт................. 6
Параметры работы аэротенка:
Продолжительность аэрации, ч.. 12
Концентрация беззольного
активного ила, г/л............. 3
Зольность ила, %.............. 35
Иловый индекс................. 75
Состав микрофлоры активного
ила, %:
Pseudomonas................... 55
Micrococcus................. 35
Bacterium...................... 8
Sarcina........................ 2
Очищенная вода имеет БПКп =
= 6 мг/л, ХПК = 14 мг/л, концен-
трация азота нитратов составляет
8,4 мг/л.
Сточные воды производства по-
ливинилбутираля, содержащие
эмульгатор-волгонат, могут быть
очищены биологическим методом
без предварительной физико-хими-
203
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ческой очистки. Очистка проводится
в аэротенках при продолжительнос-
ти аэрации 24 ч и концентрации ак-
тивного ила 1—1,5 г/л. В процессе очи-
стки наблюдается подщелачивание
воды. Очищенная вода имеет ХПК =
= 47 + 50 мг/л и БПК5 = 3—4 мг/л.
4.7.6. Производство
поливинилхлорида
К сточным водам производства
ПВХ относятся: вода, отработанная
в процессе полимеризации ВХ; раз-
личные виды конденсатов, образу-
ющихся на стадиях дегазации ПВХ
и улавливания незаполимеризовав-
шегося ВХ, а также вода после про-
мывки технологического оборудова-
ния на всех стадиях производства.
Наибольшее количество сточных
вод образуется при полимеризации
ВХ суспензионным способом, так
как большая часть участвующей в
процессе полимеризации воды вы-
деляется на центрифуге в виде фу-
гата (маточника). Количество его со-
ставляет около 3 м3/т ПВХ, а об-
щее количество сточных вод про-
изводства достигает 5 м3/т. При по-
лучении ПВХ полимеризацией в
массе и эмульсии большую часть
сточных вод составляют промывные
воды (1—2 м3/т ПВХ).
Отработанные и промывные
воды производства ПВХ загрязнены
полимерными частицами, взвешен-
ными и растворенными органичес-
кими веществами (эмульгатор, ос-
татки инициатора, добавки) и не-
органическими соединениями (бу-
ферные соли, кислотные остатки и
др.). Например, сточные воды про-
изводства суспензионного ПВХ со-
держат до 800 мг/л взвешенных ве-
ществ, до 400 мг/л растворенных
204
органических веществ и до 100 мг/л
растворенных неорганических солей.
Согласно нормативам концент-
рация взвешенных веществ в воде,
сбрасываемой в водоемы, не долж-
на превышать 20 мг/л, а по ХПК —
должна находиться в пределах 15 мг/л
в зависимости от вида водоема. При
необходимости повторного исполь-
зования значительно возрастают тре-
бования к воде по содержанию как
взвешенных, так и растворенных ве-
ществ, т.е. вода должна быть еще и
обессолена до уровня, соответству-
ющего электропроводности 10~5 —
10~6 Ом-1 • см .
Дисперсный состав взвешенных
веществ в сточных водах производства
ПВХ чрезвычайно широк: от частиц
коллоидных размеров (1 — 10 А) до
грубых (200 мкм). Например, взве-
шенные частицы в сточной воде
производства суспензионного ПВХ
имеют следующий гранулометри-
ческий состав:
Размер
частиц,
мкм < 10 10-50 50-100 100-200
Доля,
% (мае.) 10 20 60 . 10
Крупные частицы легко осажда-
ются или могут быть отфильтрова-
ны, мелкие (0,01—10 мкм) — обра-
зуют дисперсию, характеризующу-
юся высокой кинетической и агре-
гативной устойчивостью. Действи-*
тельная скорость осаждения частиц,
даже значительно более крупных по
сравнению с коллоидными, оказы-
вается намного меньше рассчитан-
ной по. закону осаждения Стокса.
Это объясняется наличием поверх-
ностных сил, создающих электро-
статический потенциал, который
обусловливает дополнительную ки-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
нетическую устойчивость в системе
ионизированной сточной воды. По-
верхность частиц дисперсной фазы
имеет свободную энергию, которая
приводит к изменению концентра-
ции компонентов дисперсионной
среды в прилегающем к поверхнос-
ти объеме, т.е. к адсорбции. Если
водная фаза представляет собой
электролит, то на поверхности сор-
бируются ионы, в результате чего
вокруг дисперсных частиц образу-
ется двойной ионно-молекулярный
слой, который определяет кинети-
ческую и агрегативную устойчивость
дисперсной системы. Распределение
ионов у поверхности частицы зави-
сит от соотношения сил адсорбции,
электростатического притяжения
(или отталкивания) и диффузион-
ных сил, стремящихся выровнять
концентрацию ионов в объеме дис-
персионной среды. Под действием
этих сил устанавливается равнове-
сие. В целом система остается элек-
трически нейтральной, так как за-
ряды частиц уравновешены заряда-
ми противоположного знака в ра-
створе.
К двойному электрическому
полю, имеющему некоторый поверх-
ностный потенциал у0, примыкает
другой, более размытый, диффузи-
онный слой, определяемый элект-
рокинетическим потенциалом Зна-
чение ^-потенциала зависит от тол-
щины диффузионного слоя ионов
и во многом определяет степень ус-
тойчивости частиц. Поверхность ча-
стиц ПВХ, взвешенных в воде, име-
ет отрицательный заряд. Присутству-
ющие в воде эмульгаторы, поверх-
ностно-активные вещества с поляр-
ными группами, некоторые ионы
стабилизируют мелкие частицы,
как это имеет место в латексных
системах. Для нарушения агрегатив-
ной устойчивости частиц необходи-
мо каким-либо способом нейтрали-
зовать поверхностный стабилизиро-
ванный потенциал, что приведет к
неустойчивости, агрегированию ча-
стиц и осаждению их под действи-
ем силы тяжести.
Объективным критерием поте-
ри кинетической и агрегативной
устойчивости является сжатие
двойного электрического слоя, в ре-
зультате чего происходит снижение
поверхностного и электрокинети-
ческого потенциалов. При снижении
потенциала с 70 до 30 мВ наступает
коагуляция. Потеря агрегативной
устойчивости дисперсных частиц
может произойти под действием
перемешивания и нагревания, за-
мораживания и последующего от-
таивания, ультрафиолетового и
ионизирующего излучений, ультра-
звукового, электрического и магнит-
ного полей. Хотя перечисленные
методы воздействия находят при-
менение при обработке сточных
вод, они не имеют самостоятель-
ного значения.
Наиболее эффективная коагуля-
ция достигается при добавлении в
устойчивую дисперсную систему
электролитов, содержащих ионы с
противоположным зарядом, в ре-
зультате чего также ликвидируется
агрегативная устойчивость частиц.
В качестве коагулянтов в процессах
электролитной коагуляции приме-
няют соли алюминия, железа и их
смеси. Для коагуляции сточных вод
производств ПВХ наибольшее рас-
пространение получил сульфат
алюминия A!2(SO4)3* 18Н2О, способ-
ный сам образовывать коагуляцион-
205
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ные структуры. Как соль сильной
кислоты и слабого основания, он в
воде подвергается гидролизу, обра-
зуя гидроксид:
A17(SO4)3 + 6Н2О —> 2А1(ОИ)3 + 3H2SO4
Благодаря большому заряду (+3)
и относительно малому радиусу ка-
тионы алюминия сильно гидрати-
рованы. При гидратации образуют-
ся малорастворимые соединения —
окси гидраты:
А13+ + 6Н2О-> [А1(Н2О)5ОН'-]2+ + Н,+
АР* + бНр-э [А1(Н2О)4(ОН)*-2],+ + 2Н,+
Оксигидраты алюминия мало-
растворимы в воде, поэтому вы-
падают в осадок, имеющий чрез-
вычайно развитую поверхность
(сотни м2/г) и несущий положи-
тельный заряд. Вследствие этого
они эффективно сорбируются от-
рицательно заряженными взвешен-
ными в воде частицами ПВХ, ок-
ружая их рыхлыми влагонасыщен-
ными оболочками. Оказавшись в та-
ких оболочках, частицы ПВХ ут-
рачивают индивидуальные свойства
(заряд, степень гидратации) и при-
обретают свойства оксигидратов.
Покрытые нейтрализующей обо-
лочкой частицы сминаются при
столкновениях, обусловленных
броуновским движением, и коагу-
лируют, т.е. объединяются в агло-
мераты в виде хлопьев, достигаю-
щих размеров нескольких милли-
метров. Хлопья обладают достаточ-
ной массой, чтобы под действием
силы тяжести быстро выделиться
в осадок. Кроме того, рыхлая
структура хлопьев способствует
улавливанию коллоидных и других
мелких взвешенных веществ, при-
сутствующих в сточной воде.
206
Доза коагулянта зависит от кон-
центрации частиц в системе. Часть
дозы, зависящая от площади
поверхности и химической приро-
ды вещества частиц, расходуется на
их дестабилизацию, другая часть не-
обходима для формирования хло-
пьев, отвечающих требованиям
осаждения. Она зависит от кинети-
ческих особенностей процесса коа-
гуляции. Поэтому в целом зависи-
мость дозы от концентрации час-
тиц имеет экстремальный характер
с минимумом, соответствующим
значению концентрации примесей
С = Скр (рис. 4.23). Это объясняется
следующим. Когда частицы дестаби-
лизированы, они могут взаимодей-
ствовать с вероятностью коагуляции.
Скорость коагуляции зависит от
числа столкновений, определяемо-
го концентрациями коагулянта и
дисперсных частиц. С ростом кон-
центрации частиц первая часть
дозы увеличивается, а вторая —
уменьшается. Поэтому при С < С
коагуляция определяется кинети-
ческими особенностями системы,
а при С > Скр — степенью дестаби-
лизации примесей продуктами гид-
ролиза. При С = Скр дестабилизиру-
Рис. 4.23. Зависимость дозы коагулянта (£>) от
концентрации примесей в сточной воде (Q
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ющие и кинетические условия
удовлетворяются наилучшим обра-
зом, так как в этом случае требу-
ется минимальная доза коагулянта.
Для сточных вод, содержащих
ПВХ, Скр = 20—60 мг/л, однако
концентрация примесей в отрабо-
танных водах производства ПВХ мо-
жет составлять от 100 до 800 мг/л. Для
этого интервала концентраций доза
коагулянта сульфата алюминия (без-
водного) составляет от 25 до 80 мг/л.
Следует заметить, что образую-
щиеся хлопья имеют небольшую
прочность и при перемешивании
или при скорости потока воды 0,5—
0,7 м/с разрушаются, а при снятии
напряжения свойства хлопьев вос-
станавливаются, т.е. система обла-
дает тиксотропией, или тиксотроп-
ной обратимостью. Для интенсифи-
кации образования хлопьев гидро-
ксидов алюминия и их стабилиза-
ции используют процесс флокуля-
ции, когда к дестабилизированным
частицам добавляют вещества, мо-
лекулы которых способны связывать
хлопья путем адсорбции, т.е. прин-
цип флокуляции заключается в «сши-
вании» хлопьев между собой. В ка-
честве флокулянтов используют ли-
нейные полимеры: активную крем-
ниевую кислоту xSiO2 • ^Н2О и по-
лиакриламид (—СН2—СН—CONH2)n.
Дозу полиакриламида при вводе
перед отстойниками со взвешенным
осадком принимают равной от 0,4
до 1,5 мг/л, дозу кремниевой кис-
лоты — 2—3 мг/л.
Рассмотренный коагуляционный
способ очистки позволяет достаточ-
но эффективно удалить из загряз-
ненной воды тонковзвешенные
твердые примеси, однако связать и
вывести из сточных вод синтетичес-
кие поверхностно-активные веще-
ства (ПАВ) этим способом полнос-
тью не удается. В состав производств
ПВХ суспензионным и особенно
эмульсионным способом входят
эмульгаторы (мыла жирных кислот,
соли щелочных металлов алкилсуль-
фатов и алкилсульфонатов и др.),
представляющие собой сильные
ПАВ, причем концентрация их в
сточных водах достигает 400 мг/л.
Как показывает практика эксп-
луатации биологических очистных
сооружений, наличие эмульгаторов
в сточных водах снижает эффектив-
ность биохимической очистки стоков
с обычных 85—90 % до 55— 65 % за
счет блокирования микроорганиз-
мов (обволакивания пленкой) и
выноса их на поверхность водоема.
При этом сами эмульгаторы не пре-
терпевают каких-либо изменений,
и их концентрация практически не
изменяется. Неразрушенные эмуль-
гаторы уносятся в водоемы, ухуд-
шая экологическую обстановку,
поэтому на биологическую очистку
направляют сточные воды с огра-
ниченным содержанием ПАВ. Зна-
чения максимальных концентраций
для ПАВ различных классов колеб-
лются от 10 до 100 мг/л как для био-
фильтров, так и для аэротенков.
Разработку эффективных способов
очистки воды от ПАВ ведут в на-
правлениях совершенствования ре-
агентных (коагуляционных) спосо-
бов, применения электрокоагуля-
ции, сорбционной очистки, жид-
кофазного окисления.
К способам очистки с примене-
нием химических реактивов отно-
сятся процессы коагуляционной
очистки с предварительным хими-
207
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
ческим связыванием ПАВ, напри-
мер, оксихлоридом фосфора, спо-
собы очистки сточных вод произ-
водств ПВХ, сочетающие совмест-
ную коагуляцию взвешенных частиц
и ПАВ бесчетвертичными аммоние-
выми солями или катионными элек-
тролитами с последующим осажде-
нием коагулюма или фильтрацией
через керамзитовые фильтры.
Предложены также способ двух-
стадийной коагуляции частиц ПВХ
и ПАВ с использованием хлората
кальция, хлоридов кальция и на-
трия на первой стадии и смеси гид-
роксида и карбоната калия на вто-
рой, метод с применением хлорида
кальция и кальцинированной соды,
метод с использованием в качестве
коагулянта солей шестичленных азо-
тистых соединений, например чет-
вертичных солей пиридиния, децил-
или октадецилпиридинийхлорида.
Степень очистки от ПАВ приведен-
ными методами составляет 50—97 %.
Коагуляционная способность обычно
применяемых реагентов — сульфата
и хлорида алюминия, хлорида желе-
за (III) и гидроксида кальция — мо-
жет быть повышена путем дополни-
тельного введения в очищаемые сто-
ки полиэтиленимина. Концентрация
ПАВ в сточной воде снижается при
этом с 6,3 г/л до 410—500 мг/л. Для
аналогичных целей применяют так-
же тиолигниновую кислоту и ее
соли, галогениды щелочно-земель-
ных металлов, алюминаты щелоч-
ных металлов и полиакриламида.
Аппаратурою-технологическое
оформление стадии очистки сточных
вод производства поливинилхлорида.
Сточные воды со стадий центри-
фугирования (маточник) и дегаза-
ции суспензии или латекса ПВХ
208
практически свободны от ВХ, по-
этому направляются непосредствен-
но на очистку от примесей. Сточ-
ные воды из газгольдера, от ваку-
ум-насосов стадий дегазации ПВХ
и регенерации ВХ, а также со ста-
дии очистки газовых выбросов со-
держат большое количество раство-
ренного ВХ, поэтому их объединя-
ют в отдельный поток и подверга-
ют дегазации аналогично дегазации
суспензии или латекса ПВХ.
Принципиальная технологичес-
кая схема коагуляционной очистки
сточных вод производства суспензи-
онного ПВХ приведена на рис. 4.24.
Все сточные воды производства со-
бираются в сборник-усреднитель,
откуда через сороотделитель пода-
ются в смеситель-коагулятор, пред-
ставляющий собой вертикальный
аппарат объемом 30 м3 с мешалкой
(140 об/мин). В смеситель непрерыв-
но дозируется коагулянт — 10%-й
раствор A12(SO4)3. Аппарат работает
как непрерывнодействующий реак-
тор проточного типа. Для поддержа-
ния требуемого pH среды (обычно
10—12) по показаниям PH-метра в
коагулятор дозируется соляная кис-
лота или щелочь. Из коагулятора
сточные воды, содержащие окоагу-
лированные примеси, подаются в
смесительную трубу отстойника 6.
Туда же дозируется флокулянт — по-
лиакриламид, который смешивает-
ся со взвесью под действием быст-
роходной мешалки (120 об/мин). По-
лученная смесь поступает в сепара-
ционное пространство отстойника и
расслаивается. Осветленная вода сли-
вается в сборник 7 и направляется
на биологическую очистку. Выпав-
ший на дно осадок сгребается скреб-
ками, укрепленными на вращаю-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных
Маточник от _
центрифуги
10%-й раствор
ai2(S04)3
Осадок в отвал
сооружения
или переработку
Рис. 4.24. Принципиальная технологическая схема коагуляционной очистки сточных
вод производства ПВХ:
1 — сборник-усрсднитсль; 2 — сороотдслитсль; 3, 5, 8— насосы, 4 — смсситсль-коагуаятор; 6 —
отстойник, 7 — сборник осветленной воды; 9 — фильтр-пресс
щихся со скоростью 2 об/мин фер-
мах, к разгрузочному конусу (шла-
моуплотнителю) и насосом подает-
ся в фильтр-пресс 9. Фильтрат воз-
вращается в сборник-усреднитель 7,
а осадок направляется в отвал или
на переработку твердых отходов.
На современном сложном в эко-
логическом отношении этапе раз-
вития химической технологии по-
лучения ПВХ радикальным реше-
нием проблемы сточных вод явля-
ется полное исключение сброса их
в водоемы путем разработки техно-
логии и технических средств очист-
ки отработанных вод до таких кон-
центраций примесей, которые по-
зволяют возвращать очищенные
воды в производственный цикл.
В НИИполимеров проведены ис-
следования и разработана для Са-
янского ПО «Химпром» установка
для глубокой очистки сточных вод
производства ПВХ на основе ульт-
рафильтрации и озонирования.
Принципиальная технологическая
схема установки представлена на
рис. 4.25. Сточные воды со стадии
дегазации и фугат со стадии выде-
ления ПВХ из суспензии поступа-
ют в сборник стоков 7, где усред-
няются по концентрации взвешен-
ных частиц ПВХ и растворенных
органических веществ. Из сборника
сточная вода насосом подается на
установку ультрафильтрационной
очистки 3, представляющую собой
три блока параллельно включенных
ультрафильтрационных элементов
типа БТУ 0,5/2 марки Ф-1, число
которых на весь объем очищаемой
воды (40 м3/ч) составляет 1200 шт.
Характеристика стандартного эле-
мента БТУ 0,5/2 следующая: длина
элемента — 2 м; число фильтрую-
щих трубок (фторопласт) — 7; диа-
метр элементов — 60 мм. Сточная
вода прокачивается насосом 4 по
контуру, включающему сборник
концентрата 5 и блоки ультрафильт-
209
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Маточник от
Рис. 4.25. Принципиальная технологическая схема установки очистки сточных вод про-
изводства ПВХ методом ультрафильтрации и озонирования:
1 — сборник сточных вод; 2, 4, 7, 12 — насосы; 3 — ультрафильтрационная установка; 5 —
сборник концентрата; 6 — сборник фильтрата; 8 — колонна озонирования; 9 — колонна нейт-
рализации кислых газов; 10 — аппарат рахтожения озона; 11 — сборник отработанной щелочи;
13 — осушитель воздуха; 14 — озонатор
Вода очищенная на ус-
тановку обессоливания
рационных элементов. При этом она
практически полностью очищается
от ПВХ и на 20—45 % — от раство-
ренных органических веществ. Скон-
центрированная по ПВХ и органи-
ческим веществам часть стоков в
количестве 16 % от общего объема
насосом 4 направляется на разбав-
ление суспензии ПВХ на стадии
выделения полимера, а фильтрат
сливается в сборник 6. Ультрафиль-
трация осуществляется при давле-
нии 0,45—0,5 МПа и при скорости над
мембранами элементов 4,5—5 м/с. Про-
изводительность по фильтрату каж-
дого из элементов БТУ 0,5/2 состав-
ляет 30 л/ч. В принципе при увели-
чении кратности рециркуляции
концентрата можно обеспечить
большее концентрирование сточ-
ной воды.
Очищенная от ПВХ сточная вода,
содержащая растворенные органичес-
кие вещества, направляется на ко-
лонну озонирования 8 с насадкой из
колец Рашига (25 х 25 мм) при плот-
ности орошения 4—5 м3/(м2 • ч). Сни-
зу в колонну подается озоновоздуш-
ная смесь с концентрацией озона
15—18 г/м3, которая получается в
блоке озонаторов 14 типа ПТ-510.
Число озонаторов — 28 на весь объем
очищаемых стоков. Озонаторные бло-
ки укомплектованы осушителем воз-
духа 13 типа А 250У-02. Очищенная
от органических примесей сточная
вода направляется на обессоливание,
после чего используется в процессе
полимеризации ВХ.
Отработанная озоповоздушная
смесь направляется в абсорбер 9,
орошаемый 15%-м водным раствором
NaOH при плотности орошения 5—
6 м3/(м2 • ч). Абсорбер представляет
210
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
собой цилиндрическую колонну ди-
аметром 1,1 мс высотой насадки из
колец Рашига (25 х 25) 10 м; НС1 и
СО2, образующиеся при озонном раз-
ложении винилхлорида и других
органических примесей, поглоща-
ются в абсорбере щелочным раство-
ром, циркулирующим в контуре
«абсорбер—сборник». При снижении
концентрации щелочи до 1,5 % от-
работанная щелочная смесь сбрасы-
вается в канализацию кислотно-ще-
лочных стоков вместе с солевыми ра-
створами после регенерации ионит-
ных смол цеха обессоливания воды.
Очищенная от НС1 и СО2 отрабо-
танная озоновоздушная смесь посту-
пает в блок 10 аппаратов термоката-
литического разложения остаточного
озона типа КРО-630-1Л-01, входящих
в комплект аппаратов для получения
озоновоздушной смеси. Освобожден-
ный от остаточного озона отходящий
газ, содержащий углекислоту и кис-
лород, выбрасывается в атмосферу.
Следует особо отметить, что в свя-
зи с расширением выпуска ПВХ для
жестких изделий неэлектротехничес-
кого назначения (трубы, конструкци-
онные профили и т.п.) в процессе
суспензионной полимеризации ВХ
реальный смысл приобретает оборот-
ное использование отработанной воды
вообще без очистки. В этом случае при-
сутствие в водной фазе мелких час-
тиц ПВХ и повышенное содержание
ПАВ способствуют получению ПВХ
требуемого неагрегативного типа. В то
же время это обусловливает экономию
эмульгатора и существенное упроще-
ние и удешевление решения эколо-
гических задач производства ПВХ.
Проанализированные в разделе
сведения об образовании и методах
очистки сточных вод показывают,
что сточные воды загрязнены слож-
ными химическими соединениями,
а методы и способы удаления заг-
рязняющих элементов отличаются
большим разнообразием.
В таблице 4.23 приведены объе-
диненные сведения о количестве и
составе сточных вод в производ-
ствах синтетических полимеров и
пластмасс.
Таблица 4.23
Количество и характеристика химически загрязненных сточных вод
после локальной очистки по основным видам производства
синтетических полимеров и пластмасс
Источники образования сточных вод Методы локальной очистки сточных вод Сточные воды
показатели значения показателей
1 2 3 4
Производство анионита АВ-17
Отмывка продукта, ректификация отходов производства, мойка аппаратов Нейтрализация с раз- бавлением техничес- кой водой Количество сточных вод, mj на 1 т продукции Концентрация загрязнений*, г/л: метанол амины смола АВ-17 сополимеры общее солесодсржание: в том числе хлориды 72 0,4 0,6 1,4 0,2 27 23,8
211
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Продолжение табл. 4.23
1 2 3 4
Производство ацетата целлюлозы
Отмывка продукта де- минерализованной во- дой Нейтрализация Количество сточных вод, mj на 1 т продукции, при методе производ- ства: метиленхлоридном уксусно-кислом Концентрация загрязнений, г/л: уксусная кислота продукт 165,9 90 До 1 Следы
Производство винилацетата
Промывка аппаратов, случайный пролив продукта и смыв его с полов Термическое обезвре- живание при содержа- нии винилацетата вы- ше ПДК для биологи- ческой очистки Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции Концентрация загрязнений**, г/л: винилацетат ацетат натрия ХПК, гО/л рн . 0,3 0,205 0,107 0,44 7,8
Производство карбамидной смолы
Ректификация вод, по- ступающих со стан- ции обезвоживания смолы Термическое обезвре- живание Количество сточных вод, мэ на 1тпродукции Концентрация загрязнений**, г/л: карбамидная смола формальдегид общее солесодержание ХПК, гО/л рн 0,42 0,6 40—60 0,6 50 8,4—7,7
Производство катионита КУ-2
Отмывка и фильтра- ция сополимера и ка- тионита КУ-2, улавли- вание хлористого во- дорода, мойка аппара- туры, работа вакуум- насосов Нейтрализация Количество сточных вод, mj на 1т продукции Концентрация загрязнений, г/л: дихлорэтан общее солесодержание ХПК, гО/л pH 90 До 0,03 До 10 0,5 6,5—8,5
Производство пластификаторов
Нейтрализация и про- мывка эфира, другие стадии процесса, про- мывка оборудования Сжигание или 25-крат- ное разбавление перед биологической очист- кой Количество сточных вод, mj на 1т продукции Концентрация загрязнений*’**, г/л: взвешенные вещества масла и смолообразные про- дукты остаток: сухой прокаленный пластификаторы метанол ХПК, гО/л БПК5, г О2/л рн 4 0,7 0,45 21,09 5,89 21 20 25 0,23 8,3
212
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.23
1 ’ 2 3 4
Производство поливинилацеталей
Ректификация маточ- ных растворов и про- мывных вод, посту- пающих в цех перера- ботки отходов произ- водства, промывка оборудования и мытье полов Количество сточных вод, мл на 1 т продукции Концентрация загрязнений, г/л: поливиниловый спирт метанол формальдегид циклогексанон масляный альдегид ацетат натрия ионы железа хлориды ХПК, гО/л рн 73,7 До 0,06 » 0,06 » 0,045 »7 » 3 »0,7 » 0,055 » 3 16 7—8,8
Производство поливинилаг^етатнои дисперсии
Промывка аппаратов, охлаждение сальников насосов, работа гидро- затворов, пропарка фильтров, мытье по- лов; мойка тары*** 11ейтрализация с по- следующим пятикрат- ным разбавлением Количество сточных вод, mj на I т продукции Концентрация загрязнений*, г/л: поливиниловый спирт ацетальдегид винилацетат уксусная и муравьиная ки- слоты ХПК, гО/л рн 1,6 0,11—3 До 0,17 0,03—0,15 0,05—0,14 0,42—6,4 7,45
Производство позивинилового спирта (сухого)
Ректификация маточ- ных растворов и про- мывных вод, поступа- ющих в цех переработ- ки отходов производ- ства; промывка обору- дования и мытье полов Количество сточных вод, mj на I т продукции Концентрация загрязнений, г/л: поливиниловый спирт метанол мсгилацетат ацетат натрия остаток- плотный прокаленный ХПК, гО/л рн 15 0,05—0,45 0,03—0,2 0,01—0,012 0,04—0,1 0,12—0,58 0,06—0,08 0,2—1,4 7,8—8,1
Производство поликарбонатов
Работа вакуум- насосов и лаборато- рий, мытье полов Количество сточных вод, mj на 1 т продукции Концентрация хлористого натрия, г/л 6,4 До 10
Производство полипропилена
Отпарка полимера от остатков катализатора, гептана и бутанола Нейтрализация и от- ставание гидроокисей алюминия и титана, а также гептана из сус- пензии «полипропи- лен—гептан» Количество сточных вод, mj на 1 тпродукции Концентрация загрязнений, г/л: бутанол гидроокиси Ti и AI хлористый натрий хлористый калий поверхностно-активные вещества 6,54 0,4 0,028 0,3 0,34 0,036
213
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Продолжение табл. 4.23
1 2 3 1 4
Производство вспенивающегося суспензионного полистирола '
Полимеризация поли- стирола с образовани- ем маточного раство- ра, отжим и отмывка готового продукта (бисера) Коагуляция с исполь- зованием минерального коагулянта(хлористого магния) и флокулянта (полиакриламида) в щелочной среде (pH =11,2 -11,9). От- стаивание и осветление скоагулированных вод в отстойнике со взве- шенным слоем осадка с последующей нейтра- лизацией серной ки- слотой. Подсушивание сгущенного после цен- трифугирования осадка (шлама) на шламовых площадках. Сбрасыва- ние фугата и осветлен- ной жидкости из от- стойника в сеть хими- чески загрязненных стоков Количество сточных вод, м3 на 1т продукции Концентрация загрязнений, г/л: взвешенные вещества стирол плотный остаток хлориды сульфаты ионы магния поливиниловый спирт или сольвар ХПК, гО/л рн 3,5-4 До 0,15 » 0,015 »2 »0,8 » 0,3 0,018—0,02 До 0,15 » 0,15 6,5—8,5
Производство эмульсионного полистирола
Промывка продукта Количество сточных вод, № на 1 тпродукции Концентрация загрязнений, г/л: взвешенные вещества стирол плотный остаток сульфаты ионы алюминия соли синтетических жирных кислот азот аммонийный ХПК, гО/л pH 6—8 До 0,05 » 0,005 »0,3 »0,7 » 0,002 »0,15 » 0,15 » 0,36 6,5
Производство полиформальдегида '
Промывка фильтров ионообменной очист- ки возвратного слабо- го раствора формали- на Нейтрализация Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции Концентрация загрязнений, г/л: муравьино-кислый натрий едкий натр серно-кислый натрий формальдегид прочие примеси 4,7 7,4 0,02 3,1 2,5 1,9
214
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.23
1 2 3 4
Производство полиэтилена высокой плотности
Промывка водой сус- пензий полимера и экстрагирование из нее растворимых со- лей алюминия и ти- тана, хлоридов и ор- ганических веществ (изопропилового спирта, бензина и др.) при температуре 50—60 °C и pH сре- ды 10—12 Отгонка изопропило- вого спирта непре- рывной дистилляцией острым паром, ней- трализация водного раствора с последую- щей подачей его на выпарную установку, при этом значительно сокращается количе- ство сточных вод, а также расход свежей воды на промывку, так как вода с выпарной установки возвращает- ся в производство Количество сточных вод, м3 на 1т продукции Концентрация загрязнений, г/л: взвешенные вещества углеводороды изопропиловый спирт сухой остаток хлориды сульфаты ионц алюминия ионы титана ХПК, гО/л БПК,10ЛН, г О2/л Р» 21 0,03 До 0,01 »0,5 » 2,7 » 0,8 » 1 » 0,001 Следы 1,4 0,8 7,5—8
Производство фенолформальдегидных пресс-порошков**** Производство фенолформальдегидных смол
Обссфсноливание и обезметаноливание надсмольиых вод и конденсатов Термическое обезвре- живание при необхо- димости Количество сточных вод, м3 на 1 тпродукции Концентрация загрязнений**, г/л: фенол формальдегид метанол БПК20, г О2/л 1,2 0,08 1 ' 5 7,9
Производство эпоксидных смол
Первая промывка смо- лы Сжигание Количество сточных вод, м3 на 1т продукции Концентрация загрязнений**, г/л: взвешенные вещества остаток: сухой в том числе хлористый на- трий прокаленный эпихлоргидрин глицерин толуол ХПК, гО/л БПК,10Л1„ г О2 л pH 0,9 До 6 »300 290,77 295 5,22 3,4 0,3 - До 90 »25 9
Экструзия смолы из промежуточного слоя, мойка и пропарка ап- паратуры, охлаждение насосов и промывка емкостей и хранилищ из-под щелочи Четырехкратное раз- бавление перед биоло- гической очисткой Количество сточных вод, м3 на 1т продукции Концентрация загрязнений*, г/л: взвешенные вещества остаток: сухой прокаленный эпихлоргидрин глицерин толуол ХПК, гО/л БПКппп„, г О2/л 2 0,4 3,08 0,52 0,46 0,14 0,37 8,5 4
215
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Продолжение табл. 4.23
1 2 3 4
Производство изделий из пластмасс
Гальванические про- цессы Электрокоагуляция, реагентная обработка Концентрация загрязнений, г/л: хром нефтепродукты До 0,001 » 0,015
Работа установок для очистки технологичес- ких и вентиляционных выбросов в атмосферу В зависимости от вида продукции
* До разбавления, необходимого перед биологической очисткой. * * До термического обезвреживания. * *♦ Стоки, образующиеся при мойке тары, содержат до 5 % поливинил ацетатной дисперсии и при локальной очистке подвергаются термическому обезвреживанию. * *** Загрязненных сточных вод нет.
4.8. Производство минеральных
пигментов
При производстве минеральных
пигментов (двуокиси титана, свин-
цового и цинкового крона, железо-
окисных пигментов, железной ла-
зури, литопона, ультрамарина и
др.) сточные воды образуются:
а) в процессе разделения сус-
пензии, поверхностной обработки
и промывки пигментов;
б) при мытье оборудования и
полов.
Сточные воды содержат различ-
ные взвешенные и водорастворимые
вещества. Наиболее типичными заг-
рязнениями сточных вод являются
взвесь пигментов или полупродук-
тов, серная кислота, серно-кислый
натрий, сульфат железа, хлористый
натрий, нитрит натрия, хромпик,
нитрат свинца, хлористый барий,
серно-кислый цинк.
Качественный состав стоков не-
постоянен не только для одноимен-
ных производств различных заво-
дов, но и для отдельно взятого про-
изводства во времени.
Данные о количестве сточных вод
и концентрации в них загрязняющих
веществ приведены в табл. 4.24.
216
Взвешенные вещества представ-
ляют собой высокодисперсную часть
пигментов с размерами частиц 1—
15 мкм. Ориентировочная скорость их
осаждения не более 0,05—0,2 мм/с.
Очистка сточных вод от взвешен-
ных веществ осуществляется в от-
стойниках (ловушках) или на
фильтр-прессах (после проведения
контрольного фильтрования). В ма-
лотоннажных производствах очист-
ка от взвешенных веществ может
быть осуществлена в осадительных
центрифугах и центробежных та-
рельчатых сепараторах. Отстойники,
центрифуги и сепараторы подбира-
ют путем расчетов и моделирова-
ния на основании эксперименталь-
ных данных.
Для интенсификации процесса
осаждения взвешенных веществ в
ряде случаев целесообразно исполь-
зовать коагулянты, флокулянты, а
также электрокоагуляцию. Уловлен-
ные пигменты или полупродукты
возвращаются на соответствующие
стадии технологического процесса.
Очищенные сточные воды, как пра-
вило, могут быть использованы в
системах оборотного водоснабжения.
Таблица 4.24
Количество и характеристика химически загрязненных сточных вод
производства минеральных пигментов
Вид продукции Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции Концентрация загрязнений, г/л
взвешенные вещества водораствори- 1 мыс вещества H2SO4 о сл 4> U, О <5* и. NaCl гч о " 4* О + *“ о ’г о сл га Z NaNO2 4- гч -О Сх ВаС1 4- "с N о о X О сл^ X Z X Q.
Двуокись титана 60 1—3 — IS 6 — 0,6 0,8 — — — — 0,05 0,05 — — — 2—3
Литопон 10 1 6 2 — 9
Крон свинцовый 30 0,5 9 — — — — — 0,1 — 0,7 0,05 — — — — — 3—4
Крон свинцово- молибдатный 50 0,5 9 — — — — — 0,1 —. 0,7 0,05 — —~ * •— — — 4—5
Крон цинковый 9 0,5 3 — — — — — 0,2 — — — — 0,5 — — 2 6
Желсзоокисные пигменты 40 2 — 6 15 — 4
Ультрамарин 30 30 7
Железная лазурь 100 0,1 16 — 0,2 — 6,8 2,7 0,3 4—2
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Удаление из воды растворенных
соединений хрома, свинца, цинка,
бария и железа осуществляется фи-
зико-механическими методами пу-
тем перевода их в малорастворимые
соединения (гидроокиси, сульфа-
ты, фосфаты, карбонаты). Осветле-
ние стоков после обработки реаген-
тами осуществляется в отстойниках
периодического или непрерывного
действия. Продукты очистки выво-
дятся в отвал или используются как
наполнители при производстве
строительных материалов. Очистка
сточных вод от водорастворимых
солей обычно не производится.
Сточные воды большинства про-
изводств минеральных пигментов
кислые, поэтому перед сбросом в
городскую канализацию или водо-
ем необходима их нейтрализация.
Воды с большим содержанием
взвешенных веществ (производство
литопона, железоокисных пигмен-
тов, двуокиси титана) сбрасывают-
ся в шламонакопители-испарители
или шламовые пруды. Осветленная
вода из шламонакопителя перехо-
дит в городскую канализацию или
в водоем. Шламы производства ли-
топона могут быть использованы в
дорожном строительстве.
4.9. Производство
художественных масляных
и водоэмульсионных красок
Получение художественных мас-
ляных и водоэмульсионных красок
состоит из стадий подготовки сы-
рья, приготовления связующего ра-
створа, смешения компонентов,
диспергирования пасты на краско-
терочных машинах, расфасовки и
упаковки готовой продукции. В про-
цессе получения пигментов для ху-
218
дожественных красок образуются
побочные соли, вымываемые водой.
Промывочные воды содержат соли
кадмия, кобальта, цинка. Загряз-
ненные сточные воды образуются
также в процессе уборки производ-
ственных помещений. Сточные воды
этого вида относятся к категории
щелочных концентрированных: они
имеют сложный состав (табл. 4.25).
Основными специфическими
загрязняющими веществами в ука-
занных сточных водах являются
ионы металлов.
Таблица 4.25
Характеристика сточных вод,
образующихся при производстве
художественных масляных
и водоэмульсионных красок
Показатель Производство
пигментов, гуашевых и масляных художест- венных красок акварель- ных красок
ХПК, мг О2/л 370 1300
рн 8,7 7.2
Содержание, мг/л: взвешенных веществ 0,75 0,17
аммонийного азота 8,1 7,2
азота нитратов 2,7 1,8
кобальта 0,07 Отсутствует
кадмия 0,7 »
цинка 20 0,28
алюминия 0,65 0,23
поверхностно- активных неионо- генных веществ 9,5 14,1
сульфатов 4720 230
сухого остатка 9900 3100
прокаленного остатка 8540 1810
хлоридов 13,6 12,8
Количество сточных вод, м3 на 1 т продук- ции 440,0 20,0
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Наиболее эффективными спосо-
бами локальной очистки сточных
вод от ионов металлов являются
электрохимические и ионообмен-
ные методы.
Ряд зарубежных авторов предла-
гают удалять цинк из сточных вод
адсорбцией его активным илом.
После локальной очистки сточных
вод данного производства от метал-
лов их можно подавать вместе с хо-
зяйственно-бытовыми сточными
водами в сооружения биологичес-
кой очистки. Обычно сточные воды
производства художественных мас-
ляных красок, прошедшие предва-
рительную локальную очистку, не
регламентируют технологический
режим работы аэротенков.
4.10. Производство капролактама
Промышленный синтез капро-
лактама осуществляется окислени-
ем циклогексана воздухом. Процесс
состоит из следующих стадий: окис-
ления, омыления, оксимирования,
экстракции, упарки водного раство-
ра и дистилляции.
На первой стадии происходит
окисление циклогексана в жидкой
фазе при 130—140 °C в присутствии
катализатора. Процесс сопровожда-
ется образованием продуктов вто-
ричных превращений. Появление
этих продуктов обусловливает нача-
ло фазообразования (при глубине
окисления 4—5 %). Основную массу
нижнего слоя составляют нераство-
римая в циклогексане адипиновая
кислота и вода. Нижний слой обыч-
но называют водно-кислотным, верх-
ний — углеводородным.
Водно-кислотный слой образу-
ет сильно концентрированные кис-
лые сточные воды. Преобладающи-
ми загрязняющими веществами
являются моно- и дикарбоновые
кислоты. Большую часть ди карбоно-
вых кислот составляет адипиновая
кислота, а монокарбоновых — ук-
сусная и капроновая.
Ниже дана характеристика кис-
лых сточных вод, получаемых на
стадии окисления циклогексана в
циклогексанон и цикл о гексанол:
Температура, ‘С...................80
pH............................1,8-3,1
ХПК, г О2/л............. 500,0-900,0
Содержание, г/л:
адипиновой кислоты.... 270,0—320,0
циклогексанона..........1,5—15,0
циклогексанола..........2,0—20,0
Прокаленный остаток, г/л......1,0—2,0
Количество сточных вод,
м3 на 1 т капролактама.......0,7—3,6
Содержание монокарбоновых и
дикарбоновых кислот в кислых
сточных водах, получаемых на ста-
дии окисления циклогексана, сле-
дующее, %:
Монокарбоновые кислоты:
уксусная кислота............0,48
пропионовая кислота.........0,04
изомасляная кислота.........0,03
«-масляная кислота..........0,08
изовалериановая кислота....0,056
«-валериановая кислота......0,19
капроновая кислота...........0,3
Ди карбоновые кислоты:
янтарная кислота............0,87
глутаровая кислота........ 1,34
адипиновая кислота........ 14,4
На стадии омыления образуют-
ся щелочные сточные воды, кото-
рые относятся к разряду сильно
концентрированных вод с преобла-
дающим загрязнителем в виде ади-
пината натрия. Ниже приведена ха-
рактеристика этих вод:
ХПК, г О2/л.............. 330,0-504,0
БПК, г/л................. 227,5-323,0
219
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
pH........................12,1-12,2
Содержание, г/л:
сухого остатка...... 330,0—494,0
прокаленного остатка...93,0—196,0
адипината натрия....... 170,0—239,0
Количество сточных вод,
м3 на 1 т капролактама.......0,8—2,1
Щелочные сточные воды обра-
зуются также на стадиях оксимиро-
вания, экстракции, упарки водно-
го раствора, дистилляции. Щелоч-
ные сточные воды, образующиеся
на перечисленных выше стадиях,
относятся к концентрированным,
содержащим в качестве загрязняю-
щих веществ примеси как органи-
ческого, так и минерального про-
исхождения. Характеристика сточ-
ных вод, образующихся на стадиях
оксимирования, экстракции, упар-
ки водного раствора и дистилля-
ции, следующая:
Оксимирование
pH.........................10,1-10,7
ХПК, г О2/л...............19,9-160,0
Содержание, г/л:
сульфатов..................0,24—69,3
азота аммонийного........9,5—51,3
сухого остатка...........0,19—0,8
прокаленного остатка.....0,19—0,8
Количество сточных вод,
м3 на 1 т капролактама........0,3—1,2
Экстракция
pH............................8,8-9,8
ХПК, г О2/л................ 100,0-400 0
Содержание, г/л:
сульфатов.................47,5—100,0
азота аммонийного.......15,0—64,0
сухого остатка....... 177,0—204,0
прокаленного остатка.....0,29—0,3
Количество:.........................
капролактама, %...........0,8—3,3
трихлорэтилена, г/л.....Следы—0,2
сточных вод, м3 на 1 т
капролактама............0,31—1,28
Упарка водного раствора
pH.........................10,1-10,3
ХПК, г О2/л..................4,2-6,3
Содержание, г/л:
сульфатов......................Следы
азота аммонийного.........0,1—0,2
сухого остатка..........0,04—0,43
прокаленного остатка....0,02—0,21
Количество:
капролактама, %............ 0,3—0,4
трихлорэтилена, г/л.....Следы—0,2
сточных вод, м3 на 1 т
капролактама..............0,6—1,9
Дистилляция
pH.........................11,5-11,8
ХПК, г О2/л.............900,0-1277,0
Содержание, г/л:
сульфатов....................2,5—4,0
азота аммонийного.........2,3—4,3
сухого остатка.........82,0—203,0
прокаленного остатка....12,0—44,0
Количество-
капролактама, %.............58,0—73,0
сточных вод, м3 на 1 т
капролактама.............0,09—0,14
При получении капролактама
окислением циклогексана воздухом
в качестве сопутствующего продук-
та получают сульфат аммония. При
этом образуются сточные воды, ко-
торые относятся к категории ще-
лочных, разбавленных:
pH.............................8,2
ХПК, г О2/л.....................1,08
Содержание, мг/л:
циклогексаноноксима........36,8
капролактама..............115,0
циклогексанола.............36,6
сульфатов, г/л..............3,0
азота аммонийного...у........1,0
Количество сточных вод, м3:
на 1 т капролактама.....7,5—34,4
на 1 т сульфата аммония....0,82—2,34
Обезвреживание сточных вод
производства капролактама осуще-
220
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ствляется сжиганием части из них
в специальных циклонных печах и
очисткой другой их части на био-
логических очистных сооружениях
(рис. 4.26) Сточные воды, получае-
мые на стадии упарки водного ра-
створа, перед утилизацией собира-
ют в отстойник.
4.П. Производство метанола
Метанол находит широкое при-
менение в народном хозяйстве как
исходный материал для получения
ценных химических товаров. Сточ-
ные воды образуются из кубовых
остатков ректификационных ко-
лонн и смывов с полов, а также из
кубовых остатков после промывки
вакуумных аппаратов на установках
моноэтаноламиновой очистки:
Кубовые остатки
ректификационных колонн
Содержание, в пересчете
на БПК; мг/л;
высших спиртов.............. 500,0
метанола.................... 5000,0
Кубовые остатки после промывки
вакуумных аппаратов
Содержание, в пересчете
на БПК, мг/л:
механических примесей......379,3
муравьиной кислоты..........67,0
смолистого остатка..........82,0
углерода ..................187,0
общего азота................85,0
Смыв с полов
Содержание метанола
в пересчете на БПК, мг/л.......1000,0
Удельное количество сточных вод
(производство метанола
946 т/сут), м3/т продукта..... 3,86
25
Рис 4.26. Схема обезвреживания сточных вод производства капролактама-
/, 2, 3, 4, 5, 6, 7 — отдельные стадии производства капролактама — соответственно: окисле-
ния, омыления, оксимирования, экстракции, упарки, дистилляции, цех сульфата аммония,
8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 — сточные воды от отдельных стадий производства капролактама, 13 —
отстойник, 16 — сточные воды от стадии упарки после отстойника, 17 — усреднитель сточных
вод; 18 — смешанный сток, поступающий на сооружения биологической очистки, 19 — хозяй-
ственно-бытовые сточные воды; 20 — промышленные сточные воды других химических произ-
водств, 21 — условно чистая вода, 22 — биохимические очистные сооружения, 23 — очищенная
сточная жидкость после биологической очистки, 24 — установка для сжигания сточных вод; 25 —
продукты сжигания сточных вод
221
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Сточные воды производства ме-
танола относятся к разряду слабо
кислых, концентрированных, ос-
новными загрязняющими вещества-
ми в которых являются метанол,
муравьиная кислота, высшие спир-
ты, механические примеси. Коли-
чество сточных вод, образующихся
из кубовых остатков после промыв-
ки в вакуумных аппаратах, невели-
ко, поэтому их собирают в накопи-
тельную емкость, из которой пери-
одически направляют в сооружения
биологической очистки.
Сточные воды, образующиеся из
кубовых остатков ректификацион-
ных колонн, перед направлением на
сооружения биологической очистки
подают в усреднительные емкости,
а затем в смесительные камеры для
смешения со сточными водами дру-
гих химических производств, а так-
же с хозяйственно-бытовыми сточ-
ными водами (рис. 4.27).
В минеральных растворах, содер-
жащих метиловый спирт (25—50 000
мг/л), происходит развитие микро-
организмов, скорость появления и
качественный состав которых зави-
сят от концентрации спирта в ра-
створе. Наиболее благоприятна кон-
центрация спирта 50—100 мг/л. При
такой концентрации скорее всего
развиваются бактерии и простейшие.
Все это свидетельствует о том,
что метанол может успешно окис-
ляться сапрофитной микрофлорой
активного ила в биохимических со-
оружениях. В аэротенках удовлетво-
рительно может окисляться актив-
ным илом метанол в смеси с аль-
дегидами и спиртами; при этом
окислительная мощность сооруже-
ний биологической очистки дости-
гает 1000 г/(м3- сут). Если в период
Рис. 4.27. Схема очистки сточных вод про-
изводства метанола.
1 — цех ректификации; 2 — сточные воды цеха
ректификации перед усреднителем; 3 — ус-
реднитель; 4 — сточные воды после усредни-
теля; 5 — смесительная камера, 6 — промыш-
ленные сточные воды других химических про-
изводств; 7 — смешанный сток перед биоло-
гической очисткой, 8 — сооружения биологи-
ческой очистки; 9 — очищенная жидкость пос-
ле сооружений биологической очистки, 10 —
хозяйственно-бытовые сточные воды, 11 —
сточные воды цеха моноэтаноламиновой очи-
стки после накопителя-усреднителя; 12 — на-
копитель-усреднитель; 13 — сточные воды
цеха моноэтаноламиновой очистки; 14 — цех
моноэтаноламиновой очистки
аэрации в аэротенки подавалась сточ-
ная жидкость с БПКп = 516 мг/л и
ХПК = 639 мг О2/л, то очищенная
жидкость имела БПКп = 10,5 мг/л.
В активном иле присутствовали мик-
роорганизмы, развивающиеся при
полной биохимической очистке по-
ступающих в аэротенки сточных вод.
Длительная эксплуатация произ-
водственных биохимических очист-
ных сооружений, очищающих сточ-
ные воды производства метанола
вместе со сточными водами ряда
других химических производств и
хозяйственно-бытовыми сточны-
ми водами, показала, что очищен-
ная жидкость с БПКп = 3,5 мг/л,
222
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ХПК = 43,0 мг О2/л и при полном
отсутствии специфических загрязне-
ний может быть получена при пери-
оде аэрации 12 ч, концентрации ак-
тивного ила по сухой массе 3,0 г/л,
его зольности 14 %, иловом индек-
се 60, приросте 119 мг/л и подаче
на вход аэротенков сточных вод с
БПК^ = 330 мг/л, ХПК = 500 мг О2/л,
содержанием азота аммонийного
65 мг/л, капролактама 35 мг/л,
формальдегида 40 мг/л, метанола
40 мг/л, циклогексанона 10,8 мг/л,
циклогексанола 2,25 мг/л. Удельная
скорость окисления по БПК (в г)
на 1 г беззольного ила в час соста-
вила 0,0106, а по ХПК — 0,0147.
4.12. Производство порошкооб-
разных синтетических моющих
средств
Синтетические порошкообраз-
ные моющие средства получают на
основе сульфожирных спиртов по
схеме, состоящей из четырех основ-
ных стадий: подготовка сырья, суль-
фатирование жирных кислот, суш-
ка и расфасовка готовой продукции.
Для получения порошкообразных
синтетических моющих средств ис-
пользуют как жидкое, так и порош-
кообразное сырье. Жидкое сырье
поступает в производство в желез-
нодорожных цистернах, а порошко-
образное — в содовозах и мешках.
Загрязненные сточные воды об-
разуются в отделении сушки. В сточ-
ные воды попадают синтетические
поверхностно-активные вещества
жидкой композиции, что обуслов-
лено утечками через сальниковые
уплотнения насосов высокого и
низкого давлений, перекачивающих
пастообразную композицию к фор-
сункам распылительной сушилки.
В сточные воды попадают также тех-
нические масла, используемые для
смазки насосов. Характеристика
сточных вод, образующихся в отде-
лении сушки готовой композиции,
следующая:
БПКп, мг/л......................240,0
ХПК, мг О/л.....................350,0
pH................................7,7
Содержание, мг/л.
поверхностно-активных
(анионоактивных) веществ....170,0
поверхностно-активных
(неионогенных) веществ.......2,85
технических масел
(после отстоя)...............55,0
сухой массы.................766,0
прокаленного остатка........606,0
Количество сточных вод,
м3/сут.......................90-135,0
Количество сточных вод,
м1 на 1 т готового продукта.0,54—0,97
Сточные воды рассматриваемо-
го производства собирают в усред-
нительные емкости. Содержание
поверхностно-активных веществ в
усредненном стоке составляет 125—
135 мг/л.
В отделении сульфатирования
жирных спиртов, на стадии сепа-
рирования и фильтрования, в про-
цессе мокрой очистки отходящих
газов, а также при мокрой уборке
производственных помещений об-
разуется 1,25—4,9 м3 сточных вод на
1 т готового продукта. Сточные воды
имеют pH = 7,4—11,9; они загряз-
нены сульфоэфирами; содержание
поверхностно-активных веществ со-
ставляет 12,6—94 мг/л.
Паводковые загрязненные воды
образуются на территории произ-
водства в результате потерь сухого
и жидкого сырья при его разгрузке.
Производство порошкообразных
223
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
синтетических моющих веществ
имеет хозяйствен но-бытовую и про-
мышленно-ливневую канализацию.
Смесь сточных вод, поступающая
в промышленно-ливневую канали-
зацию, относится к категории ще-
лочных, концентрированных сточ-
ных вод; основными загрязнителя-
ми являются поверхностно-актив-
ные вещества, сульфаты, техни-
ческие масла, фосфаты, взвешен-
ные вещества. Их собирают вместе
с другими потоками загрязненных
сточных вод в специальные усред-
нительные емкости. Ниже дана ха-
рактеристика смеси сточных вод,
поступающих в промышленно-лив-
невую канализацию:
БПКп, мг/л......................495
ХПК, мг О2/л...................2138
pH..............................9,8
Содержание, мг/л:
поверхностно-активных
(анионоактивных) веществ.....560
поверхностно-активных
(неионогенных) веществ..... 11,6
технических масел.............30
взвешенных веществ...........560
сухого остатка..............3940
сульфатов....................605
фосфатов......................96
прокаленного остатка........2900
Количество сточных вод,
м1 на 1 т готового продукта,
при мощности агрегатов
60 тыс. т/год продукта........ 18,3
Перед подачей на очистные со-
оружения сточные воды данного
производства должны пройти ло-
кальную очистку от поверхностно-
активных веществ, технических ма-
сел, взвешенных веществ.
Для локальной очистки сточных
вод от технических масел исполь-
зуют маслоотделитель. Очистку от
поверхностно-активных и взвешен-
ных веществ целесообразно осуще-
ствлять сорбцией их на алюминате
кальция с нейтрализацией сточных
вод серной кислотой и дальнейшей
их очисткой методом напорной
флотации. Данный метод локальной
очистки сточных вод позволяет из-
влечь из них 85 % анионоактивных по-
верхностно-активных веществ, 85 %
взвешенных веществ, 100 % неио-
ногенных поверхностно-активных
веществ; БПКп сточных вод при
этом снижается на 93 %, ХПК —
на 70 %. Все это свидетельствует об
эффективности данного метода ло-
кальной очистки сточных вод рас-
сматриваемого производства.
Разработан способ радиацион-
ной очистки сточных вод рассмат-
риваемого производства от поверх-
носгно-активных веществ, находя-
щихся во вспененном состоянии. Он
основан на сочетании пенного
фракционирования с радиационной
деструкцией. Эффект очистки сточ-
ной жидкости от поверхностно-ак-
тивных веществ при применении
этого метода составляет 85 %, при
начальной концентрации алкилбен-
золсульфата 400 мг/л.
Сточные воды данного произ-
водства можно частично сжигать в
установках термодожига. Обычно
термодожигу подвергают сточные
воды, образующиеся в отделении
сушки готовой композиции в ре-
зультате утечек через сальники на-
сосов высокого и низкого давления.
Однако при сжигании таких вод
приходится сталкиваться с рядом
трудностей: вспениванием сжигае-
мых сточных вод после форсунок,
засорением форсунок и т.д.
После локальной очистки сточ-
224
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ные воды рассматриваемого произ-
водства направляют в сооружения
биологической очистки. Оптимальный
режим работы биохимических очист-
ных сооружений при поступлении на
них сточных вод производства порош-
кообразных синтетических моющих
средств достигается в том случае,
когда на вход аэротенков поступают
сточные воды с БПКп = 487 мг/л,
ХПК = 640 мг О2/л, содержащие
30 мг/л поверхностно-активных ве-
ществ, 16 мг/л аммонийного азота
и 60 мг/л взвешенных веществ.
При периоде аэрации 16 ч, ре-
генерации активного ила в регене-
раторе объемом 16 % от общего
объема аэрационных сооружений,
концентрации активного ила по су-
хой массе 2,4 г/л, зольности 27 %,
иловом индексе 54, приросте ила
0,205 мг/л и ХПК 0,67 мг/мг удель-
ная скорость окисления составляет
по БПК 0,165 г на 1 г беззольного
ила в сутки, по ХПК — 0,248 г Очи-
щенная жидкость при работе аэро-
тенка в указанном режиме имеет
БПКп = 4,6 мг/л; специфические заг-
рязняющие вещества в ней отсут-
ствуют.
При приведенном выше опти-
мальном режиме работы аэротен-
ков достигается стабильная очист-
ка поступающих сточных вод от спе-
цифических загрязняющих веществ.
Деструкция поверхностно-активных
веществ осуществляется на 87 %.
Пенообразования в аэротенках не
наблюдается. Активный ил харак-
теризуется стабильным показате-
лем илового индекса в пределах 60.
Увеличение концентрации поверх-
ностно-активных веществ в очища-
емой сточной жидкости нецелесо-
образно, так как может привести
к ухудшению качества очищенной
жидкости.
Таким образом, в схеме обезвр-
еживания сточных вод, образую-
щихся при производстве порошко-
образных синтетических моющих
веществ с использованием оборудо-
вания большой единичной мощно-
сти, должны быть предусмотрены:
локальная очистка от технических
масел методом отстаивания, ло-
кальная очистка от поверхностно-
активных веществ реагентными ме-
тодами и, полная биологическая
очистка.
4.13. Производство товаров для
применения в аэрозольной форме
В последнее время широкое
применение получили товары бы-
товой химии в аэрозольной упаков-
ке. Технологические процессы из-
готовления таких товаров включа-
ют следующие стадии: изготовле-
ние аэрозольных баллонов, приго-
товление композиций, наполнение
аэрозольных баллонов.
При изготовлении аэрозольных
баллонов предусматривается их от-
мывка от масел и стеарата цинка в
щелочном растворе и последующее
ополаскивание от щелочи. Для ос-
вобождения от смазки диски моют
в моечном растворе. Моечная маши-
на объединена в один блок с ма-
шинами для полоскания и суш-
ки заготовок баллонов. Для мойки
дисков применяют раствор тринат-
рий фосфата при 60—70 “С. Перед
вытягиванием корпусов баллонов
диски ожиривают стеаратом цинка.
Готовые корпуса баллонов прохо-
дят обезжиривание и сушку.
Моечный агрегат состоит из трех
последовательных ванн: обезжири-
225
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
вания, ополаскивания и сушки.
Для обезжиривания баллонов при-
меняют раствор, содержащий ка-
устическую соду, тринатрий фос-
фат, глюконат натрия, карбонат
натрия, сульфат натрия, мыло
хозяйственное и ОП-7. В процессе
мойки баллонов в ванне обезжи-
ривания накапливается шлам, со-
держащий в основном гидроксид
алюминия и стеарат цинка. Пери-
одически, один раз в неделю, мо-
ющий раствор из ванн сливают и
направляют на очистные сооруже-
ния, а шлам вычищают и отправ-
ляют на свалку.
Таким образом, на стадии из-
готовления аэрозольных баллонов
образуются концентрированные
сточные воды. Сточные воды, со-
бираемые при мойке дисков, заг-
рязнены техническими маслами, а
сточные воды от мойки , баллонов
сильно загрязнены взвешенными
веществами, фосфатами, гидро-
ксидом алюминия и стеаратом
цинка. Часть моющего раствора в
виде пленки на поверхности бал-
лонов и дисков попадает в промыв-
ные воды, загрязняя их ионами
алюминия, цинка, фосфатами,
взвешенными веществами.
На стадиях приготовления ком-
позиции и заполнения аэрозольных
баллонов сточные воды образуются
при промывке оборудования, от
потерь при заполнении аэрозольных
баллонов, при влажной уборке по-
мещений..
Физико-химические свойства
сточных вод данного производства,
характер их загрязнения, требова-
ния, предъявляемые к промышлен-
ным сточным водам при их выпус-
ке в водоем или городскую канали-
226
зацию, определили необходимость
их локальной очистки. Характерис-
тика сточных вод, образующихся
при производстве товаров бытовой
химии в аэрозольной упаковке, сле-
дующая:
ХПК, мг О2/л.................130
БПК, мг/л................... 31
pH......................7,9-10,6
Содержание, мг/л:
алюминия...................80
цинка....................0,85
взвешенных веществ.......1880
эфирорастворимых веществ ..... 10 600
Количество сточных вод
(стадия ополаскивания баллонов),
м5 на 1 т продукта...........110,0
Локальная очистка сточных вод
данного производства (рис. 4.28)
включает три стадии: удаление ма-
сел из сточных вод, отстаивание с
применением коагуляции, фильт-
рование осветленных сточных вод
через ионообменный фильтр с ка-
тионитовой загрузкой (соответ-
ственно аппараты 3, 73, 20). Для
осаждения грубодиспергированной
части взвеси применяют коагуля-
цию полиакриламидом. Применение
0,1%-го раствора полиакриламида с
дозой 8—10 мг/л позволяет в зна-
чительной степени интенсифици-
ровать процесс осаждения взвеси,
находящейся в сточных водах дан-
ного производства.
Стадия отстаивания сточных вод
с применением коагуляции дает
возможность осветлить поступаю-
щие сточные воды и освободить их
от алюминия на 50 %. Стадия филь-
трования осветленных сточных вод
через ионообменный фильтр с ка-
тионитовой загрузкой позволяет
очистить их от цинка примерно на
100 %, а от алюминия — на 89 %.
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 4.28. Схема локальной очистки сточных вод аэрозольного производства:
1 — масла на сжигание; 2 — концентрированные сточные воды из моечных машин; 3 — отстой-
ник-маслоотделитель, 4 — осадок; 5 — бункер для осадка; 6 — осадок в отвал; 7 — промывные
сточные воды из ванны ополаскивания; 8 — сборник; 9 — осадок, 10 — сточные воды, откачи-
ваемые насосами в отстойник, И — насосная, 12 — осадок из отстойника; 13 — отстойник, 14 —
полиакриламид; 75 — дозатор раствора полиакриламида; 16 — осветленные сточные воды, 17 —
сборник; 18 — сточные воды на натрий-катионитовый фильтр; 19 — техническая вода; 20 —
натрий-катионитовый фильтр, 21 — сточные воды после фильтра, 22 — промывная вода и
обработанный регенерационный раствор в канализационный коллектор, 23 — техническая вода
на промывку катионитового фильтра; 24 — техническая вода в дозатор; 25 — дозатор раствора
хлорида натрия; 26 — 10%-й раствор хлорида натрия; 27 — очишенная вода в систему оборот-
ного водоснабжения
В качестве катионитовой загрузки ис-
пользуют катионит КУ-2. Таким об-
разом, в результате локальной очи-
стки сточные воды рассматриваемо-
го производства полностью освобож-
даются от взвешенных веществ, ма-
сел, ионов металлов; они могут быть
направлены в систему оборотного во-
доснабжения (экономия чистой
воды составит около 80 %).
В состав сточных вод входит так-
же отработанный щелочной концен-
трированный моющий раствор. Ра-
створ целесообразно регенерировать
с последующим направлением его
в технологический процесс мойки
алюминиевых баллонов. Процесс
регенерации моющего раствора со-
стоит в выделении в осадок гидро-
ксида алюминия при разбавлении
отработанного моющего раствора.
Для отделения полученного
осадка от раствора целесообразно
использовать вакуум-фильтрацию
(рис. 4.29). Отработанный моющий
раствор собирается в сборник 2, где
он разбавляется водой. В вакуум-
фильтре 4 отделяется осадок, ко-
торый отводится в отвал. Из сбор-
ника 9 регенерированный раствор
возвращается в технологический
цикл. Таким образом, применение
локальной очистки сточных вод
производства товаров бытовой хи-
227
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Рис. 4.29. Схема регенерации моющего ра-
створа аэрозольного производства:
/, 3 — использованный моющий раствор; 2 —
сборник моющего раствора; 4 — вакуум-
фильтр; 5 — осадок в отвал; 6 — осадок; 7 —
бункер, 8, 10 — регенерированный моющий
раствор; 9 — сборник регенерированного мо-
ющего раствора; 11 — насосная; 12— возврат
регенерированного моющего раствора в тех-
нологический цикл
мии в аэрозольной упаковке и ре-
генерация моющего раствора позво-
ляют в значительной степени умень-
шить количество сточных вод, на-
правляемых в очистные сооруже-
ния, а также в значительной сте-
пени снизить содержание в них заг-
рязняющих веществ, что облегчает
их окончательную очистку в аэро-
тенках.
При наличии на данном пред-
приятии или в данном регионе со-
оружений биологической очистки
целесообразно проводить на них
окончательную очистку сточных вод
данного производства вместе со
сточными водами других химичес-
ких производств и со сточными во-
дами хозяйственно-бытового проис-
хождения. При этом, как правило,
не лимитируется режим работы очи-
стных сооружений, если содержание
цинка не превышает И мг/л.
4.14. Производство жидких
и пастообразных моющих
и чистящих средств
Загрязненные сточные воды об-
разуются во время промывки обору-
дования при переходе от одного вида
выпускаемой продукции к другому,
влажной уборки производственных
помещений, расфасовки и упаков-
ки продукции, а также при возмож-
ных нарушениях технологического
процесса. Ниже дана характеристи-
ка сточных вод, образующихся при
производстве моющих и чистящих
средств «Мечта», «Пута», «Юра»:
ХПК, мг О2/л.............. 400-1480
БПК, мг/л ................. 100-600
pH.........................7,7-10,2
Содержание, мг/л:
анионоактивных
поверхностно-активных
веществ................ 200—1300
взвешенных веществ ......40—330
сухого остатка........ 300—2000
прокаленного остатка . 200—1300
сульфатов.........„.... 130—500
фосфатов...................5—12
хлоридов ............... 20—300
эфирорастворимых веществ..30—65
аммонийного азота..........4—15
Состав сточных вод, образую-
щихся при производстве моющих и
чистящих средств «Аэлита», «Сони-
та», «Софи», «Санитарный», сле-
дующий (в мг/л):
«Аэлита»
Диталан......................4250
Алкилсульфонаты............. 1000
Моноэтаноламид................500
Триполифосфат................6250
Силикат.......................750
Карбоксиметилцеллюлоза........ 15
«Сонита»
Бутилцеллюлоза...............6625
Сульфанол НП-3...............2000
228
Часть VI. Технологические решения очистки сточных еод
Этиленгликоль................3428
Триполифосфат................2857
Силикат......................2857
Кварц.......................11430
Каолин...........'...........1430
- «Софи»
Тринатрий фосфат..............750
Алкилбензолсульфонат.........1000
ОП-Ю.........................1250
«Санитарный»
Щавелевая кислота............4500
Сульфаминовая кислота........3200
ОП-7.........................3200
Спирт этиловый...............9750
Взвешенные вещества...........500
При производстве жидких мою-
щих средств «Каштан», шампуней
и лосьонов различного назначения,
а также моющих паст «Вита», «Жем-
чужная», «Мечта» и аналогичных то-
варов загрязненные сточные воды
образуются при промывке оборудо-
вания и мокрой уборке производ-
ственных помещений. Основными
загрязняющими веществами в дан-
ных сточных водах являются поверх-
ностно-активные вещества, фосфа-
ты, механические примеси:
ХПК, мг О2/л................120-150
ВПК, мг/л.................. 80-100
pH..........................7,5-7,6
Содержание, мг/л:
взвешенных веществ...........100—160
сульфатов...................0—20
фосфатов....................5—10
анионоактивных поверх-
ностно -активн ых
веществ....................10—50
неионогенных поверх-
ностно-активных
веществ......................0—6
Сократить количество сточных
вод, а также снизить содержание
поверхностно-активных веществ в
них можно, возвращая в техноло-
гический цикл воды от промывки
оборудования. В частности, можно
возвратить в технологический цикл
промывные воды при производстве
моющих средств «Пута», «Юра», а
также «Мечта» и «Воке», так как в
состав товаров этого вида входит
вода. Промывные воды необходимо
предварительно освободить от ме-
ханических загрязнений.
Наиболее целесообразно для
этой цели использовать метод филь-
трации с применением фильтрую-
щей ткани «Бельтинг». Промывные
воды пастообразных моющих
средств при этом полностью осво-
бождаются от механических приме-
сей. Промывные воды чистящих
средств, содержащие кварц, каолин
и пемзу в высокодисперсном состо-
янии, очищаются от механических
примесей на фильтре с фильтрую-
щей тканью «Бельтинг» на 90 %.
После фильтрации промывные
воды содержат растворенные ком-
поненты, соответствующие составу
готового продукта, поэтому они мо-
гут быть возвращены в технологи-
ческий цикл для повторного исполь-
зования при получении этого вида
продукта (рис. 4.30). Необходимо учи-
тывать, что длительность хранения
промывных вод составляет 10 сут.
Разработан метод локальной очи-
стки сточных вод рассматриваемых
производств, основанный на сорб-
ции поверхностно-активных ве-
ществ алюминатом кальция, кото-
рый образуется при обработке лю-
бой соли алюминия известковым
молоком при pH = 12. Алюминат
кальция получается непосредствен-
но в очищаемой воде при введении
в нее необходимых количеств суль-
фата алюминия и известкового мо-
229
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Рис. 4.30. Схема возврата промывных вод в
технологический процесс при производ-
стве моющих и чистящих средств:
свежая вода; 2 — мерник для воды; 3 —
реактор; 4 — промывная вода из реактора; 5 —
фильтр; 6 — промывная вода; 7 — отфильтро-
ванная промывная вода; £ — сборник промыв-
ных вод; 9 — промывные воды в технологи-
ческий цикл; 10 — охлаждающая вода; 11 —
насосы
дока. Исходная концентрация по-
верхностно-активных веществ со-
ставляет при этом 60—250 мг/л. Оп-
тимальной является доза сульфата
алюминия в пересчете на А12О3 —
40 мг/л и известкового молока в
пересчете на СаО — 460 мг/л. Эф-
фект очистки от поверхностно-ак-
тивных веществ составляет 93—95 %.
Загрязненные сточные воды
после расфасовочных аппаратов
(рис. 4.31) поступают в усредни-
тель 2. Сюда же подаются сточные
воды, образующиеся после про-
мывки технологического оборудо-
вания и уборки производственных
помещений, а также ливневые
сточные воды. Из усреднителя они
направляются в смеситель 7. В этот
же смеситель подаются реагенты:
Рис. 4.31. Схема очистки сточных вод производства моющих и чистящих средств от по-
верхностно-активных веществ:
1 — сточные воды производства моющих и чистящих средств; 2 — усреднитель сточных вод; 3 —
насосная; 4 — жидкость из шламонакопитсля; 5 — насосная; 6 — сточные воды в смеситель; 7 —
смеситель; 8 — сульфат алюминия; 9, 12, 23— насос-дозатор; 10 — емкость для сульфата
алюминия; 11 — емкость с известковым молоком; 13 — известковое молоко; 14 — отстойник; 15 —
осадок; 16 — шламонакопитель; 17— шлам в отвал; 18 — осадок; 19 — сточные воды на
механический фильтр; 20 — механический фильтр; 21 — сточные воды после фильтра; 22 —
емкость с фосфорной кислотой; 24 — фосфорная кислота; 25 — смеситель; 26 — центрифуга; 27 —
очищенная жидкость; 28 — очищенная жидкость в технологический процесс; 29 — очищенная
жидкость в канализационный коллектор
230
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
сульфат алюминия и известковое
молоко. Рабочий раствор 5%-го
сульфата алюминия готовится в
емкости 10, куда дозируются суль-
фат алюминия и вода. Перемеши-
вание раствора обеспечивается бар-
ботажем воздуха.
Раствор сульфата алюминия по-
дастся в смеситель 7 насосом-доза-
тором 9. Рабочий 5%-й раствор из-
весткового молока готовится в ем-
кости 11 и подается в смеситель 7
дозирующим насосом 12. Перемеши-
вание сточных вод с реагентами
производится в течение 10—15 мин,
причем сначала в смеситель пода-
ется раствор сульфата алюминия, а
затем известковое молоко. Из сме-
сителя 7 раствор поступает в отстой-
ник 14, где отделяется осадок. Про-
цесс отстаивания осуществляется в
течение 2 ч.
Эффект осветления воды состав-
ляет 90 %. Выделившийся шлам уда-
ляется под действием гидростати-
ческого столба жидкости. После от-
стойника вода подается насосом 5
на кварцевый фильтр 20 для очист-
ки от остаточной взвеси. Осветлен-
ная сточная жидкость поступает во
вторичный смеситель 25, в который
подается 5%-й раствор фосфорной
кислоты, который готовится в ем-
кости 22 и подается в смеситель
насосом-дозатором 23. В течение
10—15 мин содержимое смесителя
перемешивается, а затем поступает
в центрифугу 26, где одновременно
происходит осветление воды и уп-
лотнение осадка.
Очищенная жидкость направля-
ется в технологический цикл на
промывку технологического обору-
дования или сбрасывается в биохи-
мические очистные сооружения.
Осадок из центрифуги 26 и отстой-
ника 14 поступает в шламонакопи-
тель 16, а затем вывозится на поли-
гон бытовых отходов; отстоявшая-
ся вода насосом возвращается в ус-
реднитель 2. Шлам состоит из со-
лей кальция и после обезвожива-
ния на фильтр-прессе типа КМП
может использоваться в дорожном
строительстве. После центрифугиро-
вания сточная вода имеет следую-
щую характеристику:
ХПК, мг О2/л.......................283,7
Содержание, мг/л:
анионоактивных поверх-
ностно-активных веществ ........62,6
неионогенных поверх-
ностно-активных веществ......160
Таким образом, описанная ком-
плексная схема локальной очистки
сточных вод, образующихся при
производстве жидких и пастообраз-
ных моющих и чистящих средств,
обеспечивает возврат промывных
вод в технологический цикл и под-
готовку оставшихся сточных вод к
биохимической очистке (рис. 4.32).
Помимо рассмотренных хими-
ческая промышленность выпуска-
ет жидкие моющие средства с под-
крашивающим эффектом. Они
представляют собой ароматизиро-
ванный раствор синтетических мо-
ющих средств: ал килам инов, мета-
упона, синтанола ДС и пр. Загряз-
ненные сточные воды образуются
при промывке технологического
оборудования и содержат анионо-
активные и неионогенные поверх-
ностно-активные вещества и кра-
сители:
ХПК, мг О2/л................210-285
БПКп, мг/л..................135-190
pH..........................7,7-7,9
231
Глава 4. Очистка сточных вод в химической промышленности
Рис. 4.32. Общая схема обезвреживания
сточных вод производства моющих и чис-
тящих средств:
1 — технологическое производство по выпуску
моющих и чистящих средств; 2 — промывные
воды; 3 — вода, возвращаемая в технологичес-
кий процесс; 4 — фильтр; 5 — сборник про-
мывных вод; 6 — шлам; 7 — очищенные про-
мывные воды на локальную очистку; 8 — об-
щий сток производства; 9 — локальная очистка
сточных вод от ПАВ; 10 — сточные воды после
локальной очистки; 11 — усреднитель сточных
вод; 12 — усредненные сточные воды; 13 — со-
оружения биологической очистки; 14 — очи-
щенная жидкость после биологической очистки
тивированным углем (рис. 4.33). Про-
цесс адсорбции органических заг-
рязнений из сточных вод состоит
из трех стадий: внешней диффузии
молекул из жидкой фазы к поверх-
ности адсорбента, внутренней диф-
фузии молекул в объеме пор актив-
ного угля, собственно адсорбции
молекул растворенного вещества.
Высокая адсорбционная способ-
ность активного угля обусловлена
его большой внутренней поверхно-
стью. При выборе марки активного
угля необходимо учитывать то, что
он должен быть крупнопористым,
чтобы его внутренняя поверхность
была доступна для диффузии ионов
и ионных ассоциантов поверхност-
но-активных веществ. Лучшими ад-
сорбентами являются осветляющие
активные угли марки ОУ.
Извлечение поверхностно-актив-
ных веществ наиболее активно про-
исходит в первые 10 мин контакта
Содержание, мг/л:
-анионоактивныхповерх- •
ностно-активных веществ.......156
неионогенных поверх-
ностно-активных веществ.......28
сухого остатка...........408—682
прокаленного остатка.....260—470
фосфатов.....................3,2
хлоридов....................17,6
сульфатов....................159
Количество сточных вод,
м3 на 1 т продукта...................0,3
8
Рис. 4.33. Схема локальной двухступенча-
той очистки сточных вод, образующихся
при производстве жидких моющих средств
с подкрашивающим эффектом:
1 — неочищенные сточные воды; 2 — песча-
ный фильтр; 3 — насос; 4 — насыпной уголь-
ный фильтр 1-й ступени; 5 — активный уголь
на регенерацию; 6 — сточные воды после 1-й
ступени очистки; 7 — насыпной угольный
фильтр 2-й ступени очистки; 8 — очищенные
сточные воды
Характер загрязнения сточных
вод свидетельствует о необходимо-
сти их локальной очистки перед
подачей в сооружения биологичес-
кой очистки. Разработана схема ло-
кальной очистки этих вод, основан-
ная на адсорбции загрязнений ак-
232
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
активированного угля с загрязнен-
ной водой. Степень извлечения по-
верхностно-активных веществ через
10 мин составляет 95—97 %. Концен-
трация анионоактивных поверхно-
стно-активных веществ в очищае-
мых сточных водах резко снижает-
ся в течение первых 10 мин, а кон-
центрация неионогенных поверхно-
стно-активных веществ достигает
равновесной в течение 5 мин. Для
адсорбции поверхностно-активных
веществ оптимальной является доза
активного угля 0,5 г/л, при этом
продолжительность контакта при-
нимается равной времени установ-
ления равновесного состояния си-
стемы.
Перед фильтрованием сточных
вод через неподвижный слой акти-
вированного угля необходимо очи-
стить их от взвешенных веществ на
песчаных фильтрах, так как при
содержании взвешенных веществ
более 10 мг/л пропускная способ-
ность сорбционных фильтров быс-
тро уменьшается. После локальной
очистки в сточных водах содержат-
ся остаточные загрязняющие веще-
ства, поэтому необходима оконча-
тельная очистка в аэротенках, в
которые направляют также хозяй-
ственно-бытовые сточные воды.
Для обеспечения устойчивой ра-
боты аэротенков необходимо, чтобы
в них поступали сточные воды с
БПКп = 487,6 мг/л, ХПК = 640 мг
О2/л, при содержании анионоакгив-
ных поверхностно-активных ве-
ществ 20 мг/л, неионогенных поверх-
ностно-активных веществ 10 мг/л,
азота аммонийного 16 мг/л. При био-
химической очистке сточных вод с
приведенными выше параметрами
необходимо поддерживать период
аэрации 16 ч. Регенерация активно-
го ила должна осуществляться в ре-
генераторе объемом 16 % от общего
объема аэрационных сооружений
при концентрации активного ила по
сухой массе 2,6 г/л, зольности 27 %,
иловом индексе 54—60 и приросте
ила 0,205 мг/л. При таких парамет-
рах удельная скорость окисления по
БПК составляет 0,165 г на 1 г без-
зольного ила в сутки, а по ХПК —
0,248 г.
Очищенная жидкость при дан-
ном режиме очистки имеет БПКп =
= 4,6 мг/л, ХПК = 31,5 мг О2/л при
всех остальных санитарно-химичес-
ких показателях, соответствующих
требованиям спуска данных сточных
вод в водоем.
Активный ил имеет хорошую
осаждаемость, стабильный индекс,
однородную компактную структуру.
Процесс нитрификации протекает
удовлетворительно, ценообразова-
ния при таком режиме работы аэро-
тенка не наблюдается.
Таким образом, наиболее целе-
сообразно обезвреживать сточные
воды по комплексной схеме с вклю-
чением локальной очистки различ-
ных видов и возвратом в техноло-
гический цикл очищенных вод.
4.15. Производство горного воска
Сырой буроугольиый воск (мон-
тан-воск, горный воск) представ-
ляет собой твердый продукт, полу-
чаемый из бурого угля экстракцией
растворителем. Основным сырьем
является битуминозный бурый
уголь Александрийского месторож-
дения на Украине. В качестве экст-
рагента применяют бензин «Кало-
ша» — БР-1. Горный воск состоит
из трех частей: восковой, смоляной
233
Глава 4. Очистка сточных в д в химической промышленности
и асфальтоподобных примесей. При
получении горного воска на стадии
регенерации растворителя и при про-
паривании проэкстрагированного
угля острым паром образуются сточ-
ные воды, содержащие до 20 г/л
угольного шлама и до 0,08 % (мае.)
растворителя — бензина. Характе-
ристика сточных вод, образующих-
ся при производстве горного вос-
ка, приведена ниже:
ХПК, мг О2/л.................. 25 600
БПК , мг/л....................6600
pH ..."....................... 7,5
Содержание, мг/л:
взвешенных веществ........... 18 500
эфирорастворимых вешеств ..... 14680
летучих фенолов............0,03
жирных кислот................37
сульфатов..................25,4
хлоридов.................. 18,6
аммонийного азота....... ...6,6
сухого остатка..............154
прокаленного остатка........ 84
Количество сточных вод,
м3 на 1 т воска..............130,0
Сточные воды данного произ-
водства относятся к категории кон-
центрированных. Перед очисткой на
аэротенках они должны пройти си-
стему локальной очистки для уда-
ления взвешенных и эфирораство-
римых веществ. Присутствующие в
сточных водах взвешенные вещества
относятся к категории медленно
оседающих механических загрязне-
ний. Поэтому наиболее распростра-
ненный метод очистки от механи-
ческих примесей — простое отста-
ивание сточных вод — является в
данном случае неэффективным.
В качестве коагулянта использу-
ют сульфат алюминия, а для ин-
тенсификации осаждения высоко-
дисперсной взвеси применяют по-
лиакриламид. Процесс осаждения
угольной пыли в сточных водах дан-
ного производства происходит наи-
более эффективно в щелочной сре-
де в присутствии сульфата алюми-
ния и полиакриламида. Степень очи-
стки от взвеси, равная 99 %, дости-
гается при дозах коагулянта 500 мг/л
и флокулянта 10 мг/л (pH = 7,5).
Для подщелачивания сточной жид-
кости может использоваться извест-
ковое молоко (0,1 %-й раствор).
Локальная очистка сточных вод,
образующихся при производстве
горного воска, состоит из следую-
щих стадий: фильтрации, коагуля-
ции и флокуляции. При локальной
очистке в процессе коагуляции и
флокуляции сточных вод удается вы-
делить не только взвешенные веще-
ства, но и коллоидные и легкие
органические примеси, однако ос-
таточное содержание органических
веществ в сточных водах еще доста-
точно велико, поэтому для окон-
чательной очистки необходимо на-
правлять их в сооружения биологи-
ческой очистки.
Характеристика сточных вод,
образующихся при производстве
горного воска, приведена в табл. 4.26.
После осаждения частиц в от-
стойнике сточные воды направля-
ются в аэротенк на биологическую
очистку.
Биологическая очистка прохо-
дит успешно, если на вход аэротен-
ков поступает смесь указанных
выше сточных вод и хозяйственно-
бытовых со следующими парамет-
рами смешанной жидкости: БПКп =
= 240 мг/л и ХПК = 429 мг О2/л,
содержание эфирорастворимых ве-
ществ — 26 мг/л, летучих фенолов —
0,03 мг/л, азота аммонийного —
234
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 4.26
Характеристика сточных вод, образующихся при производстве горного
воска, после очистки их на локальных очистных сооружениях
Показатель До локальной очистки После фильтрации После коагуляции и флокуляции
ХПК, мг Oj/л 25 600 1450 100
ВПК, мг/л 6600 222,8 60
pH 7,5 7,5 7,4
Содержание, мг/л: взвешенных веществ 18 500 2370,5 42
эфирорастворимых веществ 14 680 3107 26
летучих фенолов 0,03 0,03 0,03
жирных кислот 37 36,9 Отсутствуют
сульфатов 25,4 25,4 40
хлорилов 18,6 18.6 5,9
аммонийного азота 66 6,5 1,1
сухого остатка 154 154 430
прокаленного остатка 84 84 ПО
13,6 мг/л, взвешенных веществ —
70 мг/л. При биологической очистке
смешанной жидкости необходимо
поддерживать период аэрации 15 ч
и концентрацию активного ила по
сухой массе 2,2 г/л. Очищенная жид-
кость при поддержании указанного
выше режима биологической очист-
ки имеет БПКп — 4 мг/л, ХПК =
~ 32 мг О2/л; специфические заг-
рязняющие вещества отсутствуют.
4.16. Производство товаров
культурно-бытового назначения
Загрязненные сточные воды на
участках, выпускающих товары
культурно-бытового назначения, об-
разуются при промывке технологи-
ческого оборудования, связанной с
переходом от одного вида продукта
к другому, при влажной уборке про-
изводственных помещений, при рас-
фасовке готовой продукции. Наруше-
ния технологического режима могут
также способствовать образованию
загрязненных сточных вод.
Технологические процессы про-
изводства товаров культурно-быто-
вого назначения, как правило, яв-
ляются периодическими и требуют
загрузки сырья, полупродуктов и
выгрузки готового продукта; что
может также привести к образова-
нию загрязненных сточных вод.
В отделении, где выпускаются
отбеливающие средства, пятновыво-
дители, косметические товары,
сточные воды загрязнены анионо-
активными поверхностно-активны-
ми веществами. В отделении, где из-
готовляются теннисные мячи, сточ-
ные воды образуются при отмывке
мячей от трансформаторного масла
содовым раствором с пемзой. Харак-
теристика сточных вод, образующих-
ся при производстве отбеливателей,
косметических средств и теннисных
мячей, следующая:
ХПК, мг О/л..................230
ВПК, мг/л....................195
pH.........................7,5-7,6
235
Глава 4 Очистка сточных вод в химической промышленности
Содержание, мг/л:
анионоактивных поверх-
ностно-активных веществ........60
технических масел.............155
взвешенных веществ............360
сухого остатка................570
прокаленного остатка..........426
сульфатов......................30
Количество сточных вод, м3/сут.500,0
Сточные воды поступают в мас-
лоотстойник, где задерживается
основное количество масел и взве-
шенных веществ. После маслоот-
стойника содержание специфичес-
ких загрязняющих веществ (техни-
ческих масел, поверхностно-актив-
ных, взвешенных веществ) превы-
шает рекомендуемые нормативные
значения, поэтому сточные воды
должны пройти локальную очист-
ку и только после этого направлять-
ся в биологические очистные соору-
жения.
Для очистки рассматриваемых
сточных вод от поверхностно-актив-
ных веществ и нефтепродуктов ис-
пользуется метод флотации с до-
бавлением коагулянта или коагу-
лянта с флокулянтом (рис. 4.34). При
дозе сульфата алюминия 100 мг/л и
времени флотации 20 мин эффект
очистки составляет 83,5 %; при фло-
тации с дозой сульфата алюминия
100 мг/л, полиакриламида 5 мг/л и
том же времени флотации эффект
очистки составляет 92 %.
После локальной очистки сточ-
ные воды могут направляться в го-
родские очистные сооружения вме-
сте с хозяйственно-бытовыми сточ-
ными водами, образующимися на
заводской площадке.
При производстве обувных кре-
мов, средств автокосметики, анти-
коррозионных составов, мастик,
Рис. 4.34. Схема локальной очистки сточ-
ных вод (с добавлением коагулянта и фло-
кулянта) производства товаров культур-
но-бытового назначения флотационным
методом:
1 — неочищенные сточные воды; 2— сборник
сточных вод; 3 — насос; 4 — флотационная
колонна; 5 — воздух; 6 — компрессор; 7 —
емкость для сульфата алюминия; 8, 9 — насо •
сы-дозаторы; 10 — емкость для полиакрил-
амида; 11 — подача сточных вод во флотацион-
ную колонну; 11 — сульфат алюминия; 12 —
полиакриламид; 13 — сточная жидкость после
флотационной колонны; 14 — отстойник; 15 —
очищенная сточная жидкость; 16 — шлам из
отстойника
канифоли, разбавителей образуют-
ся сточные воды, в которых в каче-
стве загрязняющих веществ содер-
жатся скипидар, поваренная соль,
смолистые вещества, различные
кислоты. Сточные воды образуются
также при промывке технологичес-
кого оборудования и уборке произ-
водственных помещений. При про-
изводстве жидких эмульсионных
обувных кремов' оборудование про-
мывают уайт-спиритом, который
вместе с остатками готового про-
дукта попадает в сточные воды.
Ниже приведена характеристика
сточных вод, образующихся при
236
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
производстве средств автокосмети-
ки, обувных кремов, канифоли:
ХПК, мг О2/л..................400
БПК, мг/л.....................250
pH........................7,4-7,7
Содержание, мг/л:
нефтепродуктов.......... 347,6
взвешенных веществ.........856
сухого остатка......'......266
прокаленного остатка.......146
Количество сточных вод, м’/сут.125,0
Основными загрязняющими
компонентами в данных сточных
водах являются нефтепродукты и
взвешенные вещества, причем неф-
тепродукты представлены в основ-
ном уайт-спиритом и ксилолом,
которые находятся в сточных водах
в состоянии устойчивой эмульсии.
При БПКП исходного стока
113,6 мг/л, ХПК = 274 мг О2/л, пе-
риоде аэрации 16 ч, регенерации ак-
тивного ила в регенераторе объемом
16 % от общего объема аэрацион-
ных сооружений достигается устой-
чивая биологическая очистка сточ-
ных вод. Эффект очистки от нефте-
продуктов при этом составляет 80 %.
Очищенная сточная жидкость имеет
БПКп = 2,2 мг/л, ХПК = 45 мг О2/л.
Микроскопический анализ активно-
го ила свидетельствует об устойчи-
вой работе аэротенка-смесителя. Не-
обходимо учитывать, что эффектив-
ная работа аэротенка обеспечивает-
ся только при полном усреднении
очищаемых сточных вод.
При совместной очистке сточных
вод данных производств и хозяйствен-
но-бытовых сточных вод оптималь-
ный режим работы аэротенка следу-
ющий: исходные БПКп = 240 мг/л,
ХПК = 400 мг О2/л; содержание
уайт-спирита и ксилола — 52 мг/л,
азота аммонийного — 13,2 мг/л,
взвешенных веществ — 60 мг/л; су-
хая масса ила 2,0 г/л, его зольность
30 %, ХПК ила 0,85 мг/мг; период
аэрации 16 ч; регенерация активно-
го ила в регенераторе объемом 16 %
от общего объема аэрационных со-
оружений. При этом режиме ра-
боты аэротенка очищенная жид-
кость имеет БПКп = 4,5 мг/л, ХПК —
= 40 мг О2/л, содержит 1,8 мг/л азо-
та аммонийного, 12,8 мг/л уайт-
спирита и ксилола, 14 мг/л взве-
шенных веществ. Микрофлора актив-
ного ила предварительно адаптиру-
ется к специфическим загрязнени-
ям данных сточных вод.
Очищенная жидкость после био-
логической очистки содержит еще
некоторое количество специфичес-
ких загрязняющих веществ. Это сви-
детельствует о необходимости до-
очистки этих вод. Для глубокой до-
очистки целесообразно использо-
вать биологические пруды с выс-
шей водной растительностью.
Через тринадцать суток пребы-
вания биохимически очищенной
жидкости в водоеме с частухой по-
дорожниковой эффект очистки от
нефтепродуктов составляет 51 %. Не-
обходимо отмстить, что в зимнее
время эффективность работы пру-
дов снижается.
237
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
ГЛАВА 5
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ
ЗАВОДОВ, НЕФТЕПРОМЫСЛОВ И НЕФТЕБАЗ
5.1. Нефтеперерабатывающие
заводы
5.1.1. Общезаводские системы
очистки
В зависимости от качества исход-
ной нефти, глубины ее переработ-
ки, применяемых катализаторов, а
также номенклатуры получаемых
товарных продуктов нефтеперераба-
тывающие заводы (НПЗ) условно
можно отнести к заводам следую-
щих профилей:
1 Топливного с неглубокой
переработкой нефти. На таких заво-
дах предусматривается выпуск авто-
мобильных бензинов, авиационных
керосинов, мазута (как котельного
топлива), битумов, дизельного
топлива, в отдельных случаях пара-
фина, серы, иногда ароматических
углеводородов (бензол, ксилол и др.).
2. Топливного с глубокой пере-
работкой нефти. Номенклатура ос-
новных товарных продуктов такая
же, как и у заводов первого профи-
ля, но значительная часть мазута
направляется на вторичные процес-
сы термической переработки (кре-
кинг, коксование, алкилирование)
для получения высококачественных
бензинов, нефтяного кокса и дру-
гих продуктов.
238
3. Топливно-масляного с неглу-
бокой переработкой нефти. Основ-
ные товарные продукты такие же,
как и у заводов первого профиля,
но имеются технологические уста-
новки, использующие часть мазута
для получения технических масел.
4. Топливно-масляного с глубо-
кой переработкой нефти. Номенк-
латура основных товарных продук-
тов такая же, как и у заводов вто-
рого профиля, но имеются уста-
новки для производства масел.
5. Топливно-нефтехимического с
глубокой переработкой нефти и
получением из промежуточного ис-
ходного сырья (жидкие и газообраз-
ные фракции нефти) нефтехими-
ческих продуктов: этилена, поли-
этилена, полипропилена, бутило-
вых спиртов и др.
В состав нефтеперерабатывающе-
го завода независимо от его профи-
ля входят следующие основные ус-
тановки: электрообессоливающая
(ЭЛОУ) для подготовки нефти с
целью ее обезвоживания и обессо-
ливания; комбинированная или ат-
мосферно-вакуумная трубчатые ус-
тановки (АВТ), предназначенные
для прямой перегонки нефти на
фракции, отличающиеся темпера-
турой кипения; щелочной очистки
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
нефтепродуктов от непредельных
углеводородов, смолистых и других
веществ; гидроочистки дизельного
топлива; производства битума; по-
лучения серы, а в ряде случаев па-
рафина и ароматических углеводо-
родов.
На заводах с глубокой перера-
боткой нефти имеются следующие
установки: термического или ката-
литического крекинга тяжелых неф-
тепродуктов (мазута) с получени-
ем легких фракций; газофракцио-
нирующая для разделения смеси
газов и направления их на дальней-
шую химическую переработку; ката-
литического риформинга бензино-
вых фракций для получения высо-
кооктановых бензинов; переработ-
ки парафина с получением синте-
тических жирных кислот и др.
На нефтемаслозаводах предус-
магриваются установки контактной
очистки и вакуумной перегонки
масел и получения присадок к ним.
На заводах нефтехимического
профиля имеются производства эти-
лена и пропилена, получаемых ме-
тодом пиролиза рафинатов бензина
и бутиловых спиртов, а также уста-
новка полимеризации и водородная
установка. На некоторых заводах есть
серно-кислотное производство. Эти-
лосмесительные установки, повыша-
ющие качество бензина, предусмат-
риваются на многих заводах.
Некоторые нефтехимические
продукты могут производиться и на
отдельно располагаемых предприя-
тиях из сырья, поставляемого неф-
теперерабатывающими заводами.
Количество нефти, перерабатыва-
емой отдельными заводами, состав-
ляет 3—12 млн. т/год и более.
Усредненные удельные количе-
ства загрязненных сточных вод на
1 т нефти применительно к профи-
лю завода приводятся в табл. 5.1.
Количество воды в системе обо-
ротного водоснабжения нефтепе-
рерабатывающих заводов превыша-
ет количество сточных вод в 10—20
раз (меньшее значение характерно
для НПЗ с глубокой переработкой
нефти).
В оборотных водах допускается
содержание: 25—30 мг/л нефтепро-
дуктов, 25 мг/л взвешенных ве-
ществ, 500 мг/л сульфатов (в по-
полняющей воде 130 мг/л), 300 мг/л
хлоридов (в пополняющей воде
50 мг/л), 25 мг О2/л БПКп н (в по-
полняющей воде 10 мг/л); карбонат-
ная временная жесткость не долж-
на превышать 5 мг-экв/л (в попол-
няющей воде 2,5 мг-экв/л).
Ориентировочная концентра-
ция загрязняющих веществ в сточ-
ных водах основных технологичес-
ких установок нефтеперераба-
тывающих заводов приводится в
табл. 5.2 (с учетом данных Всесо-
юзного объединения «Нефтехим»
и ВНИИводгео).
При переработке сернистых
нефтей и при очистке нефтепродук-
тов щелочью (защелачивании) на
ряде установок (№ 1, 2, 8, 9 и 13 в
табл. 5.2) образуются, кроме того,
концентрированные сернисто-ще-
лочные сточные воды, характеризу-
емые содержанием: 3—4 тыс. мг/л
нефтепродуктов, 25—30 тыс. мг/л
сульфидов и сульфогидратов, 12—
15 тыс. мг/л едкого натра, 5—8 тыс.
мг/л фенолов при ХПК = 85—100
тыс. мг О/л и БПКполн = 50—70 тыс.
мг О2/л, pH — до 14.
От отдельных установок отводят-
ся также конденсаты водяного пара,
239
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
загрязняемого при переработке сер-
нистых нефтей сульфидами (1000—
4500 мг/л и более), фенолами (300—
450 мг/л) при pH = 7,5 + 8, содер-
жании аммонийного азота 4000—4500
мг/л и БПК11олн = 300—7000 мг О2/л.
На некоторых нефтеперерабаты-
вающих заводах предусматриваются
катализаторные фабрики, на кото-
рых образуются маточные растворы.
В зависимости от вида выпускаемого
катализатора растворы содержат до
80—90 г/л серно-кислого аммония,
до 85—100 г/л азотно-кислого и сер-
но-кислого натрия и до 1 г/л азот-
ной кислоты. На отдельных заводах
может быть серно-кислотный цех,
в сточных водах которого при
неисправности оборудования содер-
жится кислота.
Таблица 5.1
Удельное количество загрязненных сточных вод
нефтеперерабатывающих заводов различного профиля
Профиль нефтепере- рабатывающего за- вода Усредненное удельное количество сточных вод, м5 на 1 т нефти
всего по заводу нсфтс- содер- жащих нейт- ральных нсфтс- солесо- держа- щих ссрни- сто- щелоч- ных пара- финсо- держа- щих ки- слых карба- мидных прочих, содер- жащих органи- ческие вещест- ва содер- жащих этили- рован- ный бензин
Топливный с неглу- 1,25 0,72 0,52 0,008 — — 0,001 0,001
бокой переработкой 1 0,58 0,413 0,005 — — 0,001 0,001
нефти 0,4 0,26 0,135 0.003 — — 0,001 0,001
Топливный с глубо- 1,53 0,72 0,52 0,008 0,252 0,022 0,007 0,001
кой переработкой 1,15 0,72 0,408 0,005 — 0,011 0,005 0,001
нефти 0,5 0,31 0,172 0,003 — 0,011 0,003 0001
Топливно-масяяный 1,3 0,77 0,515 0,008 — — 0,007 —
с неглубокой пере- 1,1 0,68 0,41 0,005 — — 0,005 —
работкой нефти 0,45 0,29 0,154 0,003 — — 0,003 —
Топливно-масяяный 1,82 0,9 0,63 0,008 0,252 0,022 0,008 —
с глубокой псрсра- 1,5 0,9 0,567 0,005 0,022 0,006 —
боткой нефти 0,55 0,33 0,203 0,003 — 0,011 0,003 —
Топливно-нефте- 2,38 1,35 0,74 0,008 0,252 0,022 0,007 0 001
Химический с глу- 2,2 1,46 0,706 0,005 — 0,022 0,006 0,001
бокой переработкой нефти 0,6 0,37 0,212 0,003 — 0,011 0,003 0,001
П р и меч ан ия11 Удельные количества сточных вод указаны: в верхней строке — приме-
нительно к современным действующим заводам, в средней — в соответствии с нормами СЭВ,
в нижней — с учетом перспективных НПЗ, характеризуемых широким внедрением аппаратов
воздушного охлаждения и усовершенствованием технологических процессов.
2. Удельные количества отдельных видов сточных вод являются ориентировочными.
3. Количество продувочных вод оборотных систем водоснабжения входит в удельное количе-
ство сбрасываемой воды.- .
240
Таблица 5.2
Характеристика загрязненных сточных вод основных технологических установок НПЗ
№ п/п Вид технологических установок или производства Концентрация загрязнений, мг/л ХПК, мг О/л БПКПОЛК» мг О/п
нефть и нефте- продукты взвешенные вещества прочие вещества
название значения
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Электрообессоливающая в блоке с атмосферно-вакуумной трубчаткой (ЭЛОУ-АВТ) или комбинированная (ЛК-бу):
нефтесодержащие нейтральные ВОДЫ 5000 350 250 120 Хлориды 3000 1200 600 500 300 250
Фенолы 8 5
ПАВ 15 10
нефтссолссодержащие воды 15 000 5000 350 150 Хлориды 15 000 6000 2200 900 1100 500
Фенолы _5 4
ПАВ 120 90
2 Каталитического или термического крекинга 300 400 Тринатрийфосфат 5000 750 400
3 Каталитического риформинга 300 70 — — 700 350
4 Вторичной перегонки бензинов 250 60 — — 450 250
5 Производства серы (с регенерацией моноэтанол амина) 50 150 Моноэтаноламин 10 300 100
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
242
Продолжение табл. 5.2
1 2 3 4 5 6 7 8
6 Карбамидной депарафинизации 500 120 Карбамид 1500 1040 840
дизельного топлива 400 120 850 950 550
Аммонийный азот 150 100
Дихлорметан 15 10
7 Битумная 1500 100 — — 900 450
8 Газофракционирующая (ГФУ) 100 70 — — 150 70
9 Серно-кислотного .аллюминирования нефтепродуктов 150 60 — — 350 150
10 Ароматических углеводородов 200 60 Хлористый натрий До 40 000 500 350
(например, этилбензол) Едкий натр До 30 000
Соляная кислота 18 000
рн 4,1
А1(ОН)з 5000
Бензол, этилбензол 500—800
Толуол 200
11 Изомеризации бензиновых фракций 150 60 — — 450 220
12 Селективной очистки масел или их очистки фурфуролом 150 70 Фурфурол . 5 300 140
13 Вакуумной разгонки и гидроочистки 150 40 — — 450 200
масел
14 Гидроочистки твердых парафинов 200 70 — — 450 250
15 Непрерывного коксования 400 300 Сероводород До 5 650 350
16 Производство водорода — 30 — 50 20
17 Этилосмесител ьн ая 70 60 Тетраэтилсвинец До 100 130 65
18 Производство этилена 250 100 Ароматические 30 700 350
150 80 углеводороды 500 250
Гпава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Продолжение табл. 5.2
1 2 3 4 5 6 7 8
19 Производство пропилена 50 30 80 50 — — 500 400 200 150
20 Производство бутиловых спиртов — 60 Бутиловый спирт 30000 По содержанию спиртов
Масляный альдс- . 15 000 и альдегидов
гид -
Толуол 200
21 Производство синтетических жирных кис тот (СЖК) — 400 200 Парафин 250 150 9000 5500 7000 4000 .
* Жирные кислоты 150 100 • -
Сульфаты 2000 800
• pH 3 4
ПАВ 25 20
Примечание: Под чертой приводится содержание загрязняющих веществ в сточной воде применительно к технологическим уставов-
кам перспективных НПЗ, над чертой — применительно к современным действующим установкам.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
На нефтеперерабатывающих за-
водах предусматриваются две основ-
ные системы производственной ка-
нализации:
I — для отведения и очистки
нефтесодержащих нейтральных про-
изводственных и производственно-
ливневых сточных вод. В этом слу-
чае в единую канализационную сеть
поступают соответствующие сточ-
ные воды большинства технологи-
ческих установок: от конденсаторов
смешения и скрубберов (кроме ба-
рометрических конденсаторов на
атмосферно-вакуумных трубчатках),
от дренажных устройств аппаратов,
насосов и резервуаров (исключая
сырьевые), от охлаждения сальни-
ков насосов, от промывки нефте-
продуктов (при условии малых кон-
центраций щелочи в воде), от смы-
ва полов, а также ливневые воды с
площадок установок и резервуарных
парков. Сточные воды первой сис-
темы канализации после очистки,
как правило, используются для
производственного водоснабжения
(пополнение системы оборотного
водоснабжения и для отдельных
водопотребителей). Общее солесо-
держание этих вод не превышает
2 тыс. мг/л;
II —• для отведения и очистки
производственных сточных вод, со-
держащих нефть, нефтепродукты и
нефтяные эмульсии, соли, реаген-
ты и другие органические и неор-
ганические вещества. Вторая систе-
ма канализации в зависимости от
вида и концентрации загрязняющих
веществ включает следующие само-
стоятельные сети:
— нефтесолесодержащих вод от
установок по подготовке нефти,
подтоварных вод сырьевых парков,
244
сливных эстакад, промывочно-про-
парочных станций;
— концентрированных сернис-
то-щелочных вод (растворы от за-
щелачивания нефтепродуктов, сер-
нисто-щелочные конденсаты);
— сточных вод производства син-
тетических жирных кислот (СЖК),
содержащих парафин, органические
кислоты и другие вещества;
— сточных вод нефтехимических
производств (например, произ-
водств этилена, пропилена, бути-
ловых спиртов), загрязненных
растворенными органическими ве-
ществами;
— сточных вод, содержащих тет-
раэтилсвинец от этилосмесительных
установок и других объектов, где
используется этилированный бен-
зин;
— кислых сточных вод, загряз-
ненных минеральными кислотами
и солями.
Отдельные сети могут отсутство-
вать, если, например, на заводе нет
производств, сбрасывающих соот-
ветствующие виды сточных вод,
или предусмотрен их объединенный
отвод. В частности, в сеть нефте-
солесодержащих сточных вод после
локальной очистки допускается пе-
редавать сточные воды производств
СЖК или нефтехимических.
Сточные воды второй системы
канализации, содержащие соли,
после очистки, как правило, сбра-
сываются в водоем. Не исключаются
частные случаи использования этих
стоков, а при соответствующих
обоснованиях — их обессоливание
и возврат в производство.
На отечественных и зарубежных
нефтеперерабатывающих заводах
общепринятая схема включает три
Часть VI, Технологические решения очистки сточных вод
стадии очистки: 1) механическая —
очистка от грубодисперсных приме-
сей (твердых и жидких); 2) физико-
химическая — очистка от коллоид-
ных частиц, обезвреживание серни-
сто-щелочных вод и стоков ЭЛОУ;
3) биологическая — очистка от ра-
створенных примесей. Кроме того,
производится доочистка биологичес-
ки очищенных сточных вод.
На некоторых зарубежных заво-
дах для очистки от растворенных
примесей используют сорбционный
метод.
В табл. 5.3 приведены данные о
применяемых схемах очистки сточ-
ных вод на ряде зарубежных заво-
дов.
Для очистки сточных вод I сис-
темы в настоящее время на оте-
чественных предприятиях исполь-
зуют две схемы. Первая схема вклю-
чает очистку сточных вод в нефте-
ловушках, прудах, флотаторах,
песчаных фильтрах и т.д. Очищен-
ная вода используется, для подпит-
ки оборотных систем. Вторая, бо-
лее перспективная схема, кроме
сооружений механической и физи-
ко-химической очистки, включает
сооружения биологической очист-
ки, а в некоторых случаях — уста-
новки доочистки сточных вод.
В состав сооружений очистки
сточных вод II системы входят ус-
тановка механической очистки,
физико-химической очистки серни-
сто-щелочных стоков, а также двух-
ступенчатой биологической очист-
ки. Кроме того, могут использовать-
ся установки деминерализации
воды, а также ее доочистки от взве-
шенных и растворенных органичес-
ких примесей.
Таблица 5.3
Схемы очистки сточных вод, применяемые
на некоторых зарубежных НПЗ
Предприятие, фирма, город, страна Схема очистки сточных вод
НПЗ компании «Маратон Ойл Ко», Техас-Сити, США Нефтеловушки типа АНИ — реагентная флотация
НПЗ фирмы «Атлантик Ричфилд», Карлсон. США Нефтеловушки типа АНИ — адсорбционная установ- ка
Завод фирмы «Хамбл Ойл», Питс- бург, США Коагуляция — песчаные фильтры
НПЗ компании «Американ Ойл Ко», Уайгинг, США Нефтеловушки типа АНИ — аэрируемый пруд — реагентная флотация *
НПЗ фирмы «Хамбл Ойл», Бейтаун, США Нефтеловушки типа АНИ — пруд дополнительного отстоя — аэротенки — биологические пруды
НПЗ фирмы «Ситиз-Ссрвис», Бронте, Канада Нефтеловушки типа АНИ — пруд — усреднитель — коагуляция — биофильтры — озонирование — аэро- тенки — песчаные фильтры
НПЗ фирмы «ЕНИ», Ингольштадт, ФРГ Нефтеловушки с параллельными пластинами — коа- гуляция — биологическая очистка
НПЗ, Польян, Франция Нефтеловушки с параллельными пластинами— био- логическая очистка
НПЗ, Сан-Нарро, Италия Реагентная флотация — биологическая очистка
НПЗ, Питсшти, Румыния Нефтеловушки типа АНИ — коагуляция — биологи- ческая очистка — сооружения доочистки
245
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов нефтепромыслов и нефтебаз
На рис. 5.1 приведены схемы
организации очистки сточных вод
канализации 1 и канализации II на
отечественных НПЗ.
Сточные воды первой и второй
систем канализации проходят очи-
стку на отдельных очистных соору-
жениях, так как различаются по
составу и концентрации загрязне-
ний. Очищенные сточные воды
первой системы, как правило, ис-
пользуются для подпитки оборот-
ных систем водоснабжения завода.
Очищенные сточные воды второй
канализационной системы не мо-
гут быть использованы в оборот-
ном цикле вследствие повышенно-
го содержания солей (порядка 5—
6 г/л), поэтому после соответст-
вующей очистки сбрасываются в
водоем.
Схемы очистки сточных вод
первой и второй канализационных
систем аналогичны (рис. 5.2). В пес-
коловках выделяются крупнодис-
персные нефтепродукты и тяжелые
механические примеси, песок. При
увеличенном расходе сточных вод,
превышающем расчетный, излишек
воды автоматически перепускается
через ливнесброс в аварийный ам-
бар. Аварийный амбар, как прави-
ло, представляет собой земляные
емкости с забетонированными от-
косами, рассчитываемые на суммар-
ный объем дождевых вод с канали-
зуемой территории при повторяемо-
сти дождя один раз в год продол-
жительностью 20 мин. Объем аварий-
ных амбаров не должен превышать
20 тыс. м3. Необходимо предусмат-
ривать удаление осадка и всплыв-
Рис. 5.1. Схемы организации очистки сточных вод на НПЗ
246
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ших нефтепродуктов из аварийно-
го амбара. Отстоявшаяся в амбаре
вода в течение 3—4-х сут должна
быть перепущена в очистные со-
оружения.
После песколовок сточные воды
направляются в нефтеловушки,
объем которых равен 2-часовому
расходу поступающей воды. В неф-
теловушках выделяются мслкодис-
пергированныс нефтепродукты и
тяжелые взвеси гидравлической
крупностью 0,8 мм/с. Затем сточные
воды направляются в радиальные
отстойники для дополнительного
отстаивания. Объем отстойников
Рис 5.2. Схема очистных сооружений НПЗ топливно-масляного профиля:
1 — аварийный амбар; 2 — ливнесброс; 3 — песколовка, 4 — нефтеловушка; 5 — сооружение
дополнительного отстаивания; 6 — сатуратор; 7 — флотатор; 8 — аэротенк первой ступени; 9 —
вторичный отстойник; 10 — фильтр; II — насосная станция; 12 — очищенная вода в оборотную
систему; 13 — узел обезвоживания; 14 — здание воздуходувок; 15 — реагентное хозяйство; 16 —
установка для сжигания нефтешлама; 17— шламонакопитель; 18 — разделочные резервуары; 19 —
подача нефти па завод, 20 — смеситель; 21 — фекальные сточные воды после механической очист-
ки, 22— сернисто-щелочные сточные воды посте предварительной очистки; 23 — аэротенк рторой
ступени; 24 — третичный отстойник; 25 — биопруд; 26 — отвод воды в водоем; И — уловленные
нефтепродукты; О — осадок; Р — раствор реагента; ВИ — возвратный ил; ВП — вода от промывки
247
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
рассчитывают на 6-часовой приток
сточных вод.
После узла механической очист-
ки концентрация нефтепродуктов в
воде снижается до 50—70 мг/л, что
превышает величину (25 мг/л), при
которой эти воды могут подаваться
в сооружения биологической очист-
ки, поэтому в схемах предусмотре-
на физико-химическая очистка. Для
нее, в соответствии с отраслевыми
нормами, применяют напорную
флотацию с коагуляцией.
На некоторых нефтеперерабаты-
вающих заводах для доочистки воды
перед поступлением ее на биоло-
гическую очистку используют пес-
чаные фильтры, регенерация кото-
рых является недостаточно эффек-
тивной и сложной, поэтому в
рассматриваемом узле схемы от них
отказались.
Напорные флотационные уста-
новки работают с 50%-й ре-
циркуляцией очищенного потока.
В качестве коагулянта, как прави-
ло, используют сульфат алюминия:
50 мг/л для сточных вод первой си-
стемы и 50—100 мг/л для второй.
В последнее время на некоторых за-
водах начинают применять поли-
электролиты, в частности полиак-
риламид (ПАА), —1—1,5 мг/л.
После физико-химической очист-
ки в сточных водах первой канализа-
ционной системы остаточное содер-
жание нефтепродуктов составляет
около 25 мг/л; БПК^ этих вод колеб-
лется в пределах 60—150 мг О2/л,
ХПК — 150—400 мг О2/л. Ранее эти
воды подавали на дополнение обо-
ротной воды, что приводило к био-
логическому обрастанию систем
оборотного водоснабжения, одной
из причин которого была биологи-
248
ческая неустойчивость очищенной
воды. Кроме того, в исходных водах
первой канализационной системы
некоторых заводов содержание
сульфидов значительно превышало
предельно допустимое (20 мг/л).
Поэтому схему дополнили биохи-
мической очисткой.
В сточных водах второй канали-
зационной системы после флотации
содержание нефтепродуктов снижа-
ется до 20—30 мг/л, ВПК5 этих вод
в среднем составляет 160 мг О2/л,
ХПК - 400 мг О2/л.
Биохимическую очистку сточ-
ных вод первой канализационной
системы осуществляют в односту-
пенчатых аэротенках, затем иловую
смесь разделяют во вторичных от-
стойниках. Продолжительность аэра-
ции в аэротенке рекомендуется
принимать равной 6 ч при дозе ила
2—4 г/л. Циркуляционный ил, рас-
ход которого составляет 50 % от рас-
хода сточных вод, направляют в
регенератор, занимающий 30 % объе-
ма аэротенка. Вторичный отстойник
рассчитывают на 3-часовое отстаи-
вание иловой смеси. Как показыва-
ют обследования очистных соору-
жений НПЗ, после биохимической
очистки БПК5 снижается в среднем
на 70—75 %; концентрация нефте-
продуктов уменьшается до 10 мг/л,
концентрация взвешенных веществ —
до 25 мг/л; pH составляет 7—8,5.
Для обеспечения качества очи-
щенного стока, требуемого для по-
полнения оборотных систем, био-
химически очищенные стоки пер-
вой канализационной системы, в
соответствии с отраслевыми норма-
ми ВНТП 25—79, должны подвер-
гаться фильтрации на зернистых
фильтрах. В этом случае качество
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
подготовленной воды будет следу-
ющим:
БПК5, мг О2/л..................2—3
Содержание, мг/л:
нефтепродуктов..............’.2—3
взвешенных веществ...........До 6
сульфатов...................500
хлоридов....................300
растворенного килорода .....1,5
pH...........................7-8,5
Сточные воды второй канализа-
ционной системы проходят биохи-
мическую очистку как отдельно, так
и в смеси с бытовыми сточными
водами заводского поселка, прошед-
шими механическую очистку, Био-
химическую очистку осуществляют
по одноступенчатой и двухступен-
чатой схемам.
. При двухступенчатой схеме до-
пускается подача сточных вод с бо-
лее высоким содержанием сульфи-
дов и более высоким БПК. Расчет-
ная продолжительность аэрации в
аэротенках при одноступенчатой
аэрации должна составлять 6 ч, и
последующее отстаивание иловой
смеси должно продолжаться в те-
чение 3 ч. При двухступенчатой очи-
стке продолжительность аэрации в
каждой ступени должна быть со-
ответственно 3,5 и 8 ч, а про-
должительность отстаивания во
вторичном и третичном отстой-
никах — 1,5 и 3 ч. Так как на неф-
теперерабатывающих заводах в ре-
зультате совершенствования техно-
логии количество сточных вод со-
кращается, действительная продол-
жительность пребывания воды в
аэротенках двух ступеней некото-
рых очистных сооружений состав-
ляет 20—30 ч. Этот резерв объемов
в ряде случаев используется для
биохимической очистки сточных
вод первой системы.
• Возрастающие требования к ка-
честву сточных вод, сбрасываемых
в рыбохозяйственные водоемы,
диктуют необходимость дополни-
тельной очистки биохимически
очищенных сточных вод. Наиболь-
шее распространение для этой цели
получили биологические пруды,
рассчитываемые на продолжитель-
ность пребывания в них воды от
нескольких суток до года. На неко-
торых заводах перед подачей воды
в пруды предусматривают двухсту-
пенчатую схему доочистки: микро-
фильтр — песчаный фильтр. Мик-
рофильтр служит для выделения
выносимых из отстойников биохи-
мической очистки хлопьев активно-
го ила, которые, попадая на пес-
чаный фильтр, сокращают фильт-
роцикл.
Для нормальной работы фильт-
ра концентрация взвешенных ве-
ществ в поступающей в него воде
не должна превышать 20 мг/л. При
крупности песка 1—1,2 мм скорость
фильтрации должна быть 10 м/ч,
при этом фильтроцикл составляет
около 24 ч. Для доочистки биохи-
мически очищенных вод можно ис-
пользовать безреагентную напорную
флотацию. Исследования показыва-
ют, что в воде после флотации со-
держится: до 3,0 мг/л нефтепродук-
тов, 4—6 мг/л взвешенных веществ,
около 3 мг О2/л БПК5. Подобные ко-
личества загрязнений содержатся в
воде и после фильтрации. Однако
применение фильтров требует стро-
ительства дополнительных сооруже-
ний: насосной станции промывной
воды, резервуаров чистых и гряз-
ных промывных вод, узла для при-
249
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
готовления песка для пополнения
фильтров. После биологических (бу-
ферных) прудов очищенные воды
сбрасывают в водоем. Концентрация
контролируемых загрязнений в вы-
пускаемых водах по заводам колеб-
лется в значительных пределах: 2—
15 мг/л взвешенных, 0,5—8 мг/л
эфироизвлекаемых веществ; БПК5
составляет 2—8 мг/л.
Если солесодержащие сточные
воды не допускается выпускать в
водоем, то их подвергают термичес-
кому обезвреживанию. В этом слу-
чае из схемы очистных сооружений
второй канализационной системы
исключают биохимическую очист-
ку и на термическое обезврежива-
ние подают воды, прошедшие узел
физико-химической очистки.
Термическое обезвреживание
осуществляют на установках, рабо-
тающих под давлением или вакуу-
мом. Получаемый конденсат направ-
ляют в системы производственного
водоснабжения, а солевые отходы
вывозят для захоронения.
Задержанные на нефтеулавлива-
ющих сооружениях нефтепродукты
сначала направляют в приемные, а
затем перекачивают в разделочные
резервуары. Из последних нефть,
освобожденную от воды, подают на
переработку.
Нефтешлам удаляют из сооруже-
ний различными способами. Выбор
способа зависит от размеров соору-
жения и высоты его расположения.
Обычно для удаления осадка при-
меняют гидроэлеваторы, насосы,
установленные стационарно или на
передвижной платформе, или оса-
док удаляют под гидростатическим
напором по самотечному коллектору.
Нефтешлам поступает в шламона-
250
копитсль. Сюда же направляют и
дренажную воду из разделочных ре-
зервуаров.
Песок, задержанный в песколов-
ках, в соответствии с отраслевыми
нормами ВНТП 25—79, рекоменду-
ется также направлять в шламона-
копитель. Однако на ряде заводов
песок, удаляемый гидроэлеватора-
ми, подают в песковые бункеры, а
затем вывозят на свалку. Нефтешлам
из шламоуплотнителя подается на
установку сжигания, в состав кото-
рой входят сооружения для его ус-
реднения, уплотнения и обезвожи-
вания. Нефтешлам сжигают в печах
различных конструкций: камерных,
циклонных, вращающихся, с кипя-
щим слоем.
Представляют интерес схемы
очистки, применяемые на зарубеж-
ных нефтеперерабатывающих заво-
дах. Эти схемы различаются разно-
образием конструкций очистных
сооружений.
На очистные сооружения заво-
да топливного профиля фирмы
«Арк-Атлантик, Ричфилд компа-
ни» (рис. 5.3) производительностью
10,6 млн. т/год поступают промыш-
ленные сточные воды, а также по-
верхностный сток с территории ус-
тановок и' парков. Общий объем заг-
рязненных вод составляет 24,5 тыс.
м3/сут. Особенностью очистной
станции является аэротенк с по-
верхностными аэраторами, совме-
щенный со вторичным отстойником.
После биологического пруда вода
сбрасывается в водоем. Нефтешла-
мы обезвоживаются в две ступени:
на первой происходит предвари-
тельная обработка полиэлектроли-
тами, на второй — обезвоживание
на ленточных гравитационных
Часть VI, Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 5.3. Схема очистных сооружений завода фирмы «Арк-атлантик, Ричфилд компании
(США, штат Филадельфия):
1 — нефтеловушки; 2 — смеситель; 3 — сатуратор; 4 — горизонтальный флотатор; 5 — аэротенк;
6 — механический аэратор, 7 — вторичный отстойник; 8 — фильтры; 9 — биологический пруд;
10 — возвратный ил
фильтрах. Обезвоженный шлам вы-
возится на свалку. Интересно, что
этой же фирмой ведутся работы по
усовершенствованию биохимической
очистки. Установлено, что биохими-
ческая очистка на активном угле с
последующей доочисткой на двух-
слойных фильтрах (каменный уголь
и кварцевый песок), а затем снова
на фильтре с активным углем по-
зволяет снизить загрязненность сточ-
ных вод по ХПК на 10 мг О2/л.
• На заводе фирмы «Эксон» (г. Бе-
нишия, США) производитель-
ностью 4,4 млн. т/год организованы
две системы промышленной кана-
лизации. В первую систему объеди-
нены сточные воды, загрязненные
в основном нефтепродуктами, со-
лями и механическими примесями
от установок промывки и обессо-
ливания нефти, а также дождевые
воды, часть конденсата и балласт-
ные воды. Количество воды в пер-
вой системе составляет 6050 м3/сут,
а в период дождей — 8350 м3/сут.
Следует отметить низкое содержа-
ние нефтепродуктов в этих водах,
которое колеблется в пределах 200—
250 мг/л. Это объясняется хорошей
организацией технологических про-
цессов и применением локальной
очистки.
Во вторую систему поступают хи-
мически загрязненные сточные воды
от технологических установок, амми-
ачного скруббера, сборников воды.
Вода, содержащая растворенный ам-
миак и сернистые щелоки, перека-
чивается для разделения во фрак-
ционную колонну с паровым подо-
гревом. После выделения аммиака и
сероводорода сточные воды, содер-
жащие 250 мг/л нефтепродуктов,
25 мг/л аммиака и 75 мг/л фенола
при pH = 10—12 направляются в
пруд-усреднитель.
Сточные воды первой системы,
пройдя очистку в традиционных
очистных сооружениях (песколов-
ках, нефтеловушках и напорных
флотаторах) с предварительной
обработкой полиэлсктролитом (JO-
12 мг/л), направляются в пруд-от-
стойник, а затем в смеситель, в
который поступают воды второй
канализационной системы, про-
шедшие пруд-усреднитель. В смеси-
теле корректируется pH и добавля-
ются полиэлектролиты. Из смеси-
теля вода направляется на биохи-
мическую очистку в аэротенки, а
251
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
затем через буферный пруд очищен-
ная вода сбрасывается в водоем.
Несколько иная схема очистных
сооружений (рис. 5.4) используется
на нефтеперерабатывающем заво-
де фирмы «Шелл» (г. Хьюстон,
США). Следует отметить, что в тех-
нологических процессах завода пре-
дусмотрена локальная очистка, по-
этому содержание нефтепродуктов
в общем стокс, поступающем на
станцию, нс превышает 0,5—1 г/л.
Общий сток очищается в нефтело-
вушках различных конструкций.
Наиболее широко применяют неф-
теловушку Американского институ-
та нефти или нефтеловушку с па-
раллельными пластинами. Амери-
канские специалисты отмечают,
что последняя обеспечивает наи-
больший эффект очистки, но при
этом межъярусное пространство
забивается мазутом, что объясня-
ется присутствием в воде тяжелых
нефтепродуктов. Вода, прошедшая
нефтеловушки, направляется в
пруд-стабилизатор для дополни-
тельного отстаивания, после кото-
рого она поступает на биофильтр с
синтетической загрузкой диаметром
20 м и высотой 5 м. После биофиль-
трации БПК5 снижается до 40—50 мг
О2/л; ХПК - до 180-200 мг О2/л.
Затем вода подается на аэротенки с
механическими аэраторами. После 8 ч
аэрации ВПК составляет 20—25 мг
О2/л. Избыточный активный ил под-
вергается аэробной стабилизации,
уплотнению и обезвоживанию на
центрифугах, затем вывозится в от-
валы.
На другом заводе фирмы «Шелл»
(г. Сарния, Канада) вместо допол-
нительного отстаивания предусмот-
рена физико-химическая очистка с
разделением образующихся хлопь-
ев напорной флотацией. Чтобы пре-
дупредить попадание значительных
количеств веществ, токсичных по
отношению к микроорганизмам ак-
тивного ила, перед аэротенком ус-
тановлен усреднитель с двумя ме-
ханическими мешалками. Продол-
жительность пребывания воды в
усреднителе составляет 6 ч, т.е. она
такая же, как и в аэротенке, обо-
рудованном пятью механическими
аэраторами фирмы «Инфилко»; ди-
аметр аэратора 1,4 м; частота враще-
ния 300 об/мин.
Рис. 5.4. Схема очистки сточных вод завода фирмы «Шелл» (США, г. Хьюстон):
1 — нефтеловушки АНИ; 2 — нефтеловушка с параллельными пластинами; 3 — пункт контро-
ля pH;-/ — пруд-стабилизатор; 5 — биофильтр; 6 — аэротенк; 7— механические аэраторы; 8 —
возвратный ил; 9 — вторичный отстойник; 10 — ил на аэробную стабилизацию; 11 — аэроб-
ный стабилизатор; 12 — отстойник-сгуститель; 13 — центрифуга; 14 — обезвоженный осадок
252
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
После разделения иловой смеси
во вторичных отстойниках БПК5
воды составляет 10—15 мг О2/л, од-
нако общее солесодержание колеб-
лется в пределах 10—20 г/л. Эта вода
сбрасывается вместе с поверхност-
ными водами, проходящими очист-
ку на самостоятельных отстойни-
ках, в водоем.
Как уже отмечалось, особеннос-
тями схем очистных сооружений,
применяемых за рубежом, являются
низкое содержание загрязнений в
поступающей воде, что объясняется
хорошей организацией технологичес-
кого процесса и устройством локаль-
ных очистных установок, а также
отсутствием дополнительного отста-
ивания перед физико-химической
очисткой; системы отличаются раз-
нообразием конструкций очистных
сооружений и оборудования.
Для очистки поверхностных (та-
лых и ливневых) вод на предприя-
тиях имеются очистные сооружения
поверхностного стока (пруды-нако-
пители). Характеристика поверхно-
стных стоков, отводимых с терри-
тории НПЗ, приведена в табл. 5.4.
Поверхностные стоки НПЗ не-
сут песок, взвешенные вещества
различной природы, в том числе
плавающие и эмульгированные
нефтепродукты. Вследствие перио-
дичности выпадения осадков и зна-
чительного колебания их интенсив-
ности загрязненность поверхност-
ных вод изменяется в широких
пределах (см. табл. 5.4), поэтому лив-
невые пруды кроме функций ак-
кумулятора стоков выполняют функ-
ции очистных сооружений.
При высоком содержании взве-
шенных веществ в поверхностном
стоке перед прудами рекомендует-
ся устраивать песколовку (рис. 5.5)
для очистки стока от основной мас-
сы крупнодисперсных загрязнений.
Включение в схему песколовок не
является решением однозначным и
требует дополнительной проверки
в условиях эксплуатации. Включение
песколовок в схему очистки оправ-
данно только в том случае, если
обеспечивается их надежная экс-
плуатация, т.е. своевременное осво-
бождение песколовок от уловлен-
ного осадка. При применении пес-
Таблица 5.4
Характеристика поверхностных стоков, отводимых с территории НПЗ
Показатели Талые воды Ливневые воды
ХПК, мг/л 920—910 255—985
БПКлоян* мг/л 38—260 29—240
Содержание, мг/л: нефтепродуктов 35—1280 10—50
взвешенных веществ 310—3800 260—3730
сухого остатка 320—730 300—640
хлоридов (С1“) 10—90 15—75
сульфатов (SO?D 110—375 50—460
Общая жесткость мг-экв/л 3,4—6,4 3,6—6,75
Щелочность, мг-экв/л 1,7—3,5 0,9—2,25
pH 6,9—8,2 7—8,2
253
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Рис. 5.5. Схема очистки поверхностного стока НПЗ:
I — поверхностный сток; II — очищенная вода; /// — уловленный нефтепродукт; IV — осадок;
1 — песколовка; 2, 3 — секции пруда-накопителя; 4 — аварийный выпуск; 5 — насосная; 6 —
песковые площадки; 7 — насосная станция для откачки нефтепродуктов
коловок необходимо предусматри-
вать отвод части стока в пруд, ми-
нуя песколовку, в период наиболее
интенсивных дождей.
Пруд-накопитель должен состо-
ять из двух секций: первой, пред-
назначенной для первоначального
отстаивания от основного количе-
ства взвешенных частиц и нефте-
продуктов, и второй, играющей
роль аккумулятора. Объем секций
первичного отстаивания принима-
ют равным 20 % от общего объема
пруда; Уменьшенный объем секций
первичного отстаивания вызывает-
ся необходимостью сокращения по-
верхности, на которой могут скап-
ливаться нефтепродукты и нефть.
В результате длительного пребы-
вания в пруду вода практически
полностью осветляется. В отсутствие
загрязнений (БПКпплн = 20—25 мг/л)
ливневой сток направляют на под-
питку оборотных систем; при
БПК_ > 25 мг/л — на сооружение
биохимической очистки стоков
первой системы канализации.
Секции первичного отстаивания
по всему периметру оборудуют неф-
тесборными поворотными трубами.
Уловленные нефтепродукты соби-
рают периодически по мере накоп-
ления сгоняемой ветром нефтяной
пленки около одной из нефтесбор-
ных труб. Уловленный нефтепродукт
собирают в приемном резервуаре,
а затем направляют на утилизацию.
Секции пруда очищают от осад-
ка периодически, в зависимости от
количества накопившихся продук-
тов, в среднем I раз в 5—7 лет.
Применяемая на НПЗ схема со-
оружений очистки сточных вод,
хотя и обеспечивает требуемую сте-
пень очистки, однако, как показы-
вают результаты эксплуатации, на-
ладки и исследований, имеет суще-
ственные недостатки, которые ус-
ложняют эксплуатацию, удорожают
строительство и являются причиной
загрязнения окружающей среды.
Основной недостаток очистных
станций НПЗ — это большие объе-
мы сооружений, что обусловливает
254
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
значительную открытую поверхность
воды, на которой накапливается за-
держанная нефть. Другой недостаток
эксплуатируемых схем очистных со-
оружений НПЗ заключается в отсут-
ствии устройств для замера расхо-
дов сточных вод и осадков, что зна-
чительно затрудняет поддержание
наиболее оптимального режима обо-
рудования очистных сооружений.
Учитывая, что НПЗ являются
крупными объектами водопотребле-
ния и одновременно сбрасывают
большой объем сточных вод в го-
родские или районные системы ка-
нализации, можно сказать, что пер-
спективным направлением совер-
шенствования систем очистки сточ-
ных вод является разработка так на-
зываемых бессточных систем водо-
снабжения и канализации.
Определяющими условиями,
обеспечивающими работу НПЗ без
сброса сточных вод в водоем, явля-
ются: максимальное сокращение ко-
личества образующихся сточных вод,
их разделение в зависимости от спе-
цифики загрязнений и локальная очи-
стка, а также глубокая доочистка и
повторное их использование. Усред-
ненный состав сточных вод НПЗ,
сгруппированных в две системы ка-
нализации, приведен в табл. 5.5.
Сточные воды второй системы
канализации содержат значительно
больше солей, чем стоки первой
системы, и не могут использоваться
для подпитки оборотных систем
даже после биохимической очист-
ки, несмотря на то, что за послед-
ние 10 лет загрязненность стоков
второй системы солями снизилась
в 5—10 раз, что объясняется пред-
варительной подготовкой нефти на
промыслах. Принципиальная схема
водоснабжения и канализации НПЗ
без сброса приведена на рис. 5.6.
Основной отличительной особен-
ностью*НПЗ, работающего без сбро-
са сточных вод, является замена бло-
ка биохимической очистки второй
системы канализации узлом терми-
ческого обезвреживания (упарива-
ния) с получением сухих солей. Все
остальные узлы систем водоснабже-
ния и канализации, закладываемые
в схему НПЗ с минимальным сбро-
сом, остаются без изменений.
Таблица 5.5
Характеристика сточных вод НПЗ, прошедших механическую и физико-
химическую очистку
Характеристика По нормам ВНТП 25—79 Показатели по НПЗ
1 система II система I система II система
ХПК, мг/л 170-400 400—600 200—550 130—450
БПКпо.ч>н мг/л 100—250 200—300 90—310 90—270
Содержание, мг/л: нефтепродуктов 25 25 15—50 15—45
деэмульгатора 20—100 20—100 5—20 60—120
механических примесей 40—60 40—60 30—100 30—150
солей (общее) 700—2000 5000—6000 500—1200 2000—7000
аммонийного азота 25—30 20—30 15—50 10—15
фенолов 5—9 Г 2—3 3—10 1—8
pH 7—8.5 7—8,5 7—8,5 7—8,5
255
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Рис. 5 6. Принципиальная схема водоснабжения и канализации НПЗ без сброса сточных
вод в водоем:
/ — оборотная вода первой системы водоснабжения, II — оборотная вода второй системы водо-
снабжения; III — сточная вода второй системы канализации; IV — сернисто-щелочные сточ-
ные воды, V — сточные воды от гидрорезки кокса; VI — технологические конденсаты; VII —
сточные воды первой системы канализации; VIII — сточные воды, загрязненные тетраэтил-
свинцом; IX — талые и ливневые воды; X — сточные воды нефтехимических производств,
требующие локальной очистки (синтетические жирные кислоты, присадки и т.п.); XI — неф-
тепродукт, уловленный в ловушках; XII — нефтешлам и активный ил; XIII — зола; XIV —
соли; XV — речная вода; XVI — конденсат, получаемый от термического обезвреживания
сточной воды; XVII — аварийный сброс; / — водозабор; 2 — узе а подготовки воды первой
системы водоснабжения; 3 — узел подготовки воды второй системы водоснабжения; 4 — узел
обезвреживания сернисто щелочных сточных вод; 5 —• локальная очистка сточной воды от гид-
рорезки кокса; 6 — локальная очистка технологических конденсатов; 7 — локальная очистка
сточных вод, загрязненных тетраэтилсвинцом; 8 — локальная очистка сточных вод от нефтехи-
мических производств; 9 — блок механической и физико-химической очистки сточной воды
второй системы канализации; 10 — узел термического обезвреживания; 11 — узел получения
сухих солей; 12 — блок механической и физико-химической очистки сточной воды первой
системы канализации, 13 — узел биохимической очистки с доочисткой сточной воды первой
системы канализации; 14 — узел сжигания нефтешлама и активного ила; 15 — узел подготовки
нс £>те продукта, задержанного в ловушках; 16 — пруд-накопитель талых и ливневых вод
Свежую (речную) воду приме-
няют только для пополнения недо-
стающего по балансу количества
подпиточной воды. При дефиците
свежей воды возможно привлечение
других источников для промышлен-
ного водоснабжения, в частности
городских сточных вод. Проведен-
ные в БашНИИ НП работы показа-
256
ли, что сточные воды после их био-
химической очистки, последующе-
го фильтрования и обезвреживания
можно использовать для подпитки
оборотных систем НПЗ. При этом
отмечается снижение коррозионно-
накипной активности, которое
можно объяснить стабилизирую-
щим влиянием диоксида углерода,
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
образующегося в процессе биохими-
ческой очистки, и наличием оста-
точных фосфатов. Количество город-
ских сточных вод, которые могут
быть использованы для подпитки,
определяется водным балансом обо-
ротной системы и химическим со-
ставом этих вод. Если солесодсржа-
ние городских вод менее 500 мг/л
(нормируемое солесодсржание све-
жей воды), то дефицит подпитки
полностью пополняется очищен-
ными городскими стоками. Если
солесодсржание очищенных город-
ских стоков более 500 мг/л, то их
долю в общей подпитке компенси-
руют свежей водой.
5.1.2. Локальная очистка
сточных вод
Специфичность загрязнений
сточных вод технологических уста-
новок доказывает необходимость их
локальной очистки. Кроме того, как
показывают обследования НПЗ,
эмульсионность нефтепродуктов в
сточных водах, прошедших систему
самотечных коллекторов, увеличи-
вается в 1,3—1,6 раза, а при перекач-
ке насосами — в 5—10 раз, что зна-
чительно снижает эффективность
работы общезаводских очистных со-
оружений. Локальная очистка сточ-
ных вод в местах их образования нс
только позволяет выделить отдель-
ные специфичные для данного сто-
ка загрязнения, но и облепить ра-
боту общих очистных сооружений.
В ряде случаев локально очищенные
сточные воды можно сразу направ-
лять в технологический процесс на
повторное использование. Таким об-
разом, локальная очистка, а также
новые более совершенные техноло-
гические процессы, позволяющие
полностью исключить образование
сточных вод, являются основными
направлениями, кардинально обес-
печивающими снижение количества
загрязнений и объема общего стока
предприятий. Оба эти направления
находят применение на нефтепере-
рабатывающих заводах.
Сточные воды от установок под-
готовки нефти и резервуарных пар-
ков. В систему канализации устано-
вок подготовки нефти поступают
солесодержащие сточные воды, заг-
рязненные нефтепродуктами и ме-
ханическими примесями, концен-
трация которых колеблется в ши-
роких пределах (см. табл. 5.6) и в
отдельных случаях может превы-
шать 100 г/л. В качестве сооружений
локальной очистки используются
нефтеловушки или отстойные
резервуары. Рабочий объем нефте-
ловушек обеспечивает продолжи-
тельность отстаивания сточных вод
в пределах 1—4 ч. При колебании
содержания нефтепродуктов на вхо-
де от 1000 до 15 000 мг/л нефтело-
вушки обеспечивают снижение этой
концентрации до 150—350 мг/л. На
НПЗ в локальные нефтеловушки на-
правляют все сточные воды, обра-
зующиеся при подготовке нефти.
Как правило, сточные воды,
образующиеся в процессе подготов-
ки нефти, дренируются из аппара-
тов под давлением на расстояние
300—500 м, а иногда и более. Нали-
чие остаточного давления позволя-
ет использовать для предваритель-
ного отстаивания сточных вод зак-
рытые наземные резервуары, обыч-
но применяемые для хранения нет
фти и нефтепродуктов. При исполь-
зовании резервуаров локальной очи-
стке подвергают только сточные
257
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Таблица 5.6
Характеристика стока от подготовки нефти*
Показатели Высокосернистые нефти Сернистые нефти
Нефтепродукты, мг/л 850-6200 4200 450-5000 3500
Деэмульгатор, мг/л 350-750 450 150-550 280
Сухой остаток, мг/л 5000-11 500 8500 1500-5000 2650
Хлориды (СО» мг/л 1700-5200 3850 820-2850 1480
Механические примеси, мг/л 150-850 480 120-700 350
Сероводород, мг/л 20-80 35 Отс.-5 2
Сульфаты (SO423> мг/л 90-140 125 130-225 180
Общая жесткость, мг-экв/л 35-61 42 28-48 35
рн 7,8-9,0 8,4 7,5-8,9 8,1
* В числителе приведены минимальное и максимальное содержание, в знаменателе—среднее
воды от дегидраторов, что состав-
ляет 90—95 % от общего их количе-
ства на установке.
Изучение кинетики отстаивания
сточных вод, образующихся в дегид-
раторах, показывает, что основная
масса нефтепродуктов выделяется в
статических условиях в слое высо-
той 500 мм в течение примерно 2 ч.
Учитывая динамические условия от-
стаивания в резервуаре и недоста-
точно эффективное распределение
потока на входе, а также сосредо-
точенный отвод, объем отстойной
части резервуара следует рассчиты-
вать с коэффициентом запаса, рав-
ным трем. Однако, как правило, на
заводах объем резервуаров рассчиты-
вают, поскольку используют имею-
258
щиеся емкости, а следовательно,
время отстаивания этих вод оказы-
вается значительно больше, 20—30 ч.
При использовании имеющихся
резервуаров (рис. 5.7) для локальной
очистки нефтесодержащих сточных
вод целесообразно применять рас-
средоточенные впуск исходной воды
и сбор осветленной через са-
мостоятельные системы дырчатых
труб, расположенных от днища со-
ответственно на высоте 2,0—2,5 м
(впускные) и 1,0—1,5 м (сборные).
В этом случае отстойная часть ре-
зервуара используется практически
полностью. Отстойная, она же про-
точная, часть резервуара составляет
30 % всего объема; 70 % объема пред-
назначены для накопления и раздел-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 5.7. Резервуар предварительного от-
стаивания сточных вод (штриховой лини-
ей показан один из возможных вариантов
подвода стоков):
/ — пробоотборпые краны; 2 — дыхательная
арматура; 3 — рассредоточенный впуск сто-
ков; 4 — труба-качалка; 5 — сборный коллек-
тор очищенной воды
ки (обезвоживания) уловленной не-
фти. Для сбора нефти следует при-
менять трубы-качалки, которые по-
зволяют собирать нефть практичес-
ки с любого уровня, не допуская тем
самым ее сброса в канализацию.
Недостаток схемы с отстойным
резервуаром заключается в сложно-
сти удаления из него осевшего осад-
ка: резервуар необходимо опорож-
нять и очищать, что требует много
времени. Болес целесообразно осу-
ществлять локальную очистку от
нефтепродуктов и тяжелых механи-
ческих примесей в производитель-
ных компактных сооружениях, на-
пример в открытых гидроциклонах
или тонкослойных отстойниках, и
направлять в резервуары на обезво-
живание только уловленную нефть.
Однако подобные решения пока
еще не нашли широкого промыш-
ленного воплощения.
Сулъфидсодержащие технологичес-
кие конденсаты. На нефтеперераба-
тывающих заводах технологические
конденсаты образуются на установ-
ках ЛВТ и АТ, каталитического и
термического крекинга, гидроочист-
ки и гидрокрекинга, замедленного
коксования, Парскс. Загрязненность
технологических конденсатов зави-
сит от типа перерабатываемой не-
фти и технологического процесса,
в котором они образуются (табл. 5.7).
Основными загрязняющими
компонентами этих стоков явля-
ются сульфиды и фенолы. Следует
отметить, что использование амми-
ака как одного из реагентов для
борьбы с коррозией технологичес-
кого оборудования приводит к рез-
кому увеличению загрязненности
технологических конденсатов уста-
новок АВТ и АТ. Это вызвано тем,
что вводимый в систему аммиак
растворяется в конденсате и спо-
собствует поглощению сероводоро-
да из газовой фазы.
На современном нефтеперера-
батывающем заводе мощностью
12 млн. т/год с развитой схемой пе-
реработки нефти количество техно-
логических конденсатов составляет
5—7 % от общего количества обра-
зующихся сточных вод при средней
загрязненности технологических
конденсатов сульфидами (из расчета
на H2S) 1500—2000 мг/л (при нали-
чии гидрокрекинга эта загрязнен-
ность возрастает в 2—2,5 раза). По-
этому при сбросе их в первую сис-
тему канализации, расход воды в
которой в среднем составляет 700—
800 м3/ч, загрязненность общего
259
Характеристика технологических конденсатов
FJ
O\
О
Таблица 5.7
Установка Сырье Удельный расход, м3/1000т сырья Сульфиды, мг/л H2S Аммоний- ный азот, мг/л Фе- нол, мг/л ХПК, мг/л БПКп01ц, мг/л pH
АВТ Сернистые или высо- косернистыс нефти 16—18 1200—4500 600—4500 15 3000— 6000 1600—3500 8,5—9,8
Для каталитического крекинга Вакуумный газойль из смеси сернистых неф- тей 43—48 700 400 500 2300 1300 8,5—9,0
Для каталитического крекинга в кипящем слое То же, из смеси серни- стых и высокосерни- стых нефтей 70—80 1500 600 5000 4800 3800 8,5
Для замедленного кок- сования Крекинг-остаток из смеси сернистых неф- тей 30—65 4000 2500 400 8500 7000 9,0
Комбинированная для каталитического ри- форминга бензина и гидроочистки дизель- ного топлива Дизельное топливо вы- сокосернистой нефти 40—50 4500 1800 50 6000 4000 7,0
Для гидрокрекинга Вакуумный газойль высокосернистых неф- тей 180 ‘ 8000 3500 Отс. 15 000 10 000 7,9
Гпава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
стока сероводородом повышается до
80—120 мг/л, а при сбросе во вто-
рую систему с общим расходом воды
150—200 м3/ч — до 200—300 мг/л. Та- '
кие значительные концентрации се-
роводорода не позволяют без допол-
нительного разбавления производить
биохимическую очистку стоков как
первой, так и второй систем кана-
лизации, поэтому необходимо про-
изводить локальную очистку суль-
фидсодержащих технологических
конденсатов до норм, установлен-
ных для воды, поступающей на био-
химическую очистку: при односту-
пенчатой очистке — до 20 мг/л, при
двухступенчатой — до 50 мг/л.
В качестве локальной очистки
могут использоваться следующие
способы: десорбция углеводород-
ным газом, окисление кислородом
воздуха, ректификация.
Десорбция углеводородным газом.
Сульфиды и гидросульфиды аммо-
ния являются нестойкими со-
единениями и при нагревании до
температуры более 90 °C распадаются
на сероводород и аммиак, основную
массу которых относительно легко
можно выделить из раствора. По-
скольку сероводород более летуч,
чем аммиак, он быстрее и полнее
выделяется из раствора, и pH тех-
нологического конденсата повыша-
ется. При температуре (97—98 вС),
близкой к температуре кипения
воды, в исходной воде практически
нс остается сероводорода и в
незначительной степени присутству-
ет аммиак (по отношению к началь-
ной концентрации). Извлечение се-
роводорода и аммиака из техноло-
гических конденсатов можно уско-
рить, пропустив через нагретый ра-
створ инертный газ (водяной пар,
азот, углеводородный газ и др.).
В условиях нефтеперерабатывающего
завода для десорбции наиболее при-
емлем углеводородный газ (пропан),
который десорбирует сероводород и
аммиак и который затем подают на
моноэтаноламиновую очистку.
В результате десорбции ХПК сни-
жается в среднем на 55—65 %, а БПК
на — 45—55 %. Так, при очистке тех-
нологического конденсата с установ-
ки каталитического крекинга ХПК
снижается с 6850 до 2420 мг/л, а
БПК — с 4000 до 1700 мг/л. При этом
концентрация сульфидов (в пере-
счете на H2S) снижается до 3 мг/л,
а аммонийного азота — до 240 мг/л.
Исходя из остаточной загрязненно-
сти, рекомендуется очищенные тех-
нологические конденсаты или ис-
пользовать в процессах подготовки
нефти, или сбрасывать в первую
систему катализа для последующей
биохимической очистки.
Принципиальная технологическая
схема локальной очистки технологи-
ческих конденсатов от сероводорода
и аммиака приведена на рис. 5.8.
Исходный сток поступает в про-
межуточную емкость (отстойник),
рассчитанную на 2—3-часовой запас,
затем через теплообменник и подо-
греватель, где подогревается до 95—
98 вС, насосом подается в верхнюю
часть десорбера. Углеводородный газ
подается в нижнюю часть десорбера.
Отработанный газ после адсорбции,
содержащий сероводород, аммиак и
влагу, проходит две ступени конден-
сации и направляется на моноэта-
ноламиновую очистку или сжигает-
ся в технологической печи установ-
ки. Конденсат, получаемый в газо-
сепараторах установки, поступает в
верхнюю часть десорбера. Очищен-
261
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Рис. 5.8. Принципиальная техно-
логическая схема установки ло-
кальной очистки технологичес-
ких конденсатов десорбцией:
/ — смесь газа, бензина и воды;
// — углеводородный газ; III — очи-
щенные сточные воды; IV —
отработанный углеводородный газ;
V — технологический газ; 1 — газо-
сспаратор; 2 — отстойник; 3 — на-
сосы; 4 — холодильники; 5 — подо-
греватель; 6 — сепараторы; 7 — де-
сорбер; 8 — рибойлер
ный конденсат проходит теплооб;
менник, концевой холодильник и
при 40—50 °C выводится из установ-
ки. Основные технологические пара-
метры десорбера приведены ниже:
Температура, °C:
в верхней части...............80
в нижней части.............95—98
Давление, МПа.............0,12—0,13
Удельная нагрузка
по сырью, м’/м2...............16—20
Концентрация сульфидов в
очищенном стоке (в пере-
счете на H2S), мг/л...........10—20
Концентрация аммонийного
азота в очищенном стоке, мг/л.... 240—250
Расход углеводородного газа*,
м3/м3 стока.....................100
Влагосодержание газа, поки-
дающего верх десорбера, г/м3..293,4
Температура, ’С:
первой ступени конденсации....60
второй ступени конденсации....40
Влагосодержание газа, г/м3:
покидающего первую ступень
сепарации..................130,2
покидающего вторую ступень
сепарации..................51,15
Себестоимость очистки
(расчетная, в ценах на 1980 г.),
руб./м3........................0,7-0,75
* При нормальных условиях.
Десорбция водяным паром. При-
менение водяного пара для десорб-
ции позволяет практически полно-
стью очистить технологические
конденсаты от сульфидов и гидро-
сульфидов аммония. Локальная очи-
стка технологических конденсатов
с использованием водяного пара
проводилась на конденсате с уста-
новки АТ, работающей на высоко-
сернистой нефти и использующей
аммиак для защиты оборудования от
коррозии. Конденсат характеризо-
вался следующими показателями:
сульфиды и гидросульфиды (в пе-
ресчете на H2S) — 1530 мг/л, азот
аммонийный — 4130 мг/л, ХПК —
5500 мг/л, pH — 8,4. Для обеспече-
ния полноты десорбции осуществ-
лялся гидролиз сульфида и гидро-
сульфида аммония, что достигалось
повышением температуры в отпар-
ной колонне и переводом серово-
дорода и аммиака в газообразную
фазу. На отгон сероводорода и ам-
миака из конденсата влияет также
и количество водяного пара, при-
меняемого в процессе. г
Водяной пар, снижая парциаль-
ное давление сероводорода и аммиа-
ка в смеси, увеличивает летучесть этих
компонентов и способствует более
полному их извлечению из воды.
262
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Наименьшее остаточное содер-
жание сероводорода (10—30 мг/л)
достигается при температуре 150 'С
и расходе водяного пара на отпар-
ку 6—10 % от расхода сырья.
Ректификация. Метод ректифи-
кации также основан на свойстве
сульфида и гидросульфида аммония
разлагаться при нагреве с выделе-
нием сероводорода и аммиака. Раз-
дельное получение чистого серово-
дорода и чистого аммиака вполне
объяснимо, так как эти вещества
имеют различные температуры ки-
пения (—33, 35 °C для сероводорода
и —60,7 °C для аммиака) и, значит,
разные упругости паров при любой
заданной температуре. В ряде зарубеж-
ных НПЗ фирмы «Chevron Researet»
(США) для обезвреживания наибо-
лее концентрированных технологи-
ческих конденсатов применяют рек-
тификацию с раздельным выделени-
ем сероводорода и аммиака в виде
товарных продуктов. По данным
фирмы, степень чистоты сероводо-
рода составляет 99,5 %, а аммиака —
99,9 %. Метод наиболее эффективен
при содержании сульфидов и гидро-
сульфидов в водах более 10 г/л.
Аналогичный процесс прорабо-
тан в БашНИИ НП. Принципиаль-
ная схема установки приведена на
рис. 5.9. Поскольку на отечественных
НПЗ высоко концентрированных
сточных вод мало, а основное ко-
личество конденсатов загрязнено
сульфидами и гидросульфидами
(1500—4000 мг/л), предусмотрен
блок концентрирования для обес-
печения работы установки на оп-
тимальном стоке.
Технологические конденсаты,
различные по своему качеству, по-
Рис. 5.9. Обезвреживание технологических конденсатов методом ректификации: .
/—• исходная вода; // — конденсат после отпарной колонны; /// — конденсат в аммиачную колон-
ну; IV — сероводород; V — очищенный конденсат; VI — парогазовый поток из верхней части
аммиачной колонны; VII — аммиачный поток; VIII — аммиак; IX — сжиженный аммиак, X —
конденсат из сепаратора; 1 — емкость с сырьем; 2 — отпарная колонна; 3 — холодильники; 4 —
сепараторы; 5 — рибойлеры; 6 — колонна выделения аммиака; 7 — насосы; 8 — компрессоры; 9 —
емкость сжиженного аммиака; 10 — колонна для выделения сероводорода; 11 — теплообмен! пл к
263
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
ступают в приемную емкость, из
которой подаются на отпарную
колонну. Режим работы этой колон-
ны аналогичен режиму колонны при
реализации метода десорбции водя-
ным паром. При 140—150 °C произво-
дится отпарка 15—18 % стока, с этой
частью отгоняется практически весь
сероводород и аммиак. Очищенную
воду, содержащую до 20 мг/л серо-
водорода и до 200 мг/л аммиака,
можно использовать при подготовке
нефти или сбрасывать в первую сис-
тему канализации. Отгон из верхней
части отпарной колонны после ох-
лаждения до 40 °С поступает в при-
емную емкость. Загрязненность ото-
гнанного конденсата из расчета на
сероводород достигает 10—15 г/л, а
на аммонийный азот — 6—9 г/л.
Получить чистый сероводород из
смеси с аммиаком методом пере-
гонки вполне возможно, но при
условии, что упругость паров двух
других компонентов будет равна
нулю. Это достигается повышением
давления в аппарате до 0,6—0,8 МПа.
Вода со значительным содержа-
нием сероводорода и аммиака дву-
мя потоками направляется в колон-
ну с тридцатью практическими та-
релками для выделения сероводо-
рода. Около половины потока с тем-
пературой 40 °C подается на 22-ю
тарелку, остаток соединяется с
нижним потоком сепаратора, по-
догревается в теплообменниках до
125 Си подается на 18-ю тарелку.
Для обеспечения минимальной кон-
центрации сероводорода в потоке,
выходящем из колонны, темпера-
тура низа колонны поддерживается
около 160 °C. Пять верхних тарелок
выполняют функции скрубберной
секции, куда подается охлажден-
264
ный до 7—10 °C очищенный техно-
логический конденсат, для обеспе-
чения улавливания небольших коли-
честв аммиака из сероводородного
газа. Кроме того, в колонне предус-
мотрена рециркуляция: вода за-
бирается с 23-й тарелки, охлажда-
ется до 40 ’С и вновь подается в ко-
лонну на 30-ю тарелку. Рециркуля-
ция способствует обеспечению за-
данной температуры верха колонны.
После выделения основной мас-
сы сероводорода сточная вода за-
бирается из нижней части колонны,
прокачивается через теплообменник
и с температурой 130 °C подается
на 18—20-ю тарелку колонны отго-
на аммиака. Температура низа ко-
лонны поддерживается на уровне
150 °C, а верха — на уровне 116—
120 °C, давление составляет 0,4 МПа.
Из верхней части этой колонны от-
гоняются практически весь аммиак
и остатки сероводорода, а снизу от-
водится очищенная вода. В верхнем
отгоне наряду с аммиаком и серово-
дородом присутствуют и пары воды,
поэтому для получения чистого ам-
миака этот поток направляют в узел
конденсации. Вначале поток посту-
пает в воздушный конденсатор, где
конденсируется только часть водя-
ного пара, а образовавшийся кон-
денсат возвращается в колонну вы-
деления аммиака. Полная конден-
сация отгона происходит в конден-
саторе-холодильнике при 40 °C. При
этом имеющийся сероводород пол-
ностью реагирует с аммиаком, об-
разовавшиеся сульфид и гидросуль-
фид аммония растворяются в воде.
Этот раствор возвращается в колон-
ну отгона сероводорода, а пары ам-
миака (99—99,5 %) поступают в узел
утилизации аммиака.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Следует отметить, что на участ-
ках охлаждения газового потока,
содержащего аммиак и сероводо-
род, при охлаждении до 60—80 °C и
в результате их взаимодействия об-
разуются кристаллы сульфида
(NH4)2S и гидросульфида (NH4HS)
аммония, которые при недостаточ-
ном количестве воды для их
растворения высаживаются в трубо-
проводах и аппаратах. Эти твердые
отложения можно удалить путем
нагрева или растворения водой. По-
этому в тех местах, где может ожи-
даться выпадение кристаллов, не-
обходимо предусмотреть подвод го-
рячей промывной воды.
Окисление кислородом воздуха.
Этот метод можно рекомендовать при
небольших объемах технологических
конденсатов, порядка 2—10 м3/ч. Как
показывает зарубежный опыт, для
очистки этого стока обычно исполь-
зуются различные конструкции ко-
лонных аппаратов, диаметр кото-
рых колеблется от 0,9 до 1,8 м, а
высота — от 10 до 17 м. Эти аппара-
ты оборудуют различными контакт-
ными устройствами для обеспечения
максимального контакта воды и воз-
духа (колпачковые тарелки, насадка
из колец Рашига). Фирма «Shell Oil»
применила окислительную колонну
высотой 15 м и диаметром 2,1 м, име-
ющую по высоте четыре секции,
каждая из которых оборудована рас-
пределительными устройствами с со-
плами. Наличие нескольких секций
способствует лучшему использова-
нию кислорода воздуха.
В нашей стране метод окисления
сульфидсодержащих конденсатов
проработан в БашНИИ НП. Он ос-
нован на окислении токсичных для
биохимической очистки сульфидов
и гидросульфидов аммония и пере-
воде их в менее вредные тиосульфа-
ты, ПДК которых установлено при-
мерно равным 500 мг/л.
Сточные воды от барометричес-
ких' конденсаторов установок АВТ.
Барометрические воды с установок
ЛВТ, загрязненные в основном
нефтепродуктами и сероводородом,
составляют примерно 30 % от об-
щего количества образующихся на
заводе сточных вод. Раньше эту груп-
пу вод'называли сернисто-кислы-
ми и после очистки в нефтеловуш-
ках сбрасывали в водоем. В настоя-
щее время эти сточные воды выде-
лены в самостоятельную систему
(третья система водоснабжения), и
после очистки их возвращают в тех-
нологический процесс.
Как показывает многолетний
опыт эксплуатации установок ЛВТ,
нормальная работа вакуумной час-
ти такой установки может быть обес-
печена при условии, что в баро-
метрические конденсаторы поступа-
ет вода с температурой 25—27 °C. При
повышении температуры более 30 °C
ухудшается конденсация парогазо-
вой смеси в конденсаторе и падает
вакуум в системе, т.е. нарушается
режим работы установки.
В барометрических конденсаторах
вода нагревается всего на 3—5 °C, по-
этому температура отработанной
воды не превышает 30—35 “С. При
таких температурах не выпадают
соли жесткости на стенках и тарел-
ках конденсаторов, поэтому особых
требований к воде по жесткости не
предъявляют. Присутствие в воде
100—200 мг/л нефтепродуктов не
отражается на работе барометричес-
ких конденсаторов, так как темпе-
ратура кипения нефтепродуктов,
265
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
содержащихся в барометрических
водах, колеблется в пределах 120—
150 °C. Поэтому, как правило, газооб-
разные и легколетучие углеводоро-
ды отсутствуют. Одним из возмож-
ных препятствий для повторного ис-
пользования барометрических вод яв-
ляется сероводород, который, выде-
ляясь в градирнях, может привести
к дополнительному загрязнению ат-
мосферы на территории НПЗ.
Очистка сточных вод от баромет-
рических конденсаторов установок
АВТ осуществляется в нефтеловуш-
ках. Характеристика данных вод до и
после очистки приведена в табл. 5.8.
Сточные воды от гидровыгрузки
кокса установок замедленного коксо-
вания типа 21-10. При гидровыгрузке
кокса образуется от 150 до 200 м3/ч
сточных вод, загрязненных коксо-
вой мелочью. Количество загрязне-
ний колеблется в широких преде-
лах и зависит от способа удаления
кокса из реакторов.
В процессе гидровыгрузки кокса
со сточными водами уносится до
20—30 % (мае.) кокса, вырабатыва-
емого на установках, поэтому очи-
стке этой группы стоков уделяется
большое внимание на НПЗ.
Очистку данных сточных вод про-
водят в отстойниках. В табл. 5.9 при-
ведены сведения о фракционном со-
ставе коксовой мелочи, поступаю-
щей в отстойник и покидающей его.
Для улучшения очистки сточных
вод от коксовой мелочи рекомен-
дуется совмещать отстойник с на-
сыпным фильтром.
Отстойник выполняют из двух
прямоугольных секций, имеющих
размеры в плане 30 х 6 м и глубину
3,5 м. На дне каждой секции, попе-
Таблица 5.8
Характеристика барометрических вод замкнутой системы водоснабжения
барометрических конденсаторов смешения установок АВТ
Показатели При переработке сернистых нефтей При переработке высокоссрнистых нефтей
мин. макс. средн. мни. макс. средн.
Нефтепродукты, мг/л:
до нефтеловушки 1370 4120 2230 980 3870 2380
после нефтеловушки 65 120 75 70 105 85
Механические примеси, мг/л:
до нефтеловушки •35 53 43 32 61 48
после нефтеловушки Сероводород, мг/л: 25 33 27 25 43 29
после барометрических конденсаторов 18 , 35 24 25 48 33
до нефтеловушки 3,6 5,9 4,2 7,8 11,2 9,1
после нефтеловушки 2,4 3,5 1,8 5,6 9,1 7,3
» градирни 0,2 1,3 0,4 1,8 2,9 2,3
Солесодержание, мг/л 270 520 440 250 570 450
Общая жесткость, мг-экв/л 2,1 3,2 2,8 2,3 3,1 2,6
Фенолы, мг/л 1,8 4,2 2,7 1,9 3,3 2,1
pH 5,3 5,7 5,5 5,5 6,5 5,9
266
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 5.9
Фракционный состав коксовой мелочи, поступающей в отстойник
Фракции, мм Фракционный состав, % (мае ) Фракции, мм Фракционный состав % (мае.)
до отстойника после отстойника до отстойника после отстойника
>0,75 1,64 0,11 0,25—0,2 0,25 0,72
0,75—0,6 0,6 0,18 0,2—0,15 0,78 2,56
0,6—0,5 0,44 0,01 0,15—0,1 0,83 8,09
0,5—0,4 2,32 0,21 0,1—0 09 0,22 3,04
0,4—0,3 91,54 0,42 0,09—0,06 0,28 42,95
0,3—0,25 0,27 0,11 <0,06 0,33 41,60
рек ее, укладываются дренажные
дырчатые трубы диаметром 100 мм,
присоединенные к общему магист-
ральному трубопроводу диаметром
300 мм, проложенному по оси сек-
ции. Отверстия, расположенные в
нижней части дренажной трубы,
имеют диаметр 15 мм. Над дренажем
укладывают поддерживающие слои
из кокса: сначала крупностью 25—
50 мм, высотой 100 мм, а затем
крупностью 6—25 мм, высотой 150—
200 мм. Фильтрующий слой состав-
ляет выпадающая коксовая мелочь,
находящаяся в сточных водах. Высо-
та фильтрующего слоя колеблется в
пределах 1000 мм. Секции отстойни-
ка, работающие попеременно, рас-
считывают с учетом того, что они
должны вмещать коксовую мелочь из
двух реакторов. Чтобы избежать пе-
реполнения секций, на общей меж-
ду ними стенке на высоте 3,5 м пре-
дусмотрено отверстие, через кото-
рое лишний объем воды сбрасыва-
ется в неработающую секцию.'
Гидравлическая нагрузка на от-
стойник зависит от расхода воды,
используемой на гидрорезку кок-
са, и колеблется в пределах 0,6—
1,5 м3/(м2- ч). Оптимальной следует
считать нагрузку 0,8—1,0 м3/(м2- ч),
так как в этом случае остаточное
содержание механических примесей
не превышает 10—15 мг/л.
Сточные воды от конденсаторов
смешения установок замедленного кок-
сования. Процесс получения кокса
на установках замедленного кок-
сования, как известно, состоит из
нескольких операций. Некоторые из
них (пропарка и охлаждение кокса
водой, прогрев и опрессовка реак-
торов водяным паром, прогрев па-
рами нефтепродуктов, переключе-
ние реакторов) сопровождаются
поступлением в конденсатор сме-
шения значительного количества
паров воды и нефтепродуктов, на
конденсацию которых расходуется
до 100—120 м3/ч оборотной воды.
Состав образующихся сточных вод
приведен в табл. 5.10. Приведенные
данные свидетельствуют о том, что
эти воды загрязнены значительным
количеством нефтепродуктов и се-
роводородом и поэтому их относят
к наиболее загрязненным. На отдель-
ных заводах эта группа сточных вод
сбрасывается в первую систему ка-
нализации, на других — в систему
барометрических вод (третья систе-
ма водоснабжения).
267
Таблица 5.10
Характеристика сточных вод от конденсатора смешения установок замедленного коксования*
(при использовании пресной воды)
Технологичес- кая операция Нефтепро- дукты, мг/л Меха- ничес- кие приме- си, мг/л ХПК, мг/л бпк5, мг/л Общая жест- кость, мг-экв/л Общая щелоч- ность, мг-экв/л Сухой ос- таток, мг/л Фенолы, мг/л Серово- дород, мг/л Аммоний- ный азот, мг/л рн
Опрессовка водяным па- ром 165-360 250 25-53 34 345-1750 1250 65-235 180 3,2-3,8 3,5. 1,4-2,0 1,8 390-570 460 1,8-5,8 4,3 25-53 •39 20-25 22 7,8-8,8 8,2
Прогрев пара- ми нефтепро- дуктов 55 400-87 800 78 000 40-68 50 1360-1840 1480 120-215 145 3,2-3,6 3,3 1,7-2,0 1,8 480-590 470 5,6-7,6 65 16-44 35 21-29 25 7,9-8,3 8,1
Пропарка кок- са 1500-4300 3350 28-45 32 150-325 260 90-175 115 3,5-3,8 3,6 2,2-2,4 2,3 370-480 440 4,0-7,8 6,2 62-78 70 28-42 37 8,4-8,6 8,5
Охлаждение кокса водой 60-1260 460 25-50 30 150-440 320 30-65 42 4,1-4,4 4,3 1,3-1,7 1,5 590-620 600 2,8-4,0 3,4 9-43 33 6-19 10 8,0-8,4 8,3
* В числителе даны минимальное и максимальное содержание, в знаменателе — среднее.
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Значительная загрязненность
сбрасываемой сточной воды вяз-
кими продуктами приводит к за-
биванию системы канализации,
очистка которой представляет со-
бой длительную и трудоемкую ра-
боту. Чтобы предотвратить образо-
вание этой группы сбросов от ус-
тановок замедленного коксования
типа 21-10, разработан узел кон-
денсации и сепарации вредных
выбросов. Схема узла представле-
на на рис. 5.10. Принцип работы
заключается в следующем. Перед
включением реактор опрессовыва-
ют па рабочее давление водяным
паром, затем по парам дистиллята
выравнивают давление в подклю-
чаемом и работающем реакторах.
Образовавшийся конденсат на-
правляют в емкость, предваритель-
но разогретую до 150—160 °C
циркулирующим газойлем по схе-
ме: емкость 5 — насос 4 — тепло-
обменник 3 — трубопровод, под-
водящий конденсат. Вода, ис-
паряющаяся в емкости 5, вместе
с парами нефтепродуктов и газом
направляется в нижнюю часть аб-
сорбционной колонны 7.
В колонне 7 парогазовый поток
контактирует с циркулирующим га-
зойлем, который забирается насо-
сом 9 из нижней части колонны 7,
прокачивается через воздушный хо-
лодильник 8 или теплообменник 10
и подается на орошение верха этой
колонны. При этом тяжелые неф-
тепродукты конденсируются и вме-
сте с газойлем стекают в низ ко-
Рис. 5.10. Схема узла конденсации и сепарации вредных выбросов при прогреве, пропар-
ке и охлаждении коксовых камер: -
I — продукты прогрева реакторов; // — продукты пропарки и охлаждения кокса; /// — возврат
нефтепродуктов; IV — конденсат из газоотделитсля; V — газ на сжигание; VI — нефтепродукты
в отпарную колонну; VII — сброс па факел; VIII — воздух на окисление; IX — пар; X —
продукты в сырье коксования; 1, 4, 9, 13, 14, 17 — насосы; 2 — дезинтегратор; 3, 10, 16, 18 —
теплообменники; 5, 12, 15 — емкости; 6 — фильтр; 7 — колонна; 8, 11 — воздушные холодиль-
ники; 19 — окислитель
269
Гпава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
донны 7, температура верха кото-
рой поддерживается в пределах
150—160 °C Избыток жидкого про-
дукта из колонны 7 откачивается
насосом 9 в сырье для коксования.
Газ, пары воды и нефтепродуктов
направляются в конденсатор-холо-
дильник 11, охлаждаются до 60 °C
и затем поступают в емкость 12,
откуда газ направляется на сжига-
ние в печь, нефтепродукты идут
на использование на установке, а
вода, загрязненная сульфидами
(160—300 мг/л в пересчете на серо-
водород), аммиаком (50—70 мг/л),
фенолами (45—75 мг/л), собирает-
ся в емкости 15. Из этой емкости
смесь воды с технологическим кон-
денсатом направляется на локаль-
ную очистку.
Сточные воды, содержащие тет-
раэтилсвинец. Для повышения ок-
танового числа вырабатываемых на
НПЗ бензинов и улучшения их эксп-
луатационных свойств на этилсмеси-
тельных установках в бензин добав-
ляют тетраэтилсвинец РЬ(С2Н5)4 —
ТЭС. В процессе этилирования об-
разуется незначительное количество
сточных вод, в которых обнаружи-
вается ТЭС. Так, на НПЗ произво-
дительностью 12 млн. т/год в сред-
нем образуется 15 м3/сут таких сточ-
ных вод. Половину этого количества
составляет подтоварная вода из ре-
зервуаров этилированного бензина,
другая половина складывается из
сбросов от охлаждения сальников
насосов и случайных разливов
этилированного бензина. Загрязнен-
ность стоков ТЭС, как правило, не-
значительна и колеблется в преде-
лах 1—5 мг/л.
Поскольку ТЭС — высокоток-
сичное вещество, сброс сточных вод
270
от этилсмесительных установок в
промканализацию завода без локаль-
ной очистки недопустим.
Известно, что на свету и в при-
сутствии растворенного кислорода
ТЭС при длительном хранении воды
разлагается с переходом свинца из
органической формы в минеральную,
поэтому при выдержке сточных вод в
открытой емкости в течение 40 сут
концентрация ТЭС снижается с 5,6
до 0,8 мг/л Для полного обезврежива-
ния требуется более длительное вре-
мя пребывания таких вод в отстой-
никах и прудах. В зимний период окис-
ление ТЭС в естественных условиях
замедляется, поскольку поверхность
воды покрывается льдом и снегом.
Для обезвреживания сточной
воды от ТЭС в практике заводов на-
чали применять в качестве окисли-
теля хлор, газообразный из балло-
нов или в виде 1%-го раствора хлор-
ной извести. При взаимодействии
хлора с водой получается хлорно-
ватистая кислота (НОС1), разлага-
ющаяся с выделением атомного
кислорода, который взаимодейству-
ет с тетраэтилсвинцом и переводит
органически связанный свинец в
минеральную форму. Разрушающее
действие атомного кислорода на
ТЭС, вследствие малых концентра-
ций последнего, протекает медлен-
но и требует значительного време-
ни контакта. Так, по данным Баш-
НИИ НП, только после 24-часово-
го контакта достигается практичес-
ки полное разрушение ТЭС. При
этом концентрация хлора в обра-
батываемой воде должна составлять
примерно 200 мг/л. Технологическая
схема установки обезвреживания
сточных вод, загрязненных ТЭС,
приведена на рис. 5.11. Ввиду незна-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 5.11. Схема очистки сточных вод, со-
держащих тетраэтилсвинец:
/ — исходная вода; // — обводненный бен-
зин; /// — отстоявшаяся вода; IV — очищенная
вода; V — бензин; VI — хлоропровод; 1 — при-
емная емкость; 2 — отстойник бензина; 3 —
контактный резервуар; 4 — насосы; 5 — ин-
жектор; 6 — баллон с хлором
чительного количества и периодич-
ности поступления загрязненной
воды предусмотрена циклическая
работа установки. Цикл принят рав-
ным 24 ч с таким расчетом, чтобы
заканчивался в дневное время.
Установка состоит из приемной
емкости для сбора сточных вод,
бензинового отстойника, контакт-
ного резервуара, насосной, склада
хлора и хлораторной. Сточная вода
в течение суток собирается в при-
емную емкость, за этот период по-
ступающий со сточными водами
бензин отстаивается, его концент-
рация не превышает 50 мг/л. При-
емная емкость оборудована поплав-
ковым сборником отстоявшегося
бензина. Уловленный бензин по-
ступает в бензиновый отстойник и
после отстаивания насосом откачи-
вается в линию этилированного бен-
зина, а выделившаяся вода возвра-
щается в приемную емкость. В кон-
такторе необходимо осуществлять
перемешивание воды мешалкой,
вмонтированной в контактор, цир-
куляционным насосом или любым
другим устройством, обеспечиваю-
щим необходимый 2—3-кратный
обмен.
Хлор подают в контактор ин-
жектором во всасывающую линию
насоса, чтобы создать циркуляцию
воды в контакторе. Воду в контактор
необходимо подавать сверху через
тарельчатый отбойник, чтобы пре-
дотвратить попадание хлора в ат-
мосферу.
Из применяемых методов обез-
вреживания стоков от ТЭС наибо-
лее простым и экономичным явля-
ется хлорирование.
5.2. Нефтепромыслы и нефтебазы
Нефтепромыслы. Нефть, добы-
ваемая на промыслах, перед транс-
портированием на нефтеперераба-
тывающие заводы, как правило,
подвергается предварительной под-
готовке с целью обезвоживания,
обессоливания, выделения попут-
ных газов и ценных веществ.
Содержащиеся в нефти пласто-
вые воды частично отделяются на
нефтесборных пунктах и резервуар-
ных парках нефтепромыслов при
гравитационном отстаивании. Со-
держание пластовых вод в нефти по
мере разработки месторождения
увеличивается (в отдельных случа-
ях от 2—3 до 85—90 %).
Пластовые воды в основном
подразделяются на две группы:
хлоркальциевые (жесткие), содержа-
щие значительное количество хло-
ридов кальция и натрия при степени
минерализации воды 60—200 г/л и
ее плотности до 1,2 г/см3, и щелоч-
ные, содержащие карбонаты, хло-
риды и сульфаты натрия при неболь-
271
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
шом количестве солей кальция, сте-
пени минерализации воды 5—50 г/л
и ее плотности менее 1,07 г/см3.
Пластовые воды в широких преде-
лах содержат нефть (усредненно 3—
5 тыс. мг/л), находящуюся в плава-
ющем, эмульгированном и раство-
ренном состоянии, твердые ме-
ханические примеси в виде песча-
ных и глинистых частиц, а в от-
дельных случаях также сероводород
(до 600 мг/л при добыче сернистой
нефти), парафин (до 3000 мг/л),
железо, бром (до 500 мг/л), йод (до
50 мг/л), нафтеновые кислоты.
На установках подготовки нефти
происходит дальнейшее отделение
как пластовой, так и технической
воды, используемой в процессах
обезвоживания, обессоливания и
стабилизации сырой нефти, а так-
же при зачистке резервуаров и про-
мывке оборудования.
Сточная вода от установок под-
готовки нефти в результате приме-
нения ПАВ, способствующих ее де-
эмульсации, загрязняется отдель-
ными деэмульгаторами, и в част-
ности: до 3 тыс. мг/л анионоактив-
ными НЧК или до 250 мг/л суль-
фанолом; до 300 мг/л катионоак-
тивным ЛНП-2; до 100 мг/л неио-
ногенными ОП-7, ОП-Ю или дис-
сольваном.
Существенным источником об-
разования загрязненных нефтью и
механическими примесями сточных
вод являются атмосферные осадки,
отводимые от обвалований резерву-
арных парков, наливных эстакад,
площадок установок.
Таким образом, основной объем
сточных вод нефтепромыслов сла-
гается из смеси пластовых, техни-
ческих и атмосферных вод.
272
К другим менее значительным
источникам образования сточных
вод на нефтепромыслах относятся
эксплуатационные скважины (про-
мывка песчаных пробок, смыв пло-
щадок при ремонтных работах),
компрессорные и дизельные стан-
ции (охлаждение рубашек компрес-
соров и двигателей), головной узел
нефтепровода с нефтенасосной
станцией и резервуарами, трубные
базы, гаражи, мастерские.
Количество сточных вод нефте-
промыслов в значительной мере
определяется количеством пласто-
вых вод и, следовательно, зависит
от обводненности сырой нефти к
рассчитываемому сроку. Усреднен-
ный расход сточных вод на 1 т до-
бываемой нефти без учета пласто-
вых вод составляет 0,3 м3, в том
числе 0,24 м3 от установок подго-
товки нефти. При средней обвод-
ненности сырой нефти 30 % при
наличии на промыслах установок
для обезвоживания и’обессолива-
ния общее количество загрязненных
сточных вод от месторождения де-
битом 3 млн. т/год нефти составля-
ет примерно 10 тыс. м3/сут.
Количество сточных вод (в м3/сут)
от отдельных объектов на нефте-
промыслах составляет: скважина
(промывка) — 200; установка тер-
мохимического обезвоживания не-
фти на 1 млн. т/год — 150—250; цент-
ральные пункты подготовки нефти
(обезвоживание, обессоливание и
стабилизация): на 1 млн. т/год —
425, на 3 млн. т/год — 1000, на
9 млн. т/год — 2700; компрессорная
на четыре рабочих агрегата (при
водообороте) — 100—250; резер-
вуары для промывки объемом до
10 тыс. м3 — 36, до 30 тыс. м3 —72);
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
дизельная установка на 100 л. с.—
15—20; трубная база—100; механи-
ческая мастерская— 10.
Загрязненность сточных вод
нефтепромыслов, как уже отмеча-
лось выше, зависит от состава и
количества пластовых вод и харак-
тера деэмульгаторов, применяемых
на установках подготовки нефти.
На основе анализа сточных вод
ряда нефтепромыслов ниже приво-
дится концентрация их загрязне-
ний:
Концентрация, г/л:
механические примеси............0,15—11,5
нефть............................ 0,1—5
общая минерализация............15—180
Q-...................................... 4-124
Са2*...............:.....................4-23
• Mg2+.......................................2-7
SO42"....................................0,5-5
UCOf.....................................0-9,3
Fe3+-2+.....................0,01-0,15
Концентрация, мг/л:
сероводород.....................;... 25—420
бром ....:...............................0—250
йод.......................................0—25
ПАВ.....................................30-150
Плотность воды, г/см3.............. 1,006—1,15
pH....................................... 6,2-8,7
Содержание железа в сточной
воде может повышаться вследствие
ее коррозионной активности, в ре-
зультате чего разрушается металл
труб и оборудования. В стоке также
сохраняется небольшой объем оста-
точных газообразных углеводородов.
Наиболее целесообразно и
распространенно использование
сточных вод нефтепромыслов в си-
стемах заводнения для поддержания
давления в продуктивных пластах с
целью обеспечения их нефтеотдачи.
Очистка сточных вод перед их
закачкой через нагнетательные сква-
жины в пласт сводится преимуще-
ственно к удалению из них плаваю-
щей и эмульгированной нефти (ра-
створенная нефть практически не
влияет на приемистость скважин),
извлечению механических примесей
и железа. Допустимое остаточное
содержание упомянутых компо-
нентов нормируется в зависимости
от коллекторских свойств пласта.
В основном оно колеблется для
твердых взвешенных веществ в пре-
делах 5—30 мг/л, для нефтепродук-
тов — 5—50 мг/л, для железа в окис-
ной форме — 1—2 мг/л.
В табл. 5.11 приводятся рекомен-
дуемые отраслевыми НИИ предва-
рительные нормы качества сточной
воды, закачиваемой в пласт, при-
менительно к некоторым нефтяным
месторождениям страны. Ориенти-
ровочная приемистость нагнета-
тельных скважин принимается в
таблице по данным нефтепромыс-
ловых управлений.
Подготовка нефтепромысловых
сточных вод для закачки в пласт
производится в настоящее время в
открытых, закрытых или полузак-
рытых системах водоотведения.
В первых сточная вода, движу-
щаяся самотеком по сети и очист-
ным сооружениям, входит в кон-
такт с атмосферным воздухом, что
обычно приводит к изменению pH,
повышению коррозионной активно-
сти воды, окислению содержаще-
гося в ней закисного железа, а так-
же способствует увеличению зага-
зованности окружающей среды. Од-
нако эти системы позволяют совме-
стно очищать различные виды неф-
тесодержащих вод, включая и по-
верхностные.
Упомянутых недостатков лише-
273
Глава 5. Очистка сточных воднефтеперерабатывающихзаводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Таблица 5.11
Нормы качества сточной воды, закачиваемой в пласт
Месторождение нефти Концентрация загрязнений в сточной воде, закачиваемой в пласт, мг/л Приемистость скважин, м3/сут
механи- ческих примесей нефти железа окисного
Ромашкинское 16 15 2 650[при давлении 9 МПа (90 аг)]
Шпаковское 20—25 30 1 —
Туймазинское 15 25 1 600[при давлении 100 КПа (100 ат)]
Арланское 25 30—40 — 400[при давлении 100 КПа (100 ат)]
Мухановское 10 10 1 400 [при давчении 30 КПа (30 ат)]
Западно-Сургутское 20 30 2 —
ны закрытые системы, в которых
обводненная сырая нефть, направ-
ляемая на установку подготовки, а
затем отделившаяся там вода, про-
ходя через очистные сооружения и
далее до нагнетательных скважин,
движутся без соприкосновения с
атмосферным воздухом. При транс-
портировании сточной воды ис-
пользуется остаточное давление
после установок подготовки нефти.
Полузакрытые системы пред-
ставляют собой комбинацию из
элементов открытых и закрытых си-
стем.
В состав закрытых систем для
очистки нефтепромысловых вод,
согласно рекомендациям институ-
та «Гипровостокнефть», входят
следующие сооружения: горизон-
тальный напорный отстойник на
приток воды в течение 2 ч; дегаза-
тор (время дегазации 10—15 мин);
напорные песчаные фильтры (ско-
рость фильтрации 5 м/ч); безнапор-
ный резервуар-отстойник на 3—4-
часовое пребывание производ-
ственно-ливневой воды; напорная
емкость очищенной воды и резер-
вуар-отстойник загрязненной про-
мывной воды после фильтров. Вода
из напорной емкости далее зака-
чивается в продуктивные пласты.
Отстоявшаяся загрязненная про-
мывная вода подается на напорные
фильтры.
При содержании в исходной воде
в среднем 5 г/л нефтепродуктов и
150 мг/л механических примесей их
остаточная концентрация после очи-
стки составляет соответственно 30—
40 и 25—30 мг/л.
Открытые системы — самые
распространенные на нефтепро-
мыслах — могут включать очистные
сооружения различного типа. Наи-
более целесообразно использование
схемы очистки, предложенной ин-
ститутом «Союзводоканалпроект».
Пластовые и производственно-лив-
невые воды (в смеси) после песко-
ловки и приемного резервуара под-
качиваются в резервуар-отстойник,
рассчитываемый на приток сточной
воды в течение 8—12 ч, откуда она
направляется во флотатор.
274
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
В камеру смешения перед фло-
татором поступает рециркулируемая
вода (50 % притока), насыщаемая
воздухом, эжектирусмым во всасы-
вающий трубопровод циркуляцион-
ного насоса (давление 0,3—0,4 МПа).
В отдельных случаях при флотации
не исключено применение реаген-
тов (серно-кислый алюминий).
Нефть, всплывающая во флотаторе
(пена), удаляется. Очищенная вода
направляется в систему заводнения.
При этом обеспечивается сни-
жение содержания в воде нефти с
2—5 г/л до 80—120 мг/л после резер-
вуаров-отстойников и до 15—40 мг/л
после флотаторов. Содержание меха-
нических примесей снижается с 0,3—
1 г/л до 30—40 и 10—20 мг/л, а со-
держание железа — со 100—150 до
20—25 и 2,5—3 мг/л.
В открытых и полузакрытых сис-
темах водоотведения на нефтепро-
мыслах находят также применение
нефтеловушки различных видов, пру-
ды-отстойники, песчаные фильтры,
накопители для осадка, резервуары
различного назначения и др.
В тех сравнительно редких случа-
ях, когда по геологическим услови-
ям нефтяного месторождения высо-
коминерализованпыс сточные воды
не могут быть направлены в продук-
тивные пласты или когда в первый
период эксплуатации месторождения
обеспечивается высокий дебит не-
фтяных скважин без закачки воды,
сточные воды могут быть направле-
ны в глубокие поглощающие гори-
зонты. Такое решение может оказаться
оправданным и при необходимости
дорогостоящей очистки воды (напри-
мер, сернисто-щелочной), а также
при использовании пластовых вод
для получения брома и йода.
Нефтебазы входят в специаль-
ную систему хранения и транспор-
тирования нефти и нефтепродуктов.
Они разделяются в основном на пе-
ревалочные и распределительные.
Первые предназначены для пере-
грузки значительных количеств не-
фти и нефтепродуктов с одного
вида транспорта на другой (напри-
мер, с трубопроводного на водный
или с водного на железнодорож-
ный), вторые используются для
снабжения потребителей различны-
ми нефтепродуктами.
Объектами водоотведения на
нефтебазах являются технологичес-
кие насосные станции (охлаждение
двигателей), резервуары для неф-
тепродуктов (спуск подтоварной
воды и зачистка), сливоналивные
эстакады, маслорегенсрационные
установки (смыв бочек) и др. С тер-
ритории нефтебаз также поступа-
ют загрязненные дождевые воды.
На перевалочных нефтебазах,
связанных с обслуживанием танке-
ров, как правило, предусматрива-
ется прием загрязненных балласт-
ных вод (забортные воды, загру-
жаемые для устойчивости судна в
смеси с остатками нефтепродуктов).
Возможно также поступление как
с танкеров, так и с сухогрузных су-
дов отработавших вод машинных от-
делении (подсланевых вод), загряз-
ненных эмульсиями дизельного топ-
лива и механическими примесями.
Удельное количество сточных
вод от нефтебаз на 1 т нефти или
нефтепродуктов в зависимости от
пропускной способности и типа
нефтебазы приводится в табл. 5.12.
Сточные воды нефтебаз загряз-
нены механическими примесями в
пределах 100—500 мг/л, различны-
275
Глава 5. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, нефтепромыслов и нефтебаз
Таблица 5.12
Удельное количество сточных вод на 1 т нефти или нефтепродуктов
Тип нефтебазы Пропускная способность по нефтепродуктам, тыс. т/год Количество сточной воды, м3 на 1 т нефтепродуктов
Перевалочная: железнодорожная 5000—10 000 0,045—0,04
водная* 1000—5000 0,05—0,045
Распределительная железнодорожная 30—60 0,07—0,06
водно-железнодорожная 30—60 Менее 30 0,035—0,03 0,04
* При поступлении с танкеров балластных вод количество их принимается в размере 30—40 % объема нефтепродуктов, отправляемых с базы водным путем.
ми нефтепродуктами, которые в
значительной части способны вы-
деляться при отстаивании, в пре-
делах 0,5—15 г/л и более, минераль-
ными солями — до 200—450 мг/л,
тетраэтилсвинцом — до 0,002 мг/л
(при наличии этилированного бен-
зина); БПК отстоенной воды состав-
ляет 40—50 мг О2/л.
Степень очистки и состав очист-
ных сооружений сточных вод опре-
деляются мощностью и типом неф-
тебаз (перевалочная, распределитель-
ная), местом сброса сточных вод (не-
посредственно в море, реку или на
канализационные очистные сооруже-
ния промышленного узла или горо-
да), а также местными условиями.
Очистка сточных вод морских
перевалочных нефтебаз предусматри-
вается по следующей схеме (рис. 5.12).
Производственно-ливневые воды
собственно нефтебазы поступают в
свои буферные резервуары, где в те-
чение 8—12 ч происходит их усред-
нение по количеству и отбирается
основной объем нефтепродуктов.
При этом часть осветленной воды
может использоваться на местные
276
нужды, например, для смыва налив-
ных эстакад. В свои буферные резер-
вуары принимаются также балласт-
ные и подсланевые воды в количе-
стве, соответствующем разовой по-
даче их с наиболее крупных танкеров.
Балластные воды затем равномерно
в течение 10—15 сут (соответствует
времени между подходом танкеров)
совместно с производственно-лив-
невыми водами направляются для
последующей очистки на установку
напорной флотации. Последняя ра-
ботает с 50%-й рециркуляцией воды
с эжектированием воздуха через
всасывающий трубопровод циркуля-
ционного насоса. Перед флотатором
вводится серно-кислый алюминий
(20—50 мг/л). Очищенная вода по глу-
боководному выпуску может быть
направлена в море.
Если по местным условиям или
технико-экономическим причинам
такое решение невозможно, то бо-
лее глубокая очистка сточных вод
достигается последующей. их био-
логической очисткой по аналогии
с биологической очисткой сточ-
ных вод нефтеперерабатывающих
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
заводов или физико-химической
очисткой.
На распределительных нефтеба-
зах в качестве сооружений для от-
стаивания воды чаще всего приме-
няются нефте- и бензиноловушки,
а также отстойные пруды. При-
мерная схема канализационных очи-
стных сооружений таких нефтебаз
показана на рис. 5.13.
Рис. 5.12. Схема канализационных очистных сооружений перевалочной нефтебазы:
1 — производственно-дождевые сточные воды; 2 — балластные воды танкеров; 3 —- песколовка,
4 — приемные резервуары, 5 — насосная станция; 6 — резервуары-отстойники, 7 — реагентное
хозяйство; 8 — камера смешения; 9 — флотаторы; 10 — приемный резервуар, 11 — станция
подкачки воды и рециркуляции; 12 — выпуск в водоем (вариант); 13 — напорный фильтр; 14 —
озонаторная установка; 15 — буферные резервуары балластных вод; 16 — приемный резервуар
обводненных нефтепродуктов, 17 — нефтснасосная станция; 18 — разделочные резервуары, 19 —
дегидраторы, 20 — возврат уловленных нефтепродуктов; 21 — выпуск в водоем, 22 — шламона-
копитсль, трубопроводы; И — нефтепродукты; III — шлам
Рис. 5.13. Схема очистки сточных вод распределительной нефтебазы:
1 — производственно-дождевые сточные воды; 2 — песколовка; 3 — нефтеловушка; 4 — приемный
резервуар; 5 — насосная станция для сточных вод и нефтепродуктов; 6 — фильтры (или флотаци-
онная установка); 7 — приемный резервуар нефтепродуктов, 8 — разделочные резервуары; 9 —
шламонакопитель, 10 — бензоловушка; 11 — сборник этилированного бензина; 12 — установка
обезвреживания воды от тетраэтилсвинца, 13 — отвод ошщенной воды; 14 — возврат уловленных
нефтепродуктов, 15 — поступление сточной воды, содержащей этилированный бензин
277
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
ГЛАВА 6
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
6.1. Производство синтетического
каучука
Химически загрязненные сточ-
ные воды образуются
а) при осуществлении процес-
сов гидрирования углеводородов
при синтезе исходных мономеров в
присутствии водяного пара,
б) при использовании воды для
очистки и отмывки перерабатывае-
мых продуктов от водорастворимых
веществ,
в) при образовании реакционной
воды в процессах дегидрирования;
г) при применении растворов
различных ингредиентов в процес-
се производства каучука;
д) при применении острого пара
в некоторых процессах ректифика-
ции продуктов производства,
е) в результате применения па-
роэжекционных установок при про-
ведении процессов ректификации
под вакуумом;
ж) в результате промывок кон-
тактных газов, катализаторной
пыли, смол и сажи, а также при
охлаждении этих газов в скруббе-
рах, пенных аппаратах и другом
оборудовании.
Существенное сокращение коли-
чества химически загрязненных
сточных вод достигается примене-
нием внутритехнологического водо-
оборота. В канализацию сбрасывается
балансовый избыток воды, со-
держащей различные органические
соединения: углеводороды, спир-
ты, альдегиды, карбоновые кисло-
ты, кетоны, амины, эфиры, высо-
комолекулярные вещества, а также
соли неорганических кислот, соли
хрома, цинка и других металлов.
Перед сбросом в канализацию
эти сточные воды подвергают пер-
вичной (локальной) очистке Для
первичной очистки применяют раз-
личные регенерационные методы
химической технологии: перегонку,
ректификацию, экстракцию, сорб-
цию, ионный обмен и другие, пре-
дусматривающие, как правило, ути-
лизацию извлекаемых веществ. Ус-
тановки локальной очистки входят
в состав технологической схемы
производства
Первичная очистка предназна-
чается*
а) для уменьшения потерь цен-
ных веществ со сточными водами,
б) для снижения нагрузки на
биологические очистные сооруже-
ния;
в) для удаления вредных ве-
ществ, отрицательно влияющих на
работу биологических окислителей;
278
Часть VI Технологические решения очистки сточных вод
г) для отделения веществ, спо-
собных образовывать горючие и
взрывоопасные парогазовые смеси
в трубопроводах и очистных соору-
жениях;
д) для нейтрализации кислот,
щелочей и других веществ, оказы-
вающих агрессивное действие на
материалы труб и сооружений.
Количество и характеристику
химически загрязненных сточных
вод, сбрасываемых в канализацию
после первичной (локальной) очи-
стки, для каждого проектируемого
предприятия определяют на осно-
вании технологических расчетов и
опыта эксплуатации аналогичных
производств.
Для предварительной оценки
проектируемых или реконструиру-
емых объектов могут быть исполь-
зованы укрупненные данные, при-
веденные в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Количество и характеристика химически загрязненных сточных вод
после локальной очистки по основным видам производства
заводов синтетического каучука
Показатели Значения показателей
1 2
Производство изопрена двухстадийным дегидрированием и пентана в изоамилеи; газоразделение; дегидрирование изоамилс парение конденсата контактного газа; выделение и очистка изо! Количество сточных вод 9СР, м3 на ! т продукции *7тах^ср Концентрация загрязнений, мг/л: димстилформамид диметиламин дизельное топливо, смоты карбонильные соединения ингибитор термополимсризации окись металла ХПК, мг О/л БПК, мг Оз/л рн Производство изопрена одностадийным дегидрированием из разделение; выделение и очистка изопрена) Количество сточных вод. qCw м3 на 1 т продукции Концентрация загрязнений, мг/л: димстилформамид диметиламин масло аммиак зопентана (дегидрирование изо- :на в изопрен, очистка и псреис- зрена; получение холода) 4,6 1,4 20 3—5 3—5 15—20 50 До 0,1 500—600 350—400 7 опентана (дегидрирование; газо- 0,55 1,3 160 30—40 15—20 750—1000
279
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
Продолжение табл. 6.1
1 2
ингибитор тсрмополимсризации 2000
бикарбонаты 2250
взвешенные вещества 5—10
ХПК, мгО/л 550
БПК, мг О2/л 450
Производство изопрена из изобутилена и формальдегида (двухстадийиый процесс) (синтез
диметилдиоксана; разложение димстилдиоксана; выделение и очистка изопрена; сжигание
сточных вод от синтеза димстилдиоксана; рекуперация формальдегида)
Количество сточных вод:
qCD, м3 на 1 т продукции 12,1
?тахА/ср 1,3
Концентрация загрязнений, мг/л:
формальдегид 1000
непредельные спирты 30
формиат натрия 750
соляровое масло 10
высококипящис продукты Имеются
метанол 75
ди м етилдиоксап Следы
ХПК, мг О/л 4000—4200
БПК, мг О2/л 3000—3200
pH 6,5—8,5
Производство бутадиена двухстадийным дегидрированием бутана (дегидрирование бутана
в бутилен; газоразделение; дегидрирование бутилена в бутадиен; очистка и персиспарение кон-
денсата; разделение бутанбутиленовой фракции; выделение и очистка бутадиена)
Количество сточных вод:
<7ср, м3 на ! т продукции 26,2
? max А/ср 1,1
Концентрация загрязнений, мг/л:
масло, дизельное топливо 55—60
карбонильные соединения 2500
смолы 5
диметилформамид 3 4
димстиламин 0,5
углеводороды С4 3,5
катализаторная пыль Следы
ингибитор тсрмополимсризации 10
бикарбонаты 10
ХПК, мг О/л 2300—2500
БПК, мг О2/л 1800—2000
Производство бутадиена одностадийным дегидрированием бутана (дегидрирование; газораз-
деление; выделение и очистка бутадиена)
Количество сточных вод:
9ср, м3 на 1 т продукции 0,67
f/maxA/cp 1,3
280
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 6.1
1 2
Концентрация загрязнений, мг/л: димстилформамид лимстиламин масло сульфиты аммиак ингибитор термополимсризации бикарбонаты ХПК, мг О/л БПК, мг О2/л Производство изобутилена дегидрированием изобутана (де: тилена) Количество сточных вод: 7ср, м3 на I т продукции 7тах4/ср Концентрация углеводородов, м/л ХПК, мг О/л БПК, мг О2/л Производство изопренового каучука (получение и выделен от гидроокисей металлов; очистка сточных вод от спирта) Количество сточных вод: qw, м3 на 1 т продукции 7шах^ср Концентрация загрязнений, мг/л: углеводороды сульфат кальция хлористый натрий щелочь взвешенные вещества ХПК, мг О/л БПК, мгО2/л Производство бутадиенового каучука растворной полимсри газация; выделение) Количество сточных вод: <7ср, м3 на 1 т продукции ?тах^?ср Концентрация загрязнений, мг/л: углеводороды олигомеры бутадиена крошка каучука сульфаты взвешенные вещества ХПК, мг О/л БПК, ьп' О2/л pH ПО 25 30 3—5 1150 3000 3500 500 400 идрирование; выделение изобу- 0,5 1,1 20—^40 300 200 не каучука; очистка сточных вод 1,7 1,1 550 500 650 600—700 300—350 1800 1500 зации СКД (полимеризация; де- 11,5 1,25 25 0,01 2—5 300 200—220 250 200 7.2—8,7
281
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимическое промышленности
Продолжение табл 6.1
1 2
Производство бутадиен а-метилстирольных каучуков СКС-30 АРК, СКС-30 АРКМ-27 (при-
готовяснис водной фазы и растворов, полимеризация, отгонка и конденсация возвратного бута-
диена; выделение каучука, локальная очистка сточных вод от углеводородов и латекса)
Количество сточных вод:
</ср, м3 на 1 т продукции 33
в том числе от выделения и отмывки каучука 23
ЦтаФЯср 1,2
Концентрация загрязнений, мг/л:
калиевое мыло канифоли 360—400
натриевое мыло СЖК 500—550
метилстирол, а-метилстирол 85—90
лейканол 160—175
трилон Б 15—18
додецилмеркаптан 8—10
бутадиен Следы
полимер 1
хлористый натрий 6250—6500
сульфат натрия 690—700
тринатрийфосфат 65—70
ссрно-кислое железо 12—15
крошка каучука 15—20
ХПК, мг О/л <3200
БПК, мгО/л <2000
pH 6,5—7,5
Производство бутадиенстирольных каучуков СКС-30 АРКМ-15, СКС-30 АРКП, СКС-30
АРКПН (приготовление водной фазы и растворов, полимеризация, отгонка и конденсация воз-
вратного бутадиена; выделение каучука; локальная очистка сточных вод от углеводородов и ла-
текса) Количество сточных вод:
<?ср, м3 на 1 т продукции 29,9
в том числе от выделения и отмывки каучука 21
1,2
Концентрация загрязнений, мг/л:
смоляные и жирные кислоты 200—300
лейканол 150—160
трилон Б 14—16
диметилдитиокарбамат 65—80
стирол 5-- б
полимер 1
бутадиен Следы
хлористый натрий < 10 000
хлористый калий 150—160
тринатрийфосфат 150—160
железо серно-кислое 6—8
крошка каучука <20
282
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 6.1
1 2
ХПК, мг О/л БПК, мг Oj/л рн Производство бутадиенстирольного каучука СКС-30 АРП/ очистка сточных вод от углеводородов и латекса) Количество сточных вод: ^ср, м5 на 1 т продукции Концентрация загрязнений, мг/л: смоляные кислоты лейканол трилон Б алюмокалиевые квасцы сульфат натрия хлористый калий крошка каучука ХПК, мг О/л БПК, мг О2/л рн Производство этиленпропиленового каучука (выделение ка вод) Количество сточных вод: <?ср, м3 на I т продукции Ятзх/Цср Концентрация загрязнений, мг/л: бензин стеарат кальция компоненты каталитического комплекса серно-кислый кальций хлористый кальций ХПК, мг О/л БПК, мг О2/л Производство дивинилстирольного каучука растворной пог Количество сточных вод: qcpt м3 на 1 т продукции 9та>/?ср Концентрация загрязнений, мг/л: углеводороды стирол гидроокись алюминия ХПК, мг О/л БПК, мг О2/л pH <3000 <2000 6,5—7,5 ’ (выделение каучука; локальная 22 1,2 390 60 30 1600 130 180 15 1200 1000 6,5—7,5 учука; локальная очистка сточных 4,7 1,2 75 220 8 135 1600 520 400 и.мсризации ДССК 1,7 1 60 5 1450 230 200 7,5—8,5
283
Глава 6 Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
Продолжение табл. 6.1
1 2
Производство бутадиенового каучука на литиевом катализаторе
Количество сточных вод:
9ср, м3 на 1 т продукции 2,1
^шах^ср 1.1
Концентрация загрязнении, мг/л:
углеводороды 40
гидроокись алюминия 750
ХПК, мг О/л 120
БПК, мг Ог/л 100
7,8—8,5
В связи с особенностями соста-
ва отдельных групп сточных вод и
принимаемой схемы их обезврежи-
вания, а также с требованиями без-
опасной эксплуатации сооружений
по транспортированию и обезвре-
живанию сточных вод на заводах
синтетических каучуков проектиру-
ют раздельную систему канализа-
ции:
1) производственных химически
загрязненных сточных вод;
2) продувочных сточных вод;
3) атмосферных сточных вод;
4) бытовых сточных вод.
При соответствующем обосно-
вании за пределами завода допус-
кается совместное отведение хими-
чески загрязненных и бытовых
сточных вод предприятия при
условии перекачки бытовых вод в
коллектор химически загрязненных
сточных вод и создания всех необ-
ходимых условий, предотвра-
щающих возможность распростра-
нения по канализационной сети
бытовых сточных вод пожаро- и
взрывоопасных паров и газов. До-
пускаются совместные отведение и
очистка продувочных и атмо-
сферных сточных вод.
284
Химически загрязненные сточ-
ные воды содержат комплекс раство-
ренных органических веществ, ко-
торые в аварийных ситуациях могут
образовывать взрывоопасные смеси,
в связи с чем все сооружения, пред-
назначенные для транспортирова-
ния, перекачки и обезвреживания
этих сточных вод, относят в соот-
ветствии со СНиП 1I-M.2-72 к кате-
гории Л по взрывоопасности.
Химически загрязненные сточ-
ные воды после первичной (локаль-
ной) очистки сбрасывают в завод-
скую канализацию химически заг-
рязненных сточных вод. Окон-
чательное обезвреживание сточных
вод заводов синтетических каучуков
должно осуществляться на биоло-
гических очистных сооружениях
раздельно или совместно с быто-
выми стоками промышленного узла
или города в зависимости от кон-
центрации токсичных или биоло-
гически трудноокисляемых веществ
в сточной воде.
Например, сточные воды про-
изводства изопрена содержат диме-
тилформамид (160 мг/л) — био-
логически трудноокисляемое и
токсичное вещество; максимальная
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
концентрация его в воде, подаваемой
на городские очистные сооружения,
не должна превышать 10 мг/л. Одна-
ко длительная адаптация микро-
флоры к диметилформамиду обес-
печивает получение штампов, спо-
собных разлагать 85 % диметилфор-
мамида при концентрации его в
воде до 250 мг/л.
Результаты биологической очист-
ки сточных вод производства изо-
прена из изобутилена и формальде-
гида показывают, что очищенная
вода содержит значительное коли-
чество биологически неокисляемых
веществ: ХПК очищенной воды со-
ставляет 475 мг О/л, а ХПК исход-
ной воды — 1500 мг О/л. Для подоб-
ных сточных вод требуется доочист-
ка методом адсорбции. При приме-
нении в качестве адсорбента актив-
ного угля марки КАД-иодный сте-
пень очистки сточной воды по ХПК
составляет 93 %, по высококипящим
продуктам — 100 %. Очищенная вода
может быть использована в системе
оборотного водоснабжения.
Для повышения степени очист-
ки сточных вод производства изо-
прена их можно подвергать озони-
рованию непосредственно перед
биологической очисткой. При
расходе озона 1,3 г на 1 г органи-
ческих веществ (по ХПК) в очищен-
ной воде практически отсутствуют
биологически трудноокисляемые
вещества.
При биологической очистке
сточных вод концентрация токсич-
ных веществ не дотжна превышать
установленного максимума, а соот-
ношение «БПК : N : Р» должно быть
нс менее 100 : 3,3 : 0,9.
При наличии в составе пред-
приятия производства изопрена из
изобутилена и формальдегида
сточные воды этого производства
должны быть разбавлены другими
сточными водами с таким расче-
том, чтобы ХПК сточных вод, на-
правляемых на очистку, не превы-
шала 1000 мг О/л.
В состав станции биологической
очистки сточных вод входят следу-
ющие сооружения: усреднители; ус-
тановка для корректирования pH
стоков; сооружения механической
очистки; сооружения биологической
очистки; сооружения для обработ-
ки осадка; установка для дозирова-
ния биогенных элементов (азота и
фосфора); воздуходувная, насосные
станции, хлораторная и т.д.
Объем усреднителя принимают
равным 30 % суточного количества
сточных вод. Расход воздуха в усред-
нителе — 3 м3 на 1 м2 поверхности.
Для сточных вод завода синте-
тических каучуков и города предус-
матривают раздельные сооружения
механической очистки.
Для предварительного расчета
первичных отстойников использу-
ют следующие параметры:
Продолжительность отстаивания, ч.2
Скорость движения сточных вод (в мм/с),
в отстойниках:
горизонтальных и радиальных. 10
вертикальных................0,7
Количество выпадающего шлама, см’/л:
при получении изопрена из изопен-
тана (влажность шлама 98,5 %).1
при получении изопрена из
изобутилена и формальдегида
(влажность шлама 98 %).......4
при получении дивинила из бутана
(влажность шлама 98 %).......1
Количество всплывающих веществ
(крошки каучука и др), мг/л...150
285
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
Для расчета вторичных отстой-
ников используют следующие пара-
метры:
Продолжительность отстаивания, ч:
после аэротенков..........1,5
» аэрофильтров.............I
Скорость движения сточных вод (в мм/с),
в отстойниках:
горизонтальных и радиальных:
после аэротенков..........5
- » аэрофильтров.........10
вертикальных:
после аэротенков.......0,5
о аэрофильтров.........0,7
Количество избыточного актив-
ного ила при очистке сточных вод
в аэротенках принимают из расчета
0,5 г на 1 г снятой БПК; влажность
ила — 99,2 %. Количество взвешен-
ных веществ, выпадающих из сточ-
ных вод, прошедших биологическую
очистку на аэрофильтрах, опреде-
ляют из расчета 0,2 г на 1 г снятой
БПК, влажность осадка — 93 %.
6.2. Предприятия резиновой
промышленности
Резиновая промышленность
объединяет заводы шинные, шино-
ремонтные, резиновых технических
изделий (РТИ) и регенератные.
Производственные сточные воды
на шинных заводах образуются:
а) при протравке вентилей ре-
зиновых камер;
б) на участках приготовления
пропиточных составов;
в) от ванн пропитки;
г) при промывке аппаратуры;
д) при открытом охлаждении
резины.
Производственные сточные
воды на шиноремонтных заводах об-
разуются:
а) при мойке автопокрышек,
поступающих в ремонт;
б) при открытом охлаждении
резины.
Производственные сточные
воды на заводах резиновых техни-
ческих изделий образуются:
а) при промывке аппаратуры;
б) при открытом охлаждении
изделий;
в) от латунировочных автоматов;
г) от установки непрерывной
вулканизации в расплавах солей;
д) при охлаждении оборудова-
ния.
Производственные сточные
воды на регенератных заводах об-
разуются:
а) при мойке изношенных покры-
шек, поступающих в переработку;
б) от вибросит;
в) от отжимных машин.
В целом сточные воды предпри-
ятий резиновой промышленности
характеризуются относительно не-
большими расходами и степенью
загрязненности. Производственные
загрязненные сточные воды после
предварительной очистки в цехах на
локальных установках отводят в го-
родскую канализацию. Производ-
ственные незагрязненные сточные
воды, образующиеся при мойке ав-
топокрышек, охлаждении оборудо-
вания, резины и изделий из нее,
отводят в систему промышленного
оборотного водоснабжения или в
водосток. *
Сточные воды, образующиеся при
протравке вентилей (шинные заводы).
От участка протравки вентилей
шинных заводов сбрасываются заг-
рязненные сточные воды в количе-
стве 0,0001 м3 на условную шину
(масса условной шины 30 кг).
286
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Концентрация загрязнений в сточ-
ных водах от промывных ванн следу-
ющая, г/л:
Кислота......................2,5
Хлористое железо '...........До 5
Серно-кислое железо..........» 5
Для нейтрализации сточные воды
пропускают через камеру реакции и
отстойник. В камеру реакции подают
щелочь, дозирование которой осуще-
ствляют с помощью мерника. Пол-
ноту нейтрализации контролирует
автоматический pH-метр, показания
которого выводятся на щит уп-
равления.
Сточные воды, образующиеся на
участках приготовления пропиточных
составов, от ванн пропитки, при про-
мывке аппаратуры (заводы шинные и
РТИ). На шинных заводах от участ-
ков приготовления пропиточных со-
ставов и ванн пропитки у кордных
линий сбрасываются сточные воды,
загрязненные латексом, в количестве
0,001 м3 на одну условную шину. Кро-
ме того, в аварийных ситуациях в
случае желатинирования пропиточ-
ных составов при длительной оста-
новке кордной линии (2—3 сут) воз-
можен сброс сточных вод из ванн
емкостью 1 м3 1 раз в неделю и сброс
промывных вод от аппаратуры I раз
в месяц.
На заводах РТИ количество
загрязненных сточных вод при из-
готовлении изделий из латекса до-
стигает 40—45 м3 на 1 т изделий. Кон-
центрация загрязнений в сточных
водах, г/л:
Мыла различные................До 0,1
Хлористый кальций...............» 5
Латекс......................10—30
Ускорители вулканизации......0,03
Наполнители (сажа)............0,2
Сточные воды, загрязненные ла-
тексом, подвергают отстаиванию с
коагуляцией в горизонтальных от-
стойниках и фильтрованию через
сменную загрузку фильтров из не-
активированного древесного угля
или древесных стружек. В качестве
коагулянта применяют сульфат алю-
миния из расчета 200 мг на 1 г ла-
текса.
Расчетные параметры горизон-
тальных отстойников:
Продолжительность
отстаивания, ч.......:...........До 3
Скорость движения
жидкости, мм/с................. 1—1,5
Глубина проточной части
отстойников, м....................1,2
Предусматривается механизиро-
ванное удаление осадка и всплыв-
шего латекса.
Расчетные параметры фильтров:
Высота слоя загрузки, м........1
Крупность загрузки, мм.......5—8
Высота поддерживающего слоя, м.0,2
Крупность загрузки, мм.....50—80
Скорость фильтрования, м/ч.....1,5
Загрузку фильтров меняют по
мере загрязнения (1 раз в неделю).
Осадок и латекс вывозят на спе-
циально отведенные места или сжи-
гают.
Сточные воды, образующиеся при
открытом охлаждении резины и из-
делий из нее (заводы шинные, шиноре-
монтные и РТИ). На шинных заво-
дах от участков открытого охлаж-
дения резины сбрасываются сточ-
ные воды, содержащие 3—8 мг/л
талька, в количестве 0,2—0,3 м3 на
одну условную шину.
На шиноремонтных заводах от
участков открытого охлаждения ре-
зины сбрасываются сточные воды,
287
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
содержащие 1—2 мг/л талька. Ко-
личество сточных вод зависит от
вида производства:
Шиноремонтный завод на 100 и
250 тыс. шин/год без
производства
починочного
материала.....0,2—0,3 м3 на покрышку
Шиноремонтный завод на 250 тыс.
шин/год с производством
починочного материала........1—2»
На заводах РТИ от участков от-
крытого охлаждения изделий сбра-
сываются сточные воды, содержащие
3—7 мг/л талька. Количество сточных
вод зависит от вида продукции:
Транспортерные ленты и
плоские приводные
ремни................0,01—0,02 м’/м2
Рукава.............. 0,03—0,05 м3/м
Формовые и неформовые
детали...................10—15 м3/т
Изделия санитарии
и гигиены............3—5 м3/1000 шт.
Клиновидные ремни..........15—20 »
Сточные воды, образующиеся при
мойке автопокрышек (заводы шиноре-
монтные и регенератные). На шино-
ремонтных и регенератных заводах от
участков мойки автопокрышек сбра-
сываются сточные воды, содержащие
до 500 мг/л твердых механических
примесей; БПК20= 5 + 30 мг О2/л. Ко-
личество сточных вод зависит от вида
производства:
Шиноремонтный завод
на 100 и 250 тыс. шин/год без
производства починочного
материала.....0,5—0,6 м3 на покрышку
Шиноремонтный завод
на 250 тыс. шин/год
с производством починочного
материала...................0,8—1 »
Регенератный завод.............0,1 »
Выделение минеральных приме-
сей из сточных вод производится в
горизонтальных отстойниках. Расчет-
ные параметры отстойников:
Скорость протока сточных
вод, мм/с.....................2
Скорость выпадения взвешенных
веществ, мм/с.................0,5
Глубина воды
в отстойнике, м........Не более 1,5
Максимальная высота
слоя осадка, м...............0,6
Остаточное содержание
механических примесей,
мг/л........................До 15
Предусматривают механизиро-
ванное удаление осадка. Отстойни-
ки оборудуют полупогружными пе-
регородками на входе и выходе и
устройством для удаления плаваю-
щих примесей.
Осадок вывозят на специально
отведенные места по согласованию
с органами санитарного надзора.
Сточные воды, образующиеся от
латунировочных автоматов (заводы
РТИ). На заводах РТИ из промыв-
ных ванн латунировочных автома-
тов сбрасываются сточные воды, со-
держащие 40—70 г/л щелочей, 15—
20 г/л серной кислоты и 15—20 г/л
соляной кислоты. Количество сточ-
ных вод на 1 т продукции (формо-
вые и неформовые детали) равно
40-50 м3.
Кислые и щелочные сточные
воды направляют в усреднители ем-
костью, равной суточному притоку
сточных вод. Перемешивание сточ-
ных вод в усреднителях производит-
ся сжатым воздухом. Расход воздуха
составляет 0,5 м3/мин на 1 м3 сто-
ков. Для выравнивания концентра-
ции в отдельных камерах их обору-
288
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
дуют автоматическими pH-метра-
ми, сблокированными с запорной
арматурой усреднителя.
Сточные воды, образующиеся от
установок непрерывной вулканизации
в расплавах солей (заводы РТИ). На
заводах РТИ от установок непре-
рывной вулканизации в расплавах
солей после промывки изделий
сбрасываются сточные воды, содер-
жащие 0,25 г/л нитратов и 1,2 г/л
нитритов.
Количество сточных вод на 1 т
резиновых смесей равно 20—25 м3.
Эти стоки сбрасывают, как пра-
вило, в сеть бытовой канализации
без очистки, поскольку они разбав-
ляются заводскими стоками и со-
держание солей в них не превышает
допустимого для отвода на сооруже-
ния биологической очистки.
Сточные воды, образующиеся от
вибросит и отжимных машин (реге-
нератные заводы). На регенератных
заводах от вибросит и отжимных
машин при переработке изно-
шенных покрышек методом диспер-
гирования сбрасываются сточные
воды в количестве 20 м3 на 1 т реге-
нерата.
Сточные воды характеризуются
следующими показателями:
Концентрация загрязнений, мг/л:
натриевые (калиевые) мыла
смоля! 1ых и жирных кислот...До 15
сульфат натрия............» 2000
крошка регенерата...........» 20
pH.............................6—7
ХПК, мг О/мг натриевого
(калиевого) мыла...............2,1
БПК, мг О2/мг натриевого
(калиевого) мыла...............1,2
Сточные воды перед сбросом в
бытовую канализационную сеть
подвергают отстаиванию в горизон-
тальных отстойниках, в которых за-
держивается крошка регенерата. Рас-
четные параметры отстойника
аналогичны приведенным для сточ-
ных вод, образующихся при мойке
автопокрышек.
Концентрация мыла в отстояв-
шихся водах составляет 200 мг/л; при
разбавлении этих вод бытовыми в
соотношении 1 : 2 во время даль-
нейшей совместной очистки обес-
печивается полное его окисление.
6.3. Производство лаков
и синтетических красок
Сточные воды производства
смол, лаков и красок образуются:
а) в технологических процессах
получения лаков, синтетических
смол (фенолформальдегидных, эпок-
сидных, карбамидных и др.) полу-
продуктов минеральных пигментов;
б) при мойке возвратной тары,
аппаратуры и помещений.
Количество сточных вод. произ-
водства лакокрасочных материалов,
виды и концентрация загрязняющих
воду веществ колеблются в широ-
ких пределах и зависят от изготов-
ляемого продукта и. метода его по-
лучения. Обычно сточные воды со-
держат примеси исходного сырья
промежуточных и конечных продук-
тов. Состав загрязняющих веществ
многокомпонентный. Сюда от-
носятся акролеин, формальдегид,
фенол, фталевая и малеиновая кис-
лоты, метанол и бутанол, ацетон,
ароматические углеводороды, смо-
листые вещества, хлориды щелоч-
ных металлов, сульфаты аммония
и натрия.
Количество и характеристика
сточных вод приведены в табл. 6.2.
289
Количество и характеристика химически загрязненных сточных вод
предприятий лакокрасочной промышленности
Таблица 6.2
Вид продукции Среднего- довое количество сточных вод, м3 на Iт продук- ции Концентрация загрязнений, г/л ХПК (окис- ляемость бихро- матная), г О/л БПКпоэ,,, г О/л рн
Фенолы Фор- маль- дегид Метанол Бутанол Фтале- вая кислота Акро- леин Эфиро- раство- римые (смолис- тые) вещест- ва остаток
сухой прока- лен- ный
Фенолфор- мальдегид- ные смолы (ФПФ-1) 10,37 6,2 15 18 51 — — 1.7 18 10 180 138,4 4
Эпоксид- ные смолы (Э-20) 3,06 0,2 — — 0,5 — — 1,9 215 205 75 — 12,5
Карбамид- ные смолы (К-421-02) 6,48 — 45 100 125 — — 1 — — — — 6,8
Алкидные смолы (ПФД-06) 3,78 — — — — 0,87 0,09 0,04 0,72 0,05 2,7 2,05 5,6
"лава 6 Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Вследствие разнообразного и
сложного состава сточных вод на
предприятиях лакокрасочной про-
мышленности ограничимся рас-
смотрением в качестве примера
комплексной очистки загрязненных
сточных вод производства фенол-
формальдегидных смол.
Данная схема характерна и для
других производств лаков и красок.
Локальная очистка на первой
стадии — технологическая — пре-
дусматривает щелочную конденса-
цию фенола и формальдегида, со-
держащихся в сточной воде, при
одновременной ректификационной
отгонке спиртов. Усредненные и ней-
трализованные сточные воды, по-
догретые до температуры 60—65 ’С,
поступают в ректификационную ко-
лонну, где после подщелачивания
едким натром до pH = 9 + 11 нагре-
ваются до температуры 96—98’ С.
Из колонны отбирают метанольно-
бутанольную и водно-бутанольную
фракции. Первая фракция подвер-
гается вторичной ректификации
для дополнительного получения
товарных продуктов, вторая разде-
ляется на бутанольный слой, ко-
торый возвращается в производ-
ство, и водный слой, присоединя-
емый к обрабатываемым сточным
водам. Оставшаяся в кубе рек-
тификационной колонны жидкость
подается на вторую стадию очист-
ки — регенерацию, которая осуще-
ствляется методом контактного
испарения с применением погруж-
ной горелки (рис. 6.1). Жидкость из
сборника 2 подается насосом 5 че-
рез теплообменник 3 в верхнюю
часть скруббера 4. В нижнюю часть
скруббера воздуходувкой 6 нагнета-
ется воздух, насыщающийся вла-
гой и летучими примесями при
контакте с подогретой сточной
жидкостью. Паровоздушная смесь из
скруббера 4 поступает в погружную
горелку выпарного аппарата 11. В го-
релку подается также горючий газ,
и смесь их сгорает при температу-
Рис. 6.1. Схема регенерации (очистки) сточных вод производства фенолформальдегид-
ных смол методом контактного испарения с применением погружной горелки:
I — регенерированная вода, И — воздух; III — горю шй газ; 1,2 — сборники, 3, 7, 8 —
теплообменники; 4, 9 — скруберы; 5, 10 — насосы; 6 — воздуходувка; II — выпарной аппарат
291
Глава 6. Очистка сточных вод в нефтехимической промышленности
ре 800—900 ’С. Топочные газы бар-
ботируются через очищенную воду,
насыщаются влагой и охлаждаются
до температуры 87—90 °C. Па-
рогазовая смесь поступает в тепло-
обменник 8, где нагревается сточ-
ная жидкость, циркулирующая в
скруббере 9, и затем в теплооб-
менник 3 для нагрева исходной
сточной жидкости, циркулирую-
щей в скруббере 4. Конденсат и
газы поступают в сборник 7 реге-
нерированной воды. Далее из него
часть воды снова загружается в вы-
парной аппарат 11 для восполне-
ния убыли. Вода из скруббера 4 по-
дается насосом 10 через теплооб-
менники 7 и 8 в скруббер 9, где
также продувается воздухом. Паро-
воздушная смесь из скруббера 9
проходит через теплообменник 7 и
отдает тепло циркулирующей сточ-
ной жидкости; конденсат и воздух
также поступают в сборник 1.
Упаренная сточная жидкость из
скруббера 9 выводится в виде ра-
створа, близкого к насыщению или
суспензии. После отстаивания или
фильтрования раствора его жидкая
фаза может быть возвращена в
скруббер 9, а соль направлена на
утилизацию или термическое обез-
вреживание.
В табл. 6.3 приводятся данные о
степени очистки загрязненных
производственных сточных вод для
рассматриваемого примера.
Очищенные воды могут быть
использованы в производстве для
приготовления растворов, промыв-
ки оборудования, мытья полов,
тары и в других целях или направ-
лены на биологическую очистку
обычно совместно с бытовыми во-
дами предприятия. В зависимости от
местных условий (наличие разбав-
Таблица 6.3
Результаты комплексной очистки сточных вод производства
фенолформальдегидных смол
Показатели Значения показателей
до очистки после очистки на стадии
I II
Температура сточных вод, °C 18—25 18—25 18—25
Концентрация загрязнений, г/л:
фенолы 6,2 3,4 0,003
формальдегид 15. 0,6 0 025
метанол . 18 7 0,015
бутанол 51 12 0,02
смолистые вещества 1,7 1,5 Отсутствуют
ХПК (бихроматная окисляемость), г О/л 180 49,2 0,42
БПК,10ЯП, г О2/л 138,4 40,1 0,3
Минеральные вещества, г/л 16 18 0,05
рн 4 5,6 6
292
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ляющих сточных вод, использование
общерайонных очистных сооруже-
ний) загрязненные воды могут быть
направлены на биологическую очи-
стку уже после первой стадии ло-
кальной очистки.
Некоторые параметры установ-
ки локальной очистки (для второй
стадии):
Высота скрубберов, м............3,3
Поверхность насадки (в м2/м3),
при размерах колец Рашига
50 х 50 х 5 мм...................90
Высота насадки, м.................2
Плотность орошения, м3/м2........15
Скорость продувки воздухом, м/с...1
Расход природного газа
для погружной горелки,
м3 на I т выпаренной влаги.......70
Показатели, характеризующие
эффективность биологической очи-
стки сточных вод производства фе-
нолформальдегидных смол:
БПК^^и исходной воды
(после разбавления), мг О2/л. 500—525
Окислительная мощность
аэротенка, г О2 на 1 м3
сооружения в 1 суг..............1560
Расход воздуха, м3 на 1 м3 воды.54—60
Продолжительность аэрации, ч.......8
Прирост ила, г на I г снятой БПК .. 0,08
БПКп0ЛН после очистки воды,
мг О2/л..........;...............5—9
ХПК, мг О/л ..................90-170
Азот нитритов, мг/л............10—12
Фосфор, мг/л.....................0,5
pH.............................7-8
Фенолы.................Отсутствуют
293
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической ..
ГЛАВА 7
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-
БУМАЖНОЙ И ЛЕСОХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И
ГИДРОЛИЗНЫХ ЗАВОДОВ
7.1. Предприятия целлюлозно-
бумажной промышленности
Сырьем для предприятий целлю-
лозно-бумажной промышленности
(ЦБП) служит хвойная и листвен-
ная древесина, солома однолетних
сельскохозяйственных культур (ржи,
пшеницы, овса), стебли камыша и
тростника, промышленные отходы
при переработке хлопковых, пень-
ковых и льняных волокон. В качестве
вторичного сырья используют маку-
латуру. Из сырья на предприятиях
ЦБП приготовляют волокнистые
полуфабрикаты (целлюлозу, полу-
целлюлозу, древесную массу и тря-
пичную полумассу), а затем из них
вырабатывают бумагу и картон.
Для получения целлюлозы из
растительного сырья его подверга-
ют химической обработке. В зависи-
мости от применяемых реагентов
различают три основных способа по-
лучения целлюлозы: 1) щелочной
(сульфатный); 2) кислотный (суль-
фитный); 3) комбинированный (би-
сульфитный или моносульфитный).
В процессе производства целлю-
лозы загрязненные сточные воды
образуются:
а) при приготовлении химичес-
ких растворов;
б) при варке щепы (сечки) в
294
котлах с химическими растворами
(конденсаты сдувок и выдувок) под
давлением;
в) при промывке целлюлозы,
очистке ее от непровара и мине-
ральных примесей (промывные
воды очистного цеха);
г) при отбелке и облагоражива-
нии целлюлозы;
д) при отливе, прессовании и
сушке целлюлозы;
е) при упаривании щелоков
(конденсаты выпарных станций).
В процессе производства древес-
ной массы загрязненные сточные
воды образуются:
а) при сортировании, обезвожи-
вании и сгущении древесной массы;
б) при отбелке древесной мас-
сы перекисью натрия или гипохло-
ритом кальция.
В процессе производства тряпич-
ной полумассы загрязненные сточ-
ные воды образуются:
а) при промывке и размоле
тряпичного сырья;
б) при отбелке тряпичного сы-
рья хлорной известью или гипо-
хлоритом кальция.
На бумажных и картонных фаб-
риках загрязненные сточные воды
образуются:
а) при подготовке и приготов-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
лении бумажной (картонной) мас-
сы с добавкой проклеивающих ве-
ществ (канифольного клея, глино-
зема) и наполнителей (каолина,
талька, гипса, мела и др.);
б) при выработке бумаги и кар-
тона на машинах (регистровые и
подсеточные воды);
в) при переработке, очистке и
облагораживании макулатуры.
К основным загрязнениям сточ-
ных вод относятся растворенные орга-
нические вещества, волокно, каолин.
По характеру загрязненности сточные
воды, как правило, разделяют на ще-
локосодержащие, волокно-каолинсо-
держащие, кислые, шламосодержа-
щие, от охлаждения оборудования,
дренажно-дождевые, бытовые.
Оптимальные нормы водоотведе-
ния и характеристика загрязненных
сточных вод при выработке массо-
вых видов продукции ЦБП, с уче-
том технологических мероприятий
по снижению загрязненности сточ-
ных вод, приведены в табл. 7.1 и 7.2.
Таблица 7.1
Оптимальные нормы водоотведения и характеристика загрязненности
сточных вод предприятий ЦБП
Вид продукции > Среднегодовой расход сточных вод, м3 на 1 т продукции БПК5**, ktOj/t
загрязненных незагрязненных
1 2 3 4
Сульфатная небеленая целлюлоза из хвойной древесины при выходе, %: 46 38,2 53 24***
48 38,2 53 22***
53 38 53 16***
То же, из лиственной древесины при 38 53 - 23***
выходе 53 % То же, из сибирской лиственницы при 68 53 35***
выходе 40 % Сульфитная небеленая целлюлоза 108 15 27***
при выходе 48 % Сульфатная вискозная целлюлоза 317 75 45***
Сульфатная кордная целлюлоза 382 155 50***
Сульфитная беленая целлюлоза для 190 27 50***
бумаги Сульфитная вискозная целлюлоза 370 28 90***
Товарная белая древесная масса 6 11 10
Термомсханическая древесная масса 5 8 18
Газетная бумага 32* 7* 2,2
Писчая и типографская бумага 37* 7* 1,5
Мешочная бумага 27* 7* . 8
Оберточно-упаковочная бумага 27* 7* 8
Бумага-основа для гофрирования 22* 7* 1,5
из сульфатной целлюлозы Тарный картон марок К-0, К-1, К-2 17* 7* 10
295
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
Картон коробочный (хром-эрзац, марок А и Б) 27* 7* 13,5
* Расход воды для выработки бумаги и картона из привозных полуфабрикатов. * * При отсутствии экспериментальных данных коэффициент пересчета БПК5 и БПК20 может быть принят равным: для неочищенных сточных вод и сточных вод после механической очистки — 1,3; для сточных вод, прошедших биологическую очистку, — 2; для сточных вод, прошедших физико-химическую очистку,— 1,5. *** Загрязненность сточных вод по БПК5 исходя из 90%-й степени отбора сульфитных ще- локов и 95%-й степени отбора сульфатных щелоков; при иной степени отбора щелоков и дру- гом выходе целлюлозы загрязненность щелоко-содсржащих сточных вод производства небеленой целлюлозы по БПК5 5 (кг О2/л товарной целлюлозы при влажности 12 %) может быть рассчитана по формуле: S = 250^— -1)(1 - 0,016) KTIW, где а — выход целлюлозы, %; Ъ — степень утилизации либо регенерации щелоков, принимаемая на 3 % ниже степени отбора; К — коэффициент, принимаемый равным 1 при выработке сульфатной целлюлозы и 1,12 при выработке сульфитной целлюлозы; П — коэффициент, принимаемый равным 1 для хвойной древесины; 1,2 — для лиственницы и 1,3 — для лиственной древесины; И7 — коэффициент, учитывающий влажность вырабатываемой целлюлозы, принимаемый равным 0,88.
Органические загрязнения стоков
предприятий ЦБП обусловлены по-
ступлением в сточные воды в основ-
ном разбавленных щелоков, а также
продуктов деструкции целлюлозы
при ее отбелке и облагораживании.
Черные щелоки, содержащиеся
в сточных водах сульфат-целлюлоз-
ного производства, состоят из 33 %
неорганических веществ (сульфата
натрия, карбоната натрия, свобод-
ной щелочи и хлорида натрия) и
67 % органических, состав которых
[в % (по Классону)] при выходе цел-
люлозы 45 % приведен ниже:
Оксикислоты и лактоны..........33
Фенолы, смоляные
и жирные кислоты.............23,6
Муравьиная кислота..............7
Уксусная кислота..............0,7
Лигнин.......................35,7
Сульфитные щелоки, содержа-
щиеся в сточных водах сульфит-
целлюлозного производства, состо-
ят из 10% неорганических веществ
и 90 % органических, состав кото-
рых [в % (по А.В. Шаркову)] приве-
ден ниже:
Жесткая Мягкая
целлюлоза целлюлоза
Моносахариды 25,7 30,4
Полисахариды
и продукты
распада сахаров 15,6 15,8
Уксусная кислота 3,6 2,5
Смолы, белки 2,9 2,9
Лигносульфоновые
кислоты 52,2 48,4
296
Характеристика загрязненных сточных вод отдельных производств ЦБП
297
Таблица 7.2
Вид производства Количество сточных вод, м3 на 1 т про- дукции Взвешенные вещества, мг/л pH Остаток, мг/л Псрманга- натная окисляе- мость, мг О/л бпк5*, мг О2/л ХПК, мг О/л Цвет- ность, град, ПКШК
общее количе- ство в том числе сухой прокален- ный
волокна посте прокали- вают
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Щел Производство суль- фатной небеленой целлюлозы из хвой- ной древесины при выходе, %: ОКО-вОЛОКНОСО( держащие сточные во ды варочн ого, л/ юмывного очистного w регенерацио иного цехе >6
46 26,8 130 100 30 10,5 3700 1200 2700 700 7400 2000
48 26,7 200 170 30 10 3400 1100 2700 650 4400 2000
53 12,2 450 370 80 9,5 6400 2100 4700 1400 7800 3300
То же, из лиственной древесины при вы- ходе 53 % 26,8 130 100 30 10 2800 950 2500 700 3200 1800
Производство суль- фитной целлюлозы из хвойной древе- сины для вискозы на натриевом ос- новании при выходе 50% 70,3 105 100 5 3,5 1750 400 1250 350 2350 500
Производство мо- носульфитной по- луцеллюлозы из лиственной древе- сины при выходе 80% 20 250 220 30 6 5050 1200 1800 1800 3300 500
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 7.2
I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Производство суль- фатной целлюлозы из хвойной древесины для писчей и типо- графской бумаги при выходе 46 %: кислые 31,5 30 Сточны 30 еводы пр и om6i 2 ике целых f 5800 юзы 3700 800 265 1770 500
щелокосодсржа- 16,5 30 30 — 8 5650 2950 1630 410 2900 18 000
щие волокносодсржа- 10 290 265 25 4,5 590 480 50 15 90 150
щие То же, из лиственной древесины при вы- ходе 53 %: кислые 33 30 30 1,5 3500 1900 460 120 1050 300
щелокосодсржа- 14 30 30 — 7,5 5000 2770 900 250 1700 2000
щие воло кносодержа- 10 290 265 25 4,5 590 470 50 15 90 100
щие То же, полубеленой из хвойной древесины для газетной бумаги: кислые 25,5 30 30 2 5500 3500 750 250 1730 500
щелокосодсржа- 11,5 30 30 — 11 4850 2150 1700 630 3000 """"
щие волокносодсржа- 7 415 380 35 4,5 1800 2500 100 25 210 —
щие Производство суль- фитной целлюлозы из хвойной древесины для вискозы на на- триевом основании при выходе 46 %: кислые * 93 30 30 1.2 4400 4400 700 270 900 60
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
. 7.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12
щелокосодержа- щие Сушка целлюлозы: сульфатной: небеленой беленой сульфитной: небеленой беленой Производство товар- ной сульфатной цел- люлозы: небеленой при выходе, %: 48 53 беленой при вы- ходе, %: 46 53 Бумажно-картонное производство: мешочной бумаги , бумаги для гоф- рирования газетной бумаги бумаги писчей и типографской № 1 тарного картона марки К-0 70,3 11,5 11,5 11,5 11,5 38,2 23,7 100,8 99,6 22 17 27 27 12 105 170 75 75 75 200 310 100 93 230 171 180 1500 250 100 Щелок 155 75 75 75 160 ' 265 82 81 Волокно-к 210 160 170 200 230 5 -осодержа 15 40 45 18 12 оалинсоде* 20 11 10 1300 20 3,5 щие а 9 4,5 6 4,5 9,7 9,3 6 6 эжащ 6 6 6,5 6 6,5 1750 точные во 1630 520 2300 820 2870 4100 4000 2900 ие сточны 2150 1500 950 850 3900 400 ды 550 410 500 430 955 1400 2100 1350 вводы 1750 970 400 700 1800 1250 1200 45 1650 150 2170 3000 1400 1100 1300 450 400 100 2500 350 300 13 900 45 540 850 370 300 350 300 300 90 800 2350 2000 80 2150 245 3640 5000 2550 1600 2150 700 800 120 4000 750 100 60 50 1700 1500 4000 2000 500 200 200 100 750
* БПК5 при отборе щелоков на 9С *♦ С учетом внутрицеховой очис )%. гки, обеспечивающей возврат в производство волокна и наполнителей.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Рекомендуемые методы очистки
сточных вод предприятий ЦБП:
Сточные воды
Щелокосодер-
жащие произ-
водства целлю-
лозы
Кислые произ-
водства целлю-
лозы
Волокносодер-
жащие бумаж-
но-картонные
производства:
писчей и
типограф-
ской бумаги
№ 1
тарного кар-
тона, ме-
шочной бу-
маги, бума-
ги для гоф-
рирования
Рекомендуемый метод
очистки
Биологическая очистка в
аэротенках,аэроакселе-
раторах, аэрируемых
прудах, физико-хими-
ческая очистка (коагуля-
ция серно-кислым алю-
минием или известковым
молоком с применением
флокулянтов), сорбция,
обратный осмос, ультра-
фильтрация.
Нейтрализация известью,
каустической содой, от-
дувка воздухом
Седиментация и флота-
ция
Очистка в три ступени:
I — избирательное улав-
ливание волокна (фрак-
ционаторы); II — меха-
нохимичсская очистка с
применением коагулян-
тов и флокулянтов; III —
биологическая очистка
Локальная очистка оборотных и
сточных вод. Цеховую очистку обо-
ротных и сточных вод производят в
следующих целях:
а) максимального снижения по-
терь сырья со сточными водами;
б) уменьшения потребления
свежей'воды;
в) сокращения сброса сточных вод
в водоем и уменьшения объема вне-
площадочных очистных сооружений.
Для улавливания волокна и
наполнителей на предприятиях
ЦБП используют аппараты и уста-
новки, работающие по принципу
седиментации, флотации или филь-
трации.
Для оборотных вод производства
чистых (целлюлозных) полуфабри-
катов рекомендуется одноступенча-
тая схема очистки. В этом случае воз-
врат скопа в производство не вы-
зывает технологических затрудне-
ний.
На предприятиях, перерабаты-
вающих макулатуру, цеховую очист-
ку оборотных вод следует осущест-
влять в две ступени: на 1-й ступени
предусматривают улавливание пре-
имущественно качественного волок-
на на фракционаторах или фильт-
рах; на 2-й ступени производят очи-
стку оборотных вод от тонкодисперс-
ных и коллоидных примесей, т.е. ве-
ществ, которые не представляют
технологической ценности, но
вызывают затруднения в производ-
стве и должны выводиться из тех-
нологического процесса. Для 2-й
ступени очистки целесообразно
применять отстойные или флотаци-
онные массоловушки.
Механическая очистка сточных
вод. Внутрицеховая очистка должна
обеспечивать остаточное содержание
взвешенных веществ в стоках, посту-
пающих на. внеплощадочные очист-
ные сооружения, не более 200 мг/л.
Перед поступлением сточных вод
на биологическую очистку и необ-
ходимости очистки их от взвешен-
ных веществ на 50— 70 % рекомен-
дуется применять отстойники ради-
ального типа.
При отсутствии эксперименталь-
ных данных о гидравлической круп-
300
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
пости взвешенных веществ для пер-
вичных отстойников могут быть
приняты следующие расчетные па-
раметры:
Продолжительность отстаивания
(в ч) для сточных вод:
щелокосодержаших..............3
волокно-каолинсодержащих....4
Эффективность осветления, %.....60
Снижение БПК5 в первичных
отстойниках без добавления реаген-
тов или активного ила может быть
принято равным 10 %.
Осадок следует удалять насоса-
ми непосредственно из отстойника.
Влажность осадка 99 %, скорость
движения осадка в трубопроводах не
менее 1 м/с. Насосы для перекачки
осадка устанавливают со 100%-м
резервом.
При необходимости более глу-
бокой механической чистки (более
60 %) возможно применение хими-
ческих реагентов, характер и дозу
которых устанавливают эксперимен-
тально.
Биологическая очистка сточных
вод. Как правило, следует предус-
матривать раздельную очистку бы-
товых и производственных сточных
вод для возможности возврата пос-
ледних в производство. Принципи-
альные схемы биологической' очи-
стки приведены на рис. 7.1.
При предварительных проектных
проработках схема очистки может
быть принята по данным табл. 7.3.
Окончательный выбор схемы должен
осуществляться на основе технико-
экономического сравнения вариантов.
Рис. 7.1. Принципиальные схемы I—IV биологической очистки сточных вод предприя-
тий целлюлозно-бумажной промышленности:
1 — первичный отстойник; 2 — аэротенк; 2( и 2„ — аэротенки I и II ступени; 5, и Зп — то же,
1 и II ступени; 4 — усреднитель; 5 — ступень доочистки (пруды, механическая доочистка,
физико-химическое обесцвечивание); / — активный ил; И — осадок
301
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Таблица 7.3
Рекомендуемые схемы биологической очистки
Эффект очистки БПК5, % БПК5 сточных вод, поступающих в аэротенки, мг О2/л
< 100 100—200 200—300 300—500 >500
98 —— — III IV IV
93—98 — II III III III
90— 92 1 II II 11 III
<90 1 I II II —
Предусмотренные в схеме II
усреднители рассчитывают на 2-ча-
совой приток сточных вод.
Нейтрализацию сточных вод сле-
дует производить до подачи их в ус-
реднитель. Воздух в усреднитель по-
дается через дырчатые трубы с от-
верстиями диаметром 8—10 мм при
интенсивности аэрации 5 м3/(м2 • ч)
или механическими аэраторами,
обеспечивающими скорость восхо-
дящего потока не менее 0,2 м/с.
Целесообразно предусматривать
подачу в усреднитель осадка из пер-
вичных отстойников (при их разме-
щении после усреднителя) или из-
быточного активного ила в объеме
10—15 % расхода сточных вод.
Эффективность снижения БПК5 в
усреднителе без рециркуляции
осадка и активного ила может быть
принята равной 10 %, с рецирку-
ляцией осадка — 20 %, с рецирку-
ляцией активного ила — 30 %.
Сточные воды, поступающие в
аэротенки, должны иметь величи-
ну pH в диапазоне 6—8 и содержа-
ние биогенных солей в соотноше-
нии «БПК5: N : Р» = 100 : 4 : 1.
Предельно допустимые концен-
трации специфических загрязнений
(в дополнение к установленным
СНиП П-32-74), содержащихся в
сточных водах, поступающих в аэро-
тенки, мг/л:
Взвешенные вещества...........100
в том числе:
волокно.....................75
каолин......................25
Метилмеркаптан................0,5
Селен.......................0,001
Сернистый ангидрид............ 10
Скипидар......................2,5
Смоляные кислоты...............25
Сульфатное мыло................50
Талловое масло............... 25
Фурфурол........................1
Хлорат натрия..................20
При требуемом эффекте очист-
ки менее 90 % рекомендуется при-
нимать аэротенки-смесители либо
аэротенки с рассредоточенной по-
дачей сточных вод, а для более глу-
бокой очистки и для II ступени
аэрирования — азротенки-вытссни-
тели. Конструкция аэротенков дол-
жна обеспечивать выделение под
регенератор не менее 25 % объема
аэрационных сооружений.
При создании систем повторно-
го использования биологически
очищенных сточных вод предпоч-
тение следует отдавать двух- и мно-
гоступенчатым схемам очистки.
В этом случае при отсутствии аэри-
руемых прудов необходимо предус-
матривать устройство аэрируемых
бассейнов-аккумуляторов, рассчи-
тываемых не менее чем на 8-часовой
расход сточных вод.
302
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
После полной биологической
очистки и необходимости стабили-
зации качества очищенных сточных
вод могут быть применены низко-
нагружаемые аэрируемые пруды без
рециркуляции активного ила,
обеспечивающие дополнительное
снижение БПК5 на 15 %. Объем их
рассчитывают на суточное пребы-
вание сточных вод.
Объем вы соконагружаемых пру-
дов определяют по окислительной
мощности, принимаемой равной
300 г/(м3 • сут). Суммарную предель-
ную эффективность снижения БПК5
в системах с аэротенками и аэрируе-
мыми прудами следует принимать
равной не более 98 %. При этом ос-
таточная величина БПК5 должна
быть не менее 6 мг О2/л.
Аэрацию в прудах осуществляют
самовсасывающими механическими
аэраторами (см. табл. 7.4). Для исклю-
чения осаждения активного ила
необходимо предусматривать уста-
новку в прудах перемешивающих
устройств типа МПУ, а также от-
сасывателей осадка.
Оборудование в прудах следует
размещать с учетом данных табл. 7.4.
При этом окружная скорость в низ-
конагружаемых прудах должна быть
не менее 0,03 м/с, а в высоконагру-
жаемых прудах — не менее 0,05 м/с.
При проектировании прудов
рекомендуется принимать не менее
двух секций с возможностью их па-
раллельной и последовательной ра-
боты. Глубина пруда 4—6 м.
Физико-химическая очистка
сточных вод. Очистку данного вида
применяют после биологической
очистки для обесцвечивания щело-
косодержащих сточных вод сульфат-
но-целлюлозного производства и
для удаления высокомолекулярных
соединений лигнина и его произ-
водных. В качестве реагентов исполь-
зуют коагулянт — серно-кислый
алюминий в сочетании с флокулян-
том ПАА или известь.
7.2. Предприятия лесохимической
промышленности
К основным процессам на пред-
приятиях лесохимической промыш-
ленности относятся:
а) пиролиз древесины (ее тер-
мическое разложение без доступа
воздуха), при котором получают то-
варный уголь, полупродукт — жиж-
ку (конденсат парогазов) и продукты
ее переработки — уксусную кисло-
ту, ацетатные растворители. Кроме
того, при разгонке смол, образую-
щихся в процессе пиролиза, полу-
чают ингибиторы, пек и др.;
б) экстракция смолистых ве-
ществ и переработка живицы (смо-
листых выделений на хвойных де-
ревьях), в результате чего получа-
ют канифоль и скипидар.
Таблица 7.4
Значения радиальных скоростей в аэрационных соружениях
Тип аэратора Радиальная скорость, м/с, на расстоянии от аэратора, м
1,5 3 6 9 12 30 40 50
ПМ-22-09 0,48 0,24 0,12 0,08 0,06 — —
ПМ-55-1,03 0 62 0,31 0,15 0,1 0.08 — — —
ПМ-754.12 0,9 0,45 0,22 0,15 0,11 — -—— —
МВ (все типы) — 0,08 0.05 0,04 0,02 0,01 — —
МНУ-37-36 — — — 0.2 0,14 0,05 0,04 0,03
303
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
На предприятиях лесохимичес-
кой промышленности загрязненные
сточные воды образуются:
а) в процессе химической пере-
работки древесины;
б) при конденсации пара, при-
меняемого для обогрева или пере-
гонки продуктов;
в) при промывке продуктов или
разбавлении реагентов.
Продукты переработки древеси-
ны и реагенты растворяются в воде
или образуют в ней эмульсии.
Кубовые остатки лесохимических
предприятий, представляющие собой
многокомпонентную смесь, содержа-
щую органические смолы, масла, кис-
лоты, механические примеси, не до-
пускается направлять в канализацию.
Их утилизируют или сжигают. На
предприятиях образуются также ох-
лаждающие незагрязненные воды,
температура которых в летних усло-
виях достигает 40—60 °C. Объем этих
вод обычно превышает объем загряз-
ненных сточных вод в 20—30 раз.
Количество загрязненных сточ-
ных вод основных производств ле-
сохимической промышленности
приведено в табл. 7.5.
В табл. 7.6 дана характеристика
загрязненных сточных вод основных
производств лесохимической про-
мышленности.
Таблица 7.5
Количество загрязненных сточных вод основных производств
лесохимической промышленности
Вид производства Вид продукции или сырья Количество загрязнен- ных сточных вод, м3 на 1 т продукции Примечание
Пиролиз древесины в ретортах Производство уксусной кисло- ты из жижки: азеотропным метолом перегонкой с экстракцией прямой экстракцией Производство ацетатных рас- творителей Производство ингибиторов из древесных смол Канифольно-экстракционное производство (экстракция смо- листых веществ бензином из пневого осмола) Канифольно-терпентинное про- изводство (получение скипидара и канифоли из живицы) Древесина Техническая уксус- ная кислота Тоже » Бутилацстат и этилацстат Ингибиторы Канифоль » 0,8* 20—22 52—55 16—18 0,6—0 7 2,8—3,3 29—37 0,5—1,3 Дренажная вода и сток гидрозатворов [Водная часть жижки по- । ступает в канализацию Сточная вода этерифика- ции кислоты, нейтрализа- ции и обесцвечивания рас- творителя Сток от обезвоживания смолы от вакуумных насо- сов и охлаждения пека Вода с конденсатом паро- газов из скрубберов и рек- тификационной колонны Вода после отстаивания терпентина (раствор жи- вицы в скипидаре) и про- мывная вода
* На 1 м3.
304
Таблица 7.6
Характеристика загрязненных сточных вод основных производств лесохимической промышленности
Вид производства Темпера- тура,^ Цвет Запах pH ХПК, г О/л БПКзо г О2/л Кислот- ность, мг-экв/л Летучие фе- нолы (в пе- ресчете на C6HSOH), мг/л Смолы, мг/л Остаток, мг/л
сухой прокален- ный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Пиролиз древеси- ны: дренажные стойки 25 Корич- невый Смолистый 5,1 22 12,4 95 170 — 3160 510
сток гидроза- творов 25 Черный Жженого угля 3,7 25,3 20,5 98 400 - - 3980 570
Производство ук- сусной кислоты: азеотропным метолом 90 Желтый Смолистый 4,3 10,03 7,7 66 150 240 1360 150
перегонкой с экстракцией 96—99 Светло- желтый — 3,5 15,3 10,3 35 35 30—65 400 —
прямой экс- тракцией До 100 Корич- невый Смолистый 2,8 73 . 50 74 40 П 40 13 000 290
Производство аце- татных растворите- лей: буги л ацетата: •
этерифика- ция кислоты До 100 Желто- зеленый Эфира 4,4 14,6 6,65 27 — 1750 800
нейтрали- зация и обес- цвечивание продукта » 100 Корич- невый 9,9 70 30,5 <1200* 5 170 000 9900
этилацетата (общий сток) » 100 Зеленый — 5,2 5,3 4,4 3,8 — — 3150 1790
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Продолжение табл. 7.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Производство ин- гибиторов: разгонка смолы и промывка ин- гибиторов 20—25 Желтый Смолистый 2—3 148— 247 120— 200 765—925 2800—5500 1100— 5700 2400 400
конденсат из вакуум-сис- темы 20—25 Светло- желтый Смолистый 2,8—5 12—54 — 25—184 25—1170 280 820 300
охлаждение пе- ка 60 Темно- корич- невый — 6 1,5—4 — 0,9—9,2 12—52 90 600—2000 100—800
Канифольно- экстракционное производство: обезвоживание щепы и отдувка бензина 20—30 Бесцвет- ный — 2,5— 5,1 0,69— 2,6 0,53— 1,33 1—12 1—2,3 8—32 90—640 30—70
отстойная вода канифолсвароч- ной колонны 25—30 Светло- желтый Скипидара 3—5,9 10,4— 17,7 5,3— 6,7 0,8—17 — 200 65
вода при отстаи- вании флотаци- онного масла . — » » 3,7— 5,5 14,8— 19 7,5- 13,4 6 40—85 125— 330 115 35
вода из скруб- бера — Бесцвет- ный Бензина 6—6,5 0,44— 0,87 0,43 0,1—1 <0,35 — 120—140 10—80
Канифольно-тер- пентинное произ- водство: отстаивание и промывка тер- пентина 90—95 Буро- желтый Хвойный 1,3— 2,3 15,7— 25 5,7—14 235—575 1,5—4,5 SOO- 31 600 15 GOO- 39 000 2300— 11 100
отстойная вода канифолевароч- ной колонны 20—25 Бесцвет- ный Скипидара 3—3,6 2—4,4 1,1— 1.8 12—32 3—4,4 13—43 80—320 50—70
вода от мытья тары 20—25 — » 6,1—9 3,2— 45,7 2,8—38 0,8—0,9 (<?•) — — 1700— 18 000 420—3000
* Щелочность.
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Сточные воды предприятий
лесохимической промышленности
можно разделить на две группы:
1) сильно загрязненные, содер-
жащие большое количество раство-
ренных органических веществ
(БПКполН Д° 50 г О2/л, хпк около
75 г О/л, фенолов до 0,5 г/л, смол
до 6 г/л);
2). умеренно загрязненные
(БПКполн не более 12 г °2/л» хпк
до 30 г О/л, фенолов до 0,005 г/л,
смол около 1 г/л).
Первая группа сточных вод
обезвреживается путем сжигания
органических веществ, вторая
обычно, направляется на со-
оружения биологической очистки
(рис. 7.2).
До поступления на сооружения
биологической очистки сточные
воды должны подвергаться цеховой
(локальной) очистке, для которой
на пиролизных и канифольных за-
водах применяют смолоотстойники
и бензоловушки. На канифольно-
экстракционных заводах сточные
воды освобождаются от терпингид-
рата дегидратацией (кипячением с
серной или ортофосфорной кисло-
той). При этом дополнительно из-
влекается до 1 кг/м3 флотационно-
го масла.
Перед сооружениями собствен-
но биологической очистки сточные
воды должны быть подвергнуты ус-
реднению, дополнительному отста-
иванию, фильтрованию через уголь-
ные или древесно-стружечные
фильтры и нейтрализации. При
этом извлекаются тяжелые и лег-
кие смолы.
Горизонтальные смолоотстойни-
ки проектируют не менее чем из трех
секций, а вертикальные — не ме-
нее чем из двух. Осевшие на дно
смолы удаляют периодически насо-
сом после их разогрева паром, по-
даваемым в змеевики в нижней ча-
сти смолоотстойника.
Легкие смолы отводятся посто-
янно по лоткам в смолоприемник.
Рис. 7.2. Принципиальная схема совместной очистки производственных и бытовых сточ-
ных вод лесохимического завода:
/ — усреднитель; 2 — смолоотстойник; 3 — угольный фильтр; 4 — нейтрализационная установ-
ка; 5 — отстойник для нейтрализованных вод; 6 — шламовые плошадки; 7 — камера смешения;
8 — аэротенк; 9 — вторичный отстойник; 10 — первичные отстойники бытовых сточных вод; 11 —
иловые плошадки; 12 — реагентное хозяйство для азота и фосфора; 13 — дезинфектор; / —
цеховые стоки; // — бытовые сточные воды после механической очистки; Ill — разбавляющая
биологически очищенная вода
307
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Продолжительность отстаивания
воды в смолоотстойнике 24 ч, ско-
рость сс протекания в вертикаль-
ных отстойниках до 0,05 мм/с, в
горизонтальных — 1 мм/с.
Число секций фильтров откры-
того типа принимают равным не ме-
нее двух, одна из них резервная. Заг-
рузочный материал — древесный не-
активированный уголь, послойно
расположенный с древесными опил-
ками, стружками (иногда последние
используются без угля). Загрузочный
материал меняют по мере его заг-
рязнения смолами без регенерации.
Высота нижнего и верхнего дре-
весно-опилочного слоя 0,7 м; вы-
сота среднего угольного слоя 0,4—
0,6 м. При проектировании фильт-
ров следует предусматривать меха-
низированную загрузку и выгрузку
фильтрующего материала. Скорость
фильтрования до 2 м/ч; ориенти-
ровочный расход древесного неак-
тивированного угля 0,03—0,04 кг,
древесных опилок (стружек) 0,2 кг
на 1 м3 сточных вод.
Эффективность очистки на филь-
трах, по данным ЦНИЛХИ, следу-
ющая (в %): смолы — 60—70, ХПК —
10—15, летучие фенолы — 30, лету-
чие кислоты — 25, БПК —17—19.
Для нейтрализации кислых сточ-
ных вод применяют раствор гидра-
та окиси кальция. Как правило, этот
процесс сопровождается дополни-
тельным выделением смолистых ве-
ществ вследствие осаждения шла-
ма в отстойниках. Шлам обезвожи-
вают на шламовых площадках и от-
возят в отвал.
В аэротенках при совместной очи-
стке загрязненных производственных
и бытовых сточных вод поддержи-
вается концентрация активного ила
308
3—4 г/л по сухому веществу при его
зольности 15—20 %. Для аэрирова-
ния предпочтительнее подавать воз-
дух в перфорированные (диаметр от-
верстий 3—4 мм) асбестоцементные
или стальные трубопроводы, так как
керамические фильтросиые плитки
быстро выходят из строя из-за зас-
моления пор. Для крупных установок
возможно использование механичес-
ких аэраторов.
Техническая характеристика
аэротенков
Окислительная мощность, г/(м3«сут),
для сточных вод производств:
пиролизных...............1000
канифольно-экстракционных800
Удельный расход кислорода, мг/мг
изъятой БПК,юпн..............1,1
Коэффициент, учитывающий
отношение скорости переноса
кислорода в иловой смеси к скорости
переноса его в чистой воде...0,7
Прирост ила, мг/мг изъятой БПК5.0,4
Для разбавления концентриро-
ванных стоков следует применять
биохимически очищенную воду,
которая, по данным ЦНИЛХИ,
имеет следующие показатели:
БПКполн, мг О2/л.............18-28
ХПК, мг О/л................250-360
Концентрация фенолов, мг/л....До 0,2
Концентрация азота
(в нитратах), мг/л...............» 8
7.3. Гидролизные заводы
Гидролизно-дрожжевые, гидро-
лизно-спиртовые и фурфурольно-
дрожжевые заводы могут распола-
гаться самостоятельно или входить
в лесопромышленный комплекс.
Основным сырьем для этих за-
водов служат отходы переработки
древесины (опилки и щепа) и сель-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных еод
скохозяйственных культур (подсол-
нечная лузга, кукурузная коче-
рыжка, хлопковая шелуха и т.п.).
В технологических процессах на этих
заводах используют серную кисло-
ту, известь, аммиачную воду, су-
перфосфат и другие химикаты.
Продукцией гидролизно-дрож-
жевых заводов являются кормовые
дрожжи и фурфурол.
На гидролизно-спиртовых заво-
дах вырабатывают этиловый спирт,
кормовые дрожжи, фурфурол и'уг-
лекислоту.
Продукцией фурфурольно-дрож-
жевых заводов являются фурфурол,
извлекаемый прямым способом или
выделением из паров гидролизата,
и кормовые дрожжи.
Сточные воды образуются на
гидролизных заводах во многих точ-
ках технологической линии при
выделении промежуточных продук-
тов и переработке их в товарный
продукт. Количество загрязненных
сточных вод на 1 т готовой продук-
ции приведено в табл. 7.7.
В пересчете на 1 т абсолютно су-
хого сырья расход загрязненных сточ-
ных вод составляет 25—35 м3, в том
числе концентрированных по орга-
ническим веществам — 12—15 м3, про-
чих загрязненных сточных вод основ-
ного производства — 11—17 м3, сто-
ков вспомогательных цехов — 2—4 м3.
Загрязнения сточных вод фор-
мируются остаточными органичес-
кими веществами, выделяющими-
ся в процессе обработки сырья. Ос-
новное количество органических ве-
ществ используется для получения
товарных продуктов. Так, в гидро-
лизате содержание органических
веществ достигает 640 кг на 1 т аб-
солютно сухого сырья, а после их
утилизации в сточной воде остается
только 150 кг, в том числе моно- и
полисахаридов — 52 кг, левулино-
вой кислоты — 41 кг, фурфуролсо-
держащих соединений — 32 кг, ук-
сусной кислоты — 21 кг.
Количество загрязнений в общем
стокс гидролизных заводов указано
в табл. 7.8.
Таблица 7.7
Количество загрязненных сточных вод гидролизных заводов
Вид продукции Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции, производства
гидролизно- дрожжевого гидролизно- спиртового фурфурольно- дрожжевого
Кормовые дрожжи из нейтрализованного гидролизата 45—53 — 47—49
Фурфурол из паров гидролизата 28—34 30—32 31—33
Спирт этиловый пищевого качества — 1,4—1,6 (на 1 дал) —
Углекислота жидкая — 50—55 —
Кормовые дрожжи из барды — 29—33 —
Кормовые дрожжи из деллолигнина — — 28—32
Фурфурол прямой отгонки — — 20—23 ’
Примечание.В таблице не учтены концентрированные по органическим веществам
сточные волы, обычно направляемые на выпарную установку. При отсутствии последней расход
водывозрастает на 30—40 %. ’
309
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Таблица 7.8
Количество загрязнений в общем стоке гидролизных заводов
Завод Количество загрязнений, кг на 1 т абсолютно сухого сырья
органические вещества по БПК} взвешенные вещества
всего дрожжевая бражка
Г идролизно-дрожжевой 100—125 70—84 20—30
Г идролизно-спиртовый 110—130 80—93 22—32
Фурфурольно-дрожжевой 105—135 83—102 18—28
Примечания: 1. Меньшие значения соответствуют новым предприятиям.
2. Величина БПК2о на 40—60 % выше БПК}.
Производственные сточные воды
гидролизных заводов подразделяют
на следующие группы:
1) загрязненные концентриро-
ванные основного производства,
содержащие дрожжевую бражку,
спиртовую барду, фурфурольный и
спиртовый лютер и т.п.;
2) загрязненные производственные
от мойки технологического оборудо-
вания, полов; переливы, утечки;
3) загрязненные вспомогатель-
ных объектов (складов, гаражей,
котельных и т.д.);
4) охлаждающие от теплообмен-
ной аппаратуры;
5) дождевые с промышленной
площадки.
Вопросы отвода и очистки сточ-
ных вод перечисленных групп ре-
шаются с учетом максимального
последующего использования вод в
системе водооборота, а также ути-
лизации выделяющихся осадков.
С этой целью обычно предусмат-
ривают системы отведения грязных
концентрированных и отдельно
прочих загрязненных промышлен-
ных сточных вод, совместный от-
вод сточных вод вспомогательных
производств, бытовых и незагряз-
ненных охлаждающих вод.
В табл. 7.9 дана характеристика
основных видов производственных
сточных вод гидролизных заводов.
Таблица 7.9
Характеристика основных видов сточных вод гидролизных заводов
Показатели Сточные воды
концентрированные прочие загрязненные основного производства
Температура, °C Механические примеси, мг/л БПК5, мг О2/л БПК20, » Концентрация загрязнений, мг/л: фурфурол азот . фосфор pH 30-40 700 3000—4500 4000—6000 30 ’60 45 3,2—4,5 25—30 150—200 600—700 800—1110 25—30 0,5—0,6 0,2—0,3 5,5—7
310
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Концентрированные сточные
воды, особенно содержащие фурфу-
рольный лютер, отличаются кислой
реакцией и подлежат локальной очи-
стке — нейтрализации известковым
молоком с последующим отстаи-
ванием шлама. Затем сточные воды
подвергают биологической очистке.
При наиболее жестких требова-
ниях к очистке сточных вод предус-
матривают применение схемы I,
показанной на рис. 7.3:
Схема /
Рис. 7.3. Схемы I—III очистки сточных вод гидролизных заводов:
1 — скоростной биоокислитсль; 2 — флотатор; 3 — выпарная установка; 4 — блок механической
очистки; 5 — узел хлорирования; 6 — песколовки; 7 — первичные отстойники; 8 — усредни-
тель; 9 — аэротенк; 10 — вторичные отстойники; 11 — блок доочистки; 12 — пруд; 13 —
воздуходувная и насосная станция; 14^ и 14tl — аэротенк 1 и II ступени; 75 — третичные
отстойники; I — товарная биомасса; // — дрожжевая бражка; III — конденсат в производство;
IV — поток бытовых сточных вод и стоков вспомогательных цехов; V — поток концентрирован-
ных загрязненных производственных стоков; VI — поток дождевых и незагрязненных произ-
водственных вод; VII — осветленные дождевые воды на использование; VIII — осадки на
обработку и утилизацию — рециркуляцию биомассы; IX — очищенные сточные воды в произ-
водство; X — поток частично очищенных производственных стоков на городские очистные
сооружения; XI — активный ил
311
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
а) биологическая очистка на
скоростном окислителе и последу-
ющее выпаривание концентриро-
ванного стока дрожжевой бражки и
лютера с возвратом конденсата в
технологический процесс; при этом
избыточная биомасса в виде смеси
кормовых дрожжей и активного
ила, согласно ТУ 5962-74, является
товарным продуктом;
б) механическая очистка осталь-
ных загрязненных производствен-
ных стоков и отдельно бытовых сто-
ков совместно со сточными водами
вспомогательных цехов;
в) последующая совместная био-
логическая очистка этих сточных вод
в аэротенках;
г) доочистка общего потока пе-
ред сбросом в водоем;
д) очистка дождевых и незагряз-
ненных производственных вод в от-
стойном пруду для возможности их
использования в производстве или
сброса в водоем.
При менее жестких требованиях
к очистке сточных вод может быть
применена схема II:
а) предварительная неполная
биологическая очистка дрожжевой
бражки и лютера в скоростном
окислителе и затем их совместное
с другими производственными
сточными водами отстаивание и
двухступенчатая биологическая
очистка в аэротенках; при этом на
первых двух стадиях процесса по-
лучается товарная биомасса;
б) двухступенчатая биологичес-
кая очистка остальных загрязнен-
ных производственных стоков пос-
ле их механической очистки;
в) локальная механическая очи-
стка, хлорирование и подача на вто-
рую ступень биологической очист-
312
ки смеси бытовых сточных вод и
сточных вод вспомогательных цехов;
г) совместная доочистка всех
сточных вод с последующим сбро-
сом в водоем.
Дождевые и незагрязненные
производственные сточные воды
отводят так же, как по схеме I.
Схему III применяют в случаях,
когда представляется возможным
передать не полностью очищенные
производственные сточные воды на
городские очистные сооружения.
Схема предусматривает:
а) двухступенчатую биологичес-
кую очистку (в скоростном окисли-
теле и аэротенке) дрожжевой браж-
ки и лютера с получением на каж-
дой ступени товарной биомассы;
б) механобиологическую обработ-
ку остальных производственных сточ-
ных вод в отстойниках и аэротенке;
в) перекачку обоих указанных
потоков совместно с бытовыми
сточными водами и сточными во-
дами вспомогательных цехов на го-
родские сооружения для последу-
ющей очистки.
Дождевые и незагрязненные
производственные сточные воды
отводят так же, как по схеме I.
При реконструкции действую-
щих гидролизных заводов, распола-
гающих аэрофильтрами, рекоменду-
ется применять схемы II и III с за-
меной аэротенков на заключитель-
ных ступенях биологической очист-
ки аэрофильтрами.
Осадки, образующиеся при очи-
стке сточных вод гидролизных заво-
дов, могут быть использованы в ка-
честве органоминеральных удобре-
ний. С этой целью влажный осадок
подвергают гравитационному уп-
лотнению, обезвоживанию в цент-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
рифугах и последующей сушке до
влажности 30—40 %. Влажность осад-
ка после уплотнителей составляет
96—97,5 %, после центрифуг — 65-
ТО %. Производительность центрифуг
типа ОГШ-502К-4 достигает 10—
15 м3/ч, степень задержания ими су-
хих веществ осадка — 60 %, нагрузка
по влаге на барабанные сушилки —
60 кг на 1 м3 рабочего объема в 1 ч.
Ниже приводятся некоторые
параметры сооружений для очист-
Скоростные биоокислители,
предназначенные для неполной
биологической очистки концентри-
рованного потока дрожжевой браж-
ки, представляют собой реакторы
с интенсивным массообменом. При-
мером такого сооружения является
флототенк конструкции Гидролиз-
прома, включающий ячеистый
аэротенк и напорный флотатор для
отделения и концентрирования
биомассы из иловой смеси (рис. 7.4).
Рис. 7.4. Принципиальная схема скоростного биоокислителя (флототенка) Гидролизпрома:
1 — пневмомеханические аэраторы; 2 — перепускные камеры; 5, и — регенераторы активно-
го ила I и 11 ступеней; 4t и 4и — флотационные камеры 1 и II ступеней; 5j и — биоокисли-
тсли I и II ступеней; / — подача дрожжевой бражки; II — подача эрлифтом регенерированного
активного ила; /// — впуски иловой смеси; IVt и 1УН — подача иловой смеси, насыщенной
воздухом, во флотационные камеры после I и II ступеней биоокислсния; V — вывод осевого
осадка; И/ — воздухопроводы; VllK — отвод воды из флотационной камеры I ступени; Vlln —
отвод очищенной воды из сооружения; VIII — подвод воды после I ступени флотации; IXt и
!ХЦ — отвод иловой смеси из I и II ступеней биоокислителя
313
Глава 7. Очистка сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической...
Характеристика флототенка
конструкции Гндролизпрома
Снижение БПКпол|1, т/сут......15—25
Степень снижения БПК^ %.......60—70
Прирост биомассы,
% (мае.) изъятой БПК5____.....45—50
Выносимые взвешенные
вещества, мг/л................До 200
Скорость окисления органического
вещества на 1 г беззольного вещества
биомассы, мг БПК3 в 1 ч.....250—350
Зольность биомассы, %..........6—10
Доза (концентрация) биомассы
в биоокислителе, г/л............4—8
Необходимый расход кислорода,
кг на 1 кг прироста биомассы....1,2
Потребность в биогенных веществах,
кг на 1 т изъятой БПК5:
азота.....................30—35
фосфора...................4—5
Параметры для проектирования
аэротенков в зависимости от их по-
ложения по схеме очистных соору-
жений (см. рис. 7.3) приведены в
табл. 7.10.
Для упаривания биоокисленной
бражки обычно применяют пяти-
корпусные вакуум-выпарные уста-
новки производительностью ПО-
125 т/ч по выпаренной влаге. Коли-
чество сгущенного последрожжевого
остатка влажностью 70—85 % состав-
ляет 8—11 кг на 1 м3 бражки. При
определенных условиях сгущенный
остаток можно использовать как до-
бавку к товарным дрожжам; его
применяют также в качестве удоб-
рения.
При предварительной нейтрали-
зации концентрированных сточных
вод расход активной окиси кальция
следует принимать равным пример-
но 11—12 кг на 1 т активной состав-
ляющей стоков (АСС).
В составе внеплощадочных очи-
стных сооружений обычно исполь-
зуют горизонтальные песколовки с
продолжительностью протока воды
30—45 с. Количество выпадающего
осадка равно 0,4—0,6 кг на 1 т АСС.
Таблица 7.10
Расчетные параметры аэротенков при очистке сточных вод
гидролизных заводов
Показатели Схема I Схема II Схема III
I ступень И ступень
Степень снижения БПК5, % По расчету согласно СНиП П-32-74 60—70 По расчету согласно СНиП 11-32-74 75—85
Окислительная мощность, кг/(м3 • сут) 0,7—1 1,5—2,2 • 0,4—0,6 1,2—1,8
Объем регенератора, % 10—15 50 — 25— 50
Прирост избыточного ила от изъятой БПК5, % (мае.) 55 70 45 60
Концентрация активного ила, г/л 2—3 3,5—4,5 1 ,5—2 3——4
Тип аэротенка Вытеснитель Смеситель Вытеснитель Смеситель
Система аэрации, АПМ или д. т. АПМ д.т. АПМ
кг О2/кг БПК$ 1—1,2 0,6—0,7 1,2—1,3 0,9—1
Примечание. АПМ — аэратор пневмомеханический конструкции В1 химмаш; д. т. — дырчатые трубы. ИИБ-ЛенНИИ-
314
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Влажность осадка из песколовок со-
ставляет 73—78 %.
Усреднители рассчитывают на
продолжительность пребывания
сточных вод в них 2—3 ч; их обору-
дуют аэраторами из дырчатых труб;
интенсивность аэрации составляет
3—5 м3/ч на 1 м2 сооружения.
Из первичных отстойников ре-
комендуются радиальные с продол-
жительностью отстаивания воды
1,5—2,5 ч при эффекте задержания
взвешенных веществ 30—45 % и
влажности осадка 96,5—95,5 %.
Аэротенки рассчитывают в соот-
ветствии сданными табл. 7.10, с уче-
том потребности в азоте 30—35 кг и
фосфоре 12—13 кг на 1 т изъятой
БПК5.
Расход очищенных стоков на
пеногашение — 0,06 л/(с м2).
Вторичные отстойники — ради-
альные с продолжительностью от-
стаивания воды 2—2,5 ч; влажность
выпадающего осадка — 98,8—99,1 %.
В качестве сооружений по до-
очистке сточных вод могут приме-
няться микрофильтры и контакт-
ные осветлители.
Скорость фильтрования в микро-
фильтрах на сетке с размером ячеек
40 мкм составляет 15—25 м/ч, эф-
фект очистки от взвешенных ве-
ществ — 45—65 %; снижение БПК5 —
10-15%.
В контактных осветлителях ско-
рость фильтрования составляет 4 м/ч
при продолжительности фильтро-
цикла 16—18 ч. Интенсивность про-
мывки загрузки 13—15 л/(с м2), ее
продолжительность 5—7 мин. Эф-
фект очистки от взвешенных ве-
ществ 70—80 %, снижение БПК5
15-25 %.
315
Глава 8. Очистка сточных вод в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности
ГЛАВА 8
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ И
ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
8.1. Предприятия микробиологи-
ческой промышленности
Предприятия микробиологичес-
кой промышленности выпускают в
настоящее время продукцию более
двухсот наименований (аминокисло-
ты, белковые вещества, ферменты,
бактериальные препараты и др.),
используемую в различных отраслях
народного хозяйства. К основным
видам продукции, получаемой в про-
цессе микробиологического синтеза,
относятся дрожжи кормовые, вы-
ращенные на различных субстратах
(парафинах, природном газе, этано-
ле, метаноле), ферментные препа-
раты, используемые как биологичес-
кие катализаторы и кормовые добав-
ки, средства защиты растений и ан-
тибиотики немедицинского назначе-
ния, аминокислоты, используемые
в качестве кормовых добавок.
Технологические процессы по-
лучения многих продуктов микро-
биологического синтеза мало отли-
чаются друг’ от друга и в основном
состоят из двух операций: фермен-
тации (выращивания) и выделения
готового продукта.
Принципиальная схема получения
продуктов микробиологического син-
теза показана на рис. 8.1 На первой
стадии в ферментер, обеспечивающий
эффективное перемешивание и по-
стоянную температуру, при которой
развиваются микроорганизмы, загру-
жается основная среда, включающая
необходимое количество требующих-
Рис. 8.1. Принципиальная схема получения
продуктов микробиологического синтеза:
1 — чистая культура; 2 — получение посевно-
го материала; 3 — приготовление питатель-
ной среды, 4 — стерилизация, 5 — выращива-
ние посевного материала в инокуляторах; 6 —
стерильный воздух, 7 — ферментация; 8 —
управление, 9 — сепарация; 10, 14, 15 — суш-
ка, // — биомасса, 12 — фильтрация, 13 —
осаждение; 16 — готовый продукт (фермент-
ные препараты, бактериальные препараты,
аминокислоты, антибиотики и др.)
316
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ся для развития микроорганизмов пи-
тательных солей. Затем эту среду засе-
вают микроорганизмами при не-
прерывной подаче субстрата, на ко-
тором они развиваются и происходит
их выращивание. Из ферментера уда-
ляется биомасса, которая в зависи-
мости от назначения подвергается об-
работке различными методами, вклю-
чая фильтрацию, ультрафильтрацию,
сепарирование, центрифугирование,
упаривание, сушку и др.
Выращивание микроорганизмов
происходит в водной среде при
аэрировании; при этом вода заг-
рязняется органическими и ми-
неральными веществами.
На предприятиях микробиоло-
гической промышленности сточные
воды образуются при выделении и
сгущении биомассы, продувке сис-
тем оборотного водоснабжения,
промывке оборудования, трубопро-
водов и полов, мокрой очистке га-
зовоздушных выбросов, в цехах
вспомогательного назначения (ре-
монтно-механические мастерские,
гаражи и т.д.). Состав и количество
сточных вод этих цехов такие же,
как в аналогичных цехах других от-
раслей народного хозяйства. Вода,
циркулирующая в системах оборот-
ного водоснабжения, не имеет кон-
такта с продуктом, температура ее
обычно не превышает 30—35 ”С.
В табл. 8.1 приведены количество и
характеристика сточных вод по видам
микробиологических производств.
Схемы канализования предпри-
ятий микробиологической промыш-
ленности обычно решаются с от-
водом и очисткой сточных вод вспо-
могательных производств, бытовых
и незагрязненных отдельно от
производственных сточных вод.
Сточные воды, образующиеся
при выделении и сгущении биомас-
сы, промывке оборудования, тру-
бопроводов и полов, очистке газо-
воздушных выбросов, направляют-
ся в сеть производственной кана-
лизации после предварительной
нейтрализации до pH — 7 + 7,5.
Из-за неравномерности притока
сточных вод и возможных колеба-
ний концентрации загрязнений
производственные сточные воды
перед подачей на очистные соору-
жения следует усреднять по расхо-
дам и концентрациям. Коэффици-
енты неравномерности расходов и
концентраций производственных
сточных вод обусловливаются гра-
фиками ведения технологического
процесса и промывки оборудования.
Сточные воды производства
бактериальных препаратов перед
сбросом в канализацию дополни-
тельно должны подвергаться инак-
тивации (устранению активных
свойств бактериальной среды).
Схемы очистки сточных вод
предприятий микробиологической
промышленности обычно предусмат-
ривают: 1) механическую очистку на
песколовках, первичных отстойниках
и флотаторах; 2) биологическую очи-
стку (в одно- или двухступенчатых
аэротенках); 3) доочистку от биоген-
ных элементов (при сбросе очищен-
ных сточных вод в водоем).
Расчетные параметры механической
очистки сточных вод производства
белково-витаминных концентратов (БВК)
Время отстаивания в первичных
отстойниках, ч..................2,5—3
Эффект осветления, %............40—60
Эффект очистки по эфирораст-
воримым веществам, %............60—70
Влажность образующегося осадка, % ... 98
317
Таблица 8 1
Количество и характеристика производственных сточных вод
предприятий микробиологической промышленности
Вид производства Коли- чество сточных вод, м3 на 1 т продук- ции Концентрация загрязнений, мг/л ХПК, мг О/л БПКЛ0ЛН, мг О2/л pH
Взве- шенные вещества Азот общий Фосфа- ты (Р) Эфиро- раство- римые вещест- ва Общая минера- лизация Сульфа- ты Хлори- ды Железо
Производство белковых веществ (бслково-ви- таминных концентра- тов) 70—100 До 500 До 200 До 100*** До 300 До 1500 300- 600 100— 300 3—5 1000— 3000 800- 2000 5—6
Производство фермент- ных препаратов 15.7* До 500 2,5 1.3—10 — До 1000 — 200 1.5 1000 800 6—7
Производство амино- кислот (лизина) 700 1400 До 300 До 100*** — » 1000 300- 600 100— 300 3—5 3000 2200 6—7
Производство бактери- альных препаратов 12— 146** 100— 400 10—350 5—50 — — — — — 1600- 2000 800— 13 800 6,5— 7.5
* м1 на 10 тыс руб продукции
** В зависимости от вида препарата.
*** Р2О5
Глава 8. Очистка сточных вод в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Для отстаивания используют
первичные отстойники, оборудо-
ванные устройством для сбора
всплывающих веществ по всему зер-
калу отстойника.
Биологическая очистка сточных
вод производства БВК двухступен-
чатая. В качестве аэротенков I ступе-
ни используют смесители с регене-
раторами, в качестве аэротенков II
ступени — вытеснители. Биологиче-
ская очистка на I ступени осущест-
вляется без регенерации активного
ила. Основные расчетные показате-
ли биологической очистки приве-
дены в табл. 8.2.
Доочистка производственных
сточных вод производства БВК от
биогенных элементов проводится в
случае необходимости известными
методами.
Биологически очищенная вода
после двухступенчатой очистки мо-
жет использоваться для орошения
систем газоочистки.
Осадок первичных отстойников,
состоящий в основном из белковых
веществ (15—30 г/л) и углеводоро-
дов (10—12 г/л), может утилизиро-
ваться непосредственно в производ-
стве БВК или подвергаться обра-
ботке совместно с избыточным ак-
тивным илом. Обработка идет по
схеме: сепарация — термическая
обработка — упаривание — сушка.
Иловая жидкость утилизируется в
производстве.
Схема и параметры очистки
сточных вод производства фермен-
тов аналогичны используемым в
производстве БВК.
Схема очистки сточных вод про-
изводств аминокислот и бактериаль-
ных препаратов состоит из песко-
ловок, аэротенков-смесителей I сту-
пени, аэротенков II ступени и кар-
касно-засыпных фильтров (для до-
очистки). Основные расчетные па-
раметры I ступени биологической
очистки приведены в табл. 8.3.
Аэротенки II ступени выполня-
ют функцию нитри-денитрифика-
торов. В качестве источника углеро-
да используются неочищенные
сточные воды в количестве до 25 %
к протоку. Продолжительность пре-
бывания сточных вод в нитри-де-
нитрификаторе не менее 32 ч.
Таблица 8.2
Показатели биологической очистки сточных вод производства БВК
Показатели Значения показателей на ступени очистки
I п
БПК11ОЛ„ очищенной воды, мгОг/л 200—400 15—20
Окислительная мощность, г БПК11О1||/(м3 • сут) 1400—2000 200—300
Расход воздуха (при мелкопузырчатой аэрации), м3/кг БПКпоз„ 50—70 100
Объем регенератора, % объема аэротенка 30—50 —
Прирост избыточного активного ила БПК,1С1Лц 0,5—0,7 0,1—0,2
Зольность активного ила, % 20—12 25—30
Доза ила, г/л 3—4 1,5—2
Время отстаивания, ч 1,5 2,5
Степень рециркуляции активного ила, % к протоку До 100 До 100
319
Глава 8. Очистка сточных вод в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности
Таблица 8.3
Основные расчетные параметры I ступени биологической очистки
сточных вод производств аминокислот и бактериальных препаратов
Показатели Значения показателей сточных вод производств
аминокислот бактериальных препаратов
Период аэрации, ч 7,2 8—24
Концентрация активного ила, г/л 3—4 1—3,3
Прирост ила, г сухого вещества/г БПК 0,3—0,5 0,1—0,65
Окислительная мощность, г/(№ • сут) 300—500 300—900
Продолжительность отстаивания, ч 2 2
Расход воздуха, м3/кг БПК 80—90 80—90
Примечание. Продолжительность периода аэрации и значение окислительной мощности должны уточняться экспериментально.
8.2. Предприятия по производ-
ству лекарственных препаратов
Лекарственные препараты полу-
чают главным образом путем орга-
нического синтеза или в результате
микробиологических процессов.
Различают следующие группы
лекарственных препаратов: антиби-
отики, витамины, синтетические ле-
карственные средства, фитохимичес-
кие (из растительного сырья) и ор-
ганопрепараты (из животного сырья).
Сточные воды предприятий по
производству лекарственных препа-
ратов образуются:
а) при подготовке сырья;
б) в технологических процессах
получения промежуточных и гото-
вых продуктов;
в) при регенерации и утилиза-
ции растворителей;
г) при водной очистке газовых
выбросов;
д) в процессах фильтрации, эк-
стракции, химической очистки
препаратов;
е) при промывке оборудования
и т.д.
320
Количество производственных
сточных вод по отдельным группам
лекарственных препаратов приведе-
но в табл. 8.4.
В табл. 8.5 приведено количество
производственных сточных вод, об-
разующихся при получении неко-
торых распространенных лекар-
ственных препаратов.
Значительная часть сырья,
полупродуктов, растворителей про-
изводства лекарственных препара-
тов не входит в состав этих препа-
ратов, т.е. представляет собой отхо-
ды. В ряде случаев нормируемое ко-
личество отходов во много раз пре-
вышает количество готового про-
дукта. Например, при получении
1 кг теобромина образуется 38,5 кг
отходов в виде загрязняющих ве-
ществ.
Наибольшая загрязненность
свойственна маточным и концент-
рированным растворам, сброс ко-
торых в канализацию недопустим.
В частности, концентрированный
раствор, образующийся при произ-
водстве амидопирина, характеризу-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ется ХПК, равной 64 тыс. мг О/л,
сухим остатком, равным 40 тыс. мг/л,
порогом разбавления для унич-
тожения окраски — 1 : 250.
Номенклатура и количество про-
дуктов, выпускаемых предприяти-
ями по производству лекарственных
препаратов, как правило, не явля-
ются постоянными, а изменяются
в течение года и даже в более ко-
роткий срок, поэтому невозможно
установить состав сточных вод, ко-
торый был бы постоянным и ха-
рактерным для данного предприя-
тия в целом. В табл. 8.6 указан при-
мерный состав общего стока пред-
приятий, исходя из номенклатуры
выпускаемых препаратов.
Сточные воды отдельных про-
изводств, образующиеся при полу-
чении лекарственных препаратов,
характеризуются следующими пока-
зателями:
Производство антибиотиков
Концентрация загряз-
нений, мг/л:
взвешенные вещества........ 300—3000
сульфаты.............. 500—1700
хлориды............... 350—2000
ХПК, мг О/л.............5000-12000
БПКполн, мг О2/л.........1800-6000
Производство витаминов
Концентрация загряз-
нений, мг/л:
взвешенные вещества......2000—23000
сульфаты..............5000—35 000
хлориды............ 3000—33 000
ХПК, мг О/л...........25000-275000
БПКполн, мг О2/л...... 15 000-110000
Сточные воды предприятий по
производству лекарственных препа-
ратов подлежат прежде всего локаль-
ной обработке с целью извлечения
и регенерации ценного сырья.
Таблица 8.4
Количество производственных
сточных вод предприятий по выпус-
ку лекарственных препаратов
(общий сток)
Вид продукции по группам препаратов Среднегодовое количество сточных вод, м3 на 1 т про- дукции
Синтетические лекарствен- ные средства, включая ви- тамины: крупнотоннажные 700
мелкотоннажные 4150
Синтетические антибиотики 3890
Биосинтетические антибио- тики и органопрепараты 18 200
Фитохимические препараты: крупнотоннажные 6280
мелкотоннажные 46 630
Примечание. Коэффициенты изменения среднегодовой нормы в теплый и холодный пери- оды года для всех препаратов, 'за исключени- ем биосинтетических антибиотиков и органо- препаратов, составляют соответственно 1,1 и 1; для биосинтетических антибиотиков и органо- препаратов — 12 и 0,9.
Таблица 8.5
Количество производственных
сточных вод при получении некото-
рых лекарственных препаратов
Вид продукции Среднегодовое количество сточных вод, м3 па 1 т продукции
Витамины: С 66
в2 898
Вб 4230
Окситстраииклин 5480
Тетрациклин 6460
Олеандомицин 9860
Канамицин 18 250
Неомицин 21 900
Мономицин 43 800
Левомицетин 10 000
Теобромин 1900
Амидопирин 1400
Сульфодимстоксин 9800
321
Таблица 8.6
Характеристика сточных вод предприятий по производству лекарственных препаратов (общий сток)
Вид продукции Концентрация загрязнений, мг/л Цветность, град Прозрачность, см ХПК, мг О/л БПК,10Я11, мг О2/л Ж сх
Взвешенные вещества Остаток i Азотаммо- 1 нийный Хлориды Сульфаты Бутанол Бутилацетат Прочие веще- ства
сухой прокален- ный
Витамины: А,ВЬВ2,С 136— 1500 130000 10000 2,2— 33 100— 1100 28— 290 — “ — 2,4 (фосфор) — 14 610— 2140 426— 1568 5— 11
в3, в6 72 763 328 18,8 100 320 — — 12,7 (цианиды) — 3 5400 2430 4,1
Антибиотики: фенол ксимстил- пенициллин, ок- ситетрациклин, канамицин 100— 150 1500— 3000 700— 1500 20- ДО — — 200 200 200 (метанол), 8—15* (анти- биотики) 350— 1000 — 2500— 3500 1500— 2000 6,6— 7,5
стрептомицин, бензилпеницил- лин 200— 300 2700— 3500 1200— 1700 2—40 - — — 500— 800 200— 800 7—15* (анти- биотики) 1000— 2000 — 3500— 4500 2000— 2500 7— 7,5
Синтетические ле- карственные сред- ства: амидопирин, кофеин, нор- сульфазол, сульфодимсзин — 16 120 10610 175 2300 2390 — — 816 (цинк) — 8 7850 4870 1,7
фурацилин, тек- санал, хлорэтан 210 10 200 8300 38 2200 325 — 9 (фосфор) — 9 3650 2756 8
* Ед/мл.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Локальная обработка сточных вод
на стадиях технологического про-
цесса (обычно физико-химически-
ми методами) должна способ-
ствовать также изъятию из сточ-
ных вод (перед их последующей
биологической очисткой) хими-
ческих веществ, не подвергаю-
щихся биологическому окислению
и тормозящих окисление других
компонентов.
Обычно считают допустимым
такой состав органических загряз-
нений в сточных водах перед их био-
логической очисткой, при котором
после нее отношение ХПК очи-
щенных стоков к их БПК не
поли
превышает 10.
При невозможности изъятия заг-
рязнений содержащие их сточные
воды подвергают термическому
обезвреживанию.
Обычная схема очистки сточных
вод приведена на рис. 8.2.
Усреднитель 1 с побудительным
перемешиванием воды (снижение
БПК при усреднении до 10 %) име-
ет объем, рассчитанный на накоп-
ление суточного притока.
Реагентное хозяйство 2, отстой-
ник для осветления стоков 3 и шла-
мовые площадки 11 предназначены
для нейтрализации и коагуляции
сточных вод с последующим их от-
стаиванием и складированием шла-
мов на шламовых площадках или
шламонакопителях. Ориентировоч-
но ожидаемая влажность шламов
после многолетнего хранения и уп-
лотнения в шламопакопителях со-
ставляет 55 %. В качестве реагента
используется известь. Объем шлама
составляет около 15 % объема сто-
ков при его влажности 98—99 %.
Даже после многолетнего хранения
шлам не рекомендуется использо-
вать в народном хозяйстве.
Биокоагулятор 4 следует проек-
тировать по СНиП. В качестве био-
коагулянта используется регенери-
рованный избыточный активный
ил аэротенка II ступени.
Рис. 8.2. Схема очистки сточных вод:
/ — усреднитель; 2 — реагентное хозяйство; 3 — шламовый отстойник; 4 — биокоагулятор; 5, —
аэротенк I ступени; 51( — аэротенк II ступени; 6 — вторичный отстойник; 7 — третичный
отстойник; 8 — установка обеззараживания; 9 — фильтры песчаные; 10 — фильтры угольные;
11 — шламовые площадки (шламонакопитель); 12 — флотатор ила; 13 — установка обезвожива-
ния ила; 14 — установка термического обезвреживания ила; I — трубопровод очищаемых сто-
ков; II — бытовые воды предприятия, города; III — илопровод; IV — шламопровод; V —
надшламовые воды
323
Глава 8. Очистка сточных вод в микробиологической и химико-фармацевтической промышленности
Аэротенки I и II ступени 5, и 5И
(вытеснители с регенераторами)
включены в схему в связи с высо-
кой исходной БПК сточных вод, а
также с изменением скорости окис-
ления загрязнений в широких пре-
делах из-за значительных колебаний
количества сточных вод и загрязне-
ний. Объем регенераторов составля-
ет от 35 до 85 % общего объема аэро-
тенков. Число аэраторов принима-
ется из расчета отношения площа-
ди аэрации к площади аэротенка в
пределах 0,3—0,5.
Расчетные параметры аэротенков
Скорость окисления, мг БПКп лн
на 1 г беззольного вещества в 1 ч
при исходной БПКпоян сточных вод
от 500 до 1000 мг О2/л.........10—30
Снижение БПКполн
в I ступени аэротенка,
% исходной БПКЛОЛН .......Не менее 70
Дозы ила (в г/л) для процесса;
аэрации .................... 1,5
регенерации....................4
Зольность ила, %..................35
Прирост ила на каждой
ступени БПК(юлн ............0,15—0,4
Для борьбы с ценообразовани-
ем в аэротенках можно использовать
химический пеногаситель пропинол
Б-400 в концентрации 0,002 %, что
не вызывает ухудшения показателей
процесса очистки.
Микрофильтры и песчаные
фильтры 9 рассчитывают по СНиП.
Фильтры с активированным уг-
лем 10 установлены на станции глу-
бокой доочистки воды Технологи-
ческие параметры их принимают на
основании экспериментальных
данных.
Флотатор 12 предназначен для
уплотнения избыточного активно-
го ила, подаваемого непосредствен-
но из аэротенков I и II ступени
Количество растворенного воздуха,
расходуемого на флотацию, — 5 л
на 1 кг твердой фазы.
При флотации ил уплотняется
до влажности 95 % при иловом ин-
дексе до ПО мл/г
Очищенная вода может быть ис-
пользована для технических целей.
324
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ГЛАВА 9
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
9.1. Механические производства
К машиностроительной отрасли
относятся заводы автомобильные,
тракторные, комбайностроения,
сельскохозяйственных машин, авто-
тракторной электроаппаратуры,
подшипниковые, станкостроитель-
ные, инструментальные и др. Тех-
нологические процессы большин-
ства этих заводов во многом анало-
гичны, так как их основными це-
хами являются сборочные, механи-
ческие, инструментальные, кузнеч-
ные, прессовые, литейные, терми-
ческие, защитных покрытий и ок-
раски, вспомогательные.
Количество производственных
сточных вод на машиностроитель-
ных заводах колеблется в значитель-
ных пределах в зависимости от ха-
рактера производства и их мощ-
ности и определяется регламентом
производства.
Сточные воды большинства за-
водов машиностроительной про-
мышленности можно разделить на
следующие основные категории:
I — чистые от охлаждения техно-
логического оборудования (50—80 %
общего количества);
II — загрязненные механически-
ми примесями и маслами (10—15 %);
III — загрязненные кислотами,
щелочами, солями, соединениями
хрома, циана и другими химичес-
кими веществами (5—10 %);
IV — отработавшие смазочно-
охлаждающие жидкости (СОЖ) или
эмульсии (до 1 %);
V — загрязненные пылью вен-
тиляционных систем и горелой зем-
лей литейных цехов (10—20 %);
VI — поверхностные (дождевые,
талые, поливочно-моечные).
Концентрация загрязнений в
сточных водах уточняется по тех-
нологическим данным или по на-
турным измерениям
Сточные воды I категории сле-
дует использовать в системе оборот-
ного водоснабжения с охлаждени-
ем на градирнях, в брызгальных
бассейнах, в закрытых теплообмен-
ных аппаратах
Сточные воды II категории пос-
ле очистки до концентрации меха-
нических примесей 10—30 мг/л и ма-
сел 5—20 мг/л целесообразно возвра-
щать на технологические нужды в те
производства, откуда они получены,
а также использовать для подпитки
систем оборотного водоснабжения и
для полива территории. При возвра-
те на подпитку очищенная вода под-
лежит стабилизационной обработке.
325
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Очистку и доочистку сточных вод
И категории можно осуществлять по
схеме рис. 9.1, выбирая вариант ис-
пользования электрокоагуляции,
напорной флотации или реагентной
коагуляции. Для улавливания круп-
ных механических примесей и пес-
ка используют также напорные и
безнапорные гидроциклоны.
Для варианта электрокоагуляци-
снной очистки принимают следу-
ющие расчетные параметры:
Электроды....................Стальные
Плотность тока,
А на 1 м2 анодов...............50—100
Производительность 1 м2 анодов,
м5 сточных вод в 1 ч..............2—3
Напряжение электродной
системы, В......................До 12
Продолжится ьность
пребывания сточных вод
в электрическом поле, с.........15—30
Расход металла,
г на 1 mj сточных вод...........10—20
Толщина электродов, мм............7—9
Расстояние между
электродами, мм..............6—8
Смена полярности
электродной системы.. 1 раз за 1—2 ч
pH обрабатываемых стоков..5,5—7,5
При применении реагентной
напорной флотации используется
серно-кислый алюминий дозой 20—
30 мг/л по активному продукту.
При варианте реагентной коагу-
ляции можно применять серно-кис-
лый алюминий дозой 30—60 мг/л и
известковое молоко для поддержа-
ния pH обрабатываемых сточных
вод в пределах 7,5—8,5; продолжи-
тельность смешения сточных вод с
реагентами равна 10—15 мин.
Для отстаивания сточных вод
могут применяться горизонтальные
и вертикальные отстойники, неф-
теловушки с продолжительностью
отстаивания не менее 2 ч или по-
лочные отстойники.
Для доочистки воды можно при-
менять встроенные в отстойники
фильтры с загрузкой синтетически-
Рис. 9.1. Схема очистки сточных вод, загрязненных механическими примесями и маслами:
/ — усреднитель; 2 — песколовки; 3 — установка электрокоагуляции; 4 — установка реагентной
напорной флотации; 5 — установка реагентной коагуляции; 6 — маслосборник; 7 — установка
обезвоживания масел; 8 — отстойники; 9 — фильтры доочистки; 10 — резервуары очищенной
воды; П — песковые площадки; 12 — уплотнители осадка; 13 — установка обезвоживания
осадка; 14 — установка стабилизационной обработки воды; I — сточные воды; II — очищенная
вола; III — осадок; /И— масла; V— фильтрат; VI — регенерация фильтров
326
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ми волокнистыми материалами, от-
ходами лавсанового производства
и пр. Направление движения воды в
фильтрах — снизу вверх; высота заг-
рузки — 0,8—1 м; скорость фильтро-
вания — 8—10 м/ч. Отмывка загрузки
проводится в течение 20—30 мин пря-
мым током жидкости с подачей под
загрузку сжатого воздуха интен-
сивностью 80—100 м3/(ч • м2). Кроме
того, применяются каркасно-за-
сыпные фильтры, а также фильт-
ры с загрузкой из пенополиуретана,
регенерируемой механическим от-
жимом.
Количество осадка, выпадающе-
го в отстойниках, составляет 1—3 %
объема сточных вод; влажность вы-
падающего осадка равна 98—99 %.
Осадок обезвоживают на подсуши-
вающих площадках или вакуум-
фильтрах, фильтр-прессах, центри-
фугах. Перед подачей на,аппараты
обезвоживания осадок предвари-
тельно уплотняют не менее 1 сут
до влажности 96—95 %. Удельная
производительность обезвоживаю-
щих аппаратов 15—20 кг/(ч • м2).
Влажность обезвоженного осадка
при применении вакуум-фильтров
составляет 70—75 %, при использо-
вании фильтр-прессов — 55—65 %,
центрифуг — 80—85 %. В некоторых
случаях перед механическим
обезвоживанием целесообразна
предварительная коагуляция осад-
ка хлорным или серно-кислым же-
лезом и известью.
Из отстойников обводненные
(содержание 60—80 % воды) масла
поступают в сборник, рассчитан-
ный на накопление 5—7-суточного
их количества. Обезвоживание ма-
сел производится их подогревом до
температуры 70—80 °C. После обез-
воживания содержание воды в мас-
лах обычно составляет 10—20 %.
Собранные масла регенерируют или
сжигают.
Стабилизационная обработка
заключается в хлорировании очи-
щенной воды для обезвреживания
и предотвращения биологического
обрастания. Остаточная доза хлора
1,5—2 мг/л при 3—4-разовом хло-
рировании в 1 сут. В отдельных слу-
чаях требуется подкисление воды
для предотвращения карбонатных
отложений: ориентировочная доза
кислоты — 1,5 мг-экв/л.
Возможна также обработка
воды ингибитором для борьбы с
коррозией.
Сточные воды окрасочных ка-
мер, особенно при их значительных
объемах, целесообразно выделять в
самостоятельный поток с очисткой
на локальных сооружениях. При-
меняется реагентная коагуляция,
электрокоагуляция (алюминиевые
электроды), фильтрование. Очищен-
ная вода направляется в бытовую
канализацию, а при глубокой очи-
стке возвращается вновь на окрасоч-
ные камеры.
При проектировании очистных
сооружений в соответствии со схе-
мой на рис. 9.1 остаточные загряз-
нения в сточных водах составляют:
Механические примеси, мг/л..2—10
Масла, нефтепродукты, мг/л..3—10
Общее солесодсржание, мг/л.300—800
Прозрачность, см............До 370
pH..........................7-9
Очистку отработавших смазочно-
охлаждающих жидкостей или эмуль-
сий (IV категория сточных вод) пе-
ред их сбросом в городскую кана-
лизацию осуществляют на самосто-
ятельных очистных сооружениях.
327
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
В некоторых случаях (при незначи-
тельном количестве отработавших
эмульсий, а также для эмульсий,
имеющих слабую эмульгационную
пленку) возможна их очистка со-
вместно со сточными водами II ка-
тегории. Отработавшие смазочно-
охлаждающие жидкости после очи-
стки на локальных установках мо-
гут быть сброшены в поток сточ-
ных вод II категории для дальней-
шей их совместной очистки и до-
очистки. Для разрушения отрабо-
тавших эмульсий применяют реа-
гентно-флотационный, реагентно-
сепарационный, электрокоагуля-
ционный и гиперфильтрациониый
методы.
Реагентно-флотационный ме-
тод может быть применен для раз-
рушения отработавших эмульсий
Э-1, Э-2, Э-3, НГЛ-205. При этом
применяют коагулянт (серно-кис-
лый алюминий) дозой 1—3 г/л. В ка-
честве флотаторов могут быть ре-
комендованы аппараты конструк-
ции ПБК ЦНИИ МПС, Мосгип-
ротранса и Ленгипротранса произ-
водительностью соответственно 5
10, 20 и 60 м3/ч. Отработавшие
эмульсии после предварительного
отстаивания, удаления осадка и сво-
бодных масел подают во флотаци-
онные камеры флотатора, где про-
исходит разрушение и выделение
эмульгированных масел в пену. Пену
удаляют. Очищенную жидкость сбра-
сывают в канализацию. Содержание
масел в стоке после очистки обыч-
но составляет до 100 мг/л. Сниже-
ние их концентрации до 20—25 мг/л
может быть достигнуто многократ-
ной напорной флотацией.
В процессе реагентно-сепараци-
онного метода (центрифугирова-
328
ния) разрушение эмульсии проис-
ходит в результате центробежного
разделения частиц с различной
плотностью. Перед сепарацией в
эмульсию следует добавить серную
кислоту. При наличии кислотостой-
ких центрифуг очистка стока может
быть осуществлена по схеме: усред-
нение и отстаивание стока — под-
кисление эмульсии до pH — 1 + 2 —
удаление всплывших свободных ма-
сел — обработка подкисленного
стока в центрифуге или сепараторе.
При такой обработке происходит
достаточное разрушение эмульсии.
Перед сбросом в канализацию pH
стока необходимо довести до 6,5—
8,5. Концентрация масел в очищен-
ном стоке составляет 25—50 мг/л.
При центрифугах в обычном ис-
полнении процесс очистки целесо-
образно проводить по схеме: усред-
нение и отстаивание стока — под-
кисление эмульсии серной кисло-
той до pH = 6,6 + 6,9 — удаление
свободных масел — обработка сто-
ка в центрифуге. Очищенную по та-
кой схеме эмульсию можно напра-
вить для дальнейшей очистки и до-
очистки в поток сточных вод II ка-
тегории. Производительность цен-
трифуг отечественного производ-
ства 0,5—1 м3/ч. Реагентно-сепара-
ционный метод применим для раз-
рушения эмульсий указанных выше
типов.
Электрокоагуляционный метод
применим для разрушения как от-
работавших эмульсий, содержащих
эмульсолы Э-1, Э-2, НГЛ-205, так
и более стойких — типа «Укринол»
и др. Электрокоагуляционную очи-
стку целесообразно производить в
электролизерах с применением
алюминиевых электродов по следу-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ющей схеме: предварительное отста-
ивание и усреднение стока — уда-
ление осадка, свободных масел —
подкисление до pH = 5 + б —
обработка в электролизере с удале-
нием пены — отстаивание — филь-
трование. При очистке по такой
схеме остаточное содержание масел
в стоке составляет 15—20 мг/л. Сто-
ки могут быть сброшены в бытовую
канализацию.
Расчетные параметры очистки
Плотность тока, Л на 1 дм1 анодов.... 1—3
Концентрация тока, А/л.......0,7—2,2
Напряжение электродной
системы, В.....................8—12
Продолжительность обработки
в электрическом токе, мин.....15—40
Расход алюминия, кг/м3.......0,4—0,5
Расход электроэнергии,
кВт-ч/м3.......................8—12
Расстояние между
электродами, мм...............10—12
pH обрабатываемых стоков......4,5—6
Предварительно очищенные
эмульсии после электролизеров с
остаточной концентрацией масел до
20 мг/л могут быть сброшены для
дальнейшей очистки и доочистки в
поток сточных вод II категории.
В последние годы для очистки
сточных вод IV категории начали
широко применять мембранные
методы очистки.
Перед подачей на гиперфильт-
рацию эмульсии должны подвер-
гаться отстаиванию и фильтрованию.
В очищенной воде содержание ма-
сел составляет до 15—20 мг/л, а в
полученных концентратах — 150—
500 г/л. Методом гиперфильтрации
могут быть разрушены стойкие
эмульсии, содержащие эмульсолы
типа «Укринол» и др.
Сточные воды V категории целе-
сообразно выделять в самостоятель-
ный поток с устройством оборот-
ной системы, подпитываемой из
промышленного водопровода или
очищенными водами II категории.
На предприятиях, имеющих круп-
ные литейные цехи, предусматри-
вается централизованная оборотная
система гидрошламоудаления. При
мелких цехах возможно строитель-
ство локальных очистных установок
с возвратом воды в производство.
Сточные воды, загрязненные пы-
лью и горелой землей, направляют
на шламовые площадки или в от-
стойники, сгустители, а также ос-
ветляют на гидроциклонах с предва-
рительной подачей реагентов. В каче-
стве реагентов применяют серно-кис-
лый алюминий дозой 150—200 мг/л
в расчете на А12О3, полиакриламид
дозой 1—2 мг/л по активному про-
дукту, гашеную известь (при слабо-
кислой реакции стока).
Расчетные параметры отстойников
Гидравлическая
крупность, мм/с..............0,2—0,5
Горизонтальная скорость
движения сточных вод, мм/с......2—3
Рабочая глубина, м.............3—4,5
Допустимая удельная нагрузка,
т на 1 м2 площади сгустителя...0,75—1
Коэффициент эффективности
используемой площади.........0,5—0,7
Давление стоков перед
гидроциклоном, МПа...........0,15—0,2
Скорость движения
жидкости в сопле (в м/с)
для расчета его диаметра.........6—8
Расход шламовой пульпы
после ступени гидроциклонов:
I, % расхода сточных вод......2—5
II, % количества
подаваемого шлама...........20—40
329
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Очистка сточных вод VI кате-
гории производится в накопителях
дождевого стока и на пенополиу-
ретановых фильтрах. Объем нако-
пителя рассчитывают на прием
дождя максимальной интенсивно-
сти продолжительностью 20 мин
и проверяют на прием дождя сред-
ней интенсивности продолжитель-
ностью 3—6 ч. Накопители долж-
ны быть оборудованы устройством
для удаления осадка и нефтепро-
дуктов. Перед накопителем не-
обходима установка решеток. Пос-
ле очистки дождевые стоки целе-
сообразно подавать на повторное
использование в производство и на
подпитку системы оборотного во-
доснабжения.
В некоторых случаях в связи с
идентичностью состава стоков на
промышленной площадке можно
проектировать объединенные сети
канализации и общие очистные со-
оружения для сточных вод II и VI
категорий.
9.2. Гальванические производства
Основная масса машинострои-
тельных предприятий в своем соста-
ве имеют гальванические производ-
ства или технологические участки
гальванопокрытия. Сточные воды
гальванических производств являют-
ся наиболее опасными с точки зре-
ния токсичности, так как в своем со-
ставе содержат высокотоксичные
ингредиенты в виде тяжелых метал-
лов. Поэтому в промышленности
функционирует множество техноло-
гических схем очистки сточных вод,
базирующихся на различных методах.
Сточные воды гальванических
производств подразделяются на сле-
дующие основные категории:
330
I — чистые, от охлаждения тех-
нологического оборудования (50—
80 % общего количества);
II — загрязненные механически-
ми примесями и маслами (10—15 %);
III — загрязненные кислотами,
щелочами, солями, соединениями
хрома, цинка, меди, никеля, циа-
на и другими химическими веще-
ствами (50—80 %);
IV — отработанные смазочно-ох-
лаждающие жидкости (СОЖ) или
эмульсии (1—2 %);
V — загрязненные пылью вен-
тиляционных систем и горелой зем-
лей литейных цехов (10—20 %);
VI — поверхностные (дождевые,
талые, поливочно-моечные).
Соединения тяжелых металлов
могут находиться в сточных водах
практически всех категорий, но
наибольшее их количество наблю-
дается в водах III и IV категорий.
Тяжелые металлы могут попадать в
сточные воды из технологических
растворов, как продукты деструк-
ции обрабатываемых деталей и ин-
струмента, при промывке оборудо-
вания и изделий.
Сточные воды III категории об-
разуются в процессе химической и
электрохимической обработки изде-
лий. Они содержат тяжелые ме-
таллы преимущественно в виде хи-
мических соединений, как прави-
ло, растворимых.
Сточные воды IV категории об-
разуются при механической об-
работке изделий. Основная масса
тяжелых металлов находится в них
в виде мелкодисперсных взвесей, но
часть может находиться в виде ра-
створимых соединений.
По объему, составу загрязнений
третья категория сточных вод яв-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ляется преобладающей. По суще-
ствующей классификации, сточные
воды этой категории делят на сле-
дующие группы: кисло-щелочные,
хромсодержащие, циансодержа-
щие, фторсодержащие.
Химические и электрохимичес-
кие процессы обработки изделий яв-
ляются основными источниками
загрязнений сточных вод гальва-
нических производств. Вода загряз-
няется в процессе охлаждения и
мойки оборудования и тары, на ос-
новных и вспомогательных техно-
логических операциях. Расход сточ-
ных вод достигает 500 м3/суг с 1000 м2
производственных площадей. Сточ-
ные воды, как правило, разде-
ляются на промывные воды и от-
работанные концентрированные
растворы. Их характеристики при-
ведены в табл. 9.1 и 9.2.
В связи с многообразием загряз-
няющих веществ в сточных водах
гальванических производств очист-
ку этих вод осуществляют различ-
ными методами. В табл. 9.3 приведе-
ны рекомендации по методам очи-
стки сточных вод от отдельных тех-
нологических операций.
Таблица 9.1
Характеристика сточных вод цехов гальванопокрытий
Показатели Промывные воды Отработанные растворы
рн 3—11 3—11
Механические примеси, г/л До 0 05 До 0,3
Нефтепродукты, г/л До 0002 До 0,05
Общее солесодержание, г/л 0,5—1 10—300
Железо, г/л 0,02—0 2 40—80
Хром шестивалентный, г/л 0,01—0,08 50—250
Цианиды, г/л 0,01—0,06 10—150
Медь, г/л 0,01—0,05 10—150
Никель, г/л 0,01—0,05 50—200
Цинк, г/л 0,01—0 06 10—100
Кадмий, г/л 0,005—0,03 5—50
Таблица 9.2
Характеристика сточных вод
Категория сточных вод Основные технологические процессы образования сточных вод Состав загрязнений рн среды
1 2 3 4
Кисло-щелочные Обезжиривание (химическое, элек- трохимическое), травление, актива- ция, кислое медне- ние, никелирова- ние, химическое NaOH, КОН, Na2CO3, Na3PO4 12Н2О, Na4P2O7 10H2O, Na2SiO2,On-7, ОП-Ю, синтанол ОС-10, сульфанол НП-3, авсроль, амбрин, трилон В, Н2СО3, HNO3, Н3РО4, KJ, NaF, уротропин, катапин, CuSO4 5Н2О, Cu(NO3)2 - ЗН2О, CuCI2 2Н2О, Н3ВО3, дек- стрин сульфированный, сульфирол-8, 1,5—8,5
331
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Продолжение табл. 9.2
1 2 3 4
никелирование, цинкование, кад- мирование, жслсз- нсние, оксидирова- ние блескообразователь БС-1, ЮЧаС4Н40б, на- трий лимонно-кислый трехзамещасмый, формалин, С2Н5ОН, Na2S2O3, феррициа- нид, этилендиамин (10%-й р-р), NiSO4 7H2O,NiCl2 6Н2О, Н3ВО3, NaCl, NaH2PO2 H2O, ацетат натрия, цитрат на- трия, НС1, А1С13, ZnSO4 7Н2О, ZnCl2, A12(SO4)3 18Н2О, КС1, блескообразова- тель-закрепитель У-2, ОС-20, лимеда НЦ-10, лимеда НЦ-20, CdSO4 8/ЗН2О, CdO, CdCl2, (NH4)2SO4, NiCI2, NaCl, синта- нол ОС-10, клей мездровый, тиомочевина, FcSO4 7Н2О, Н2С2О4, К2О
Циансодержа- щие Цианистое медне- ние, цианистое цинкование, циани- стое кадмирование, серебрение Cu(CN)2, NaCN своб. (KCN своб.), NaOH, Na2SO3, KNaC4H4O6 4Н2О, KCNS, NH4CNS 4,5—9,0
Хромсодержа- щие Хромирование, пассивация,трав- ление деталей из стали и медных сплавов, оцинко- ванных кадмиро- ванных стальных деталей,электро- химическое аноди- рование деталей из алюминия, электро- полирование CrO3, Cr2(SO4)3, HF, Na2SO4, H2SO4> H3PO4, ПАВ, K2Cr2O7 2,3—8,8
Фторсодсржа- щис Никелирование (борфтористо-водо- родное, кремний- фтористо-водород- нос), кадмирование (борфтор исто-водо- родное) Ni(BF4)2, NiCI2 6H2O, H3BO3, Cd(BF4)2, HF, NH4BF4, закрепитель ДЦУ, амснила- мин, желатин, Fc(BF4)2, HBF4, H3BO3 3,5—5,5
332
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 9.3
Методы очистки сточных вод в отдельных технологических операциях
Категории сточ- ных вод Источники образования Основной загрязняющий компонент Методы обработки
1 2 3 4
Никельсодер- жащие Никелирова- ние NiSO4 7Н2О, NiCl2 6Н2О, Na2SO4 ЮН2О, Н3ВО3, NaCl, NaF Ионный обмен, обратный осмос, элек- тродиализ, дистилляция,экстракция, электрохимические, реагентный; ком- бинированные: магнитное ожижение ионитов, ионный обмен в магнитном поле, ионный обмен — электрохимиче- ские, электродиализ — ионный обмен, реагентный — электрохимические
Медьсодержа- щие Меднение CuSO4 5H2SO4, Cu(BF4)2, CuC12 2H2O,HBF4, H3BO3, органические добавки Реагентный, цементация (для отрабо- танных растворов), электродиализ, экс- тракция, электрохимические; комбини- рованные: ионный обмен — электрохи- мические
Хромсодсржа- щие Пассивиро- вание, хро- мирование CrOj, Cr2(SO4)j, K2Cr2O7, HF, NH4F, H2SO4, NajSO4 Реагентный, обратный осмос, электро- диализ, экстракция, электрохимические; комбинированные: ионный обмен — электрохимические, реагентный — электрохимические
Цииксодержа- щис Цинкование ZnSO4 7H2O, ZnCl2, Zn(BF4)2, A12(SO4)3 18H2O, Na2SO4 10H2O,KCI, NH4B4, H3BO3, декст- рин, тиомочевина, блескообразователь БЦУ, блескообразова- тель-закрепитель У-2, ОС-20, Лимсда НЦ-10, Лимеда НЦ-20 Реагентный, выпаривание, экстракция, обратный осмос; комбинированные: ионный обмен — электрохимические
Кадмийсодср- жащие Кадмирова- ние CdSO4 8/ЗН2О, CdO, CdCl2,H2SO4 7Н2О, Н3ВО3, (NH4)2SO4, NH4C1, синтанол ДС-10, лимсда БК-10, клей мездровый, тио- мочевина Реагентный, выпаривание, экстракция, электрохимические, обратный осмос; комбинированные: ионный обмен — электрохимические
Стоки операций обезжиривания (водно-щелоч- ные) Обезжирива- ние NaOH, Na2CO3, Na3PO4 12Н2О, Na2O SiO2, ОП-7, ОП-10, синтанол ДС-10, сульф анол НП-3, консервацион- ныс смазки Реагентный, процеживание, фильтрова- ние, отстаивание, центрифугирование, разделение в гидроциклонах, флотация, сорбция, ультразвуковая коагуляция, электрическое деэмульгирование, об- ратный осмос, ультрафильтрация
333
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Продолжение табл. 9.3
1 2 3 4
Стоки операций травления и ак- тивации Травление, активация H2SO4, HCl.HNOj, Н3РО4, KJ.NaOH, NaCI, NaNO3, уротро- пин, катапин, Fc2*, Си2*, Zn2* 1.Отработанные травильные растворы: а) методы, позволяющие извлечь из ОТР загрязняющие компоненты: реагентный, электрохимические, кристаллизация, высаливание, сорб- ция, экстракция примесей; б) методы, позволяющие выделить травильный раствор или его компо- ненты: выпаривание, отгонка, экс- тракция кислот, мембранные. 2. Промывные воды: реагентный, электрокоагуляция, ионный обмен, обратный осмос
На рис. 9.2—9.4 приведены тех-
нологические схемы очистки сточ-
ных вод гальванических цехов реа-
гентными методами.
Технологическая схема (рис. 9.2)
предусматривает раздельную обработ-
ку хромсодержащих, циансодержа-
щих и кисло-щелочных сточных вод.
Хромсодержащие и циансодер-
жащие сточные воды обезврежива-
ются на отдельных технологических
линиях реагентным методом с ис-
Рис. 9.2. Технологическая схема очистки сточных вод гальванического цеха:
I — приемный резервуар кисло-щелочных сточных вод; 2 — приемный резервуар циансодержа-
щих сточных вод; 3 — приемный резервуар хромсодержащих сточных вод; 4 — насосы; 5 —
реактор нейтрализации кисло-щелочных стоков; 6 — реактор обезвреживания циапсодержащих
стоков, 7 — реактор восстановления шестивалентного хрома; 8 — отстойник; 9 — шламонако-
питсль; 10 — вакуум-фильтр
334
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
пользованием соответственно би-
сульфита натрия и гипохлорита на-
трия (или других реагентов). Обез-
вреженные хромсодержащие и
циансодержащие сточные воды со-
вместно с кисло-щелочными сто-
ками обрабатываются известковым
молоком и после осветления в от-
стойнике отводятся в городскую
канализацию. Технология, приве-
денная на рис. 9.3, предусматрива-
ет разделение стоков на два пото-
ка: хромсодержащие и кисло-щелоч-
ные. Дозирование отработанных
электролитов осуществляется в при-
емные резервуары промывных сточ-
ных вод.
Хромсодержащие сточные воды
обезвреживаются реагентным мето-
дом на аппаратах вихревого слоя
(АВС) и затем направляются в при-
емный резервуар кисло-щелочных
стоков. Кисло-щелочной поток об-
рабатывается на аппаратах АВС вто-
рой ступени и после осветления
проходит доочистку на механичес-
ких фильтрах. Очищенные стоки
сбрасываются в городскую канали-
зацию. На рис. 9.4 показана схема с
частичным возвратом очищенных
вод в производство (НИПКИ «Тер-
минал», Санкт-Петербург).
Сточные воды разделяются на
следующие потоки: слабомине-
рализованные кисло-щелочные; ци-
ансодержащие; отработанные элек-
тролиты.
Слабоминерализованные кисло-
щелочные сточные воды обраба-
тываются в гальванокоагуляторс с
доочисткой на установках УФА и
повторно используются на техноло-
гические нужды в гальваническом
цехе. Среднеминерализованный кис-
Посгупленне
сточных вод
Концентрированные
хромсодержащие
стоки
Промывные
кисло-
щелочные
стоки
Концентрированные
кисло-щелочные
стоки
Промывные
хромсодер-
жащие стоки
Рис. 9.3. Схема очистки кисло-щелочных и хромсодержащих сточных вод с использова-
нием аппаратов вихревого слоя:
7 — приемный резервуар хромсодержащих сточных вод; 2 — приемный резервуар кисло-ще-
лочных сточных вод; 3 — насос; 4 — аппарат вихревого слоя (АВС); 5 — гаситель напора; 6 —
отстойник; 7— накопитель осветленных сточных вод; 8— осадкоуплотнитель; 9— блок доочи-
стки стоков на механических фильтрах; 10 — узел обезвоживания осадка
335
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Поступление
сточных вод
Кисло-щелочные
слабонинерали-\
зированные —*—
стоки /
Циансодержащие
стоки
Отработанные
электролиты I
Кисло-щелочные
среднеминералиА
зованные |—*
стоки
13
14
Но утилизацию
выпаривание С^ОН);
На повторное
использование
Осадок
на утилизацию
Рис. 9.4. Схема очистки сточных вод гальванического цеха:
/ — приемный резервуар слабоминсрализованных кисло-шелочных сточных вод; 2 — прием-
ный резервуар среднеминерализованных сточных вод; 3 — приемный резервуар циансодержа-
ших стоков; 4 — приемный резервуар отработанных электролитов; 5 — насосы, 6 — распредели-
тельная камера; 7— гальванокоагулятор; 8, 10, 17 — промежуточные резервуары; 9 — установка
УФА; 11 — смеситель, 13, 14 — реакторы; 15 — гаситель потока; 12, 16 — отстойники
В канализацию
|NaOQ
ло-щелочной поток совместно с
обезжиренными циансодержащими
стоками проходит обработку по тра-
диционной реагентной схеме с ис-
пользованием известкового молока
и после доочистки на механичес-
ких фильтрах сбрасывается в кол-
лектор городской канализации. От-
работанные электролиты проходят
обработку на отдельной технологи-
ческой линии реагентным методом
и после осветления в отстойнике
направляются на выпаривание.
После реагентной обработки
сточных вод гальванических про-
изводств основная масса тяжелых
металлов и других загрязнений на-
ходится в виде взвешенных веществ.
Размер частиц взвешенных веществ
лежит в диапазоне 0,5—100 мкм,
336
причем значительная часть частиц
имеет размер менее 10 мкм, их ко-
нечная скорость осаждения мень-
ше 0,1 мм/с. Отстаивание сточных
вод, особенно при значительном
содержании поверхностно-актив-
ных веществ и нефтепродуктов, не
позволяет получить степень очист-
ки, достаточную для сброса сто-
ков в водоемы или их повторного
использования в технологических
процессах.
В НГАСУ разработана и внедре-
на в производство технология доо-
чистки сточных вод гальвани-
ческих производств от гидроксидов
тяжелых металлов на фильтрах из
пористой нержавеющей стали.
Технологическая схема доочист-
ки сточных вод на фильтрах из по-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ристой нержавеющей стали приве-
дена на рис. 9.5.
На рис. 9.6 представлена техно-
логическая схема очистки кислотно-
щелочных промывных вод гальвани-
ческого цеха завода «ГАЗ» ионооб-
менными методами. На рис. 9.7 при-
ведена универсальная технологичес-
кая схема очистки сточных вод
гальванических производств, бази-
рующаяся на ионообменном мето-
де очистки.
Для очистки сточных вод от
шестивалентного хрома возможно
применение биохимического мето-
да (рис. 9.8), заключающегося в пе-
реводе шестивалентного хрома в
трехвалентный и далее в легко
осаждаемую гидроокись под дей-
ствием микроорганизмов, находя-
щихся в бытовых сточных водах.
Процесс очистки происходит в спе-
циальных сооружениях — биовос-
становителях при отсутствии кис-
лорода воздуха и при смешении в
определенных пропорциях сточных
вод, загрязненных шестивалентным
хромом, и бытовых сточных вод.
Стоки, загрязненные шестивалент-
ным хромом, не должны содержать
легкоосажцающихся и всплывающих
взвешенных веществ, масел, неф-
тепродуктов, катионов меди и ни-
келя более 5 мг/л для каждого ка-
тиона в отдельности или в сумме.
Концентрация шестивалентного
хрома в стоке не ограничивается,
pH стока должен быть в пределах
стоков
Рис. 9.5. Схема доочистки сточных вод микрофильтрацией на фильтрах из пористой не-
ржавеющей стали:
I — приемный резервуар осветленных стоков; 2 — резервуар очищенных сточных вод; 3 —
насосы подачи исходной воды; 4 — насосы подачи промывной воды, 5 — фильтровальные
модули из пористой нержавеющей стали; 6 — трехходовой шаровой кран; 7 — отстойник; 8 —
осадкоуплотнитель; 9 — дозатор кислоты; 10 — бак регенерационного раствора
337
Глава 9. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий
Рис. 9.6. Технологическая схема очистки кисло-щелочных промывных од гальваническо-
го цеха на Горьковском автомобильном заводе (изготовитель установки «Бласберг», ФРГ):
1 — сборник кисло-щелочных вод; 2 — двухкамерный фильтр (антрацит, активированный
уголь); 3 — Н-катионитовый фильтр; 4 — слабоосновный анионитовый фильтр; 5 — силыюос-
новный анионитовый фильтр; 6 — резервуар обессоленной воды; 7 — сборник щелочных циан-
содержащих стоков; 8 — сборник кислых хромсодержащих стоков; 9 — насосы
6—8, БПК сточных вод — не менее
150—200 мг О2/л. Минимальное со-
держание биогенных элементов в
бытовых стоках, мг/л: фосфатов —
3—8, калия — 6—16, кальция — 5—
10, натрия — 3—6, азота аммоний-
ного — 15—25. Смешивать хромсо-
держащие и бытовые сточные воды
можно в соотношении, обеспечи-
вающем превышение БПК смеси
над количеством внесенного с хро-
матом связанного кислорода не ме-
нее чем на 25 мг О2/л. Продол-
жительность смешения стоков 15 мин.
Активный ил, необходимый для
восстановления хромата, развивает-
ся и накапливается в биовосстано-
вителе в процессе биохимического
обезвреживания. Доза активного ила
в биовосстановителе должна быть
не менее 7 г/л по сухому беззоль-
ному веществу. Для предотвращения
захвата свободного кислорода воз-
духа биовосстановители следует
проектировать закрытыми с уста-
новкой механических мешалок для
поддержания ила в биовосстанови-
теле во взвешенном состоянии. Очи-
стка от шестивалентного хрома до-
стигает 100 %.
338
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
элюаты элюаты
Рис. 9.7. Принципиальная технологическая схема ИОС ЛГСПИ для обработки промыв-
ных вод гальванических цехов, Q = 200, 500, 800 м3/сут:
1 — сборник промывных вод; 2 — механический фильтр (дробленый антрацит); 3 — фильтр
активированного угля; 4 — Н-катионитовый фильтр (КУ-23); 5 — слабоосновный анионито-
вый фильтр (ЭДЭ-10п); 6 — сильноосновный анионитовый фильтр (АВ-17-12п); 7 — сборник
хромсодержащих промывных вод; 8 — резервуар обессоленной воды; 9 — насосы; 10 — фильтр
для очистки стоков от нефтепродуктов
/V
Рис. 9.8. Схема биохимической очистки хромсодержащих сточных вод:
1 — усреднитель-отстойник; 2 — отстойник; 3 — смеситель; 4 — биовосстановители; 5 — отстойни-
ки; 6 — резервуар осветленной воды; 7 — фильтр; I — хромсодержащие сточные воды; 11 — бытовые
стоки; 111 — очищенная вода; IV — активный ил; V — осадок в бытовую канализацию
339
Глава 10. Очистка сточных вод заводов строительных материалов
ГЛАВА 10
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ЗАВОДОВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
10.1. Заводы мягкой кровли и
гидроизоляционных материалов
(кровельного картона, толя,
рубероида, изола, пороизола)
В процессе производства кро-
вельного картона, а также после-
дующей его пропитки нефтяным
битумом или каменноугольной смо-
лой (для получения соответствен-
но рубероида или толя) образуют-
ся загрязненные и незагрязненные
сточные воды.
Первые составляют 75—80 % об-
щего количества сточных вод. Они
отводятся в основном от картоно-
делательного производства и ха-
рактеризуются содержанием зна-
чительных количеств взвешенных
веществ и высокой БПК. Загряз-
ненные стоки удаляются также от
мокрой очистки аспирационного
воздуха. ’
Незагрязненные сточные воды
образуются при охлаждении техно-
логического оборудования без кон-
такта с охлаждаемой средой. Теп-
лые воды при совместном произ-
водстве картона и рубероида или
толя используют повторно в произ-
водстве картона.
Удельное количество сточных
вод приведено в табл. 10.1.
340
Сточные воды картонно-руберо-
идных заводов, общий расход кото-
рых колеблется от 5 до 20 тыс. м3/сут,
загрязнены органическими и мине-
ральными веществами. К мине-
ральным загрязнениям относятся
мел, тальк, литопон, каолин, пе-
сок. Органические загрязнения пред-
ставлены клеящими веществами,
мелким волокном, лигнином и об-
разуют в воде коллоидные и близ-
кие к ним соединения. Кроме того,
в сточной воде содержится крупное
древесное и тряпичное волокно.
Характеристика сточных вод кар-
тонно-рубероидного производства
приведена в табл. 10.2.
Таблица 10.1
Количество сточных вод в картонно-
рубероидном производстве
Вид цеха или тсхноло- гичсской операции Количество сточных вод, м3 на 1 т про- дукции
загряз- ненных незагряз- ненных
Картоноделател ьн ый цех, производство рубе- роида или толя 70—75 —
Охлаждение пропиточ- ных агрегатов — 4—8*
Очистка аспирационно- го воздуха 1,25* —
* Па 1000 м2.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 10.2
Характеристика сточных вод кар-
тонно-рубероидного производства
Показатели Значения показателей для стока
общего до очистки после флота- торов
Количество загряз- нений, мг/л: взвешенные вещества:
минеральные 300—500 250—450
органические коллоидные и растворенные соединения: 600—1000 250-400
минеральные 50—100 50—100
органические 150—300 100—200
нефтепродукты 30—50 10—20
Сумма органических веществ в пересчете на БПКП0Ш| (после отстаивания воды), мг О2/л 700—900 600-800
Стоки картонно-рубероидных
заводов перед выпуском в водоем
или перед повторным использова-
нием должны подвергаться полной
биологической очистке, как прави-
ло, на локальных сооружениях.
Учитывая сравнительно невысо-
кие требования к качеству техни-
ческой воды для картонно-руберо-
идного производства, необходимо
повторно использовать все очищен-
ные сточные воды.
Состав очистных сооружений
следующий: флотаторы или вакуум-
фильтры для выделения и возврата
в производство волокна; первичные
отстойники с коагулированием;
аэротенки на полную очистку с
регенераторами и введением биоген-
ных добавок; вторичные отстойники;
аэробный минерализатор осадка;
установка его механического обез-
воживания на центрифугах; аварий-
ные иловые площадки-на 20 % го-
дового количества осадка; со-
оружения обеззараживания осадка
в целях использования его на зем-
ледельческих полях; вспомогатель-
ные здания и сооружения.
Эффективность задержания
аэробно-сброженного осадка на
центрифугах не превышает 20—25 %.
Аэробный минерализатор необходи-
мо рассчитывать на прием по-
ступающего осадка и возвращаемо-
го фугата. Практически при цент-
рифугировании необходимо вывес-
ти столько же загрязнений (в виде
сухого скопа влажностью 75 %),
сколько их поступает на первичные
отстойники с учетом загрязнений,
полученных еще от коагулянта.
Совместная очистка производ-
ственных и бытовых сточных вод
(города), как правило, не рекомен-
дуется вследствие необходимости в
значительном разбавлении (не ме-
нее пятикратного) производствен-
ных вод и затруднений с повтор-
ным использованием в производстве
очищенных вод бытового про-
исхождения по санитарным сооб-
ражениям. Кроме того, волокнис-
тые вещества осложняют очистку
воды на городских сооружениях.
Очищенные воды при возврате
в производство должны иметь сле-
дующие показатели:
Концентрация загрязнений, мг/л:
взвешенные вещества...........До 100
нефтепродукты..................» 5
БПКполн, мг О2/л................» 30
pH............................6,5-7,5
Жесткость, мг-экв/л.............До 10
Рулонные гидроизоляционные
материалы — изол и пороизол —
341
Глава 10. Очистка сточных вод заводов строительных материалов
изготовляются на основе битума и
резиновой крошки. В процессе про-
изводства йзола и пороизола загряз-
ненные стоки образуются при мы-
тье покрышек, очистке аспираци-
онного и пневмотранспортного воз-
духа, а незагрязненные — при ох-
лаждении оборудования. Удельное
количество сточных вод этого про-
изводства приведено в табл. 10.3.
Загрязненные стоки содержат
песок, глинистые частицы, резино-
вую крошку и масла. Концентрация
взвешенных веществ — 1—5 г/л, неф-
тепродуктов — 20—50 мг/л.
Очищают загрязненные сточные
воды в отстойниках (продолжитель-
ность отстаивания не менее 2 ч) с
последующим фильтрованием со ско-
ростью до 5 м/ч через фильтр со сло-
ем загрузки 0,7—0,8 м из опилок или
керамзитовой крошки. С той же це-
Таблица 10.3
Количество сточных вод производ-
ства изола, пороизола и мастик
Вид технологической операции Количество сточных вод, м3 на 1 т про- дукции
загряз- ненных незагряз- ненных
Производен Охлаждение технологи- ческого оборудования Мытье полов и покры- шек Очистка воздуха Производстве Охлаждение технологи- ческого оборудования Очистка воздуха и дру- гие операции Производств Охлаждение технологи- ческого оборудования Очистка воздуха и про- чие операции \во изола 2* 1* пороизолс 10—15 зо мастик 6 120* г 60—70 240
* На 1000 м2.
лью возможно применение типовых
проектов сооружений для очистки
сточных вод от мытья автомобилей.
Очищенная вода направляется на
повторное использование; концентра-
ция взвешенных веществ в ней не дол-
жна превышать 30—50 мг/л, а концен-
трация нефтепродуктов — 5—10 мг/л.
Незагрязненные стоки направля-
ют на градирню и после охлажде-
ния в систему оборотного водо-
снабжения.
10.2. Заводы железобетонных
конструкций
Сточные воды заводов железо-
бетонных конструкций делятся на
загрязненные, образующиеся при
промывке оборудования и бетоно-
проводов, в пропарочных камерах
(конденсат), постах формования
труб и на испытательных стендах,
и незагрязненные, образующиеся
при охлаждении оборудования и
сварочных агрегатов.
Загрязненные сточные воды
сбрасываются неравномерно (коэф-
фициент часовой неравномерности
1,5—3). Концентрация механических
примесей (песок, цемент и др.) ко-
леблется в пределах 3—15 г/л.
Незагрязненные стоки сбрасы-
ваются равномерно и, как прави-
ло, направляются в систему оборот-
ного водоснабжения с охлаждением
на градирне.
В стоках пропарочных камер и
постов формования труб содержат-
ся нефтепродукты (эмульсол) кон-
центрацией 50—500 мг/л.
В связи с большой неравномер-
ностью сбрасываемой воды и кон-
центрацией в ней загрязнений тре-
буется устройство усреднителя.
Удельное количество сточных вод
на заводах железобетонных конструк-
342
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
ций и их характеристика приведе-
ны соответственно в табл. 10.4 и 10.5.
Для очистки загрязненных сточ-
ных вод у мест их образования целе-
сообразно применять отстойники,
встроенные в технологические узлы
формования железобетонных конст-
рукций. Время отстаивания 0,5—1 ч.
После этого производится сбор осад-
ка в контейнеры, установленные в
осадочной части отстойника.
Общий загрязненный сток под-
вергают усреднению с гидравличес-
ким или пневматическим взмучива-
Таблица 10.4
Количество производственных
сточных вод на заводах железо-
бетонных конструкций
Вид технологической операции Количество сточных вод, м3 на 1 м3 продукции
загряз- ненных незагряз- ненных
Охлаждение оборудова- ния Промывка оборудова- ния и полов Пропаривание изделий 0,2—0,3 0,1—0,3 0,2—0,5
Таблица 10.5
Характеристика сточных вод заво-
дов железобетонных конструкций
Показатели Значения показателей для стока
от промыв- ки обору- дования из пропа- рочных камер
Концентрация за- грязнений, мг/л: взвешенные ве- 3000— 50—100
щсства масла: от изделий 15 000 30—50 50— 70
» формовки 50—500 50—70
труб pH 7,5 7
нием воды, равномерной перекачке,
отстаиванию в течение 3—4 ч с уда-
лением плавающих нефтепродуктов,
фильтрованию через сетчатые кон-
тейнеры с загрузкой из дробленой
бетонной крошки крупностью 1—3 мм
со скоростью до 5 м/ч. Осадок пере-
дают на иловые площадки-от-
стойники. Подсушенный осадок вы-
возят на свалку инертных отходов.
Для очистки загрязненных произ-
водственных сточных вод, а также
отведения дождевых вод с террито-
рии предприятий возможно приме-
нение соответствующих типовых про-
ектов для сточных вод автохозяйств.
В случае возврата в производство
очищенных сточных вод концентра-
ция взвешенных веществ в них не дол-
жна превышать 50 мг/л, а концентра-
ция нефтепродуктов — 10 мг/л.
10.3. Цементные заводы
В производстве цемента разли-
чают два способа подготовки исход-
ного сырья: мокрый и сухой. При
мокром способе все компоненты
размалываются с применением
воды, и полученный шлам с влаж-
ностью 32—42 % подается на обжиг.
При сухом способе используются
сухие компоненты. Вода в этом слу-
чае расходуется только на аспира-
цию. Сухой способ экономичнее, но
сильно усложняет систему аспира-
ции. В табл. 10.6 приведено удельное
количество воды, расходуемой при
применении того или другого спо-
соба подготовки сырья.
•Загрязненных стоков цементное
производство практически не имеет.
Переливы и аварийные сбросы из
системы оборотного водоснабжения
направляются в дождевую канализа-
цию завода. Дождевые стоки, за-
343
Глава 10. Очистка сточных вод заводов строительных материалов
Таблица 10.6
Количество воды, расходуемой
в производстве цемента
Вид технологи- ческой операции Количество воды, м3 на 1 т цемента
направляемой в оборот расходуемой безвозвратно направляемой в оборот расходуемой безвозвратно
при подготовке сырья спо- собом
мок эым сухим
Охлаждение оборудования 10,4 — 12,2 —
Очистка аспира- ционного возду- ха и другие тех- нологические операции 1,8 0,3
грязненные пылью минерального сы-
рья и цементом, целесообразно транс-
портировать в накопители и после
отстаивания использовать в системе
промышленного водоснабжения.
Общее водопотреблен ие цемент-
ного завода производительностью
2,4 млн. т/год составляет: 80—100 тыс.
м3/сут оборотной воды; 8—11 тыс.
м3/сут свежей технической (расхо-
дуемой безвозвратно) при мокром
способе и 1—3 тыс. м3/сут — при су-
хом способе.
10.4. Стекольные заводы
и производства
В процессе производства стекла
образуются загрязненные шламовые
стоки и незагрязненные стоки от
охлаждения оборудования.
Загрязненные стоки от промыв-
ки и шлифовки стекла и приготов-
ления шлифовальной массы направ-
ляются в свой технологический во-
344
дооборот, откуда после многократ-
ного использования и улавливания
ценных веществ поступают в сеть
шламовой канализации. В эту же сеть
направляются стоки от мытья по-
лов и оборудования и очистки ас-
пирационного воздуха.
Незагрязненные стоки направля-
ются на градирню и после охлаж-
дения возвращаются в производство.
Коэффициент часовой неравно-
мерности сточных вод колеблется
от 1,1 до 1,3.
Стоки керамического и крокус-
ного цехов сбрасываются 1 раз в
смену в течение 20—30 мин.
Удельное количество загрязнен-
ных и незагрязненных сточных вод
приведено в табл. 10.7.
Характеристика общего стока сте-
кольных заводов приведена в табл. 10.8.
Очистка сточных вод стекольных
заводов состоит в их отстаивании с
коагуляцией для выделения взве-
шенных веществ. Во внутрицеховых
Таблица 10.7
Количество сточных вод стеколь-
ных заводов и производств
Вид продукции Количество сточных вод, м3
загрязненных незагрязненных
при прямоточной схеме при водообороте
Листовое (оконное) стекло, 1000 м2 35—135 77—96 8—12
Полированное стекло, 1000 м2 800 300 15—80
Силикат-глыба, 1000 т 350 11 000 700
Стеклоблоки, 1000 т 10 40 5
Пеностекло, 1000 м3 0,5 70 40
Стекловолокно, 140— 4500— 2500—
1000 м3 180 5500 3000
Стеклянные трубы, условных км 55 220 30
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Таблица 10.8
Характеристика общего стока
стекольных заводов
Показатели Значения пока- зателей
Цвет Концентрация загрязнений, мг/л: взвешенные вещества железо Размер взвешенных веществ, мм БПК, мг Оз/л pH Красно-бурый 50—150 3—8 0,001—0,9 5 7—7,5
циклах локальной очистки приме-
няются гидроциклоны и многоярус-
ные отстойники. Шлам стекольных
заводов, как правило, направляет-
ся в шламонакопители без после-
дующего использования.
10.5. Производства строительной
керамики и фаянса
Сточные воды в производствах
строительной керамики и фаянса
образуются при охлаждении обору-
дования, очистке аспирационного и
пневмотранспортного воздуха, мытье
оборудования и полов. Количество
сточных вод приведено в табл. 10.9.
Сточные воды производств стро-
ительной керамики и фаянса загряз-
нены в основном частицами глины
и в незначительном количестве ото-
щающими добавками. Концентрация
этих загрязнений составляет от 3 до
10 г/л; крупность частиц — от 0,001
до 1 мм. Гидравлическая крупность
частиц колеблется от 0,1 до 10 мм/с.
Очистка загрязненных сточных
вод осуществляется в горизонталь-
ных отстойниках при продолжитель-
ности отстаивания не менее 4 ч и
механизированном удалении осадка.
При повторном использовании
очищенных стоков отстойники рас-
считывают на осаждение частиц гид-
равлической крупностью 0,2 мм/с и
более. Частиц меньшей гидрав-
лической крупности около 1 %, и
они не влияют на производствен-
ные процессы.
При необходимости более глубо-
кой очистки стоков применяется
фильтрование через сетчатые контей-
неры с загрузкой из дробленых и от-
сортированных до крупности 1—2 мм
отходов керамического производст-
ва; скорость фильтрования 5—6 м/ч.
Влажность осадка из отстойников
колеблется в пределах 75—90 %. Пос-
ле обезвоживания на иловых площад-
ках-отстойниках осадок может ис-
пользоваться в производстве кирпи-
ча и керамических труб как добавка
к основной массе в количестве до
20 %; при отсутствии этих произ-
водств осадок вывозится на свалку.
Таблица 10.9
Количество сточных вод производств строительной керамики и фаянса
Вил технологической операции Количество сточных вод, м3 на 1 т продукции
загряз- ненных незагряз- ненных загряз- ненных незагряз- ненных загряз- ненных неза! раз- менных
при производстве
керамических труб ПЛИТОК изделий из фаянса
Охлаждение оборудования — 2,5 — 20* — 7
Мытье оборудования, полов, сырья 0,2 “ 25* — 1,8 —
Очистка аспирационного воздуха 1 — 80* — 3,5 —
*На 1000 м2.
345
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
ГЛАВА 11
ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
11.1. Основные принципы
создания замкнутых систем
водоснабжения
Необходимость и целесообраз-
ность создания замкнутых систем
технического водоснабжения от-
дельных производств, предприятий
и промышленных узлов в зависимо-
сти от местных условий может быть
определена тремя основными фак-
торами: дефицитом воды; исчерпы-
ванием ассимилирующей способно-
сти водных объектов, предназначен-
ных для приема сточных вод; эко-
номическими преимуществами по
сравнению с прямоточными систе-
мами водоснабжения и очисткой
сточных вод перед их сбросом в вод-
ные объекты до кондиций, обуслов-
ленных требованиями Правил ох-
раны вод и Государственного вод-
ного надзора.
Применение замкнутых систем
водообеспечения при проектирова-
нии предприятий позволяет разме-
щать эти объекты в районах, имею-
щих ограниченные водные ресурсы,
но обладающих благоприятными
экономико-географическими усло-
виями для развития произво-
дительных сил. Такое инженерно-
экологическое направление разви-
346
тия водного хозяйства является наи-
более прогрессивным и перспектив-
ным, позволяет решить проблему во-
дообеспечения с одновременным
удовлетворением требований, каса-
ющихся охраны окружающей среды.
В настоящее время разработаны
общие принципы создания замкну-
тых систем водного хозяйства на
промышленных предприятиях; к
основным из них можно отнести
следующие:
— создание замкнутых систем
водообеспечения должно сочетать-
ся с организацией безотходного
производства, технология которо-
го ориентирована на максимальное
извлечение из сырья основных про-
дуктов;
— проектирование замкнутых
систем следует начинать с деталь-
ной проработки мероприятий, на-
правленных на вывод отходов из
технологических процессов преиму-
щественно в безводной твердой
форме, а если это невозможно, то
в виде высококонцентрированных
растворов для последующей их ути-
лизации;
— принципиальная схема вод-
ного хозяйства при бессточном
производстве должна включать как
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
минимум один из трех основных
циклов многократного использова-
ния воды: термический для охлаж-
дения; экстрагентный для промыв-
ки, растворения, выщелачивания и
т.д.; транспортный для гидравли-
ческого транспортирования ве-
ществ, материалов и удаления от-
ходов;
— потоки сточных вод следует
разделять по видовому, фазовому,
концентрационному, энтальпийно-
му признакам для разработки соот-
ветствующего способа локальной
очистки каждого потока вплоть до
потоков отдельных стадий техноло-
гического процесса;
— для наиболее водоемких опе-
раций или технологических процес-
сов необходимо установить научно
обоснованные требования к каче-
ству потребляемой в производстве
воды и нормы на качество отводи-
мых сточных вод; первоочередному
отведению на локальную очистку
или обработку подлежат наиболее
загрязненные и нагретые воды;
— при замкнутых системах сле-
дует объединить цехи водоподготов-
ки с цехами локальной очистки
предприятия или группы предпри-
ятий, а также использовать ливне-
вый сток с промышленной площад-
ки в системе оборотного водоснаб-
жения.
При проектировании систем в
обязательном порядке учитывают
возможные отрицательные послед-
ствия (например, возможность био-
логических обрастаний трубопрово-
дов и стен охлаждаемых агрегатов,
загрязнение атмосферы), предус-
матривают соответствующие инже-
нерные мероприятия по предотвра-
щению таких явлений.
Анализ существующих решений
и проектных материалов показы-
вает, что создание экономически
рациональных замкнутых систем
водного хозяйства на предприяти-
ях является достаточно трудной, но
вполне разрешимой задачей. Слож-
ный физико-химический состав
сточных вод, разнообразие содер-
жащихся в них соединений и взаи-
модействие одного с другим дела-
ют невозможным подбор универ-
сальной структуры замкнутых схем.
Создание таких систем на предпри-
ятиях зависит от особенностей тех-
нологии, технической оснащенно-
сти, требований к качеству полу-
чаемой продукции и используемой
воды и т.д.
Решение вопроса использования
воды на промышленных предпри-
ятиях по замкнутому циклу тесно
связано с разработкой технологии
основного производства. Необходи-
мо создавать единую систему вод-
ного хозяйства предприятия, вклю-
чающую водоснабжение, водоотве-
дение, очистку сточных вод и их
подготовку для технического во-
доснабжения, а также исключаю-
щую сброс сточных вод в водные
объекты.
Свежая вода из водных источ-
ников должна использоваться толь-
ко для подпитки замкнутых систем
(при недостатке очищенных сточ-
ных вод для восполнения потерь
воды в этих системах), для питье-
вых и хозяйственно-бытовых целей,
а также для технологических опе-
раций, в которых очищенные сточ-
ные воды не могут быть использо-
ваны в соответствии с условиями
гигиены и специальными требова-
ниями технологии производства.
347
Глава II. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Современные технология и тех-
ника очистки обеспечивают получе-
ние воды по существу любой задан-
ной степени чистоты из любой
сточной воды, т.е. создание замк-
нутых систем может тормозиться
только причинами экономического
характера.
Для достижения наилучших тех-
нико-экономических показателей
при создании замкнутых систем во-
доснабжения на предприятиях дол-
жны также прорабатываться следу-
ющие вопросы: максимальное вне-
дрение воздушного охлаждения вме-
сто водяного; многократное (каскад-
ное) использование воды в техно-
логических процессах, в том числе
и с целью получения наименьшего
объема загрязненных сточных вод,
для обезвреживания которых мож-
но подобрать эффективные локаль-
ные методы очистки; регенерация
отработанных кислот, щелочных и
солевых технологических растворов
с использованием извлекаемых про-
дуктов в качестве вторичного сырья.
Создание замкнутых водооборот-
ных систем предопределяет необ-
ходимость разработки научно обо-
снованных требований к качеству
воды, используемой во всех техно-
логических процессах и операциях.
Как показывает практика, в боль-
шинстве технологических процессов
нет необходимости в использовании
питьевой воды, поэтому целесооб-
разно в каждом конкретном случае
определять максимально допусти-
мые пределы основных показателей
качества воды, которые оказывают
решающее влияние на качество по-
лучаемого продукта или безаварий-
ную работу технологического обо-
рудования.
348
Локальная очистка сточных вод
для их повторного использования в
производстве во многих случаях де-
шевле их полной очистки в соот-
ветствии с существующими требо-
ваниями, а создание замкнутых сис-
тем, предусматривающих полное
выделение всех компонентов из
сточных вод, является важнейшей
составной частью безотходного
производства.
Научно-техническую задачу со-
здания экономически обоснованных
замкнутых систем можно сформу-
лировать следующим образом: затра-
ты на регенерацию воды из сточ-
ных вод и затраты на доведение об-
разующихся при очистке сточных
водосадко в до товарного продукта
или вторичного сырья должны быть
ниже суммарных затрат на водопод-
готовку и очистку сточных вод до
показателей, позволяющих сбрасы-
вать последние в водные объекты.
При создании замкнутых систем
водного хозяйства проектирование
систем водоснабжения и канализа-
ции промышленных предприятий
должно проводиться одновременно
с проектированием основного про-
изводства.
Наибольший опыт в разработке
замкнутых систем водоснабжения
предприятий накоплен в химичес-
кой, нефтехимической, нефтепере-
рабатывающей отраслях промыш-
ленности, гальванических производ-
ствах. Это обусловлено тем, что сточ-
ные воды различных производств
данных отраслей содержат весьма
токсичные ингредиенты, поэтому
сброс таких вод в водоемы даже пос-
ле очистки до уровня ПДК не все-
гда гарантирует экологическую бе-
зопасность для живой природы.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
11.2. Примеры схем использова-
ния воды в замкнутых системах
Разработку замкнутых систем
водного хозяйства промышленных
предприятий можно осуществлять
постадийно — с постепенным уве-
личением доли, воды, используемой
в обороте. Начальным = этапом в со-
здании таких систем должно быть
определение научно обоснованных
требований к качеству воды, ис-
пользуемой во всех технологических
процессах и операциях. В большин-
стве случаев для выполнения техно-
логических операций нет необходи-
мости использовать питьевую воду.
В то же время следует определить
те показатели воды, которые оказы-
вают решающее влияние на каче-
ство получаемого продукта, устано-
вить их допустимые пределы. Это по-
зволяет создать рациональные сис-
темы оборотного использования
воды. Для обеспечения санитарно-
гигиенической и токсикологичес-
кой безопасности при использова-
нии очищенных промышленных и
городских сточных вод в оборотных
системах водоснабжения на действу-
ющих крупных предприятиях целе-
сообразно проводить комплексные
исследования для разработки опти-
мальной схемы очистки оборотных
вод.
Ниже рассмотрены схемы замк-
нутых систем водообеспечения, ко-
торые можно использовать в хими-
ческой и смежных с ней отраслях про-
мышленности в качестве аналогов.
На основе опыта работы систе-
мы очистки и повторного использо-
вания сточных вод ЛенНИИгипро-
химом разработана принципиаль-
ная схема водоснабжения фосфор-
ного производства для Чимкент-
ского ПО «Фосфор» без сброса
сточных вод в водоемы (рис. 11.1).
Она включает в себя четыре ло-
кальные оборотные системы: ох-
лаждения аппаратов, технического
водоснабжения, мокрых газопыле-
очистки и пылеулавливания.
Основным процессом, определя-
ющим загрязненность фосфорсодер-
жащих сточных вод, является кон-
денсация фосфора; pH сточных вод
и содержание взвешенных веществ
в них зависят от способа подготов-
ки шихты.
Оборотная вода для орошения
печного газа используется после
отделения фосфора в ваннах кон-
денсаторов, в которых поддержи-
вается постоянный уровень воды. По
мере накопления фосфора загряз-
ненная вода вытесняется из ванн в
бак сточных вод, а при перекачи-
вании накопившегося фосфора в
хранилище в ванны поступает под-
питочная вода.
Опыт эксплуатации замкнутой
системы технического водоснабже-
ния на Чимкентском ПО «Фосфор»
(Казахстан) показал, что очистку
фосфорсодержащих сточных вод с
целью их повторного использования
целесообразно ограничить удалени-
ем из них взвешенных веществ при
условии стабильного поддержания
нейтральной среды в системах кон-
денсации фосфора. Если фосфорсо-
держащие сточные воды имеют кис-
лую реакцию, то осветленную воду
нейтрализуют известковым молоком
и вторично осветляют. Как показал
опыт работы, присутствующие в
очищенных сточных водах приме-
си, специфические для данного
производства, не оказывают отри-
цательного влияния на технологи-
349
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.1. Принципиальная схема оборотной системы водоснабжения фосфорного произ-
водства, работающего без сброса сточных вод (цифры в скобках — расход воды в м3/ч):
А — система охлаждающего водоснабжения; Б — система мокрой газопылеочистки; В — система
технического водоснабжения; Г — система мокрой пылеуборки; I — свежая вода; II — оборот-
ная вода; III — потери воды; / — градирни; 2 — лаборатории; 3 — узел очистки сточных вод; 4 —
секции накопителей сточных вод; 5 — узел мокрой газопылеочистки; 6 — узел технологических
процессов производства фосфора; 7 — теплообменные аппараты; 8 — узел мокрой пылеуборки;
9 — насосная станция
ческие процессы и качество полу-
чаемых продуктов производства.
Очистка локального потока сточных
вод от аппаратов газопылеочистки
сводится к выделению взвешенных
веществ и регенерации абсорбци-
онных растворов. В отдельном цик-
ле используется вода для мокрой
пылеуборки.
Накопление растворимых приме-
сей в замкнутом цикле исключает-
ся вследствие большого расхода
воды на гранулирование шлака, где
вода безвозвратно теряется, а при-
меси выводятся с отходами.
В производстве экстракционной
фосфорной кислоты из флотацион-
350
ного концентрата фосфорита Кара-
тау и аммофоса замкнутая система
водного хозяйства, разработанная
НИИ удобрений и инсектофунгици-
дов совместно с Уралгипрохимом,
внедрена на Алмалыкском химичес-
ком заводе (рис. 11.2).
Возможность работы по замк-
нутому циклу обеспечивается тем,
что количество свежей воды, вво-
димой в процесс, равно количеству
воды, выводимой с товарной
H2SiF6, фосфогипсом, шламом от
нейтрализации сточных вод, целе-
выми продуктами (удобрениями,
фтористыми солями) и отходящи-
ми газами.
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 11.2. Схема использования воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной
фосфорной кислоты и аммофоса на Алмалыкском химическом заводе:
А — цех экстракции Н3РО4, Б — цех аммофоса; / — оборотная осветленная вода; // — кислые
сточные воды; /// — фосфогипс; IV — нагретая оборотная вода; V — оборотная охлажденная
вода; VI — свежая вода; I — сборник кислых сточных вод; 2 — станция нейтрализации и
осветления; 3 — градирня для осветленной воды; 4 — сборники оборотной осветленной воды;
5 — сборники оборотной охлажденной воды; 6 — градирня для оборотной охлаждающей воды;
7 — сборники нагретой воды
Кислые фторсодержащие сточ-
ные воды образуются в цехе экстрак-
ционной фосфорной кислоты при
санитарной абсорбции фторсодер-
жащих газов (скрубберная жид-
кость), после промывки полотен
вакуум-фильтров и фосфогипса, в
барометрических конденсаторах
отделения фильтрования, а также
после смыва оборудования и пло-
щадок. Для уменьшения количества
кислых фторсодержащих сточных
вод, поступающих на нейтрализа-
цию, эти воды после барометричес-
кого конденсатора используются
для промывки полотен фильтров,
а затем фосфогипса. На станции
нейтрализации кислые фторсодер-
жащие сточные воды обезврежива-
ются известковым молоком, при
этом соединения фтора и фосфора
выделяются в виде малораствори-
мого осадка. После отделения осад-
ка в отстойниках осветленная вода
охлаждается на градирнях и возвра-
щается в производство,
В производстве аммофоса с це-
лью ликвидации образования кис-
лых сточных вод, содержащих
ионы аммония, в качестве погло-
тителя аммиака используют не
воду, а фосфорную кислоту, кото-
рую возвращают в технологический
процесс. Кислые фторсодержащие
сточные воды из санитарных скруб-
беров используют для увлажнения
продукта в грануляторе и промыв-
ки газов, поступающих из сушиль-
ного барабана в скруббер-циклон.
Скрубберная жидкость непрерыв-
но циркулирует в замкнутом цик-
ле (скруббер-гранулятор). Таким
образом, на заводе работают две
оборотные системы: 1) техничес-
кого водоснабжения с повторным
использованием кислых фторсодер-
жащих сточных вод после их обез-
вреживания, осветления и охлаж-
351
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
дения; 2) охлаждающего водоснаб-
жения.
Потери воды в оборотной охлаж-
дающей системе восполняются све-
жей водой, а в оборотной системе
технического водоснабжения —
продувочной водой оборотной ох-
лаждающей системы.
Принципиальная схема водо-
пользования, исключающая сброс
сточных вод в водные объекты, раз-
работана ВНИИ синтетического во-
локна и ВНИИВпроектом для за-
вода по производству капроновых
нитей и волокна. Схема подготовки
сточных вод для повторного исполь-
зования включает совместную очи-
стку производственных и бытовых
сточных вод на внеплощадочных со-
оружениях и совместную очистку
условно чистых и поверхностных вод
флотацией (рис. 11.3).
Оба потока сточных вод раздельно
проходят через открытые фильтры 77,
затем объединенным потоком — че-
рез сооружения доочистки 17, после
чего охлаждаются и возвращаются в
производство. Для доочистки сточ-
ных вод предложено использовать
процессы сорбции или озонирова-
ния. Концентрированные сточные
воды совместно с обезвоженными
осадками, образующимися при очи-
стке всех потоков сточных вод, и с
регенерационными растворами во-
доподготовки сжигаются.
Рис. 11.3. Принципиальная схема использования воды в производстве (Л) капроновых
нитей и волокна:
/ — продувочная вода; II — оборотная охлаждающая вода; III — смесь очищенных и дочищен-
ных производственных, бытовых, условно чистых и поверхностных сточных вод; IV — концен-
трированные сточные воды; V — фильтрованная свежая вода; VI — обессоленная свежая вода;
VII — смесь производственных и бытовых сточных вод; VIII — условно чистые сточные воды;
IX — поверхностные сточные воды; X — осадок первичных отстойников; XI — избыточный
активный ил; XII — свежая вода из источников; XIII — регенерационные растворы ионитиых
фильтров; XIV — зола; 1 — градирня; 2 — сборник поверхностных сточных вод; 3 — усредните-
ли; 4 — решетка; 5 — песколовка; 6 — флотатор; 7 — первичный отстойник; 8 — приемные
емкости; 9 — окситенк; 10 — вторичный отстойник; II — открытые фильтры; 12 — ионообмен-
ный фильтр; 13 — скорые напорные фильтры; 14 — микрофильтр; 15 — флотационный илоуп-
лотнитель; 16 — отделение обезвоживания; 17 — отделение доочистки сточных вод (адсорбер,
озонатор и др.); 18 — установка огневого обезвреживания; 19 — отстойник
352
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
На рис. 11.4 приведена принци-
пиальная схема использования
воды в производстве катионных
красителей.
Данная схема включает: предва-
рительное извлечение хлорида цин-
ка из рассолов I группы и последу-
ющее использование этих рассолов
в производстве, выделение соляно-
кислого фенил гидразина и сульфа-
та натрия из рассолов II группы и
последующую совместную очистку
рассолов I и II групп от органичес-
ких соединений. Для очистки рас-
солов от органических соединений
используется метод их обработки
гипохлоритом натрия. При соблю-
дении оптимальных условий про-
цесса хлорид цинка извлекается на
90—95 %, фенил-гидразин — на 90—
92 %, а сульфат натрия — на 83—
85 %; остаточная ХПК рассола, воз-
вращаемого в производство, не пре-
вышает 400 мг/л, содержание хло-
рида натрия — 8—10 %.
Замкнутая схема водопользова-
ния участка никелирования. Про-
мывная вода (рис. 11.5) из первой
ванны улавливания 2 насосом 3 по-
дается в бак исходного раствора 4 и
подвергается обработке методом
обратного осмоса на аппарате
«фильтр-прессового» типа 5. Филь-
трат поступает в емкость для сбора
фильтрата 7, а концентрат возвра-
щается в бак 4. Концентрат из бака 4
после достижения определенной
концентрации сернокислого нике-
ля (около 15 г/л) перекачивается
насосом аппарата 5 в бак 6. В баке 7
объем раствора доводится до тре-
буемого уровня водой второй ван-
Производство
Рассолы
! > Ш //
ZnCl2
I
В производство
Рис. 11.4. Принципиальная схема использования воды в замкнутом цикле в производстве
катионных красителей. Пояснения в тексте
353
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.5. Замкнутая схема регенерации никельсодержащего электролита из промыв-
ных вод:
1 — ванна электромеханического никелирования; 2 — ванна улавливания; 3 — вторая ванна улав-
ливания; 4 — емкость исходного раствора; 5 — обратноосмотический аппарат первой ступени обра-
ботки; 6 — емкость сбора концентрата; 7 — емкость сбора фильтрата; 8 — обратноосмотический
аппарат второй ступени обработки; 9 — одноплунжерный насос; 10 — трехплунжерный насос; 1 —
поток концентрата первой ступени обработки; II — поток фильтрата первой ступени обработки;
III— поток концентрата второй ступени обработки; IV — поток фильтрата второй ступени обра-
ботки; V — подвод деионизованной воды; VI, VII — перемещение деталей в процессе промывки
ны улавливания 2, содержащей око-
ло 0,02 г/л серно-кислого никеля. Пос-
ле обработки раствора на аппарате 5
среднее содержание серно-кислого
никеля составит 0,33 г/л. Далее ра-
створ из бака 7 направляется на об-
работку на обратноосмотическом ап-
парате 8. Фильтрат с содержанием
NiSO4 ~ 0,05 г/л направляют в пер-
вую ванну улавливания 7, а концен-
трат возвращают на рециркуляцию
в бак 7 до достижения концентра-
ции NiSO4 2 г/л, после чего кон-
центрат сбрасывается в бак 4. Пре-
дусмотрена подача промывной воды
из ванны 2 через аппарат 8 в пер-
вую ванну улавливания 1 для дове-
дения промывной воды до требуе-
мого объема.
В схеме предусмотрена очистка
промывной воды второй ванны
улавливания 2 на обратноосмоти-
ческом аппарате 8 (или в случае
низкой селективности мембран пре-
дусмотрен метод ионного обмена).
Объем промывной воды ванны 2
пополняется до требуемого уровня
деионизованной водой.
По мере заполнения бака сбора
концентрата 6 производится до-
полнительное доконцентрирование.
При этом фильтрат направляется в
354
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
бак 4 и далее подвергается двухсту-
пенчатой обработке. Концентрат
возвращается в бак 6. По достиже-
нии необходимой концентрации
раствор направляется в технологи-
ческую ванну 14 насосом 3.
Замкнутая схема водопользова-
ния участка цинкования. Специфи-
ка создания технологии разделения
цинксодержащих растворов заключа-
ется в возможности образования
осадка гидроксида цинка в услови-
ях концентрирования солей цинка
при изменяющихся концентрациях
цинка в растворе.
Замкнутая система водопользо-
вания участка цинкования приве-
дена на рис. 11.6, она работает сле-
дующим образом.
Промывная вода из первой ван-
ны улавливания 5, скорректирован-
ная по pH, насосом 8 через меха-
нический фильтр 7 подастся в бак
исходного раствора /7. После запол-
нения бака II раствор концентри-
руется в одну ступень аппаратом 13.
Концентрат направляется в бак 11,
а фильтрат — в бак 10, который за-
тем подается на вторую ступень об-
работки обратным осмосом на
аппарате 75. Полученный фильтрат
возвращается в первую ванну улав-
ливания 5, а концентрат — на ре-
циркуляцию в бак 10. После обра-'
ботки раствора на аппарате 75 ос-
тавшийся раствор из бака 10 само-
теком подается в бак 77. Подача
воды из ванны улавливания 6 в ван-
ну улавливания 5 производится на-
сосом 8. Раствор из бака 77 через
аппарат 13 направляется в бак сбо-
ра концентрата 12. Коррекция pH
Рис. 11.6. Замкнутая система водопользования участка цинкования:
/—4 — технологическая ванна цинкования; 5 — первая ванна улавливания, 6 — вторая ванна
улавливания; 7— механический фильтр; 8—9 — химический’насос; 10, 14 — баки фильтрата; 11 —
бак исходного раствора; 12 — бак концентрата; 13, 15 — обратноосмотические аппараты; 16 —
бак 4%-го раствора; 17 — ионообменный фильтр; 18 — высоконапорный насос
355
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
воды в первой ванне 5 осущест-
вляется раствором соляной кисло-
ты. Промывные воды второй ван-
ны улавливания направляются в
аппарат 15. Фильтрат подается в
емкость 14, а концентрат — в ем-
кость 10 на рециркуляцию. Фильт-
рат из емкости 14 направляется во
вторую ванну улавливания насосом 8.
Раствор из бака сбора концентрата 12
направляется на обработку обратным
осмосом на аппарате 13. При этом
концентрат возвращается в бак 12
на рециркуляцию, а фильтрат — в
бак 10. При достижении в фильтра-
те ZnSO4 более 10 г/л последующие
порции направляются в бак 11 и
подвергаются обработке по техно-
логии, описанной выше. Получае-
мый концентрат в баке 12 подвер-
гается дальнейшему концентриро-
ванию и после предварительной
коррекции pH направляется в тех-
нологическую ванну.
Промывка всей системы осуще-
ствляется деионизованной водой с
pH 4—5 ед. Деионизованная вода
подается в бак 10, где производится
коррекция pH раствора 36%-й со-
ляной кислотой. Далее осуще-
ствляется промывка аппаратов 13
п 15. Коррекция раствора по pH (или
СГ) перед подачей в технологичес-
кую ванну осуществляется сле-
дующим образом. Раствор из бака 12
насосом 9 подается на ионо-
обменный фильтр 17, заполненный
ионообменной смолой (АН-31 или
АВ-17-8 в ОН-форме). Ионообмен-
ный фильтр работает в режиме взве-
шенного слоя. Причем количество
загрузки в ионообменном фильтре
точно соответствует необходимому
количеству для поглощения требу-
емого количества СГ-ионов.
Перед регенерацией смола про-
мывается водой с pH 4—5 ед. из ем-
кости 10 (1,5—2,0 объема раствора
на объем смолы) с интенсивностью
подачи раствора 2 л/ч. Регенерация
отработанной смолы осуществ-
ляется 4%-м раствором NaOH из
бака 16. Интенсивность подачи ра-
створа щелочи 3 л/ч. Промывка
фильтра после регенерации осуще-
ствляется деионизованной водой из
бака 14 с интенсивностью 5 л/ч. Элю-
ат и первые порции промывной
воды можно направлять на реге-
нерацию Na-катионитовых фильт-
ров котельной предприятия.
Замкнутая схема водопользова-
ния участка хромирования. Техно-
логическая схема представлена на
рис. 11.7. Промывная вода из ванны
улавливания перекачивается в бак
исходного раствора 1, откуда насо-
сом 5 подается на Н-катионитовый
фильтр 7. Подача раствора осуще-
ствляется с нагрузкой 3 л/ч. Фильт-
рат направляется в бак сбора филь-
трата 9. После окончания процесса
ионообменной сорбции, где на по-
верхности смолы сорбируются ка-
тионы С13+, Zn2+ и др., а в фильт-
рат проходят ионы SO42-, NO3",
С12О72-, Н-катионитовый фильтр
промывается деионизованной водой.
Подача воды из бака 4 осуществля-
ется со скоростью 2—3 л/ч (1,5—2,0
объема воды на объем загрузки Н-
катионитового фильтра).
Фильтрат из емкости 9 подается
на двухступенчатое концент-
рирование методом обратного ос-
моса, аналогично схеме обработки
никельсодержащих промывных вод
(см. рис. 11.5).
Регенерация Н-катионитового
фильтра осуществляется 20%-м ра-
356
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Исходный раствор
Сжатый воздух
Сжатый воздух
Вода из
водопровода
На обратно- H2SO4
осмотический аппарат
Рис. 11.7. Замкнутая схема водопользования участка хромирования.
1 — бак раствора; 2 — бак с раствором H2SO4; 3 — бак с раствором NaOH; 4 — бак с деионизо-
ванной водой; 5, 12 —химический насос; 6 — ротаметры; 7 — катионитовыс фильтры; 8 — бак
раствора Сг+3; 9, 17 — баки раствора H2SO4; 10, 11 — баки растворов NaOH и Н2О2; 13 — реактор
окисления; 14 — механический фильтр, 15 — сорбционный фильтр; 16 — бак с раствором Сг3*,
Сг6*; 18 — анионитовый фильтр; 19 — бак с раствором NajSO,
створом серной кислоты (5—7 объе-
мов кислоты на объем ионообмен-
ной смолы) с нагрузкой 2—3 л/ч.
Раствор подается насосом 5 из емко-
сти 2.
Раствор из емкости 8, содержа-
щий ионы Сг’\ Zn2+, Fe2+, направ-
ляется в реактор 13. Подача раство-
ра осуществляется насосом 12. В этот
же реактор одновременно при не-
прерывном перемешивании пода-
ются растворы 30%-й щелочи и
30%-й перекиси водорода. Пере-
мешивание осуществляется при
помощи сжатого воздуха. Избыточное
давление в аппарате^ 13 составляет до
0,6 кг/см2, pH среды поддержива-
ется на уровне 9,5—9,6; температу-
ра — не более 50—60’ С.
После процесса окисления ре-
акционная смесь подается на
механический фильтр 14 и затем на
сорбционный фильтр 75, заполнен-
ный активированным углем. Филь-
трат направляется в емкость 16. С це-
лью полного извлечения из раство-
ра перекиси водорода предусмотре-
на многократная рециркуляция ра-
створа из емкости 16 через сорбци-
онный фильтр 75 насосом 72. Убе-
дившись в отсутствии перекиси во-
дорода, раствор после сорбционно-
го фильтра направляют в емкость 77,
туда же насосом 5 подается раствор
из емкости 2 или 9 для доведения
pH раствора в емкости 77 до 3,0—
3,5. Далее раствор из емкости 77 на-
сосом 72 подается на анионитовый
фильтр 18. Фильтрат, содержащий
Na2SO4, направляется на локальные
очистные сооружения или электро-
литическую обработку с целью по-
357
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
лучения NaOH и H2SO4. Регенера-
ция анионитового фильтра осуще-
ствляется 20%-м раствором серной
кислоты. Элюат направляется в ем-
кость 9. Промывка фильтров осуще-
ствляется деионизованной водой. Пер-
вые порции направляются в бак 9,
последующие — в бак 2.
В большинстве случаев не уда-
ется создать полностью замкнутую
систему водоснабжения одного
предприятия, тогда должен про-
рабатываться вариант замкнутос-
ти водообеспечения для группы
предприятий или промышленно-
го узла.
На предприятиях калийной
промышленности с галургическим
способом обогащения вода исполь-
зуется: для охлаждения техноло-
гического и вспомогательного обо-
рудования и перерабатываемого
продукта; в технологическом про-
цессе — для приготовления реа-
гентов, на нужды аспирации, про-
мывку оборудования; на мытье по-
лов и полив территорий промпло-
щадок, а также на технологичес-
кие нужды котельных и ТЭЦ руд-
ников.
Как правило, для таких пред-
приятий проектируют две оборот-
ные системы охлаждающего водо-
снабжения, что обусловлено раз-
личием требований к качеству обо-
ротной воды. В частности, солесо-
держание оборотной воды, исполь-
зуемой для охлаждения оборудова-
ния, должно быть не более 1 г/л,
а солесодсржание воды, используе-
мой для охлаждения перерабаты-
ваемого продукта, — не более 15 г/л.
При таких условиях даже после-
довательное использование проду-
вочной воды первой системы в ка-
честве подпитки второй системы
приводит к образованию большого
количества сточных вод и невоз-
можности полного их использова-
ния на технологические нужды.
Препятствием для сокращения ко-
личества продувочных вод, дости-
гаемого за счет увеличения коэф-
фициента концентрирования обо-
ротной воды, является необходи-
мость проведения стабилиза-
ционной обработки воды.
Современные методы и способы
защиты оборудования и трубопро-
водов оборотных систем от корро-
зии, солеотложен и й и биообраста-
ний позволили практически полно-
стью исключить сброс продувочных
вод в водоем, поскольку последние
можно использовать для технологи-
ческих нужд. Предлагаемые решения
дали возможность снизить удельное
потребление свежей воды до 2—3 м3
на 1 т 100%-го К2О.
Применение перечисленных ре-
комендаций позволило полностью
исключить сброс сточных вод в
водоем, а потребление свежей
природной воды ограничить толь-
ко обеспечением хозяйственно-бы-
товых нужд. Принципиальная схе-
ма водоснабжения и водоотведения
предприятий и города приведена на
рис. 11.8. Для одного из производ-
ственных объединений, состояще-
го из трех рудоуправлений, замк-
нутая система позволяет исключить
потребление 12,2 млн. м3 техничес-
кой воды, что обусловлено исполь-
зованием дождевых стоков объемом
1,46 млн. м3/год и 10,74 млн. м3 го-
родских сточных вод.
Представляет интерес проект
замкнутой системы водоснабжения
Тобольского нефтехимического
358
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 11.8. Принципиальная схема замкнутой системы водоснабжения предприятий ка-
лийной промышленности:
I — хозяйственно-питьевой водопровод, II — хозяйственно-бытовая канализация; III — дож-
девая канализация; IV — очищенный поверхностный слой; V — городская канализация; VI —
очищенные сточные воды, поступающие на использование в систему промводоснабжения; VII —
очищенные сточные воды, поступающие на земледельческие поля орошения; VIII — вода на
повторное использование; I — сооружения для аккумулирования и очистки поверхностного
стока; 2 — городские очистные сооружения; 3 — город; 4 — рудоуправление
комбината и промышленного узла,
предусматривающий использование
в этой системе смеси очищенных
хозяйственно-бытовых и промыш-
ленных сточных вод (рис. 11.9).
В настоящее время завершается
внедрение замкнутой системы вод-
ного хозяйства 1-й очереди строи-
тельства Тобольского нефтехими-
ческого комплекса, включающей
газофракционную установку, про-
изводства дивинила из изобутана,
изопрена из изопентана, изопрена
из изобутилена и формальдегида,
строительную базу, ТЭЦ и город. Со-
здание такой системы потребовало:
— разработки и внедрения но-
вого метода одностадийного дегид-
рирования бутана в производстве
дивинила, что обеспечило умень-
шение количества сточных вод бо-
лее чем в 100 раз;
— применения аппаратов воз-
душного охлаждения, что позволи-
ло снизить расход воды примерно в
2 раза;
— организации локальных замк-
нутых систем технического водо-
снабжения с использованием для
очистки методов отпарки, ректифи-
кации, нейтрализации, отстаива-
ния;
— использования метода, гидро-
каталитического разложения для
очистки сточных вод производства
изопрена из изобутилена и фор-
мальдегида;
— комплексной схемы очистки
объединенного потока сточных
вод производств дивинила и изоп-
рена;
— беспродувочного режима ра-
боты оборотных охлаждающих сис-
тем.
359
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.9. Принципиальная схема замкнутой системы водообеспечения Тобольского
промышленного узла:
А — Тобольск; Б — стройбаза; В — ТЭЦ; Г — нефтехимический комбинат; / — речная вода; II —
хозяйственно-питьевая вода; III— подземная вода; IV — промывные воды, V — осветленная
вода; VI — оборотная вода; VII — фильтровальная вода; VIII — химически загрязненные сточные
воды; IX — ливневые воды; I — подземные водозаборы, 2 — станция очистки химстоков; 3 —
накопитель ливневых вод; 4 — узел очистки ливневых вод, 5 — фильтровальная станция, 6 —
станция осветления; 7 — узел очистки промывных вод; 8 — станция очистки хозяйственно-
бытовых стоков
Производственные сточные воды
последовательно проходят тонко-
слойные отстойники, окситенки,
биосорберы, каркасно-засыпные
фильтры, после чего смешиваются
с очищенными городскими водами
и объединенным потоком направ-
ляются в оборотную охлаждающую
систему для восполнения потерь
воды.
Городские сточные воды после-
довательно проходят тонкослойные
отстойники, окситенки, каркасно-
засыпные фильтры, контактный ре-
зервуар, где обрабатываются хло-
ром, после чего смешиваются с
очищенными производственными
сточными водами.
При охлаждении воды на гра-
дирнях ее потери составляют: на
360
испарение — не более 1,8 %; с ка-
пельным уносом — не более 0,15 %;
5—8 % оборотной воды подвергает-
ся очистке от взвешенных веществ
в фильтрах типа ВСФ-2000.
Возвращаемой в производство во-
дой обеспечивают все технологи-
ческие потребности нефтекомплекса.
Вода из Иртыша забирается прак-
тически только на хозяйственно-пи-
тьевые нужды и лишь изредка, в
жаркие месяцы, подается в произ-
водство.
Замыкают безотходную техноло-
гическую схему водного хозяйства,
спроектированную для Тобольско-
го промузла, процессы обработки
шламов, образующихся при очист-
ке воды. Шламы от ливневых и про-
мывочных вод промораживают с
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
целью обезвоживания и уменьше-
ния объема, после чего их исполь-
зуют для засыпки оврагов, планиров-
ки территории и т.п. Шламы от бы-
товых и производственных сточных
вод прогревают до 200 “С и обезво-
живают на ленточных фильтрах, а
потом сжигают.
На случай аварийных ситуаций
в схеме предусмотрены емкости для
приема избыточных стоков и соот-
ветствующее резервное оборудова-
ние. Николаевский межколхозный
гидролизно-дрожжевой завод, по-
строенный по проекту института
«Южгипробиосинтез», не сбрасы-
вает сточные воды в водоемы. Ос-
новную часть стоков гидролизно-
дрожжевого цеха, так называемую
последрожжевую бражку, направля-
ют на очистку, проводимую в два
этапа в биоокислителях различного
типа, а также на цементный завод,
где ее используют взамен чистой
речной воды для приготовления
сырьевого шлама. Таким образом,
хотя гидролизно-дрожжевой завод
по-прежнему забирает речную воду,
в итоге она экономится, поскольку
ее в еще больших количествах уже
не забирает цементный завод.
На рис. 11.10 приведена схема
водоснабжения, очистки и утили-
зации стоков Николаевского гидро-
лизно-дрожжевого завода.
В биоокислителях 14 обоих ти-
пов стоки очищаются при непре-
рывной воздушной продувке с ис-
пользованием активного ила. Он
представляет собой хлопьеобразную
массу, насыщенную микроорганиз-
мами, способными «переваривать»
органические отходы. Питаясь отхо-
дами, микроорганизмы размно-
жаются, так что образуется избы-
ток активного ила, представляющий
собой товарную ценность. После
биоокислителей, а также после пес-
коловки 10. ил отстаивается в от-
стойниках 11, затем необходимую
часть его возвращают в технологи-
ческий цикл, а избыток отбирают
и через насосно-воздуходувную
станцию 13 подают в цех товарного
ила. Осветленную воду из отстойни-
ков направляют в биологические
пруды 25, из которых возвращают на
градирню 3, подают на полив или в
смеси с отработанными стоками —
на цементный завод.
Описанная безотходная техноло-
гическая схема позволяет дополни-
тельно вырабатывать более 300 т
кормовых дрожжей ежегодно. Це-
ментный завод, используя стоки
взамен речной воды, уменьшил
влажность шлама на 2 %, что по-
зволило сократить годичный расход
горючего газа, используемого для
сушки, на 23 млн. м3.
Разработка замкнутой системы
водоснабжения Калушского промыш-
ленного узла (Украина). В состав си-
стемы входят химические, химико-
металлургические, горнодобываю-
щие, энергетические и другие пред-
приятия. На территории промыш-
ленного узла расположен населен-
ный пункт. Химические предприя-
тия в основном крупнотоннажные,
производства которых перерабаты-
вают хлор. Они потребляют значи-
тельное количество речной и арте-
зианской воды.
Загрязнения сточных вод про-
мышленного узла имеют сложный
состав. Каждый вид сточных вод (хо-
зяйственно-бытовые, минерализо-
ванные, загрязненные органически-
ми соединениями, ливневые и
361
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.10. Схема водоснабжения, очистки и утилизации стоков Николаевского гидро-
лизно-дрожжевого завода:
I — речная вода; II — пожарная вода; /// — техническая вода; IV — нагретая вода; V — грязная
вода; VI — очищенная вода; VII — бражка; VIII — ил на сушку; IX — первичный ил; X —
активный ил; 1 — расходомер речной воды; 2 — резервуары-накопители; 3 — градирня; 4 —
насосная второго подъема, 5 — гидролизно-дрожжевой цех; 6 — резервуар нагретой воды, 7 —
резервуар грязных стоков, 8 — насосная грязных стоков; 9 — приемная камера; 10 — песколов-
ки; II — первичные отстойники; 12 — резервуары бражки; 13 — насосно-воздуходувная стан-
ция, 14 — биоокислитсли I ступени; 15 — флотатор; 16 — газоотделитель; 17 — насос, 18—
вторичные отстойники; 19 — сборник рециркуляционного ила дрожжерастительных аппаратов;
20 — то же, аэротенков; 21 — сборник первичного ила узла механической очистки; 22 — камера
смешения; 23 — аэротенк-смеситель; 24 — вторичные отстойники аэротенков; 25 — биологи-
ческие пруды; 26 — сборник очищенных стоков; 27 — цех товарного активного ила
362
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
гипохлоритные) отводится по ин-
дивидуальной канализации. Прин-
ципиальная схема водопотреблсния
и водоотведения со сбросом сточ-
ных вод в р. Днестр показана на рис.
11.11. Расход производственной воды
составляет 59,9 тыс. м3/сут. Источни-
ком производственного водоснабже-
ния является Рожнятковское водо-
хранилище (на р. Чечве) с макси-
мальной водоотдачей 95,0 тыс. м3/сут.
Переброска части стока рек Лом-
мицы и Дубы позволяет увеличить
отдачу водохранилища до 173,0 тыс.
м3/сут. В Днестр сбрасывается 53,4 тыс.
м3/сут сточных вод (с учетом
дренажных вод Домбровского карь-
ера). Со стоками в реку поступает
более 300 т/сут солей. Потребность
промышленного узла в производ-
ственной воде в ближайшие годы
составит около 180,0 тыс. м3/сут, т.е.
превысит возможный водозабор из
Чечвы; количество отводимых сточ-
ных вод должно возрасти до 66,0 тыс.
м3/сут, общее солссодержание мо-
жет достигнуть 350 т/сут.
Сброс стоков промышленного
узла с соблюдением ПДК вредных
веществ возможен только при ус-
ловии значительного разбавления их
речной водой. Поэтому потребуется
строительство нового водохранили-
ща для обеспечения дополнитель-
ной подачи 600 тыс. м3/сут воды.
Ниже приведена санитарная харак-
теристика вод Днестра.
Нецелесообразность строитель-
ства нового водохранилища и воз-
можность увеличения сброса солей
в открытые водоемы заставили раз-
работать’комплексную схему очист-
ки и повторного использования
сточных вод и отходов производ-
Рис. 11.11. Принципиальная схема водопотребления и водоотведения Калушского про-
мышленного узла (действующая; тыс. м’/сут):
I — питьевая вода; II — речная вода; III — минерализованные стоки; IV — хозяйственно-
бытовые стоки; V — то же и содержащие органические вещества; VI — потери; VII — сброс в
водоем; I — г. Калуш и предприятия; 2 — химический завод, калийное, магниевое и горно-
рудное производства химической фабрики, районная ТЭЦ; 3 — установка физико-химической
очистки сточных вод; 4 — установка биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных
вод и сточных вод, загрязненных органическими веществами
363
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
ства, замкнутой системы водо-
снабжения, которая позволит:
— обеспечить потребность про-
мышленного узла в производствен-
ной воде без увеличения мощнос-
тей водоподающих и водоочистных
сооружений и емкости водохрани-
лища;
— значительно сократить, а за-
тем полностью ликвидировать
сброс сточных вод в Днестр;
— утилизировать солевые сбро-
сы с целью получения минераль-
ных удобрений и сырья для произ-
водства хлора и каустической соды;
— использовать органические
осадки сточных вод для получения
удобрений и кормового концентрата.
. В процессе проработки комплек-
сной схемы было рассмотрено не-
сколько вариантов.
Вариант I. Минерализованные
сточные воды после физико-хими-
ческой очистки, хозяйственно-бы-
товые стоки после биологической
очистки и дренажные воды Домб-
ровского карьера сбрасываются (при
соблюдении ПДК) в Днестр.
Для осуществления этого вари-
анта потребуется строительство но-
вого водохранилища и расширение
водоподающих сооружений для по-
крытия нужд промышленного узла
в производственной воде и воде,
необходимой для разбавления сто-
ков перед сбросом их в водоем, а
также расширение водоотводящих и
очистных сооружений. Э^гот вариант
рассмотрен для оценки экономичес-
кой эффективности принятого ва-
рианта комплексной схемы очист-
ки и использования сточных вод.
Вариант II. Часть минерализо-
ванных стоков (12 тыс. м3/сут) на-
правляется на установку опресне-
364
ния (дистиллят возвращается в
систему производственного водо-
снабжения, а рассолы отводятся на
полигон подземного захоронения).
Остальные стоки сбрасываются в
Днестр. В перспективе потребуется
увеличить объем водохранилища
для обеспечение водопотребления.
Вариант III. Минерализованные
стоки (за исключением 12 тыс. м3/сут,
отводимых на опреснение) совмест-
но с прошедшими биологическую
и адсорбционную очистку хозяй-
ственно-бытовыми и загрязнен-
ными органическими соединениями
стоками подаются на ионообменную
установку, после которой общее
солесодержание в очищенной воде
снижается до 1 г/л. Очищенная сточ-
ная вода направляется в систему
производственного водоснабжения.
Регенерированные растворы с
ионообменной установки поступа-
ют на утилизацию (производство
гранулированных минеральных
удобрений). Сырой осадок, образу-
ющийся на сооружениях биологи-
ческой очистки, обезвреживается на
радиационной установке, обезво-
живается и в дальнейшем исполь-
зуется как органическое удобрение.
Из избыточного активного ила го-
товят кормовой концентрат.
Варианты IV и IVa. Эти вариан-
ты аналогичны варианту III, но
производительность установки оп-
реснения увеличивается вдвое. При
этом производительность ионооб-
менной установки уменьшается.
Вариант V. На полигон подземно-
го захоронения направляются только
сточные воды Домбровского карьера
с содержанием солей 168 т/сут. Ос-
тальные стоки (хозяйственно-бы-
товые и загрязненные органичес-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
кими соединениями, прошедшие
биологическую очистку, а минера-
лизованные — нейтрализацию) на-
правляются на адсорбционную и
ионообменную установки для до-
очистки.
При выборе оптимального вари-
анта комплексной схемы очистки и
использования сточных вод проект-
ным Институтом химических средств
защиты растений (Киев) основное
внимание уделено техническим ре-
шениям, позволяющим сократить
объем сточных вод и загрязнений,
поступающих в поверхностные водо-
емы, в результате применения про-
грессивных методов очистки сточных
вод и их повторного использования
в системе производственного водо-
снабжения предприятия. При этом со-
ответственно снижается и потребле-
ние свежей воды.
Основные технические показа-
тели рассмотренных вариантов схе-
мы водопотребления и водоотведе-
ния приведены в табл. 11.1.
Анализ приведенных вариантов
и сравнение их технико-экономи-
ческих показателей позволили ре-
комендовать к разработке скоррек-
тированный по производительнос-
ти отдельных очистных установок
вариант IVa (рис. 11.12), который
включает следующие основные
производственные процессы;
1) самостоятельные водооборот-
ные циклы в каждом производстве
с устройством необходимых локаль-
ных очистных установок и последу-
ющим использованием очищенных
стоков в производстве;
2) опреснение минерализован-
ных сточных вод с солесодержани-
ем 5—8 г/л, прошедших предвари-
тельную нейтрализацию, механи-
ческую очистку и фильтрацию. При-
нят дистилляционный метод опрес-
нения в десятикорпусной выпарной
установке. Дистиллят после опрес-
нения направляется на действую-
щие сооружения химической очист-
ки воды для доочистки, а затем в
качестве питательной воды — на
ТЭЦ. Концентрированный рассол,
содержащий 280—300 г/л солей,
поступает на полигон подземного
Таблица 11.1
Технические характеристики различных (I—V) вариантов обеспечения
водой Калушского промышленного узла
Сооружения и установки Производительность, тыс. м3/сут
I II III IV IVa V
Водохранилище и расширение водоподающих и водоотводящих сооружений 500 250 '—— — — —
Установка опреснения минерализованных стоков — 12 12 29 24 —
Установка адсорбционной доочистки — — 34 34 34 34
Установка ионообменной доочистки — — 54 20 10 62
Установка упарки сточных вод Домбровского карь- ера — — — — I —
Полигон подземного захоронения концентрирован- ных рассолов* — 0,6 0,6 1,5 1,2 l.o
* В вариантах II—IVa объем закачки определяется производительностью опреснительной
установки, в варианте V— количеством дренажных вод Домбровского карьера.
365
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
И!
Рис. 11.12. Принципиальная схема замкнутой системы водоснабжения Калужского про-
мышленного узла (тыс. м3/сут):
/ — питьевая вода; // — речная вода; III — слабоминерализованные стоки; IV — умягченная
вода; V — обессоленная вода; VI — рассол; VII — стоки Домбровского карьера; VIII — сильно-
минерализованные стоки; IX — доочишенные стоки; X — хозяйственно-бытовые стоки и сто-
ки, содержащие органические вещества; XI — хозяйственно-бытовые стоки; XII — потери; XIII —
на захоронение; 1 — г. Калуш и его предприятия; 2 — химический завод, калийное, магниевое
и горнорудное производства химической фабрики, районная ТЭЦ; 3 — установка ионообмен-
ной очистки; 4 — установка биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и
сточных вод, загрязненных органическими веществами; 5 — установка адсорбционной доочи-
стки; 6 — установка термического опреснения; 7 — поглощающие скважины
захоронения (временно). В последу-
ющем рассол будет использоваться
в качестве сырья для производства
хлора и каустической соды;
3) корректировку солевого со-
става продувочных вод оборотных
циклов магниевого производства и
производства калийных удобрений.
Принят метод ионного обмена, по-
зволяющий снизить общее солесо-
держание в обрабатываемой воде с
2,5 до 0,9 г/л. Очистка ведется по
непрерывной схеме на Н-катиони-
товых и ОН-анионитовых фильтрах.
Очищенная вода направляется в
систему производственного водо-
снабжения. Регенерация ионообмен-
ных смол периодическая. Регене-
рационные растворы ионообменной
установки сбрасываются в канали-
зацию минерализованных сточных
вод и далее направляются на уста-
новку термического опреснения, а
после замены реагентов — на уста-
новку получения минеральных удоб-
рений. Это позволяет резко умень-
шить расход реагентов, а также по-
лучить концентрированные раство-
ры нитратов и аммонийных солей,
из которых в сушилках-грануляторах
можно будет получать смеси грану-
лированных азотных удобрений;
4) адсорбционную доочистку
хозяйственно-бытовых сточных вод
предприятий г. Калуши, прошедших
биологическую очистку, и сточных
366
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
вод, загрязненных органическими
веществами. Для доочистки приме-
няется метод непрерывной адсорб-
ции в кипящем слое с противоточ-
ной подачей адсорбента, что осо-
бенно важно при большом расходе
сточных вод. В качестве сорбента
используют микропористый уголь,
получаемый на установке в печах
специальной конструкции с кипя-
щим слоем. По своим свойствам
(прочности, насыпной массе,
смачиваемости, объему адсорбци-
онно-активных пор, адсорбционной
емкости и т.д.) микропористый
уголь превосходит другие промыш-
ленные активные угли как отече-
ственных, так и зарубежных марок.
Доочищенные воды направляются
в систему производственного водо-
снабжения;
5) получение кормового концен-
трата из избыточного активного ила
сооружений биологической очистки.
Кормовой концентрат предназначен
в качестве добавок в корм скоту.
Метод его получения в основном
сводится к частичному обезвожива-
нию и сгущению суспензии актив-
ного ила и сушке его на сушилке-
грануляторе с кипящим слоем;
6) получение органических удоб-
рений из сырого осадка первичных
отстойников сооружений биологи-
ческой очистки. Для обеззаражива-
ния суспензии сырого осадка ис-
пользуется ускоритель электронов,
а для обезвоживания сырого осад-
ка — фильтр-прессы, затем осадок
сушится в сушилке-грануляторе с
псевдоожиженным слоем;
7) сильноминерализованные
дренажные воды Домбровского
карьера предусмотрено направлять
в хвостохранилище, а затем на по-
лигон подземного захоронения.
В дальнейшем предусматривается
переброска этих рассолов на хими-
ческие фабрики для получения ка-
лийных удобрений.
Схема очистки и использования
сточных вод Калушского промыш-
ленного узла имеет следующие
преимущества по сравнению с
существующей схемой водопотреб-
лсния и водоотведения:
— не требуется увеличения за-
бора свежей воды и не нужны
дополнительные дорогостоящие во-
дохранилища;
— практически исключается
опасность загрязнения поверхност-
ных водоемов сточными водами;.
— уменьшается стоимость стро-
ительства очистных сооружений;
— удлиняется межремонтный
период работы теплообменной
аппаратуры и улучшаются условия
ее эксплуатации, что обусловлено
отсутствием в доочищенной сточ-
ной воде солей;
— можно извлекать полезные ве-
щества из сточных вод при очистке
и переработке их в товарную про-
дукцию.
11.3. Технологические схемы
очистки сточных вод
для повторного использования
Использование сточных вод для
производства технической воды по-
зволяет значительно сократить по-
требность предприятия в свежей
пресной воде и наиболее надежно
и экономично решить задачу защи-
ты водного бассейна от загрязне-
ния. Поэтому в последнее время осо-
бенно интенсивно разрабатывают-
ся технологические схемы очистки
сточных вод, обеспечивающие не-
367
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
обходимое качество получаемой
воды в соответствии с нормами,
принятыми в данном производстве.
Наиболее распространена био-
логическая очистка промышленных
и бытовых (городских) сточных
вод, однако качество воды после
такой очистки позволяет ее исполь-
зовать без дальнейшей обработки
лишь для немногих целей и при
непременном условии отсутствия
контакта воды с людьми. В большин-
стве же случаев биологически очи-
щенные сточные воды являются
лишь исходным сырьем для подго-
товки технической воды на установ-
ках, в которых используются в раз-
личных сочетаниях физико-хими-
ческие методы удаления из воды
органических веществ, корректи-
ровки солевого состава и более или
менее глубокого обессоливания.
Сточные воды многих, преиму-
щественно химических и неф-
техимических, производств не мо-
гут, однако, направляться не-
посредственно на биологическую
очистку, так как содержат компо-
ненты, токсичные для микроорга-
низмов «активного ила» биологичес-
ких очистных сооружений либо ус-
тойчивые к воздействию фермен-
тов этих микроорганизмов. Такие
сточные воды подвергаются пред-
варительной обработке для удале-
ния токсичных и биохимически ус-
тойчивых веществ, после этого они
могут поступать в общую систему
биологической очистки стоков.
Если физико-химическая обработ-
ка таких промышленных сточных
вод обеспечивает необходимый уро-
вень очистки для их использования,
разумеется, биологическая очистка
их оказывается ненужной.
368
Практика показала целесообраз-
ность локальной очистки сточных
вод, образующихся в отдельных це-
хах или в итоге проведения каких-
либо технологических операций,
если эти воды .содержат ценные
компоненты, которые необходимо
вернуть в производство либо ути-
лизировать в виде вторичных товар-
ных продуктов.
Локальные очистные установки
предпочтительны и при необходи-
мости удаления токсичных веществ
из стоков, подвергающихся в даль-
нейшем централизованной биоло-
гической или физико-химической
очистке.
Основой локальных установок
может быть использование таких
физико-химических процессов, как
азеотропная отгонка, пароциркуля-
ционный метод, экстракция, адсорб-
ция или ионный обмен, флотация,
а также различные методы химичес-
кого разрушения растворенных ве-
ществ, однако адсорбционные уста-
новки, как правило, обеспечивают
наиболее глубокую очистку воды от
органических загрязнений.
В этой главе рассматриваются
технологические схемы получения
технической воды из биологических
очищенных сточных вод, наиболее
универсальные и обеспечивающие
крупнотоннажное производство
воды для систем оборотного водо-
снабжения. Далее приводятся схе-
мы централизованной физико-хи-
мической очистки сточных вод, не
поддающихся биологической очист-
ке, и физико-химические установ-
ки локальной очистки промышлен-
ных стоков.
Выбор и сочетание современных
методов доочистки биологически
> Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
очищенных сточных вод в значи-
тельной мере определяются требо-
ваниями к получаемой в результате
очистки воды и ее ролью в произ-
водственном процессе.
В зависимости от роли воды в
производстве можно выделить сле-
дующие категории ее назначения:
. а) участие в основном техноло-
гическом процессе, включая и те
случаи, когда вода входит в состав
готовой продукции;
б) выполнение вспомогательных
функций в технологическом процес-
се; для приготовления всевозможных
растворов, необходимых для полу-
чения основного продукта;
в) использованием в качестве теп-
лоносителя без непосредственного
контакта с продуктом или сырьем;
г) использование в качестве по-
глотителя и транспортирующей
среды для механических примесей
(гидрошламоудаление, очистка га-
зов и т.д.);
д) комплексное использование,
когда вода служит одновременно
теплоносителем, поглощающей и
транспортирующей средой.
Естественно, каждая из катего-
рий технической воды требует раз-
личной степени доочистки биоло-
гически очищенных сточных вод и,
следовательно, применения различ-
ных методов ее обработки. Необхо-
димо также иметь в виду, что воз-
можности повторного использо-
вания биологически очищенных
стоков на предприятиях различных
отраслей промышленности неоди-
наковы и в соответствии с этим
может существенно различаться не-
обходимая степень сложности до-
полнительной очистки и подготов-
ки воды для технических нужд.
Большинство отечественных и
зарубежных специалистов, оцени-
вая технические показатели и сто-
имость разработанных в настоящее
время процессов доочистки, при-
ходят к выводу, что наиболее эф-
фективными и экономически целе-
сообразными методами являются
фильтрование, обработка стоков
реагентами, сорбция на активном
угле и ионообменных смолах. Дру-
гие технологические приемы до-
очистки в силу различных причин
пока еще недостаточно широко вне-
дряются в промышленных масшта-
бах. Вот почему при описании тех-
нологических схем доочистки био-
логически очищенных сточных вод
в этой главе основное внимание уде-
лено анализу работы и опыту экс-
плуатации действующих промыш-
ленных установок, в которых ис-
пользованы принципы фильтрова-
ния, реагентной обработки и сорб-
ции или различные сочетания этих
технологических приемов.
Технологические схемы устано-
вок доочистки сточных вод фильт-
рованием, Фильтрование биологи-
чески очищенных сточных вод было
одним из первых технологических
приемов получения воды, пригод-
ной для технического водоснабже-
ния промышленных предприятий.
У нас в стране и за рубежом пост-
роено и эксплуатируется довольно
много фильтровальных очистных
станций, число которых быстро и
неуклонно растет. Это обусловлено,
прежде всего, простотой и надеж-
ностью работы фильтровальных со-
оружений, а также невысокой се-
бестоимостью такой доочистки. Сле-
дует, однако, иметь в виду, что
простым фильтрованием из сточной
369
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
воды нельзя удалить коллоидные и
тем более растворенные загрязне-
ния. Вследствие этого доочищенные
фильтрованием сточные воды в си-
стемах технического водоснабжения
находят, как уже указывалось, ог-
раниченное применение. В частно-
сти, такие воды не могут исполь-
зоваться для подпитки полностью
замкнутых (беспродувочных) цик-
лов оборотного водоснабжения.
Основным оборудованием на
фильтровальных станциях являются
сетчатые барабанные фильтры и
фильтры с зернистой загрузкой,
которые предназначены для удале-
ния взвешенных веществ из очища-
емой сточной воды. Оба типа филь-
трующих устройств неравноценны
по эффективности очистки воды.
Сетчатые барабанные фильтры не
позволяют глубоко очищать воду,
поэтому они, как правило, исполь-
зуются в качестве вспомогательного
оборудования, устанавливаемого
перед зернистыми фильтрами для
выделения крупных примесей.
Фильтры с зернистой загрузкой,
обеспечивающие высокую степень
удаления взвешенных веществ из
воды, могут работать как самосто-
ятельно, так и вместе с микрофиль-
трами.
На рис. 11.13 приведена принци-
пиальная технологическая схема
доочистки сточных вод фильтрова-
нием, которая является типичной
для большинства действующих
фильтровальных установок третич-
ной очистки сточных вод. Согласно
этой схеме, сточные воды прохо-
дят механическую и биологическую
очистку, а затем поступают на ба-
рабанные сетки 7 и зернистые филь-
тры 8. На барабанных сетках, слу-
жащих защитными устройствами
перед фильтрами с зернистой заг-
рузкой, удаляются крупные приме-
си, волокнистые и прочие плаваю-
щие частицы, что позволяет зна-
Рис. 11.13. Технологическая схема очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных
сооружениях:
I — механическая очистка; II — биологическая очистка; III — доочистка фильтрованием; / —
решетка; 2 — песколовка; 3 — первичный отстойник; 4 — аэротенк; 5 — вторичный отстойник;
6 — регенератор активного ила; 7 — сетчатый барабанный фильтр; 8 — фильтр с зернистой
загрузкой; 9 — установка для хлорирования; 10 — контактный резервуар; 11— резервуар сброса
промывных вод; 12 — резервуар-накопитель промывной воды; 13 — песковые площадки
370
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
чительно увеличить продолжитель-
ность межрегенерационного пери-
ода основных сооружений — филь-
тров с зернистой загрузкой. Сточ-
ная вода, прошедшая фильтроваль-
ные сооружения, подвергается об-
работке хлором, для повышения
эффективности воздействия которо-
го на очищаемую воду могут быть
использованы контактные резерву-
ары 10. При хлорировании воды
добиваются не только ее соответству-
ющего обеззараживания, гарантиру-
ющего санитарную безопасность
использования доочищенных сточ-
ных вод, но и подавления развития
биологических обрастаний в охлаж-
дающих системах оборотного водо-
снабжения промышленных предпри-
ятий. Необходимая для этих целей
доза хлора зависит от концентрации
в обрабатываемой воде органических
и неорганических соединений,
окисляемых хлором, и обычно на-
ходится в пределах 5—10 г/м3.
Кроме основного технологичес-
кого оборудования на фильтроваль-
ных установках имеется ряд вспо-
могательных сооружений: резерву-
ар-накопитель 12 промывной воды
с насосной станцией, обеспечива-
ющей ее подачу для промывки
фильтров, а также резервуар 11 для
сбора промывных вод с насосной
станции, перекачивающей промыв-
ные воды в головную часть очист-
ных сооружений.
На некоторых фильтровальных
станциях взамен барабанных сетча-
тых фильтров установлены микро-
фильтры (микропроцеживатели),
оснащенные фильтрующим полот-
ном с более мелким размером яче-
ек сетки (35—40 мкм) и обеспечива-
ющие поэтому более высокий эффект
удаления взвешенных веществ из
сточной воды. В отдельных случаях
микрофилыры используются как са-
мостоятельные сооружения. Приме-
нение микропроцеживателей в сис-
темах третичной обработки сточных
вод позволяет снизить концентрацию
взвешенных веществ на 50—80 %, а
концентрацию БПК5 — на 25—50 %,
причем степень доочистки стоков на
микрофильтрах зависит от размера
ячеек рабочей сетки, скорости филь-
трования и перемещения сетки.
Опыт работы действующих филь-
тровальных станций и результаты
экспериментальных исследований
фильтров показывают, что для до-
очистки биологически очищенных
сточных вод целесообразно исполь-
зовать крупнозернистые одно- и
многослойные загрузки. При этом
независимо от применяемого типа
фильтра доочистку стоков рекомен-
дуется осуществлять, соблюдая
принципы фильтрования в направ-
лении убывающей крупности зерен
загрузки, поскольку таким образом
удается исключить быструю кольма-
тацию фильтрующего слоя и увели-
чить продолжительность фильт-
- рецикла.
В качестве фильтрующего мате-
риала могут быть использованы гра-
вий, кварцевый песок, антрацит,
керамзит, перлит, доменный шлак,
горелая порода, шунгизит и т.д.
Выбор фильтрующей загрузки, оп-
ределение оптимальной крупности
зерен и режима фильтрования, учи-
тывая отсутствие достаточного опы-
та применения фильтров для до-
очистки сточных вод, желательно
производить на основании экспери-
ментальных результатов фильтрова-
ния сточной жидкости, подлежа-
371
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
щей доочистке. Пробное фильтро-
вание особенно целесообразно при
доочистке сточных вод промыш-
ленных предприятий, так как даже
после биологической очистки они
содержат органические за-
грязнения, характерные для этих
производств, что накладывает спе-
цифические особенности на процес-
сы доочистки стоков фильтро-
ванием. Для ориентировочных рас-
четов и подбора фильтрующей заг-
рузки могут быть использованы све-
дения, приведенные в табл. 11.2.
При фильтровании биологичес-
ки очищенных сточных вод, как уже
отмечалось, происходит удаление
взвешенных веществ, а также час-
тиц активного ила, выносимого из
вторичных отстойников биологи-
ческих очистных сооружений. Имен-
но удаление частиц активного ила
обусловливает снижение БПК сточ-
ной жидкости, прошедшей фильт-
ровальные сооружения. Об эффек-
тивности такой доочистки и влия-
нии ее на содержание органичес-
ких загрязнений профильтрованной
очищенной сточной воды свиде-
тельствуют данные, приведенные в
табл. 11.3. Как видно из таблицы, ве-
личина БПК5 профильтрованной во-
ды снижается на 50—60 % и состав-
ляет 3—7 г О2/м3 при практически
полном удалении взвешенных ве-
ществ.
Технологические схемы доочист-
ки сточных вод активными углями.
В последнее десятилетие, а особен-
но в последние 5—6 лет во всех тех-
нически развитых странах (США,
ФРГ, РФ, Японии и др.) чрезвы-
чайно быстро усиливается тенден-
ция широкого использования актив-
ных углей для глубокой очистки
372
промышленных и городских сточ-
ных вод.
В США действуют, проектиру-
ются или сооружаются крупные
промышленные системы физико-
химической доочистки сточных
вод производительностью от 7,6 до
228 тыс. м3/сут, включающие как ос-
новной элемент технологической
схемы адсорбционную очистку
сточных вод активными углями.
В СССР и РФ выполнены про-
екты, построены и строятся стан-
ции глубокой адсорбционно-ионо-
обменной очистки стоков произво-
дительностью от 5 до 30 тыс. м3/сут.
Широкое применение адсорб-
ции в технологии очистки сточных
вод обусловлено тем, что активные
угли способны извлекать из воды
многие органические вещества, в
том числе и биологически жесткие,
не удаляемые другими методами.
При этом из очищаемой воды мож-
но удалить органические загрязне-
ния до практически нулевых оста-
точных концентраций. И, наконец,
при регенерации отработанного ак-
тивного угля не образуются вред-
ные отходы, а в некоторых случаях
в процессе регенерации из угля уда-
ется извлечь ценные продукты, ад-
сорбированные им из очищаемой
сточной воды.
В технологических схемах боль-
шинства действующих и проектиру-
емых станций глубокой доочистки
биологически очищенных сточных
вод предусматривается предвари-
тельная обработка воды известью
для удаления основной массы кол-
лоидных органических веществ и
аммиака, рекарбонизация и осаж-
дение карбоната кальция, фильтро-
вание через фильтры с зернистой
Типы фильтров для доочистки сточных вод и характеристики их работы
Таблица 11.2
Тип фильтра Направление фильт- рования Фильтрующий ма- териал Размер зерен загрузки, мм Высота фильт- рующего слоя, м Скорость фильтро- вания, м/ч Интенсивность про- мывки фильтра л/(м2-с) Продолжительность промывки (продув- ки), мин
Нормаль- ный ре- жим Форсиро- ванный режим водой воздухом водой воздухом
Скорый одно- Сверху вниз Песок, антрацит и 0,8—3,0 1,0—1,2 6—8 8—10 6—8 18—25 8 5
слойный др.
Скорый двух- То же Антрацит, песок 1,0—2,5 0,4—0,5 8—10 10—12 16—18 — ——
слойный 0,6—1,25 0,6—0,7 8—10 10-12 16—18 — 7—8 —
Скорый много- » Керамзит, антрацит, 1,0—2,5 0,3—0,4 10—12 12—14 16—18 — 7—8 -
слойный песок 0,8—1,8 0,3—0,4 10—12 12—14 16—18 — 7—8 —
0,6—1,25 0,4—0,5 10—12 12—14 16—18 7—8 —
Контактный Сверху вниз Керамзит, алгопо- 2,0—3,0 03—0,4 10—12 12—14 16-18 — 7—8 —
рит, песок 1,25—23 03—0,4 10—12 12—14 16—18 — 7—8 —
0,7—1,25 0,4—0,5 10—12 12—14 16-18 — 7—8 —
Скорый одно- Сверху вниз Песок, керамзит. 0,8—3,0 1,0—1,2 8—12 12—14 6—8 18—25 8 5
слойный антрацит и др.
С плавающей Тоже Гранулы вспсненно- 0,6—1,5 1,0 0,6—1,5 — 10 — 3—4 —
загрузкой ФПЗ-2 го полистирола 1,5—2,5 1,0 0,6—1,5 — 10 — 3—4 —
Каркасно- Сверху вниз Гравий,песок 40—60 1,8 10 — 6—8 8—10 10—12 10—12
засыпной 0,8—1,0 0,9 10 — 6—8 8—10 10—12 10—12
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Таблица 11.3
Показатели работы фильтровальных станций доочистки сточных вод
Станция доочистки Производи- тельность станции, м3/сут Количество воды после фильтрования Эффект очистки, %
Содержание взвешенных веществ, г/м3 БПК5, гОг/м3 по взвешен- ным вещест- вам по БПК5
Ист-Хайдская (Лу- тон, Англия) 28 000 (I очередь) 70 000 (И очередь) 3—5 До 20 . 5—7 До 11 80—90 50—65
Динхеймская (Кон- вснтри, Англия) 94000 6 15 70—85 50
Ганновер-парк (Чи- каго, США) 7650 3—5 3 4 75—80 50—60
Люблинская, опыт- ная (Москва) — 1—3 3 —-4 80—87 50
Зеленоградская 50 000 1,5—3 2—4 70-90 55—75
Орехово-Зуевская (опытно-промыш- ленная) 2000 1,5—2,5 4 '7 85—90 50—60
загрузкой. Затем следует адсорб-
ционная очистка воды активным
углем для максимального удаления
низкомолекулярных растворенных
органических загрязнений и обезза-
раживания воды хлором (рис 11.14).
В некоторых случаях в состав соору-
жений, учитывая характер загряз-
нений биологически очищенных
сточных вод, дополнительно вклю-
чают флотационные установки для
удаления ПАВ и водорослей.
Широкому внедрению техноло-
гической схемы, приведенной на
рис. 11.14, во многом способство-
вал положительный опыт работы
станции доочистки стоков в г. Юж-
ное озеро Тахо (Калифорния). Бо-
лее подробная схема очистки воды
и обработки осадка на этой стан-
ции показана на рис. 11.15.
Сточная вода, прошедшая меха-
ническую и биологическую очистку,
поступает на химическую обработку
374
для удаления соединений фосфора
и азота. Необходимость удаления этих
соединений обусловлена тем, что они
способствуют эвтрофикации водо-
емов, биологическому обрастанию
систем водоснабжения промышлен-
ных предприятий. Удаление биоген-
ных элементов производится в не-
сколько этапов. На первом в резуль-
тате обработки сточных вод известью
в количестве до 0,4 кг/м3 в сильно-
щелочной среде (при pH = 11) дос-
тигается снижение содержания в воде
соединений фосфора на 87—90 %. За-
тем на градирне производится отдув-
ка растворенного в воде аммиака,
эффективность удаления которого ко-
леблется от 30 до 90 % в зависимости
от температуры воздуха и воды, pH
среды и гидравлической нагрузки на
градирню.
Пройдя градирню, вода подвер-
гается рекарбонизации дымовыми
газами в контактном резервуаре, в
Часть VL Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 11.14. Технологическая схема установки глубокой очистки сточных вод с использо-
ванием адсорбционных методов удаления органических загрязнений
Рис. 11.15. Технологическая схема очистки воды и обработки осадка на очистной стан-
ции (г. Южное озеро Тахо):
/ — механическая очистка; II — биологическая очистка; III — химическая очистка (Ша— удаление
фосфора, III6— удаление азота); IV — фильтрование; V— адсорбционная очистка; VI — хлорирова-
ние; 1 — барминугор; 2 — лоток Паршаля; 3 — первичные отстойники; 4 — аэротенки; 5 — вторич-
ные отстойники; 6 — камера реакции; 7 — камера флокуляции; 8 — отстойник; 9 — градирня; 10 —
установка рекарбонизации с коюактпым резервуаром; II — напорные многослойные фильтры; 12 —
адсорберы; 13 — хлораторная установка; 14 — контактный резервуар; 15 — резервуар для обезвожи-
вания угля; 16 — печь регенерации; 17 — резервуар для охлаждения регенерированного угля; 18 —
осветлитель промывных вод; 19 — уплотнитель известкового осадка; 20 — центрифуга; 21 — печь
регенерации извести; 22 — пылсуплотнители; 23 — це|прифуга; 24 — печь сжигания осадка
результате этого реакция очищае-
мой воды становится нейтральной
и из воды осаждается карбонат
кальция и частично основной кар-
бонат магния, т.е. происходит умяг-
чение воды. Далее очищаемая вода
направляется на напорные много-
слойные зернистые фильтры для
удаления оставшихся после отста-
ивания взвешенных веществ, затем
поступает в адсорбционные аппа-
раты с движущимся слоем актив-
ного угля. На этом заключительном
этапе из воды извлекаются раство-
ренные органические загрязнения
остаточных концентраций.
375
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Для адсорбционной очистки
сточных вод на различных установ-
ках, помимо аппаратов с движу-
щимся слоем, используются аппа-
раты с неподвижным или псевдо-
ожиженным слоем, а также целые
комплексы сооружений при очист-
ке воды порошкообразным актив-
ным углем. Естественно, примене-
ние того или иного вида аппара-
турного оформления адсорбционно-
го процесса, как и метода регене-
рации отработанного активного
угля, может вносить определенные
изменения в последовательность от-
дельных технологических операций
(например, при использовании ап-
паратов с псевдоожиженным сло-
ем или в случае применения
порошкообразных углей стадия
фильтрования является заключи-
тельным этапом обработки воды),
однако в целом технологическая
схема глубокой очистки сточных вод
не претерпевает существенных из-
менений.
Средние показатели эффектив-
ности работы станций и установок,
работающих по описанной выше
схеме, приведены в табл. 11.4.
Наиболее часто в промышлен-
ности реализуются схемы обо-
ротного водоснабжения, в которых
вода не загрязняется, а, нагретая
в теплообменных аппаратах, ох-
лаждается в градирнях, брызгаль-
ных бассейнах или других устрой-
ствах и вновь возвращается в теп-
лообменники. При этом она мно-
гократно и последовательно под-
вергается физико-химическим воз-
действиям (упаривается, нагрева-
ется, охлаждается, теряется при
испарении) и постепенно стано-
вится более минерализованной.
В результате стабильность оборот-
ной воды нарушается, она стано-
вится коррозионно-активной, или
способной к отложению мине-
ральных солей. Поэтому для попол-
нения потерь оборотной воды и
восстановления ее качества систе-
мы оборотного водоснабжения по-
лучают подпитывающую воду.
В зависимости от качества под-
питывающей воды, поступающей в
систему водоснабжения, поддер-
живают минерализацию оборотной
воды на заданном уровне и обес-
печивают таким образом ее термо-
стабильность только за счет поступ-
ления подпитывающей воды, либо
Таблица 11.4
Эффективность доочистки сточных вод
на установках с адсорбционными аппаратами
Показатели качества воды Вода, поступающая на установку Вода после очистки
pH Взвешенные вещества, г/м3 БПК, гО2/м3 ХПК, гО2/м3 Общее солесодсржание, г/м3 Нитраты в пересчете на азот, г/м3 Фосфаты в пересчете на РО43~, г/м3 Бактерии (Coll) (число в 100 мл) 6,5-7,8 15—30 30—80 60—140 700—1300 25—35 61,5—76,5 150-103—200- 103 6,5—7,8 0,9—1,0 1,0—2,0 10—20 700—1300 0,5-1,0 0,18—0,61
376
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
предотвращают повышение обще-
го солесодержания в оборотной
воде продувкой системы, т.е. сбро-
сом части оборотной воды в водо-
емы. Эти воды оказываются суще-
ственно загрязненными, поэтому
их сброс даже после специальных
очистных сооружений жестко ог-
раничен. Отечественный и зарубеж-
ный опыт показывает, что в
экономическом и экологическом
отношении целесообразнее созда-
вать системы замкнутого оборотно-
го водоснабжения (т.е. работающие
без продувки) на основе повтор-
ного использования глубоко очи-
щенных и частично обессоленных
сточных вод. Между тем, несмотря
на высокий технический уровень
рассмотренных технологических
схем, они обеспечивают лишь по-
лучение воды, свободной от био-
генных элементов и растворенных
органических загрязнений. Коррек-
тировка солевого состава сточных
вод ограничивается умягчением
известью и, следовательно, позво-
ляет только частично снизить кар-
бонатную и магниевую жесткость.
Обессоливание очищенной воды не
предусмотрено, и, следовательно,
сохраняется продувка систем обо-
ротного водоснабжения путем
сброса части оборотной воды. При
этом продувка будет тем больше,
чем выше минерализация сточной
воды, используемой в качестве
сырья для получения подпиточной
воды.
Устранить продувочный сброс
воды из оборотных систем и тем
самым превратить систему оборот-
ного водоснабжения в замкнутую,
а также получить техническую воду,
пригодную для любых производ-
ственных нужд, позволяют адсорб-
ционно-ионообменные установки
доочистки сточных вод.
Технологические схемы адсорбци-
онно-ионообменных установок доо-
чистки сточных вод. Разработанная
в Институте коллоидной химии и
химии воды им. А.В. Думанского (Ук-
раина) адсорбционно-ионообмен-
ная технология очистки и обессо-
ливания сточных вод предусматри-
вает полную утилизацию отработан-
ных реагентов и является, таким об-
разом, практически безотходной.
Она была испытана в полупроиз-
водственных условиях, и один из
вариантов ее технологической схе-
мы применен на Первомайском хи-
мическом заводе, где был постро-
ен цех адсорбционно-ионообменной
доочистки биологически очищен-
ных сточных вод производительно-
стью 5 тыс. м’/сут.
Эта технологическая схема
(рис. 11.16) включает следующие
этапы обработки воды: адсорбцион-
ную доочистку биологически очи-
щенных сточных вод в аппаратах
с псевдоожиженным слоем актив-
ного угля, обеспечивающую умень-
шение ХПК воды до 8—16 г/м3; уда-
ление из очищенной воды пыли ак-
тивного угля и других взвешенных
веществ отстаиванием и фильтро-
ванием; Н+-катионирование адсорб-
ционно очищенной воды для удале-
ния из нее катионов жесткости,
уменьшения содержания ионов ще-
лочных металлов и аммония; отдув-
ку диоксида углерода из Н+-катио-
нированной воды в дегазационных
колоннах; ОН~-анионирование
воды для извлечения анионов суль-
фатов, фосфатов, уменьшения со-
держания хлоридов и нейтрализа-
377
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.16. Технологическая схема адсорбционно-ионообменной установки доочистки
сточных вод ' -
ции кислотности Н+-катионирован-
ной воды.
Безотходность процесса подго-
товки подпитывающей воды из био-
логически очищенных сточных вод
обеспечивается многократной тер-
мической регенерацией активного
угля и использованием для регене-
рации ионообменных смол концен-
трированных растворов азотной
кислоты и аммиака вместо обычно
применяемых разбавленных раство-
ров серной кислоты и едкого натра.
Такая замена реагентов наряду с
порционной технологией регенера-
ции ионообменных фильтров позво-
ляет утилизировать отработанные
регенерационные растворы в виде
жидких удобрений и организовать
производство из них гранулирован-
ных смешанных азотных удобре-
ний, содержащих нитраты кальция,
магния, аммония, сульфат аммония
с примесью нитрата натрия и хло-
рида аммония.
На рис 11.17 показана схема ад-
сорбционного отделения доочистки
биологически очищенных сточных
вод Первомайского химического за-
вода. Загрязненные сточные воды,
представляющие собой смесь биоло-
гически очищенных и слабо мине-
рализованных промышленных сточ-
ных вод, из буферного пруда по на-
порным водоводам 1 поступают в
приемные резервуары 2. Из резерву-
аров сточная вода насосами 3 пода-
ется в адсорбционные аппараты 4
снизу, равномерно распределяется
по сечению колонны с помощью
блока решеток и проходит через
слой активного угля, поддерживая
его в псевдоожиженном состоянии.
В качестве адсорбента на установке
используется активный антрацит с
частицами размером 0,2—1,0 мм и
эффективной удельной поверхнос-
тью до 800 м2/г. Скорость движения
восходящего потока жидкости, не-
обходимого для взвешивания частиц
адсорбента, находится в пределах
13—15 м/ч, что позволяет при диа-
метре адсорбционного аппарата 3,0 м
производить очистку 120—135 м3/ч
378
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
Рис. 11.17. Технологическая схема адсорбционной очистки сточных вод:
1 — подача сточной воды; 2 — приемный резервуар, 3 — насос; 4 — адсорбер, 5 — эрлифт; 6 —
отстойник; 7 — подача осадка на сжигание; 8 — приемный резервуар осветленной воды; 9 —
скорый многослойный фильтр; 10 — резервуар промывных вод; 11 — трубопровод очищенной
воды; 12 — отвод промывных вод; 13 — воздухопровод к вакуум -насосу; 14 — загрузочный
бункер активного угля; 15 — рукавные фильтры; 16 — линия вакуумтранспорта активного угля;
17 — ленточный вакуум-транспортер; 18 — реверсивный транспортер; 19 — шнековый пита-
тель; 20 — подача угля на регенерацию
воды. Очищенная вода отводится
через водосборное устройство в верх-
ней части аппарата.
Активный антрацит от регене-
рационных установок по системе
вакуумтранспорта 16 подается в бун-
керы 14, установленные над каждой
адсорбционной колонной, и отту-
да через питатель дозируется в ап-
парат сверху. Отработанный актив-
ный антрацит непрерывно выводит-
ся эрлифтом 5 из придонной зоны
аппарата в виде 30—40%-й по массе
суспензии в количестве, эквива-
лентном поступающему в адсорбер
из бункера сверху. Этим обеспечи-
вается непрерывное противоточное
движение адсорбента через колон-
ну, которое можно ускорить или за-
медлить в зависимости от степени
загрязнения воды, поступающей в
аппарат, с тем чтобы величина
ХПК очищенной воды на выходе из
колонны была постоянной.
Вода, выходящая из аппарата,
выносит с собой пыль активного
угля (частицы менее 0,1 мм) в ко-
личестве, не превышающем 2—3 %
от дозы вводимого адсорбента. По-
этому после адсорбционных аппа-
ратов вода поступает в отстойник,
рассчитанный на осаждение частиц
крупнее 50 мкм, а затем фильтру-
ется через скорые многослойные
напорные фильтры, загруженные
антрацитом (1,0—3,0 мм) и кварце-
вым песком (0,8—1,2 мм). Фильтрат
с содержанием взвешенных веществ
менее 5—8 г/м3 направляется на ус-
тановку ионообменного обессоли-
вания, а отработанный активный
антрацит отделяется от воды на
ленточных вакуум-фильтрах 17 до
20—25%-й влажности и шнеками 19
подается в печь для термической
регенерации.
Регенерация отработанного угля
производится при 800 °C в печах с
379
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
псевдоожиженным слоем диаметром
3,4 м (одна — рабочая, другая — ре-
зервная) за счет избытка тепла и
пара, поступающего с отходящими
газами установки для активации
антрацита, что позволяет резко по-
высить экономичность регенерации
активного угля.
Корректировка солевого состава
сточной воды после адсорбционной
очистки достигается последователь-
ным Н+-катионированием и ОН"-
анионированием воды (рис. 11.18).
В отделении ионного обмена уста-
новки смонтированы четыре Н♦-ка-
тионитовых фильтра (три рабочих и
один резервный) диаметром 3,2 м,
загруженных сильнокислотным ка-
тионитом КУ-2, и шесть ОН~-ан ио-
нитовых фильтров (четыре рабочих
и два резервных) диаметром 3,4 м,
загруженных слабоосновным анио-
нитом АН-22. Различие в диаметре
и числе одновременно работающих
ионообменных колонн обусловлено
принятой проектом неодинаковой
скоростью фильтрования обрабаты-
ваемой воды: 10 м/ч — через слой
катионита и 7 м/ч — через слой
анионита.
Опыт эксплуатации ионообмен-
ной установки показал, что дина-
мическая емкость ионообменных
смол остается практически неиз-
менной при увеличении скорости
фильтрования воды до 20 м/ч.
При Н+-катионировании ионооб-
менные фильтры выводят на реге-
нерацию после повышения концен-
трации катионов кальция в обра-
батываемой воде до 0,5 г-экв/м3. Для
удаления свободного диоксида уг-
лерода из Н+-катионированной
воды служат три дегазатора (два ра-
бочих и один резервный) произ-
водительностью 130 м3/ч каждый,
загруженные кольцами Рашига и
работающие в условиях противотока
воды и воздуха, нагнетаемого вен-
тиляторами. Удельный расход воз-
духа, подаваемого в нижнюю часть
дегазатора, составляет 20—22 м3 на
1 м3 обрабатываемой воды. При этом
дегазатор обеспечивает практичес-
ки полное удаление диоксида угле-
рода. Фильтрование декатиониро-
ванной воды через ОН~-аниони-
товый фильтр при одноступенчатой
схеме деминерализации воды ведут
до падения pH обессоленной воды
ниже 6,5.
Показатели исходной воды,
представляющей собой смесь биоло-
гически очищенных и слабоминера-
Рис. 11.18. Технологическая схема обессо-
ливания доочищенных сточных вод:
1 — трубопровод подачи доочищенных сточ-
ных вод; 2 — Н-катионитовый фильтр; 3 —
вентилятор; 4 — дегазатор; 5 — ОН-анионито-
вый фильтр, 6 — отвод обессоленной воды; 7—
сборники регенерированных растворов амми-
ака; 8 — сборники регенерированных раство-
ров азотной кислоты; 9 — отделение получе-
ния смешанных минеральных удобрений
380
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
рализованных промышленных сточ-
ных вод, и качество ее доочистки
на адсорбционно-ионообменной ус-
тановке Первомайского химическо-
го завода приведены в табл. 11.5.
Технологические схемы очистки
сточных вод от ПАВ, красителей,
солюбилизированных углеводородов и
других веществ. Сточные воды тек-
стильных предприятий, загрязнен-
ные поверхностно-активными веще-
ствами (ПАВ), красителями и дру-
гими реагентами, не могут пода-
ваться на биологическую очистку,
так как при аэрации их в биологи-
ческих очистных сооружениях ПАВ
вызывают сильное вспенивание, на-
рушающее режим работы аэротен-
ков. К тому же, многие ПАВ при био-
логической очистке претерпевают
лишь неглубокие превращения.
Биологическая очистка сточных
вод, содержащих красители, не
обеспечивает необходимого обес-
цвечивания воды. Вследствие этих
причин сточные воды текстильных
предприятий и прежде всего цехов
отделки и крашения нуждаются в
физико-химической очистке, пос-
ле которой они частично могут
вновь использоваться на производ-
стве либо направляться для биоло-
гической очистки совместно с го-
родскими сточными водами.
Выбор физико-химического ме-
тода очистки сточных вод от ПАВ
определяется не только необходи-
мой глубиной извлечения ПАВ и
сопутствующих загрязнений из
воды, но и удельными затратами на
достижение одинакового эффекта
очистки. С этой точки зрения эф-
фективно использование в схемах
очистки стоков в качестве реаген-
тов различных промышленных от-
ходов, таких как зола и шлак ко-
тельных, отвальная порода, из-
весть, остатки после разложения
карбида кальция, шламы цехов во-
доподготовки и т.п.
Таблица 11.5
Эффективность очистки сточных вод
на адсорбционно-ионообменных установках
Показатели качества воды Вода, поступающая на установку Вода после очистки «
pH . Взвешенные вещества, г/м3 ХПК, гО2/м3 Общее солесодержание, г/м3 Жесткость, г-экв/м3: общая карбонатная Содержание катионов и анионов, г/м3: натрий и калий хлориды сульфаты фосфаты (РО4)3- аммиак и соли аммония (в пересчете на аммиак) 7,8—9,6 18—37 35—50 1300—2300 7,5—8,5 4,7—5,8 280—820 420—1250 240—380 6,7—13,5 2,8—8,8 6,8—7,5 Следы 4—13 500—680 я 0,6—0,9 0,4—0,7 До 350 До 500 . 10—20 0,2—0,5 1,3—4,85
381
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Сравнение биологической очи-
стки сточных вод от поверхностно-
активных веществ и таких химичес-
ких или физико-химических мето-
дов, как фотоокисление, пенная се-
парация, экстракция растворителя-
ми, поглощение сорбентами и
ионитами, показало, что биологи-
ческая очистка снижает БПК,. содер-
жание органического углерода и ПАВ
в сточной воде в среднем на 77 %,
при фотоокислении эти показате-
ли снижаются ыа 99 %, при пен-
ной сепарации — на 95—96 %, при
коагуляции, проводимой при pH =
= 4—5, — на 90 %. Экстракцией уда-
ляют 50—60 % ПАВ, ионным обме-
ном и обратным осмосом — 99 %.
Таким образом, практически все пе-
речисленные физико-химические
методы позволяют достаточно пол-
но извлекать ПАВ из сточных вод.
Возможность их применения опре-
деляется тем, насколько отработан-
на и совершенна технология исполь-
зования того или иного метода и
каковы границы ее применимости
в конкретных производственных ус-
ловиях.
Анализ тенденции развития про-
грессивных методов очистки про-
мышленных сточных вод от ПАВ и
сопутствующих примесей показыва-
ет, что наиболее рациональным
является комбинирование физико-
химических методов в различной
последовательности для обеспече-
ния требуемой глубины очистки и
ее эффективности.
Хотя применение активных уг-
лей для очистки сточных вод от ПАВ
и сопутствующих загрязнений обес-
печивает практически полное уда-
ление из воды этих загрязнений,
однако их использование ограничи-
382
вается тем, что активные угли ха-
рактеризуются относительно низкой
сорбционной емкостью по ПАВ
вследствие того, что большая часть
их пористости образована недоступ-
ными для мицелл ПАВ и красителей
микропорами, а доля доступных для
мицелл переходных пор невелика.
Микропористые угли КАД и АГ име-
ют емкость по ПАВ всего 2 %, хотя
эффективные удельные поверхнос-
ти, рассчитанные с учетом объема
микропор, достигают 700—1000 м2/г.
Поэтому оказывается необходимой
в системе адсорбционной очистки
сточных вод от ПАВ и красителей
стадия предварительной очистки,
на которой используются крупно-
пористые материалы: свежеосаж-
денные гидроксиды (т.е. применя-
ются коагулянты), каменноуголь-
ные шлаки, глины, либо материа-
лы с достаточно развитой внешней
поверхностью — пылевидные ад-
сорбенты. При помощи таких при-
емов концентрация ПАВ снижается
до пределов, отвечающих их моле-
кулярно-дисперсному состоянию.
Вследствие этого появляется воз-
можность использовать пористость
углей более полно на заключитель-
ной стадии.
При одновременном присут-
ствии в сточных водах ПАВ и кра-
сителей различного химического
строения в качестве предваритель-
ной стадии очистки целесообразно
также использовать коагуляцию.
Эффективность применения коагу-
лянтов для удаления красителей из
сточных вод в значительной мере
определяется химической природой
извлекаемых красителей. Остаточ-
ные концентрации таких красите-
лей достаточно эффективно можно
Часть И/. Технологические решения очистки сточных вод
извлекать из воды сорбцией на ак-
тивном угле. Целесообразность ис-
пользования коагулянтов для пред-
варительного удаления части кра-
сителей из сточных вод обусловлена
также плохой адсорбируемостью
ряда красителей на углеродных сор-
бентах, обусловленной химической
структурой красителей. Так, при
адсорбции на углеродном сорбенте
прямого чисто-голубого, имеюще-
го в своей структуре четыре симмет-
ричных сульфогруппы, лишь 66 %
эффективной удельной поверхности
сорбента может быть занято моле-
кулами этого вещества. Это обуслов-
лено тем, что более плотной упа-
ковке адсорбционного слоя препят-
ствует отталкивание полярных групп.
Между тем, для крупных ионных
ассоциатов красителей недоступны
микропоры и часть переходных пор
активного угля. Более того, с уве-
личением фактора ассоциации кра-
сителей величина их удельной ад-
сорбции на пористом сорбенте на-
чинает снижаться
Таким образом, использование
активных углей для очистки сточ-
ных вод от красителей целесообраз-
но в том случае, когда концентра-
ция их настолько мала, что круп-
ные ионные ассоциаты красителей
в воде не образуются. Прямые кра-
сители типа прямого чисто-голубо-
го, прямого алого и им подобные
практически не поглощаются угле-
родными пористыми сорбентами
(степень использования поверхно-
сти составляет 6—9 %)
Улучшение эффекта очистки и
увеличение степени использования
адсорбционной емкости активных
углей при очистке сточных вод, со-
держащих крупные молекулы ПАВ
и красителей, может быть достиг-
нуто при сочетании процессов озо-
нирования сточных вод и последу-
ющей адсорбционной доочистки во-
ды. В результате озонирования круп-
ные молекулы ПАВ и красителей
разрушаются с образованием про-
дуктов окисления меньших разме-
ров, и при адсорбционной доочист-
ке часть недоступных ранее для
крупных молекул ПАВ и красите-
лей пор адсорбента оказываются
вовлеченными в процесс адсорбции.
Так, при адсорбционной очистке
сточной воды, содержащей ПАВ и
красители и имеющей перманганат-
ную окисляемость 56 г О2/м3, время
работы адсорбционного фильтра,
загруженного слоем активного угля
АГ-3 высотой I м, до проскока
красителя в фильтрат составляло
85 мин. В результате озонирования
(концентрация озона 40 г/м3) сточ-
ная вода полностью обесцве-
чивается, однако перманганатная
окисляемость ее снижается всего
лишь до 24 г О2/м3 При адсорбци-
онной доочистке такой воды дос-
тигнуто снижение перманганатной
окисляемости до 2—9 г О2/м3, а вре-
мя работы адсорбционного фильт-
ра увеличивается почти в 10 раз и
составляет 885 мин. Применение озо-
на целесообразно и на заключитель-
ной стадии очистки воды от ПАВ и
красителей после адсорбции для
обесцвечивания следовых концент-
раций красителя после проскока его
в фильтрат
В последние годы в практике
очистки сточных вод все чаще ста-
ли применять методы жидкофазного
окисления органических соедине-
ний кислородом воздуха при аэри-
ровании. При таком окислении воз-
383
Глава 11 Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
можно снижение ХПК сточной
воды на 80—85 % при исходной ве-
личине 160—200 г О2/м3 и полное
обесцвечивание сточной воды. С це-
лью интенсификации процесса
аэрацию проводят в присутствии
катализаторов или инициаторов
окисления. В качестве инициаторов
окисления в литературе упомина-
ются стальные шары, алюминиевые
цилиндры, горелая порода. В резуль-
тате такой обработки ХПК сточной
воды в ряде случаев снижается на
90 % при исходной концентрации
загрязнений 1 кг/м3.
На рис. 11.19 представлена тех-
нологическая схема очистки сточ-
ных вод от смеси ПАВ и красителей
флотосорбционным методом. Сточ-
ные воды текстильной фабрики на-
правляются в усреднитель 7, ори-
ентировочное время пребывания
воды в котором составляет 4—6 ч.
Одновременно с поступлением сточ-
ных вод в усреднитель дозируется
10%-й раствор сульфата железа
Fe2(SO4)3 из расчета 150—200 г/м3, а
также раствор катионного ПАВ ал-
комона ОС-2Н в дозе 2—10 г/м3.
Из усреднителя 7 сточные воды на-
сосом 2 направляются в пенный
флотатор 3. Во всасывающую тру-
бу насоса подается 5%-й раствор
серной кислоты из расчета 0,025—
0,050 кг/м3 для доведения pH очи-
щаемой сточной воды до 2—4. Интен-
сивность барботажа воздуха во фло-
таторе составляет от 9 до 21 м3/(м2- ч)
при времени флотации 30—40 мин.
Остаточная концентрация ПАВ в очи-
щенной воде составляет 20—25 г/м3,
красителей — 60—70 г/м3 Концент-
рация ПАВ во флотоконденсате (жид-
кости, образовавшейся при разруше-
Рис. 11.19. Принципиальная технологическая схема флотосорбционной очистки сточ-
ных вод от ПАВ и красителей с использованием порошкообразного активного угля:
1 — усреднитель; 2, 11 — насосы; 3 — пенный флотатор; 4 — реактор-нейтрализатор; 5, 12 —
отстойники; б, 7, 8 — лопастные мешалки; 9, 10, 16, 17 — емкости; 13, 14, 15 — скорые
фильтры; 18 — вакуум-фильтр
384
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
нии пены) составляет 1200—1500 г/м3.
Объем флотоконденсата 5—7 % от
объема очищенной сточной воды.
Флотоконденсат направляется в ре-
акторы с лопастными мешалками
6, 7 vl 8, где обрабатывается пыле-
видным активным углем, который
подается из емкости 9. JXcaa. активно-
го угля составляет 12 кг/м3. После об-
работки активным углем содержание
ПАВ во флотоконденсате снижается
до 300 г/м3. Пылевидный активный
уголь отделяется в отстойнике 12, в
который суспензия подается насо-
сом 11 через емкость 10. В осветлен-
ной воде концентрация взвешенных
частиц составляет 0,5—1 кг/м3.
Осветление воды до остаточного со-
держания угля 10—20 г/м3 осуще-
ствляется на скорых фильтрах 13, 14
и 15 при скорости фильтрования око-
ло 30 м3/(м2«ч). Очищенный и освет-
ленный пеноконденсат перекачива-
ется в усреднитель.
Очищенная во флотаторе сточ-
ная вода с концентрацией ПАВ 20—
25 мг/л направляется в реактор-ней-
трализатор 4, куда дозируется
10%-е известковое молоко до дости-
жения величины pH 8—9. Расход из-
вести (в пересчете на СаО) состав-
ляет 0,4—0,7 кг/м3. Из реактора-ней-
трализатора вода направляется в от-
стойник 5 для осаждения хлопьев
оксигидрата железа. Остаточная
концентрация ПАВ в воде состав-
ляет 6—10 г/м3, интенсивность ок-
раски по порогу разбавления равна
1 : 5—1 : 10. Осадок из отстойника с
влажностью 95—97 % шламовыми
насосами направляется через емко-
сти 16 и 17 вместе со взвесью уголь-
ной пыли на вакуум-фильтр 18.
Более глубокая очистка сточных
вод-от ПАВ и красителей достига-
ется в технологической схеме, вклю-
чающей после пенной сепарации
фильтрование воды через слой
модифицированного катализатором
активного угля.. При этом вода
практически полностью очищается
как от анионных и неионогенных
ПАВ, так и от красителей. Если в
сточной воде содержатся прямые
красители, целесообразно ввести в
схему стадию обработки воды коа-
гулянтами. Сочетание адсорбцион-
ной и пеносепарационной техноло-
гии позволяет очищать сточные
воды с таким высоким содержани-
ем ПАВ, при котором непосред-
ственное использование пенной се-
парации оказывается невозмож-
ным из-за слишком большого объе-
ма пеноконденсата.
Технологическая схема очистки
сточных вод, использующая после-
довательное сочетание пенной се-
парации и адсорбции, представле-
на на рис. 11.20. Сточные воды
предприятия собираются в усредни-
теле 1, откуда насосом 2, во всасы-
вающую линию которого подается
раствор коагулянта, подаются в вер-
тикальный отстойник 3 для отде-
ления твердой фазы и затем на
кварцевые фильтры 4, 5 и 6 для
окончательного осветления. После
кварцевых фильтров вода поступа-
ет. во флотатор 7 для удаления части
растворенных ПАВ и красителей, а
затем на угольные фильтры 9, 10, 11
для окончательного обесцвечивания
и удаления ПАВ. Очищенная вода
направляется для дальнейшего ис-
пользования. Пена, полученная во
флотаторе, после гашения в пено-
гасителе 8 направляется для обез-
вреживания на угольные фильтры
9, 10 и 11, на которых ранее осу-
385
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
Рис. 11.20. Принципиальная технологическая схема флотосорбционной очистки сточ-
ных вод от ПАВ и красителей с использованием гранулированных активных углей:
1 — усреднитель; 2 — насос; 3 — отстойник; 4, 5, 6 — кварцевые фильтры; 7 — флотатор; 8 —
пеногаситель; 9, 10, 11 — угольные фильтры; 75, 16 — емкости; 17 — вакуум-фильтр
ществлялась окончательная доочи-
стка воды после флотатора 7. В этот
период для доочистки сточной воды
используются параллельно постав-
ленные угольные фильтры 72, 13 и 14
со свежим или отрегенерированным
активным углем.
Флотоконденсат, обезврежен-
ный на угольных фильтрах Р, 10,
11, вновь возвращается в усредни-
тель, а угольные фильтры переклю-
чаются на регенерацию. Шлам из от-
стойника 3 и после промывки квар-
цевых фильтров 4, 5, 6 направляет-
ся через емкости 75 и 16 на вакуум-
фильтр 77 для обезвоживания.
Технологическая схема адсорбци-
онной очистки сточных вод предпри-
ятия, выпускающего хлорорганичес-
кие продукты. Технологическая схе-
ма адсорбционной очистки про-
мышленных сточных вод, загрязнен-
ных преимущественно различными
хлорпроизводными углеводородов и
хлорорганическими кислотами, яв-
ляется типичной схемой физико-хи-
мической очистки сточных вод от
386
токсичных компонентов, не позво-
ляющих направлять стоки предпри-
ятия на городские сооружения
биологической очистки.
В общезаводской смеси стоков
многих хлорорганических произ-
водств содержится большое коли-
чество веществ — исходных, побоч-
ных и конечных продуктов синте-
за. Лишь часть этих соединений уда-
ется в сточной воде идентифици-
ровать. Суммарную концентрацию
органических загрязнений сточных
вод оценивают по величине ХПК.
На предприятии с комплексом
хлорорганических веществ отноше-
ние содержания нейтральных, сла-
бокислотных и сильнокислотных
загрязнений в сточной воде состав-
ляет примерно 23,3 : 51,7 : 25,0. Та-
ким образом, в стоках предприя-
тия хлорорганического синтеза
около 77 % растворенных органи-
ческих веществ имеют кислотный
характер и около двух третей этих
веществ являются очень слабыми
кислотами. Следовательно, их ад-
сорбция из кислой среды наиболее
Часть VI. Технологические решения очистки сточных
эффективна, и расход активного
угля в этих условиях должен быть
существенно меньше расхода актив-
ного угля при очистке нейтраль-
ных сточных вод. Поскольку на
предприятиях, являющихся комп-
лексом ряда относительно неболь-
ших производств, состав сточных
вод и суммарная концентрация
загрязнений изменяются довольно
значительно, схема очистки сточ-
ных вод должна позволять легко из-
менять удельный расход активного
угля в соответствии с колебания-
ми концентрации органических ве-
ществ в стоке.
Удельный расход активного угля
при этом целесообразно оценивать
количеством адсорбента, необходи-
мым для поглощения из воды заг-
рязнений в единицах ХПК (г О2/м3),
например, в г угля на 1 г ХПК. Для
предприятия хлорорганического
синтеза удельный расход активно-
го угля колеблется в довольно уз-
ких пределах 5,5—7,5 кг/кг ХПК при
изменении концентрации загрязне-
ний в сточной воде почти в 3 раза.
Принципиальная технологичес-
кая схема адсорбционной очистки
таких сточных вод приведена на
рис. 11.21. Сточные воды, поступа-
ющие из цехов предприятия непос-
редственно или после предвари-
тельного выделения из них ценных
продуктов на локальных установ-
ках, смешиваются в коллекторе.
Такая смесь всегда имеет кислую
реакцию, хотя концентрация силь-
ных кислот (преимущественно со-
ляной с примесью серной) может
изменяться в довольно широких пре-
делах. Из коллектора смесь сточных
вод направляется в отстойник 1 для
отделения от грубых взвесей, посту-
пает в промежуточную емкость 2 и
насосом 3 подается на песчаный
фильтр. Фильтрат собирается в
сборник 5, откуда насосом 6 пере-
качивается на блок нескольких (не
менее двух) колонн с активным уг-
лем 7. После адсорбционной очист-
Рис. 11.21. Технологическая схема адсорбционной очистки сточных вод предприятия,
включающего комплекс хлорорганических производств:
1, 10 — отстойники; 2, 5, 12 — промежуточные емкости, 3, б, 13, 16 — насосы; 4, 11 —
песчаные фильтры; 7 — блок адсорберов с активным углем, 8 — смеситечь-нсйтрализатор; 9 —
дозатор известкового молока; 14 — вибросито; 15 — сборник воды после отделения угля
387
Глава 11. Замкнутые системы водоснабжения промышленных предприятий
ки вода направляется в смеситель-
нейтрализатор 8, в который дозиру-
ется известковое молоко из бака 9.
Нейтральная очищенная сточная
вода отстаивается в отстойнике 10.
Часть воды идет в коллектор очи-
щенных вод, а остальная вода филь-
труется через песчаный фильтр 11
и поступает в емкость 12, откуда за-
бирается насосами 13, 16 для взрых-
ления угля в адсорбере и отмывки
песчаного фильтра. В этой схеме
применяются кислотоупорные на-
сосы и трубы (в зависимости от се-
чения). На самотечных участках мо-
гут использоваться желоба. Адсорб-
ционные аппараты выполняют из
стали, футерованной изнутри кис-
лотоупорными плитками на арза-
митовой замазке, что обеспечива-
ет надежную защиту от кислотной
коррозии (рекомендуются также
полихлорвиниловые покрытия кор-
пуса адсорбционных колонн, на-
носимые методом напыления). Кис-
лотоупорные материалы или по-
крытия применяют и для всех ем-
костей, в которых находятся сточ-
ные воды до нейтрализации.
Адсорбционный узел в этой схе-
ме является основным. В одном из
вариантов он может состоять из
блока нескольких последовательно
включенных относительно коротких
колонн, загруженных плотным
слоем гранулированного или дроб-
леного активного угля (фракцией
активного антрацита с зернением
> 0,5 мм, активными углями АГ-3
и КАД). После проскока за-
грязнений через последнюю колон-
ну к ней подключают колонну с
отрегенерированным углем, а пер-
вую из колонн отключают, уголь из
нее транспортируют неочищенной
388
сточной водой на вибросито для
отделения избытка воды и направ-
ляют на термическую регенерацию.
Загрузку пустой колонны отрегене-
рированным углем производят так-
же гидротранспортом, используя
для этой цели очищенную сточную
воду. После загрузки слой взрыхля-
ют восходящим потоком воды для
удаления угольной пыли, и колон-
на становится готова для подсое-
динения в цепь. Таким образом, не-
прерывность процесса адсорбцион-
ной очистки обеспечивается пере-
ключением точек ввода и вывода
воды в цепи адсорбционных аппа-
ратов периодического действия.
Достоинством этого варианта, не-
смотря на некоторую сложность
схемы переключения подачи воды
при смене колонн, является воз-
можность вести процесс при боль-
ших скоростях фильтрования, так
как суммарная длина слоя адсор-
бента в блоке колонн может быть
достаточно большой даже в случае
растянутой зоны массообмена. По-
скольку все колонны однотипны,
легко осуществить автоматизацию
переключения задвижек, используя
реле времени.
В другом варианте адсорбцион-
ный узел представляет собой блок
двух последовательно включенных
колонн непрерывного действия с
псевдоожиженным слоем микропо-
ристого активного антрацита. Отра-
ботанный адсорбент из второй по
движению воды колонны эрлифтом
передается в дренирующее приспо-
собление с вертикальными или на-
клонными сетками, по которому
поступает в верхнюю зону первой
адсорбционной колонны. Уголь,
выведенный из нее при помощи эр-
Часть VI. Технологические решения очистки сточных вод
лифта, обезвоживается и направля-
ется в установку для термической
регенерации.
При адсорбционной очистке
предварительно нейтрализованных
сточных вод значительно упроща-
ется задача подбора коррозионно
устойчивых конструкционных ма-
териалов, но расход активного
угля возрастает в 3—4 раза, дости-
гая 20 кг/кг ХПК.
Большое содержание хлорорга-
нических веществ в адсорби-
рованных загрязнениях обусловли-
вает специальный режим тер-
мической регенерации угля. Во-пер-
вых, процесс регенерации необхо-
димо вести при температуре, пре-
вышающей 800 °C, для того чтобы
добиться деструкции и полного
окисления хлорорганических соеди-
нений. (Для регенерации угля пос-
ле доочистки биологически очищен-
ных сточных вод достаточна темпе-
ратура 650—700 °C). Во-вторых, раз-
рушение хлорорганических соедине-
ний приводит к появлению в отхо-
дящих газах печей для термической
регенерации повышенного содержа-
ния хлористого водорода (при тер-
мической регенерации угля после
очистки стоков химических пред-
приятий, содержащих сульфирован-
ные соединения, в отходящих газах
появляется заметное количество
SO2). Это влечет за собой необходи-
мость отвода дымовых газов из ус-
тановки при высокой температу-
ре, чтобы избежать конденсации
влаги, а следовательно, и кислот-
ной коррозии. Не менее существен-
но и то, что выброс НС1 и SO2 заг-
рязняет атмосферу, и для предот-
вращения этого отходящие газы ре-
генерационных установок необхо-
димо отмывать от кислот в орошае-
мых скрубберах.
389
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
ЧАСТЬ VII
ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД
ГЛАВА 1
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ
1.1. Оборудование
для процеживания
1.1.1. Решетки
Для улавливания из сточных вод
крупных нерастворенных загряз-
нений применяют решетки. Их вы-
полняют из круглых, прямо-
угольных или имеющих иную фор-
му металлических стержней. Зазоры
между ними равны b = 16+19 мм.
Решетки, устанавливаемые на на-
сосных станциях, имеют и большие
зазоры, которые зависят от коли-
чества протекающей сквозь них
воды.
Решетки подразделяют на под-
вижные и неподвижные; с ме-
ханической или ручной очисткой;
устанавливаемые вертикально или
наклонно (как при самотечном, так
и при напорном поступлении сточ-
ных вод).
Для удобства съема загрязнений
часто решетки устанавливают под
углом к горизонту а = 60е.
Решетки, требующие ручной
очистки, устанавливают в случае,
если количество загрязнений не
превышает 0,1 м3/сут. При большем
количестве загрязнений устанавли-
вают решетки с механическими
граблями. Уловленные на решетках
390
загрязнения измельчают в специаль-
ных дробилках и возвращают в по-
ток воды. Решетки размещают в от-
дельных помещениях, снабженных
грузоподъемными приспособлени-
ями. Расчетную температуру в зда-
нии с решетками принимают рав-
ной 16 ’С, а кратность обмена воз-
духа — 5.
На рис 1.1 показана простейшая
решетка с ручной очисткой.
Наибольшее распространение на
действующих очистных сооружени-
ях получили грабельные механизи-
рованные решетки типа МГ. Общий
вид решетки типа МГ приведен на
рис. 1.2, а техническая характери-
стика дана в табл. 1.1. В данных кон-
струкциях используют грабли типа
РМУ, которые постоянно удаляют
задержанные загрязнения с поверх-
ности решетки.
Для задержания и измельчения
загрязнений непосредственно в по-
токе сточной воды без извлечения
их на поверхность применяют ре-
шетки-дробилки (типа РД). Конст-
рукция решетки-дробилки РД по-
казана на рис. 1.3.
Решетка-дробилка состоит из ще-
левого барабана с трепальными греб-
нями и приводного механизма. Сточ-
ная вода поступает на вращающийся
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продольный разрез Сечение по
Рис. 1.1. Схема установки решетки
Рис. 1.2. Грабельная механизированная решетка типа МГ
Таблица 1.1
Характеристика решеток типа МГ и грабель типа РМУ
Марка Номиналь- ные размеры канала В кН, мм Ширина ка- нала в месте установки решетки А, мм Число зазоров Толщина стержней, мм Радиус по- ворота R, мм Масса, кг
1 2 3 4 5 6 7
МГ5Т 2000 х 3000 2290 84 8 3810 2691
МГ6Т 2000 х 2000 2290 84 8 2850 2129
МГ7Т 800 х1400 950 31 8 2100 1342
391
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Продолжение табл. 1.1
1 2 3 4 5 6 7
МГ 8Т 1400 х 2000 1570 55 8 2850 1828
МГ 9Т 1000х1200 1140 39 8 2050 1329
МГ10Т 1000x2000 1200 39 8 2850 1436
МГ11Т 1000х1600 1200 39 8 2425 1387
МГ12Т 1600x2000 1790 64 8 2850 1949
РМУ-1 600 х 800 685 21 6 — 650
РМУ-2 1000 х1000 1550 39 6 — 965
РМУ-3 1000x2000 1550 39 6 — 1220
РМУ-4 1500x2000 2035 60 6 — 1560
РМУ-5 2000 х 2000 2535 84 6 — 1850
РМУ-6 2000 х 2500 2535 84 6 — 2000
РМУ-7 2500 х 3000 3035 107 6 — 2300
Примечание. Ширина зазоров решетки устанавливается по требованию заказчика от 16 мм и более (кратно 16).
барабан. Мелкие фракции загрязне-
ний вместе с потоком воды прохо-
дят через щели внутри барабана, а
крупные задерживаются в нем и из-
мельчаются. Измельченные отбросы
с водой также поступают внутрь
барабана и затем выходят из решет-
ки-дробилки. Такая конструкция
является компактной, а процесс
можно полностью автоматизировать.
Кроме комбинированных решеток-
дробилок типа РД промышленность
выпускает круглые решетки-дробилки
КРД (рис. 1.4), радиальные — РРД,
вертикальные — ВРД. Характерис-
тика комбинированных решеток-
дробилок приведена в табл. 1.2.
При выборе решетки по заданно-
му расходу сточных вод (ф^) и ско-
рости движения жидкости в зазорах
решетки (обычно о = 0,8—1 м/с) оп-
ределяют необходимую суммарную
площадь зазоров по зависимости
О
р =: ^'rtu'x
о
Выбрав по табл. 1.2 тип решетки
с суммарной площадью зазоров Fv
определяют необходимое число ре-
шеток:
F
Потери напора в решетках со-
ставляют:
2
Ap=P(V^)V3sinay-P,
где р — коэффициент, равный 2,42
для прямоугольных и 1,72 для круг-
лых стержней;
s — толщина стержней решетки,
мм;
b — ширина зазоров решетки, мм;
a — угол наклона решетки к го-
ризонту;
g — ускорение свободного паде-
ния, м/с2;
Р — коэффициент, учитываю-
щий увеличение потерь напора
вследствие засорения решетки; при-
нимают Р = 3.
1.1.2. Барабанные сетки
Барабанные сетки используют-
ся для непрерывного процеживания
сточных вод, содержащих частицы
392
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.3. Решетка-дробилка РД:
1 — опорный фланец; 2 — режущая планка; 3 —
трепальный гребень; 4 — соединительные
патрубки; 5 — резец; 6 — подвеска; 7 — при-
вод; 8 — барабан; 9 — сифон; 10 — подводя-
щий патрубок
Рис. 1.4. Круглая решетка-дробилка КРД:
1 — решетка; 2 — трепальный гребень, 3 —
дробильный барабан
Таблица 1.2
Основная характеристика комбинированных решеток-дробилок
Марка Производи- тельность, м3/ч Размер решетки, мм Суммарная площадь зазоров, см2 Мощность, кВт Масса, кг
РД-200 60,90 180(диаметр) 190 0,6 320
РД-600 2000 635 » 450 1 1800
КРД 2000 760 » 8350 4,6 750
РРД-1 3000 1400 х 900 9600 17,6 2635
РРД-2 6000 2 х 1400 х 900 19 200 18,2 3500
ВРД-1 3000—4000 1024х1640 7000 14,5 2430
ВРД-2 3500—5000 1024x2040 9000 16 1880
393
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
размером 1—3 мм, с концентраци-
ей не более 300 мг/л.
Основной частью этих усто-
ройств является вращающийся ба-
рабан, обтянутый сеткой. Размеры
ячеек барабанных сеток 0,3—0,8 мм.
Барабан погружен в воду на глубину
0,6—0,85 своего диаметра и вращает-
ся в камере со скоростью 0,1—0,5 м/с.
Сточная вода поступает внутрь бара-
бана (рис 1.5) и процеживается че-
рез сетчатую поверхность со скорос-
тью 40—50 м3/(м2 • ч). Задерживаемые
сеткой примеси смываются с нее про-
мывной водой под давлением 0,15—
0,2 МПа и удаляются вместе с ней.
Расход промывной воды составляет
1—2 % от количества очищенной
воды. Эффективность очистки воды
на барабанных сетках 40—45 %.
Рабочую площадь сеток находят
по формуле:
_Qk,
при этом кх равняется:
ь+dY,,
-г- (> + Л).
о у
где Q —расход воды, м3/сут;
к — коэффициент неравномер-
к, =
ос — скорость движения воды в
сетке; для плоских сеток vc = 0,2—
0,4 м/с и для вращающихся =
= 0,4—1 м/с;
b — размер ячеек в свету, рав-
ный 0,5—5 мм;
d — диаметр проволоки сетки,
равный 0,3—2 мм;
Г\ — часть площади, занимае-
мой рамами и шарнирами;
к2 — коэффициент загрязнения
сетки, равный 1,2—1,8.
Площадь фильтрующей поверх-
ности микрофильтров равна:
__ Ar, Qk
Лиф. . ’
где т — время работы микрофильт-
ра в течение суток, ч;
иф — скорость фильтрования,
принимают в пределах 20—90 м/ч,
к}, к2— коэффициенты; к} = 1,03;
к2 = 0,63.
Потери напора на чистой сетке
рассчитываются по формуле:
Потери напора при эксплуата-
ции сетчатых установок в момент
времени т определяют по формуле:
рц?
2^(1-₽.)2
*,=5,
ности;
Рис. 1.5. Схема барабанной сетки:
1 — вращающийся барабан, 2 — ло-
ток для сбора промывных вод; 3 —
устройство для промывки
394
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
где £0 — коэффициент сопротивле-
ния; для ламинарного режима при
Rec < 4 равен 6,7/Rec, для турбу-
лентного режима при Rec > 4 вели-
чина = 2,38/^/кёГ; J <
и, — скорость движения воды на
подходе к сетке, м/с;
А — свободное сечение сетки,
доли единицы;
— коэффициент сопротивле-
ния в момент времени т (справоч-
ная величина);
— коэффициент загрязнения
сетки (справочная величина);
Rec= 'UjRJv — число Рейнольдса;
R — гидравлический радиус сетки;
R = A/2nN;
N— число проволок на единицу
длины;
v — коэффициент кинематичес-
кой вязкости, м2/с.
1.2. Оборудование для отстаивания
1.2.1. Песколовки
Песколовки устанавливают на
очистных сооружениях для задержа-
ния минеральных частиц крупно-
стью свыше 0,2—0,25 мм при про-
пускной способности очистных
станций более 100 м3/сут. Наиболь-
шее применение находят песколов-
ки с горизонтальным прямолиней-
ным движением воды, горизонталь-
ные с круговым движением воды,
тангенциальные круглой формы с
подводом воды по касательной,
аэрируемые. Число песколовок или
их отделений принимают не менее
двух, приче.м все песколовки или
отделения должны быть рабочими.
При механизированном сгребании
песка кроме рабочих песколовок
предусматривают и резервную.
Горизонтальные и аэрируемые
песколовки используют при рас-
ходах более 10 тыс. м’/суг. Конструк-
тивной разновидностью гори-
зонтальных песколовок являются
песколовки с круговым движением
воды. Они имеют круглую форму в
плане. Их рекомендуется применять
при сравнительно небольших расхо-
дах — до 70 тыс. м3/сут. Тангенци-
альные песколовки также имеют
круглую форму в плане, и они ре-
комендуются при небольших расхо-
дах — до 50 тыс. м3/сут. Вертикаль-
ные песколовки велики по размеру
и работают неэффективно, поэто-
му они находят применение в ис-
ключительных случаях — при
соответствующем обосновании.
На рис. 1.6 приведена схема го-
ризонтальной песколовки. Глубина
ее обычно выбирается в пределах
0,25—1 м, скорость движения жид-
кости в песколовке составляет 0,15 +
+ 0,3 м/с, а время пребывания — не
менее 30 с. Скорость осаждения ча-
стиц в песколовке в основном за-
висит от их гидравлической круп-
Рис. 1.6. Схема горизонтальной
песколовки:
а — продольный разрез; б — попе-
речное сечение
395
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
ности н0, которая связана, напри-
мер, для песка с диаметром частиц
следующим образом:
Размер
частиц
песка d4, мм
0,1
• 0,12
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,5 -
Гидравл ическая
крупность
при 15 *С, мм/с
5,12
7,37
11,2
17,1
24,2
29,7
35,1
40,7
51,6
Расчет горизонтальных песколо-
вок производят по следующим фор-
мулам. Вначале определяют площадь
живого сечения одного отделения
по формуле:’
F = q/vn,
где q — максимальный расход сточ-
ных вод;
о — средняя скорость движения
воды;
п — количество отделений; за-
тем находят размеры отделения в по-
перечном сечении. Длину песколов-
ки вычисляют по формуле (рис. 1.6):
L = к—и,
«о
где Л, — глубина проточной части
песколовки;
н0 — гидравлическая крупность
песка расчетного диаметра;
к — коэффициент, учитывающий
влияние турбулентности и других
факторов на работу песколовок, зна-
чения которого приведены в табл. 1.3.
При иных расчетных параметрах
значение коэффициента к можно
вычислить по формуле:
к-цо
где со — вертикальная турбулентная
составляющая скорости движения
жидкости в песколовке, определя-
емая по формуле
со = 0,05и.
Аэрируемые песколовки выпол-
няются в виде горизонтальных ре-
зервуаров. Вода поступает в направ-
лении, совпадающем с направлени-
ем вращения воды в песколовке;
выпуск — затопленный.
Вдоль одной из стенок на рас-
стоянии 45—60 мм от дна по всей
длине песколовки устанавливают
аэраторы из дырчатых труб с от-
верстиями 3—5 мм, а под ними ус-
траивают лоток для сбора песка.
В поперечном сечении днищу при-
дают уклон 0,2—0,4 к песковому лот-
ку для сползания в него песка.
Аэрируемые песколовки рассчи-
тываются с учетом поступательной
скорости движения сточной жидко-
Таблица 1.3
Значения коэффициента к
Диаметр частиц песка Гидравлическая крупность но, мм/с Значения к в зависимости от типа песколовок
горизонталь- ные песколов- ки аэрируемые песколовки
BAi = l BAi = 1,25 B/hi = 1,5
0,15 13,2 — 2,62 2,5 2,39
0,2 18,7 1,7 2,43 2,25 2,08
0,25 24,2 1,3 — — —
396
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
сти при максимальном притоке 0,08—
0,12 м/с; отношения ширины отде-
ления песколовки к глубине В : Н =
= 1 + 1,5; общей глубины песколовок
0,7—3,5 м; гидравлической крупно-
сти песка и0~ 18 мм/с; интенсивнос-
ти аэрации 3—5 м3/(м2 • ч).
Для удаления песка в горизон-
тальных песколовках используют
гидрослив. На рис. 1.7 приведена схе-
ма аэрируемой песколовки.
При определении коэффициен-
та £ для аэрируемых песколовок сле-
дует использовать зависимость:
26,4сш0
--Ig(l-2Oca/o)’
где а = В/Н.
Типовая аэрируемая песколовка
конструкции ЦНИИЭП показана на
рис. 1.8, а технологическая характе-
ристика данных песколовок приве-
дена в табл. 1.4.
Песколовка с круговым движе-
нием рабочего потока (рис. 1.9)
представляет собой круглый резер-
вуар 1 с коническим днищем 3.
Внутри резервуара расположены ци-
линдр с усеченным конусом 2, ко-
торые с корпусом песколовки об-
разуют кольцевой лоток 5, имею-
щий в нижней части щелевое от-
верстие 6 для отвода осадка.
Сточные воды поступают в
песколовку по открытому лотку и
направляются затем в кольцевой ло-
ток песколовки по тангенциальному
вводу. Для поддержания в песколов-
ке постоянного уровня на выходе
из нее установлен водослив с ши-
роким порогом 8. Всплывающие ча-
стицы задерживаются в лотке
пол у погруженной перегородкой 9,
расположенной перед водосливом.
Далее через специальное отверстие 10
во внутренней стенке кольцевого
лотка они направляются в цент-
ральную часть песколовки. Накопив-
шиеся всплывающие частицы уда-
ляются из песколовки через погруж-
ную воронку 4. Выделенный песок
удаляется из песколовки гидроэле-
ватором 7.
Песколовки с круговым движени-
ем нашли широкое применение на
предприятиях нефтепереработки,
так как они совмещают в себе функ-
ции песколовки й нефтеловушки.
Рис. 1.7. Схема аэрируемой песколовки:
а — продольный разрез; 6 — поперечный разрез; 1 — рабочая зона; 2 — аэратор; 3 — песковой
лоток; 4 — смывной трубопровод
397
Глава I. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.8. Аэрируемая песколовка с гидромеханическим удалением песка:
1 — воздуховод; 2 — трубопровод для гидросмыва; 3 — смывной трубопровод со спрысками; 4 —
аэраторы; 5 — песковой лоток; 6 — песковой бункер; 7 — задвижки; 8 — гидроэлеваторы; 9 —
отражательные щиты; 10 — отделение песколовки; 11 — щитовые затворы
Таблица 1.4
Характеристика аэрируемых песколовок
Номер типо- вого проекта Пропускная способность, тыс. м3/сут Число отделе- ний Размеры, м Отноше- ние B/h Расход воздуха на аэрацию (в м3/ч), при интенсивности 3 м3/(м2 • ч)
ширина отделения В глуби- на Л длина L
— 70 2 3 2,1 12 1,34 200
902-2-284 100 3 3 2,1 12 1,34 300
— 140 2 4,5 2,8 18 1,5 460
902-2-286 200 3 4,5 2,8 18 1,5 690
902-2-287 280 4 4,5 2,8 18 1,5 920
398
Часть VJI. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.9. Песколовка с круговым движением
рабочего потока. Пояснения в тексте
Рис. 1.10. Песколовки с круговым движе-
нием воды пропускной способностью
1400-6400 м’/сут:
1 — гидроэлеватор; 2 — трубопровод для от-
вода всплывающих примесей; 3 — желоб; 4 —
поверхностные затворы с ручным приводом;
5 — подводящий лоток; 6 — пульпопровод;
7 — трубопровод рабочей жидкости; 8 — ка-
мера переключения; 9 — устройство для сбора
всплывающих примесей, 10 — полупогруж-
ныс щиты (при очистке нефтесодержащих сточ-
ных вод); 11 — отводящий лоток
Типовая конструкция песколов-
ки с круговым движением приве-
дена на рис. 1.10, а техническая ха-
рактеристика дана в табл. 1.5.
Расчет песколовок с круговым
движением воды не отличается
принципиально от расчета горизон-
тальных песколовок.
Особенностью тангенциальных
песколовок (рис. 1.11) является ма-
лая глубина их проточной части и
подвод воды, осуществляемый по ка-
сательной. .
Нагрузку на песколовку прини-
мают равной 110 м3/(м2- ч) при мак-
симальном притоке. Диаметр песко-
ловки не более 6 м. Глубина песко-
ловки при расчетах принимается
равной половине диаметра.
При скоростях течения в главном
лотке 0,6—0,8 м/с задерживается
около 90 % песка. Влажность задер-
живаемого песка при колебаниях
нагрузки от 70 до 140 м3/(м2- ч) со-
ставляет около 20 %, зольность —
94 %, количество песка крупностью
менее 0,2 мм — от 15 до 40 %.
Для сокращения объема песко-
вой камеры до минимума удаление
задержанного песка целесообразно
производить с помощью шнека.
Площадь отделения песка в пла-
не определяется по зависимости:
Q
р__ Ч-гпах
Я
где Qmax — максимальный расход сточ-
ных вод через песколовку, м3/ч;
q< НО м3/(м2-ч) — допускаемая
нагрузка на песколовку по жидкости.
399
о
о
Характеристика типовых песколовок с круговым движением воды
Таблица 1.5
Номер типового сооружения (проект 902-2-27) Пропускная способность Основные размеры, мм
м3/суг л/с Диаметр Расстояние между цен- трами пес- коловок Расстояние между осями подводящего лотка и камеры пере- ключения Ширина Расстояние между осью песколовок (сечение Л—Л) и осью камеры переключения
кольцевого желоба подводя- щего и отводящего лотков лотков песколовки д ля впуска и выпуска воды
1 1400—2700 31—56 4000 6000,6500 2000 500,800 300 200 4700;4350
2 2700—4800 56—83 300 250
3 4200—7000 83—133 450 300
4 7000—10 000 133—183 600 350
5 10 000—17 000 183—278 6000 10 000, 11 000 7500 1000 600 600 5000; 4850
6 17 000—25 000 278—394 1400 900 900
7 25 000—40 000 394—590 1500 900 900
8 40 000—64 000 590—920 1800 1200 900
лава 1 Оборудование для механических методов очистки
Часть VIJ. Основное оборудование для очистки сточных вод
с вихревой водяной воронкой:
1 — осадочная часть; 2 — подвижный боковой
водослив; 3 — телескопическая труба; 4 — ра-
бочая часть; 5 — заглушка; 6 — шнек; 7 —
отверстие для сброса отмытых органических ве-
ществ; 8 — электродвигатель с редуктором; 9 —
штуцер для отвода песка; 10 — подающий ло-
ток; 11 — отводящий лоток
Приведенный порядок расчета
песколовок не является бесспор-
ным, так как он базируется на по-
нятии «гидравлической крупности
частиц; поэтому данную величину
приходится определять эксперимен-
тально (для частиц кварцевого пес-
ка она имеется в литературе). Более
корректно геометрические размеры
песколовок можно определить на ос-
нове величины скорости осаждения
частиц, последовательность расче-
та которой будет приведена в раз-
деле отстойного оборудования.
1.2.2. Горизонтальные отстойники
Горизонтальные отстойники
применяют на станциях очистки
сточных вод пропускной способно-
стью более 15 тыс. м3/сут. Наи-
большее распространение получи-
ли прямоугольные в плане отстой-
ники с иловыми приямками, рас-
положенными в один-два ряда в на-
чале сооружений. Отстойники обо-
рудованы скребковыми механизма-
ми, обычно тележечного или лен-
точного типа, сдвигающими выпав-
ший осадок к иловым приямкам,
откуда он удаляется насосами, гид-
роэлеваторами, грейферами или под
гидростатическим напором. Для уда-
ления легкого осадка (например, ак-
тивного ила) применяются также
передвижные эрлифтные установки,
позволяющие равномерно удалять
осадок без его сгребания с поверх-
ности днища.
Конструкции впускных и вы-
пускных устройств сточных вод дол-
жны обеспечивать равномерное рас-
пределение потока по живому се-
чению отстойника. Обычно впуск
воды осуществляется по фронту от-
стойника через незатопленный во-
дослив с устройством направляю-
401
Глава I. Оборудование для механических методов очистки
щей полупогружной перегородки в
начале отстойника. Для отвода
осветленной воды в торце отстой-
ника установлены водосборные лот-
ки с устройством перед ними по-
лупогружных стенок, предназначен-
ных для задержания всплывающих
веществ.
Глубина проточной части от-
стойников принимается равной
1,5—4 м; отношение длины к глу-
бине — 8—12 (для производственных
сточных вод — до 20). Ширина от-
стойника (обычно 6—9 м) назнача-
ется в зависимости от способа уда-
ления осадка, а для станций био-
логической очистки — с учетом
ширины аэротенка, исходя из усло-
вий их блокирования в единое сек-
ционное сооружение. Днище отстой-
ника выполняется с уклоном к при-
ямку не менее 0,005; высота нейт-
рального слоя принимается равной
0,3 м над поверхностью осадка; для
вторичных отстойников должна
быть учтена глубина слоя ила, рав-
ная 0,3—0,5 м. .
На рис. 1.12 приведена конструк-
ция типового горизонтального от-
стойника ЦНИИЭМ, а в табл. 1.6
дана техническая характеристика
отстойников.
Скорость движения сточных вод
в отстойниках принимается равной
5—10 мм/с.
Длинна отстойника может быть
найдена по зависимости:
со ,
ОС
где ц — скорость движения жидко-
сти в отстойнике, м/с;
Н — глубина отстойника, м;
соос — скорость осаждения час-
тиц в отстойнике, м/с.
402
Для мелких частиц сферичес-
кой формы, осаждающихся в ла-
минарном режиме и в нестеснен-
ных условиях (критерий Архимеда
Аг < 3,6), величина скорости осаж-
дения может быть получена по
уравнению Стокса:
где dr — минимальный эквивалент-
ный диаметр частиц, высаждаемых
в отстойнике, м;
рт — кажущаяся плотность час-
тиц, кг/м3;
g — ускорение свободного паде-
ния, 9,81 м/с2;
Фж — динамическая вязкость
жидкости, Па • с.
На практике в большинстве слу-
чаев частицы имеют произвольную
форму, кроме того, режим осажде-
ния может отличаться от ламинар-
ного, поэтому скорость осаждения
следует рассчитывать по уравнению
В.М. Ульянова:
J367+ ^хАге7,75 -19,16
Re = ------------------, (12)
0,588£ф u '
где кф = (11 — 10\g) — коэффици-
ент, учитывающий влияние формы
частиц на скорость осаждения;
V — коэффициент сферичнос-
ти, величина которого может быть
подобрана по табл. 1.7;
е — порозность суспензии (при
концентрациях менее 100 кг/м3 мо-
жет быть принята равной 1);
^й<Д(Рг"Р.)
< р.
— критерий
Архимеда частицы, где vx, рж — ки-
нематическая вязкость (в м2/с) и
плотность жидкости (в кг/м3).
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.12. Горизонтальный первичный отстойник:
1 — лоток, подводяший воду; 2 — распределительный лоток; 3 — скребковый механизм; 4 —
поворотная труба с щслсвидными прорезями для удаления плавающих веществ; 5 — сборный
лоток; 6 — отводящий трубопровод осветленной воды; 7 — камера плунжерных насосов; 8 —
трубопровод для удаления плавающих веществ; 9 — трубопровод для аварийного сброса; 10 —
трубопровод активного ила, подаваемого для разбавления плавающих веществ; 11 — трубопро-
вод для опорожнения; 12 — трубопровод сырого осадка
Таблица 1.6
Техническая характеристика горизонтальных отстойников ЦНИИЭМ
Номер типового проекта Размеры отделения, м Число отде- лений в типовой компоновке Расчетный объем отстой- ника, м3 Пропускная спо- собность (в м3/ч) при времени от- стаивания 1,5 ч
Ширина Длина Глубина зоны отстаи- вания
902-2-305 6 24 3,15 4 1740 1160
902-2-304 6 24 3,15 6 2610 1740
902-2-240 9 30 3,1 4 3200 2130
902-2-241 9 30 3,1 6 4800 3200
902-2-242 9 30 11 8 6400 4260
403
Глава I. Оборудование для механических методов очистки
Таблица 1.7
Значения коэффициента сферично-
сти для некоторых материалов
Материал V
Округлые, окатанные, без резких выступов (глина, шамот, речной песок, короткие цилиндрики и т.п.) 0,83—0,86
Острозернистыс, шероховатые, продолговатые (антрацит, неока- танный песок и т.п.) 0,65
Песок окатанный 0,83
Песок угловатый (малоокатан- ный) 0,73
Песок остроугольный (дробле- ный) 0,6
Сополимеры бисерные 0,96
Пыль угольная 0,65—0,73
Пыль колосниковая оплавленная 0,89
Пыль колосниковая агрегатиро- ванная 0,55
Слюда (хлопья) 0 28
Стекло дробленое 0 65
Поливинилхлорид суспензион- ный, сополимеры 0,62—0,68
Силикагель 0,18—0,33
Алюмогель 0,25—0 55
Площадь поперечного сечения
отстойника определяется по зави-
симости:
F = BH=QJv,
где рж — объемная производитель-
ность отстойника по жидкости, м3/с;
о — средняя скорость движения
жидкости в отстойнике, м/с.
1.2.3. Вертикальные отстойники
Отстойники этого типа приме-
няют на станциях пропускной спо-
собностью до ?0 тыс. м3/сут для очи-
стки производственных и бытовых
сточных вод. Вертикальные от-
стойники, как правило, представ-
ляют собой круглые в плане резер-
вуары диаметром 4—9 м с коничес-
404
ким днищем, образующим емкость
для накопления осадка. Существу-
ют также укрупненные (ячейковые)
отстойники, имеющие в плане
квадратную форму со стороной 12—
14 м. Днище укрупненных от-
стойников выполняется в виде че-
тырех иловых приямков пирами-
дальной формы с самостоятельным
выпуском осадка из каждого.
Различные типы отстойников
отличаются конструкцией впускных
и выпускных устройств и, соответ-
ственно, пропускной способностью.
Пропускная способность отстойни-
ков характеризуется не только их
геометрическими размерами,. но и
коэффициентом использования
объема.
Наиболее распространенным
типом отстойника является отстой-
ник Союзводоканалпроекта с впус-
ком воды через центральную тру-
бу, снабженную в нижней части ра-
струбом и отражательным щитом
(рис. 1.13). Рекомендуемая скорость
движения воды в центральной тру-
бе не более 30 мм/с. Расстояние
между щитом и раструбом должно
обеспечить скорость входа воды в
отстойную зону не более 20 мм/с.
По СНиП П-32-74 рекомендуется
угол наклона поверхности отража-
тельного щита к горизонту прини-
мать равным 17е; диаметр раструба
и его высоту — 1,35 диаметра цен-
тральной трубы; диаметр отража-
тельного щита — 1,3 диаметра рас-
труба; высоту нейтрального слоя
между низом отражательного щита
и поверхностью накопленного
осадка — 0,3 м.
Техническая характеристика вер-
тикальных отстойников Союзводо-
каналпроекта приведена в табл. 1.8.
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
А —А
4250| \400 4250
План
Рис. 1.13. Вертикальный первичный отстойник Союзводоканалпроекта:
1 — отражательный щит; 2 — центральная труба; 3 — труба для выпуска осадка; 4 — то же,
плавающих веществ, 5 — водосборный лоток; 6 — подводящий лоток; 7 — отводящий лоток
405
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Таблица 1.8
Техническая характеристика вертикальных отстойников
Союзводоканалпроекта
Номер типового проекта Отстойник Диаметр, м Строительная высота, м Пропускная способность, м3/ч, при времени отстаивания, ч
цилиндри- ческой части коничес- кой части 1,5 1
902-2-19 Первичный из монолитного железобетона 4 4,1 1,8 31 —
902-2-23 Вторичный из монолитного железобетона 4 2,1 1,8 — 22,1
902-2-20 Первичный из монолитного железобетона 6 4,1 2,8 69,5 —
902-2-165 Первичный из сборного железобетона 6 4.2 . з,з 69,5 —
902-2-24 Вторичный из монолитного 6 3 2,8 49,7
железобетона 6 2,1 2,8 . — 49,7
902-2-167 Вторичный из сборного железобетона 6 3 3,3 49,4 —
902-2-166 Первичный из сборного железобетона 9 4,2 5,1 156,5 —
902-2-168 Вторичный из сборного железобетона 9 3 5,1 111,5 —
Вертикальные отстойники с
нисходяще-восходящим потоком
(НИКТИ ГХ) и с периферическим
впуском жидкости (ВНИИводгео)
отличаются от обычных отстой-
ников лишь конструкцией впускных
и выпускных устройств, но имеют
пропускную способность в 1,3—1,5
раза выше, что позволяет особенно
эффективно использовать их для ин-
тенсификации действующих соору-
жений путем реконструкции.
В отстойнике с нисходяще-вос-
ходящим потоком (рис. 1.14) уста-
навливается впускное устройство в
виде кольцевой перегородки с рас-
пределительным лотком на ее внут-
ренней части и струенаправляющим
козырьком. Распределительный ло-
ток оборудован зубчатым водосли-
вом и имеет переменное сечение,
уменьшающееся по мере удаления
от впуска. Осветленная вода от-
водится через кольцевой лоток,
расположенный по периметру от-
стойника. Всплывающие вещества
периодически удаляются через во-
ронку, для чего требуется поднять
уровень воды в отстойнике.
Отношение площадей нисходя-
щей и восходящей частей потока,
определяющее диаметр кольцевой
полупогружной перегородки, при-
нимается равным 1:1. Высота по-
лупогружной перегородки принима-
ется равной двум третям рабочей
высоты проточной части отстойни-
ка; верхняя кромка перегородки рас-
полагается на отметке верха наруж-
ной стенки отстойника. Начальное
406
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
А -А
Рис. 1.14. Первичный вертикальный отстойнике нисходяще-восходящим потоком:
1 — подающая труба, 2 — приемная камера; 3 — трубопровод для удаления плавающих веществ,
4 — приемная воронка для удаления плавающих веществ, 5 — зубчатый водослив, 6 — распреде-
лительный лоток; 7 — периферийный лоток для сбора осветленной воды; 8 — отводящий трубо-
провод; 9 — кольцевая полупогружная перегородка; 10 — трубопровод для отвода ила
407
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
сечение распределительного лотка
рассчитывается на пропуск расчетного
расхода сточных вод с минимальной
скоростью не менее 0,5 м/с, конеч-
ное сечение должно быть равным
рабочей высоте водослива, а ско-
рость на этом участке — не менее
0,1 м/с.
В вертикальном отстойнике с пе-
риферическим впускным устрой-
ством (рис. 1.15) сточная вода пода-
ется на водораспределительный ло-
ток переменного поперечного сече-
ния, расположенный по периметру
отстойника, и далее через водослив
в кольцевую зону, образованную
стенкой отстойника и струенаправ-
ляющей перегородкой. В нижней ча-
сти кольцевой зоны находится отра-
жательное кольцо, направляющее
поток в зону отстаивания. Осветлен-
ная вода отводится через кольцевой
водосборный лоток, в который она
поступает с двух сторон через зуб-
чатый водослив. Всплывающие ве-
щества удаляются через воронку,
расположенную в кольцевой зоне.
Радиус вертикальных первичных
отстойников R (м) устанавлива-
ется по формуле:
Рис. 1.15. Вертикальный отстойник с
периферическим впускным устройством:
1 — водоподаюшая труба (или лоток); 2 —
водораспределительный лоток переменного
сечения; 3 — струенаправляющая стенка; 4 —
кольцевой водосборный лоток; 5 — трубопро-
вод для отвода осветленной воды; 6 — отра-
жательное кольцо; 7 — труба для выпуска осад •
ка, 8 — сборник всплывающих веществ
(1.3)
Л =
З.бл^ ’
где Q — расчетный расход сточных
вод, м3/ч;
к— коэффициент объемного ис-
пользования, принимаемый для
отстойников с центральной впуск-
ной трубой равным 0,35; для отстой-
ников с нисходяще-восходящим по-
током и периферическим впуском
воды — 0,65—0,7;
— скорость осаждения час-
тиц, мм/с; рассчитывается по урав-
нению (1.2).
В отстойниках с нисходяще-вос-
ходящим потоком R нужно увели-
чивать в 1,4 раза.
При проектировании отстойни-
ков с периферическим впуском
воды их радиус принимается рав-
ным до 5 м. Ширина кольцевой зоны
определяется по формуле:
5 = Я- R2-----
V 3,6тси„
где и — расчетная скорость вхо-
да воды в рабочую зону, равная
5—7 мм/с.
408
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рабочая глубина отстойника Н
принимается равной 85; заглубле-
ние струенаправляющей стенки —
0,7/7; ширина отражательного коль-
ца — 25. Скорость входа воды в во-
дораспределительный лоток и в са-
мом лотке составляет 0,4—0,5 мм/с.
Радиус внутренней стенки кольце-
вого водосборного лотка с зубчаты-
ми водосливами равняется 0,57?;
удельная нагрузка на зубчатый водо-
слив — 6 л/(с • м).
Угол наклона стенок иловой час-
ти вертикальных отстойников всех ти-
пов принимается равным не менее 50°.
Достаточно простой является,
методика расчета вертикальных от-
стойников по заданной производи-
тельности Q и необходимом време-
ни отстаивания т.
Рабочий объем отстойника оп-
ределяется по зависимости
У, = <?*•
Высоту рабочей части отстойни-
ка Н определяют из формулы (в м):
Н ~ ит,
где о — скорость движения сточ-
ной воды в отстойнике, которую
принимают в пределах 0,2—0,3 мм/с.
Площадь живого сечения Fc равна:
а диаметр отстойника —
где fur— площадь живого сечения
центральной трубы;
' Q
где и — скорость движения сточ-
ной воды в центральной трубе, ко-
торую принимают равной обычно
менее 300 мм/с.
Определив и //, подбирают
соответствующий типовой отстой-
ник.
1.2.4. Радиальные отстойники
Радиальные отстойники приме-
няют при расходах сточных вод бо-
лее 20 тыс. м3/сут. Эти отстойники
по сравнению с горизонтальными
имеют некоторые преимущества:
простота и надежность эксплуата-
ции, экономичность, возможность
строительства сооружений большой
производительности. Недостаток —
наличие подвижной фермы со
скребками.
В системах канализации приме-
няются радиальные отстойники трех
конструктивных модификаций: с
центральным впуском, с перифе-
рийным впуском и с вращающими-
ся сборно-распределительными ус-
тройствами. Наибольшее распрост-
ранение получили отстойники с
центральным впуском жидкости
(рис. 1.16).
Основные размеры типовых ра-
диальных отстойников указаны в
табл. 1.9. Их важной особенностью
является нижний подвод сточных
вод. Сточная вода подается по цен-
тральной трубе, а осветленная —
отводится в круговой периферий-
ный лоток через зубчатые водо-
сливы. •
Первичные радиальные отстой-
ники оборудованы илоскребами,
сдвигающими выпавший осадок к
расположенному в центре иловому
приямку, из которого осадок удаля-
ется насосами или под гидростати-
ческим давлением. Всплывшие ве-
щества отводятся в поплавковые
409
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.16. Радиальный первичный отстойник:
/ — илоскреб; 2 — подводящий трубопровод; 3 — распределительная чаша; 4 — трубопровод сырого
осадка; 5 — жиросборник; 6 — насосная станция сырого осадка; 7 — отводящий трубопровод
Таблица 1.9
Основные параметры типовых радиальных отстойников
Мосводоканалпроекта
Номер типового проекта Отстойник Диаметр, мм Глубина, м Объем зоны, м1 Пропускная способность (в м3/ч) при времени отстаивания 1,5 ч
отстой- ной осадка
902-2-83/76 Первичный 18 3,4 788 120 525
902-2-87/76 Вторичный 18 3,7 788 160 525
902-2-84/75 Первичный 24 3,4 1400 210 930
902-2-88/75 Вторичный 24 3,7 1400 280 930
902-2-85/75 Первичный 30 3,4 2190 340 1460
902-2-89/75 Вторичный 30 3,7 2190 440 1460
902-2-86/75 Первичный 40 4 4580 710 3054
902-2-90/75 Вторичный 40 4,35 4580 915 3054
410
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
жиросборники, которые погружа-
ются под воду с помощью ры-
чажного механизма при подходе
фермы илоскреба. Вторичные ради-
альные отстойники оборудованы
вращающимися илососами, позво-
ляющими удалять легкоподвижный
осадок (активный ил и т.п.) под
гидростатическим напором непос-
редственно из слоя ила без сгреба-
ния в приямок. Частота вращения
илоскребов и илососов 0,8—3 ч-1.
При расчете радиальных отстой-
ников их радиус устанавливают по
формуле (1.3), где коэффициент к
принимается равным 0,45. Диаметр
радиальных отстойников принима-
ется не менее 18 м; отношение диа-
метра к глубине проточной части —
от 6 до 12 (для производственных
сточных вод — до 30); глубина про-
точной части,— от 1,5 до 5 м. Высота
нейтрального слоя назначается рав-
ной 0,3 м; для вторичных отстойни-
ков должна быть также учтена глу-
бина слоя ила, составляющая 0,3—
0,5 м. Нагрузка на водосливный фронт
зубчатого водослива не должна пре-
вышать 10 л/(с • м).
Мосводоканал НИИпроектом
разработаны типовые проекты пер-
вичных и вторичных радиальных от-
стойников из сборного желе-
зобетона, скомпонованные в груп-
пы из четырех единиц (см. рис. 1.16).
Отстойники с периферийным
впуском воды при одинаковой про-
должительности отстаивания име-
ют в 1,2—1,3 раза больший эффект
очистки, чем обычные радиальные
отстойники; при одинаковом эф-
фекте очистки их пропускная спо-
собность увеличивается в 1,3—1,6
раза в зависимости от концентрации
исходной воды.
Распределительное устройство
обеспечивает поступление сточной
воды в зону отстаивания с малыми
скоростями. Оно представляет собой
периферийный кольцевой лоток с
зубчатым водосливом или щелевы-
ми донными отверстиями и полу-
погружную перегородку, образую-
щие с бортом отстойника кольце-
вую зону, в которой происходит
быстрое гашение энергии входящих
струй, выделение и задержание пла-
вающих веществ. Диаметр наружной
стенки кольцевого лотка определя-
ется из расчета нагрузки сточной
воды не более 20 м3/ч на 1 м2 площа-
ди поверхности кольцевой зоны. Для
сбора и удаления всплывших гру-
бодисперсных примесей предусмат-
риваются два бункера, один из ко-
торых устанавливается в централь-
ной части отстойника, а второй —
в кольцевой зоне. Осветленная вода
отводится из центрального кольце-
вого лотка с двусторонним изливом
или через щелевые отверстия в цен-
тральной трубе.
Расчетная продолжительность
пребывания воды в отстойнике при-
нимается на основе кинетики осаж-
дения взвешенных веществ, но не
менее 1 ч.
Мосводоканал НИИпроектом
разработаны проекты первичных от-
стойников с периферийным впус-
ком воды диаметром 24 и 30 м.
Отстойники с вращающимся
сборно-распределительным устрой-
ством конструкции И.В. Скирдова
(рис. 1.17) применяют для очистки
бытовых и производственных сточ-
ных вод, содержащих до 500 мг/л
взвешенных веществ. Конструкция
отстойников обеспечивает условия
отстаивания сточных вод, близкие
411
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
План
Рис. 1.17. Отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством:
1 — подводящцй трубопровод; 2 — воздушные затворы; 3 — центральная чаша; 4— сборно-
распределительное устройство; 5 — периферийный привод; 6 — скребки; 7 — отводящий трубо-
провод осветленной'воды; 8 — илопровод; 9 — затопленный лоток; 10— вертикально подве-
шенные лопатки; 11 — водослив; 12 — полупогружная доска; 13 — щелевое днище; 14 —
криволинейная перегородка; 15 — камера жиросборника; 16 — направление впуска сточной
воды; 17 — направление движения сборно-распределительного устройства
412
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
к статическим, в связи с чем про-
пускная способность этих отстой-
ников выше пропускной способно-
сти обычных радиальных отстой-
ников в среднем на 40 %. Радиус
устанавливается по формуле (1.3),
где коэффициент объемного ис-
пользования к принимается рав-
ным 0,85.
Подача и отвод воды произво-
дятся через центральную чашу и
сопрягающееся с ней радиальное
подвижное устройство, которое
представляет собой желоб, разде-
ленный продольной (криволиней-
ной в плане) перегородкой на рас-
пределительный и сборный лотки.
Сточная вода равномерно поступает
в отстойную зону по всей длине за-
топленного распределительного
лотка через щелевое днище и боко-
вую решетку из вертикально подве-
шенных струенаправляющих лопа-
ток. Осветленная вода отводится по
фронту сборного лотка через водо-
слив, размещенный на его перед-
ней по ходу движения стенке. Для
задержания плавающих веществ пе-
ред водосливом устанавливается по-
лупоцзужная доска. Осадок сгреба-
ют скребками, укрепленными на
ферме вращающегося устройства.
Глубина зоны отстаивания при-
нимается равной 0,8—1,2 м, высота
нейтрального слоя воды — 0,7 м,
высота слоя осадка — до 0,3 м.
Союзводоканалпроектом разрабо-
таны проекты отстойников с враща-
ющимся сборно-распределительным
устройством диаметром 18 и 24 м.
В технологических схемах хими-
ческой, нефтехимической и горно-
обогатительной промышленности
применяются гребковые радиаль-
ные одноярусные (рис. 1.18) и мно-
гоярусные (рис. 1.19) отстойники
(сгустители) с верхним централь-
ным подводом суспензии.
Отстойник представляет собой
невысокий цилиндрический резер-
вуар с плоским или слегка кони-
ческим днищем. У верхнего края
резервуара имеется кольцевой же-
лоб для отвода осветленной воды.
Внутри имеется мешалка (часто в
виде фермы), к которой прикреп-
лены гребки. Мешалка укреплена на
медленно вращающемся валу (с ча-
стотой 0,013—0,6 об/мин). Таким
образом, медленно движущиеся
гребки, не нарушая процесса осаж-
дения, перемещают осаждающийся
материал к центру — к разгрузоч-
ному конусу. Суспензия непрерыв-
но подается сверху через трубу в
центральную часть резервуара, ос-
ветленная жидкость удаляется че-
рез кольцевой желоб.
Радиальные отстойники такого
типа имеют диаметр до 120 м
(в помещениях — до 20 м), произво-
дительность их достигает 3 тыс. т/суг
по осадку.
Техническая характеристика
выпускаемых промышленностью
типов отстойников-сгустителей
приведена в табл. 1.10.
При расчете отстойников основ-
ной расчетной величиной являет-
ся поверхность осаждения F (м2),
которую находят по формуле:
„ v Gcm Г “ *см
л ,
РоСВ^ОС ^ОСВ J
где Кз — коэффициент запаса по-
верхности, учитывающий неравно-
мерность распределения исходной
суспензии по всей площади осаж-
дения, вихреобразование и другие
факторы, проявляющиеся в произ-
413
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.19. Многоярусный сгуститель-
1 — коллекторы осветленной жидкости, 2 —
приемник питания; 3 — скребки; 4 — труба
питания; 5 — несущая ферма; 6 — привод; 7 —
лопасть; 8 — подъемное устройство; 9 —
горловина питания; 10 — труба верхнего по-
тока; 11 — разгрузочный конус, 12 — конус-
ный скребок
Таблица 1.10
Рис. 1.18. Одноярусный гребковый отстой-
ник непрерывного действия:
1 — цилиндрический резервуар; 2 — кольце-
вой желоб; 3 — мешалка, 4 — труба для пода-
чи суспензии, 5 — разгрузочный конус
Техническая характеристика отстойников (сгустителей) с центральным и
периферическим приводом
Тип Внутренние размеры корпуса, м Площадь осаждения одного яруса, м2 Число ярусов Частота вращения гребковой фермы, об/мин Мощность двигателей, кВт I [роизвош цель- ность при крупности частиц < 295 мкм, т/сут
Диаметр Высота
1 2 3 4 5 6 7 8
СО-1,8 1,8 1,8 2,54 1 0,63 1,0 1,3—5,6
СО-1,8 3,6 1,8 10,0 1 0,39 1,0 5,0—22,4
35-СГ 6,0 3,0 28,26 1 0,30 1,0 14,0—62,0
37а-СГ 9,0 ЗА_ 63,58 1 0,15 1,0 32 0—140
414
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.10
' 1 2 3 4 5 6 7 8
СО-12 12,0 3,6 113,1 1 0,188 4,5 56—250
СО-15 15,0 4,5 175,0 1 0,188 4,5 88—390
СД-12 12,0 4,5 113,1 2 0,188 4,5 140—400
СД-15 15,0 — 175,0 2 0,188 4,5 160—700
П-15 15,0 3,0 176,5 . 1 0,122 2,8 88—390
П-18 18,0 3,6 254,5 1 0,10 2,8 127—560
П-24 24,0 2,6 452,4 1 0,083 4,5 226—1000
П-ЗО 30,0 3,6 707,0 1 0,063 4,5 350—1150
П-50 50,0 4,5 1963 1 0,077—0,025 8,5—18 980—9800
П-75 75,0 4,5 4418 1 0,05—0,017 6—12 2210—22 000
П-100 100,0 7,0 7854 1 0,038—0,013 8,5—18 3980—39 000
Бедственных условиях (обычно Кз =
1,3-1,35);
<7см — массовый расход исход-
ной суспензии, кг/с;
Роев “ плотность осветленной
жидкости, кг/м3;
иос — скорость осаждения час-
тиц суспензии, м/с;
хсм, хж и xotB — содержание твер-
дых частиц соответственно в исход-
ной смеси, осадке и осветленной
жидкости, мае. доли.
Скорость осаждения частиц
может быть определена по урав-
нению (1.2).
Общая высота радиального от-
стойника Н складывается из трех зон:
Я = Л, + А2 + й3, (1.4)
где hx — высота зоны свободного
осаждения;
h2 — высота зоны сгущения;
й3 — высота зоны расположения
лопастей.
Для предотвращения перемеши-
вания у поверхности высоту зоны
свободного осаждения принимают
Aj = 0,45—0,75 м. При этом большие
значения принимают для более
концентрированных суспензий с
отношением твердой фазы к жид-
кой Т : Ж > 1 : 10.
С учетом непрерывности удале-
ния шлама из отстойника высота
зоны сгущения
j>TOC
(1.5)
ОС
где — количество твердой фазы,
находящейся на единице площади по-
верхности днища отстойника за вре-
мя от осаждения до выгрузки, кг/м2;
Сос — концентрация твердой
фазы в осадке (объемная плот-
ность), кг/м3.
Из определения следует:
= <7тт (70Схост
^тос р р ’ (1-6)
где GT — производительность по
твердой фазе осадка, кг/ч;
т — время пребывания осадка на
днище от осаждения до выгрузки
(обычно принимают т = 1 ч).
. Объемная плотность осадка
— РжДЛос» (1 *?)
где Дс — относительная масса сус-
пензии.
Относительная масса суспензии
(1.8)
с Дт+л ’
р
где Дт =—1— относительная.масса
Рж
твердой фазы;
415
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
п - Т: Ж~ величина разбавле-
ния в зоне сгущения.
Подставив выражения (1.6) и
(1.7) в формулу (1.5), получим:
/г2 =-G^ .
Высоту зоны расположения ло-
пастей мешалки определяют исхо-
дя из наклона лопастей, равного
приблизительно 0,146 м на 1 м дли-
ны. Таким образом,
Л, =0,146— = 0,073D,
2
где D — диаметр отстойника.
1.2.5. Тонкослойные отстойники
Для эффективного выделения
тонкодисперсных примесей це-
лесообразно применять тонкослой-
ные отстойники. Их малая глубина
обеспечивает осветление воды в те-
чение 4—10 мин, что позволяет зна-
чительно уменьшить их габариты по
сравнению с габаритами отстойни-
ков других типов и размещать в зак-
рытых помещениях. Основными
преимуществами тонкослойных от-
стойников, позволяющими изготав-
ливать их на любом предприятии,
являются: простота исполнения, не-
дефицитность материалов для со-
здания разделительных полок, от-
сутствие необходимости в комплек-
тующем оборудовании.
Тонкослойные отстойники в об-
щем случае представляют собой ре-
зервуары глубиной 0,2—0,3 м с по-
лочными или трубчатыми вставка-
ми (дренами), расположенными
под углом, обеспечивающим естес-
твенное сползание осадка к шла-
мрсборнику. Трубчатые отстойни-
ки с малым наклоном труб исполь-
зуют при расходе сточной воды
100—10 000 м3/сут. Крутонаклонные
трубчатые отстойники с углом на-
клона трубок 45—60° применяют на
очистных сооружениях производи-
тельностью до 170 тыс. м3/суг.
Исследованиями показано, что
гравитационное разделение тонко-
дисперсных суспензий более интен-
сивно происходит в пространстве
между наклоненными под углом
45—60° к горизонту элементами,
чем в безграничном пространстве.
Поскольку турбулентность повыша-
ет транспортирующую способность
потока, режим течения в отстой-
нике должен быть ламинарным для
обеспечения высокого эффекта
осветления.
На рис. 1.20 приведены схемы труб-
чатых тонкослойных отстойников.
Рабочим элементом трубчатого
отстойника явтяется трубка диамет-
ром 2,5—5 см, длиной 60—100 см.
Возможно применение трубок квад-
ратного, шестиугольного, ромбо-
видного сечения и др.
В настоящее время за рубежом эти
отстойники изготавливают в виде
стандартных блоков (рис. 1.21) из по-
лихлорвинилового или полистироль-
ного пластика. Обычно применяют
блоки длиной около 3 м, шириной
0,75 м и высотой около 0,5 м. Размер
трубчатого элемента в поперечном
сечении составляет 5 х 5 см. Указан-
ная конструкция позволяет легко
монтировать блоки в существующих
отстойниках вертикального, горизон-
тального или радиального типов.
Пластинчатые тонкослойные от-
стойники (рис. 1.22) состоят из ряда
параллельно установленных на-
клонных пластин. Вода в отстойни-
ке движется параллельно пластинам.
Взвешенные частицы осаждаются на
416
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.21. Конструкция трубча-
того пластмассового блока
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
пластины и сползают в шламовое
пространство. В зависимости от схе-
мы движения в отстойнике освет-
ляемой воды и выпавшего осадка
выделяют три типа отстойников:
1) прямоточные, в которых направ-
ления движения воды и осадка со-
впадают; 2) противоточные, в ко-
торых вода и осадок движутся на-
встречу; 3) перекрестные, где вода
движется перпендикулярно направ-
лению движения осадка. Следует
отметить, что широкое распро-
странение получили противоточ-
ные отстойники, как наиболее
производительные.
Конструкция тонкослойного от-
стойника, разработанного Минским
отделением Союзводоканалпроекта,
представлена на рис. 1.23. При рабо-
те тонкослойных отстойников в ос-
новном рабочем режиме, т.е. при ско-
рости движения воды 4—7 мм/с и
времени ее пребывания в межполоч-
ных пространствах 20—25 мин, ста-
бильный эффект осветления состав-
ляет в среднем 93—95 % при содер-
жании взвеси в отстоенной воде от
4 до 12 мг/л. Эффективное осветле-
ние коагулированной воды дости-
гается в напорных полочных тонко-
слойных отстойниках при пребыва-
нии в них воды до 10 мин.
Тонкослойные отстойники клас-
сифицируются по следующим при-
знакам: по конструкции наклонных
блоков они делятся на трубчатые и
полочные; по режиму работы — на
отстойники периодического (цик-
лического) и непрерывного дей-
ствия; по взаимному движению
осветленной воды и вытесняемого
осадка — с прямоточным, проти-
воточным и смешанным (комбини-
рованным) движением (рис 1.24).
Поперечное сечение трубчатых
секций может быть прямоугольным,
квадратным, шестиугольным или
круглым.
Расстояние между полками или
трубами Ао обычно назначают в пре-
делах 50—150 мм, а рабочую длину
элементов — в пределах 1—2 м.
Расчет тонкослойных отстойни-
ков сводится к определению его гео-
метрических размеров — длины,
ширины и высоты канала — при
заданных расходе сточной воды Q
(м3/с), концентрации взвешенных
частиц в воде до и после очистки и
физико-химических параметрах
примесей.
Площадь поперечного сечения
тонкослойного пространства (в м2)
вычисляется по формуле
Рис. 1.23. Тонкослойный отстойник:
1 — полиэтиленовая труба для удаления осадка;
2 — труба для выпуска воздуха; 3, 7 — отвод
осветленной воды из осадкоуплотнитсля; 4 —
трубопровод подогрева; 5 — отверстия в попе-
речных сборных желобах; 6 — сварной лоток;
8 — многослойная загрузка; 9 — корпус; 10 —
кирпичная кладка; 11 — подвод воды в секцию;
12 — гравийная камера хлопьеобразования
418
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.24. Расположение полочных и трубчатых элементов в тонкослойных отстойниках:
а — прямоточное движение сточной воды и осадка; б — противоточное; в — смешанное; а —
угол наклона элементов; Яо — расстояние между полками или трубками; £р — рабочая длина
элементов
Скорость движения жидкости в
отстойнике между полками рассчи-
тывают по зависимости:
и = Rexv/Д
где Re — число Рейнольдса, рав-
ное 500;
X — смоченный периметр 1 м
ширины яруса полочного или труб-
чатого элемента, м;
F — площадь поперечного се-
чения (перпендикулярно направле-
нию потока воды) 1 м ширины яру-
са полочного или трубчатого эле-
мента, м2;
v — кинематическая вязкость
сточной воды, мм2/с.
Практически скорость потока
принимается равной для полочных
элементов 5—10 мм/с, для трубча-
тых элементов до 20 мм/с.
Высоту тонкослойного простран-
ства Н (м) рекомендуется прини-
мать равной 1—2 м. Его ширину В
определяют по формуле
В = F/H.
Продолжительность отстаивания
(в ч) находят из выражения
"Г —
3600иос ’
где Ло — высота яруса, равная рас-
стоянию по вертикали между верх-
ней и нижней плоскостями, обра-
зующими ярусы в полочных или
трубчатых элементах, мм; составля-
ет от 50 до 150 мм;
иос — скорость осаждения час-
тиц, определяется по формуле (1.2).
Угол наклона яруса принимает-
ся равным 45—60°. Длина яруса в
тонкослойном пространстве (в м)
находится по уравнению
L = кТи,
где кз — коэффициент запаса, при-
нимаемый в пределах 1,1—1,5.
.Расчет общей и фракционной
эффективности очистки сточных вод
в отстойниках любого типа подобен
расчету эффективности пылеочист-
ки в пылеосадительных камерах
(см. т. 1 настоящего Справочника).
1.2.6. Отстойники с аэрацией
(осветлители)
Эти отстойники применяются
для интенсификации процесса пер-
вичного отстаивания на станциях
биологической очистки при по-
вышенном содержании в сточных
водах труднооседающих веществ.
419
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
В осветлителях достигается сниже-
ние концентрации загрязнений на
70 % по взвешенным веществам и до
15 % по БПКполн за счет совмещения
процессов осаждения, хлопьеобра-
зования и фильтрации сточной
воды через слой взвешенного осад-
ка. Осветлители могут работать как
с предварительной коагуляцией и
аэрацией сточных вод, так и без
такой подготовки.
В отечественной практике при-
меняется осветлитель с естествен-
ной аэрацией, представляющий со-
бой вертикальный отстойник с
внутренней камерой флокуляции
(рис. 1.25). Поток сточной воды, по-
ступающий через центральную тру-
бу в камеру флокуляции, эжекти-
рует воздух вследствие разницы
уровней воды в подающем лотке и
осветлителе. Из камеры флокуля-
ции, где происходит частичное
окисление органических веществ,
усиленное хлопьеобразование и
сорбция загрязнений, сточная вода
направляется в отстойную зону, в
которой при прохождении через
слой взвешенного осадка задер-
живаются мелкодисперсные взве-
шенные частицы. Осветленная вода
отводится через круговой перифе-
рийный лоток. Плавающие вещества
задерживаются внутренней стенкой
сборного лотка и по мере накопле-
ния сбрасываются через специаль-
ный кольцевой лоток. Выпавший
осадок удаляется под гидростати-
ческим напором.
При проектировании осветлите-
лей с естественной аэрацией в со-
ответствии с нормами их число при-
нимается не менее двух, диаметр —
не более 9 м; разность уровней воды
(для обеспечения аэрации) — 0,6 м.
Объем камеры флокуляции должен
обеспечивать 20-минутное пребыва-
ние воды. Глубина камеры состав-
ляет 4—5 м, диаметр нижнего сече-
ния назначается исходя из скорости
движения воды (8—10 мм/с), Ско-
рость движения воды в централь-
ной трубе 0,5—0,7 м/с, длина этой
трубы 2—3 м. Глубина нейтрального
слоя между нижним краем камеры
флокуляции и поверхностью осад-
ка в иловой части принимается рав-
ной 0,6 м.
Союзводоканалпроектом разра-
ботаны типовые проекты осветли-
телей с естественной аэрацией из
сборного железобетона (табл 1.11).
Рис 1.25. Отстойник-осветлитель.
1 — камера флокуляции, 2 — отстойная
зона; 3 — периферийный лоток для сбора
осветленной воды; 4 — центральная труба,
5 — лоток для отвода плавающих веществ,
6 — трубопровод для выпуска осадка
420
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 1.11
Параметры типовых осветлителей с естественной аэрацией
Номер типового проекта Диаметр, м Высота, м Объем, м3 Пропускная спо- собность (в м3/ч) при времени от- стаивания 1,5 ч и числе осветлителей
цилинд- рической части кониче- ской части рабочий строи- тельный
два четыре
902-2-152 6 4,2 5 150 180 169 338
902-2-153 9 4,2 5,1 350 445 375 750
Второй группой отстойников с
аэрацией являются осветлители-пе-
регниватели.
Осветлители-перегниватели
предназначаются для осветления
бытовых и производственных сточ-
ных вод (в частности, вод мя-
сокомбинатов) и сбраживания
задержанного осадка. Это комбини-
рованное сооружение, централь-
ную часть которого занимает освет-
литель с естественной аэрацией
(рис. 1.26). Выпавший на дно освет-
лителя осадок насосом подается в
верхнюю зону псрсгнивателя.
Вместимость перегнивателя оп-
ределяют по суточной дозе загруз-
ки осадка, которая для осадков
бытовых сточных вод влажностью
95 % принимается следующей:
Средняя зимняя
температура сточных
вод, *С........... 6 7 8,5 10
Суточная доза
загрузки, %.... 0,72 0,85 1,02 1,28
Продолжение
Средняя зимняя
температура сточных
вод,*С........... 12 15 20
Суточная доза
загрузки, %..... 1,7 2,57 5
План
Рис. 1.26. Осветлитель-перегнивателы
1 — осветлитель; 2 — персгниватель; 3 — ило-
вые трубы; 4 — труба для загрузки и переме-
шивания осадка; 5 — центральная труба; 6 —
подводящий лоток; 7 — камера флокуляции;
Я — труба для выпуска иловой воды; 9 — пе-
реливная труба; 10 — отводящий лоток
421
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
При влажности осадка И7, отлич-
ной от 95 %, суточная доза уточняет-
ся умножением табличного значения
на отношение (100 — 95)/(100 — И7).
Суточные дозы загрузки осадка про-
изводственных сточных вод устанав-
ливаются экспериментально.
Ширину перегнивателя рекомен-
дуется принимать равной не менее
0,7 м; расстояние от низа осветли-
теля до днища перегнивателя — не
менее 1,5 м; уклон днища перегне-
вателя — не менее 30°. Для борьбы
с коркообразованием и для интен-
сификации процесса сбраживания
следует предусматривать переме-
шивание осадка путем подачи его
насосом в кольцевой трубопровод
с соплами, расположенными над
поверхностью осадка по периметру
перегнивателя. В целях пред-
отвращения охлаждения осадка в
зимнее время перегниватель пере-
крывают деревянными щитами.
Союзводоканалпроектом разра-
ботаны типовые проекты осветли-
телей-перегнивателей для сточных
вод мясокомбинатов, предусмат-
ривающие компоновки из двух и
четырех осветлителей-перегнивате-
лей для применения в комплексах
сооружений различной пропускной
способности (табл. 1.12).
Последовательность расчета дан-
ного типа отстойников принципи-
ально не отличается от расчета ра-
диальных отстойников.
В промышленности широко из-
вестен осветлитель конструкции
ЦНИИ-2 производительностью до
9 тыс. м3/сут (рис. 1.27). Диаметр ос-
ветлителя в верхней части 11 м,
общая высота 9 м. Смешанная с
реагентами вода через воздухоот-
делитель 7 и наклонные трубы 2 по-
ступает в осветлитель. Наклонные
трубы оканчиваются соплами /7,
обеспечивающими тангенциаль-
ный ввод воды. Для более тщатель-
ного контактирования воды с
осадком на пути ее движения рас-
положены щелевые перегородки 3.
Над зоной осветления под сбор-
ными желобами 5 расположены
дырчатые перегородки 4, предназ-
наченные для более равномерно-
го распределения воды. Избыточ-
ное количество осадка по трубам 7
отводится в осадкоуплотнитель 8
и далее по трубе с регулируемой
задвижкой 6 выводится из аппа-
рата. Трубопроводы 9 и 10 пред-
назначены для отвода осадка и
опорожнения осветлителя.
Таблица 1.12
Основные параметры типовых осветлителей-перегнивателей
Номер типового проекта Диаметр сооружения, м Параметры осветлителя Технологи- ческий объем перегнива- теля, Пропускная способность сооружения, м3/ч
Диаметр, м Площадь зоны осветления, м2
902-2-314 9 5 15,5 306 41,3
902-2-315 12 5 15,5 640 50
902-2-316 15 6 22,5 1060 73
422
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1,27. Схема осветлителя ЦНИИ-2:
1 — воздухоотделитель; 2 — наклонные трубы;
3 — шслсвыс перегородки; 4 — дырчатая пе-
регородка; 5 — сборный желоб; 6 — регулирую-
щая задвижка; 7 — отводные трубы; 8 — осад-
коуплотнитсль; 9, 10— трубопроводы сброса
осадка и опорожнения осветлителя; 11 — сопло
1.2.7. Нефтеловушки
Нефтеловушки применяют для
механической очистки сточных вод
от нефтепродуктов, способных к гра-
витационному отделению (всплы-
ванию), и от осаждающихся твер-
дых механических примесей. Продук-
толовушки используются с той же
целью для отстаивания из воды не-
которых специфических веществ
(например, парафина из сточных
вод цехов синтетических жирных
кислот на нефтехимических пред-
приятиях).
Проектируются нефтеловушки
типов: горизонтальные, многоярус-
ные (тонкослойные) и радиальные
(рис. 1.28).
Горизонтальная нефтеловушка
представляет собой отстойник, раз-
деленный продольными стенками
на параллельные секции. Сточная
вода из отдельно расположенной
распределительной камеры по
самостоятельным трубопроводам
поступает через щелевую перего-
родку в каждую секцию нефте-
ловушки. Освобожденная от нефти
вода в конце секции проходит под
затопленной нефтеудерживающей
стенкой, через водослив перелива-
ется в отводящий лоток и далее в
трубопровод. Для снижения вязкос-
ти нефти в зимнее время предус-
матривается обогрев поверхности
жидкости (змеевиком).
Всплывшая нефть по мере ее
накопления сгоняется скребковым
транспортером к щелевым поворот-
ным трубам и выводится по ним из
нефтеловушки. Осадок, выпадаю-
щий на дно, тем же транспортером
сгребается к приямку, откуда его
периодически по илопроводу уда-
ляют через донные клапаны или
гидроэлеваторами.
Эффективность работы нефтело-
вушек зависит также от надежнос-
ти работы нефте- и шламоудаляю-
щих устройств. Если при монтаже
скребкового механизма не соблюда-
ется параллельность ведущего и ве-
домых валов или натяжение правой
и левой цепей различное, возника-
ют аварийные ситуации, которые
423
Глава 1. Of орудование для механических методовочистки
Рис. 1.28. Нефтеловушка пропускной способностью 396 м’/ч:
/ — трубопровод для подачи сточных вод на очистку; 2 — нефтесборная труба; 3 — трубопровод
для отвода осветленных сточных вод; 4 — гидроэлеватор; 5 — скребковый транспортер левый; 6 —
то же, правый; 7 — задвижки с электроприводом во взрывобезопасном исполнении; 8 —
трубопровод для подачи воды к гидроэлеватору; Р — трубопровод для отвода осадка
могут привести к разрыву цепей и
выходу из строя скребковых транс-
портеров, что повлечет за собой
полное отключение секции нефте-
ловушки и достаточно сложные ре-
монтные работы. Чтобы избежать
подобных ситуаций, на некоторых
нефтеперерабатывающих заводах
для перемещения плавающих неф-
тепродуктов к поворотным трубам
используют воздух. Однако в этом
случае требуется периодическое
выключение и опорожнение секции
нефтеловушки для очистки ее от вы-
павшего осадка. Период и очеред-
ность вынужденных отключений
секции определяются в процессе
эксплуатации.
Одним из недостатков существу-
ющих конструкций нефтеловушек
является то, что их распределитель-
ные устройства в виде щелевых пе-
регородок, как правило, изготовле-
ны из железобетона и жестко со-
единены со стенками. Это значи-
тельно усложняет их регулировку
при наладочных работах.
Для более равномерного распре-
деления рабочего потока по живо-
му сечению секции целесообразно
424
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
в начале ее установить дополнитель-
ную дырчатую перегородку с отвер-
стиями диаметром 20—30 мм, рав-
номерно распределенными по пло-
щади перегородки. Число отверстий
определяют из их общей площади,
равной 6—8 % площади поперечного
сечения секции, в котором устанав-
ливают перегородку. . Перегородка
может быть выполнена из легких
пленочных материалов, например,
полиэтилена, лавсана, капрона и
т.д. Обязательным условием приме-
нимости материалов для изготовле-
ния перегородки является их устой-
чивость к нефти.
Производительность горизон-
тальных нефтеловушек можно уве-
личить в 1,5 раза при той же эф-
фективности, если дырчатые пере-
городки установить по длине со-
оружения с интервалом I — 6h, где
h — глубина нефтеловушки.
Дырчатые перегородки, выпол-
ненные из пленочного материала,
располагают в четырех сечениях сек-
ции нефтеловушки между верхни-
ми и нижними скребками (рис. 1.29).
Верхний край перегородки крепят
на отрезке трубы, свободно уста-
навливаемой на кронштейнах, при-
крепляемых к стенкам секции.
Нижний край перегородки крепят
к другому отрезку трубы, служаще-
му только для натяжения пленки.
Для предупреждения засорения
гидроэлеватора крупными загрязне-
ниями необходимо перед очистны-
ми сооружениями в канале устано-
вить решетку по типу канализаци-
онной с зазорами между прутьями
8—10 мм.
Скорость движения воды в гефте-
ловушке принимается равной 3—
10 мм/с; толщина слоя всплывших
нефтепродуктов — 0,1 м; площадь
щелей в распределительной перего-
родке — 6—7 % ее общей поверхно-
сти; общие потери напора в нефте-
ловушке — 0,4—0,5 м.
В табл. 1.13 приведены основные
параметры по типовым проектам
нефтеловушек.
При расчете типовых горизон-
тальных нефтеловушек руковод-
ствуются следующим. Число сек-
ций принимается не менее двух;
ширина секции — 2—3 м при глу-
бине отстаиваемого слоя воды 1,2—
1,5 м и пропускной способности
нефтеловушки до 45 л/с; при боль-
ших расходах сточной воды при-
нимаются ширина секции 6 м и
глубина 2 м.
Рис. 1.29. Расположение дырчатых перегородок в нефтеловушке:
1 — дырчатая перегородка; 2 — скоба; 3 — вал-труба диаметром 50 мм; 4 — труба диаметром
50 мм; 5 — уровень воды
425
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Таблица 1.13
- • »
Основные параметры по типовым проектам горизонтальных нефтеловушек
Номер типо- вого проекта Глубина проточной части,м Строительные размеры секций,м Число секций Пропускная способ- ность, м3/ч Разработ- чик
Ширина Длина Высота
902-2-157 1,2 2 12 1 18
902-2-158 1,2 2 12 2 36
902-2-159 1,25 3 18 2,4 и 3,6 2 72 Гипротрубо-
902-2-160 1,5 3 24 2 108 провод
902-2-161 2 3 30 < 2 162
902-2-3 2 396 Союзводо-
902-2-17 2 6 36 2,4 3 594
902-2-18 4 792 каналпроект
Длина отстойной части нефте-
ловушки (в м) определяется по фор-
муле:
L = ahv/uQ,
где а — коэффициент, учитываю-
щий турбулентность потока воды;
h — глубина отстаиваемого
слоя, м;
о — скорость движения воды,
мм/с;
м0— скорость всплывания час-
тиц нефти (гидравлическая круп-
ность), мм/с, принимаемая с уче-
том кинетики всплывания нефти.
Значения а следующие: а = 1,75
при 1)/м0= 20; а = 1,65 при v/u0 =15
и а = 1,5 при v/u0 — 10.
Гидравлическая крупность (мм/с),
может быть определена по формуле:
„ _(Yi-Y:)s£/2
Ио - , о >
1,8ц
где Yj и у2 — объемные массы воды
и нефти, г/см3;
d — крупность всплывающих не-
фтяных частиц, см;
ц — вязкость сточной жидкости,
г/(см • с).
При отсутствии данных по ки-
нетике всплывание частиц нефти
допускается принимать: и0 = 0,4 +
+ 0,6 мм/с; и = 4 + 6 мм/с.
Расчетная продолжительность
отстаивания t должна быть не ме-
нее 2 ч. Продолжительность всплы-
вания нефтяных частиц
<=й/и.
При этом необходимым услови-
ем является t' < /р.
Многоярусная (тонкослойная)
нефтеловушка (рис. 1.30) является
усовершенствованным видом гори-
зонтальной ловушки, имеет мень-
шие габариты и более экономична.
Сточная вода из отдельно располо-
женной распределительной камеры
по трубопроводам поступает в сек-
ции нефтеловушки и через попереч-
ную распределительную трубу с
вертикальными патрубками и диф-
фузорами распределяется по шири-
не и глубине зоны грубой очистки.
Здесь в течение 1—4 мин выделяет-
ся основное количество крупнодис-
пергированной нефти и осадка. Вре-
мя пребывания сточных вод в этой
зоне составляет 2—4 миш-
Далее поток воды со скоростью
0,2—0,4 м/с проходит через пропор-
циональное водораспределительное
426
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
А—А
Рис. 1.30. Многоярусная нефтеловушка:
1 — скребковый транспортер; 2 — гидроэлева-
тор; 3 — пропорциональное водораспредели-
тельное устройство; 4 — водораспределитель-
ная труба; 5 — нефтесборная труба с ручным
приводом; 6 — блок полочный; 7 — трубо-
провод для отвода воды; 8 — трубопровод для
подвода сточной воды; 9 — трубопровод для
отвода осадка
устройство и поступает в полочный
блок. При движении потока в яру-
сах блока частицы нефти всплы-
вают к верхним образующим яруса,
движутся по ним вверх к перифе-
рии и в пространстве между блока-
ми и стенкой нефтеловушки всплы-
вают на поверхность воды. Поток
осветленной воды после полочных
блоков проходит под полупогруж-
пой перегородкой и выводится из
сооружения через водослив и водо-
сборный лоток.
Всплывшие в зоне грубой очист-
ки нефтепродукты отводятся посто-
янно через щелевую поворотную
трубу, над полочными блоками сго-
няются скребками в направлении
потока к концу отстойной зоны и
через вторую щелевую поворотную
427
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
трубу периодически выводятся из
сооружения. У кромки нефтесбор-
ных труб слой всплывших нефте-
продуктов обогревается.
Осадок по нижним образующим
яруса сползает к центральной части
и в промежутках между блоками со-
бирается в лоток шириной 1—1,5 м,
расположенный по оси нефтело-
вушки, откуда скребками транспор-
тируется в приямок’зоны грубой
очистки, оборудованный гидроэле-
ватором.
При расчете типовых многоярус-
ных нефтеловушек принимается: чис-
ло секций — не менее двух; подача
воды — самостоятельным трубопро-
водом в каждую секцию; ширина
каждой секции 2—3 м; глубина слоя
отстаиваемой воды 2,5—3 м; гидрав-
лическая крупность частиц нефти
0,15 мм/с; толщина слоя всплывших
нефтепродуктов 0,1 м; остаточное со-
держание нефтепродуктов в сточной
воде 100 мг/л; расстояние между пол-
ками по перпендикуляру h = 50 мм;
угол наклона полок яруса 45°; ши-
рина полочного блока 0,65—0,75 м;
высота полочного блока 1,5—1,6 м.
Скорость движения воды (в мм/с)
определяется по формуле:
о =(?/(£• 3,6),
где Q — пропускная способность
одной секции, м3/ч;
F— площадь поперечного сече-
ния полочных блоков, устанавли-
ваемых по ширине секции, м2.
При этом число Re должно быть
близко к 700—800 для достижения
наибольшего коэффициента исполь-
зования объема нефтеловушки:
Re = u//Xv,
где f — площадь поперечного сече-
ния 1 м ширины яруса, м2;
428
X — смоченный периметр 1 м
ширины яруса, м;
v — кинематическая вязкость,
равная 8,04 • 10"7 м2/с при t = 30 °C.
Продолжительность пребывания
воды в полочном пространстве (в с)
вычисляется по формуле:
Т = V“o-
где Ляр = Л/cos 45° — высота яруса
по вертикали, мм.
Длина полочного пространства
находится по выражению
L = kvT,
где кз — коэффициент запаса, рав-
ный 1,3.
Общая строительная длина
нефтеловушки на 5—6 м больше
длины полочного пространства; по-
тери напора составляют 0,5—0,6 м.
Союзводоканалпроектом по ре-
комендации ВНИИводгео разрабо-
таны типовые проекты многоярус-
ных нефтеловушек производитель-
ностью 300, 450 и 600 м3/ч, соот-
ветственно на две, три и четыре
секции размером по 2 х 18 х 2,3 м
из сборно-монолитного железобе-
тона.
Расчет вновь создаваемой мно-
гоярусной нефтеловушки (рис. 1.31)
более сложен и проводится в сле-
дующей последовательности.
Назначается высота отстойной
части Н = 1,5—2,0 м и ширина сек-
ции нефтеловушки
В — 2ЬХ + Ьг + 2Л3
где Ьх — ширина полочного блока;
назначается, исходя из расстояния
между опорами, при котором обес-
печивается допустимый прогиб
(Д5 = 2—5 мм) листового материа-
ла, выбранного для изготовления
полок блока;
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 1.31. Расчетная схема многоярусной нефтеловушки с перекрестным движением
воды и осадка
Ь2 — расстояние между блоками
по ширине канала, Ь2 = 150 мм;
Ь3 — расстояние между блоком
и боковой стенкой, Ь3 = 100 мм.
Затем рассчитывают длину сек-
ции (в м):
£ = /, + 12 + /3 + 14 + 15 + /6 + /7,
где Z, — длина зоны грубого освет-
ления; назначается, исходя из
конструктивных размеров грязево-
го приямка, не должна быть мень-
ше длины /р рассчитанной, исхо-
дя из расхода (?,, приходящегося
на одну секцию, и продол-
жительности пребывания рабоче-
го потока в этой зоне t = 3—4 мин
при коэффициенте использования
объема зоны 50 %:
/>г= 50(?.*
1 1 6000НВ ’
13 — назначается, исходя из ши-
рины водораспределительного уст-
ройства и расстояния для свобод-
ного прохождения скребкового
транспортера;
/4 — назначается из условия фор-
мирования рабочего потока, выхо-
дящего из ярусов; 14 = 0,2 м;
Z5 — расстояние между дырча-
той перегородкой и полупогружен-
ной перегородкой; /5 — 0,2—0,4 м; .
/6 — расстояние между полупо-
груженной перегородкой и водосли-
вом: Z6 = 0,2 м;
/7 — ширина водоприемного лотка;
12 — длина ярусного пространства;
Z2 = 3,6^oT;
Кх — коэффициент запаса, учи-
тывающий снос по поверхности
пластин выделенных в ярусе частиц
нефти и осадка; Кх - 1,2—1,3; если
ярусы образованы гофрированными
пластинами, то = 1;
и — скорость потока в ярусе, мм/с;
и = 5—10 мм/с; задаваемую скорость
потока необходимо проверять, ис-
ходя из условия, что Re < 500;
Rc = ^-,’
XV
где /j — площадь поперечного сече-
ния яруса при ширине 1 м;
% — смоченный периметр яруса
при ширине 1 м;
7 — продолжительность пребы-
вания рабочего потока в ярусе, ч;
—-—*2,
3600ц, 2’
где h — высота яруса; рекомендует-
ся принимать h = 40—100 мм;
Л=-^, .
sin а
где b — кратчайшее расстояние между
пластинами, образующими ярус, мм;
р
429
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
а — угол наклона яруса;.
и0 — гидравлическая крупность
частиц, которые нужно выделить;
К2 — коэффициент, учитываю-
щий работу распределительных ус-
тройств; К2 — 1,2—1,3.
После определения основных
конструктивных размеров секции
многоярусной нефтеловушки Я, В, L
рассчитывают расход воды на одну
секцию (в м3/ч):
Q, = 2K2blHv>3t6 =
= 7,2^ ^Яи.
Из общего количества сточных
вод рассчитывают число секций
О,
ДГ _
<2. ‘
При расчете нефтеловушки, ра-
ботающей по противоточной схеме,
основной расчетной величиной яв-
ляется длина пластины в блоке (в м):
I vh
" ~ ЮОО/С,ио
где о, Л, w0 — те же параметры, что
и при расчёте перекрестной схемы;
Кз — 0,5—0,7 — коэффициент,
учитывающий распределение воды
между ярусами блока.
Рассмотрим две расчетные схе-
мы противоточных нефтеловушек,
показанных на рис. 1.32 и 1.33.
Рабочая глубина нефтеловушки,
работающей по схеме, показанной
на рис. 1.32, определяется по урав-
нению:
Я = / sin а + h + h, cos а + h ,
П ПО 3’
где hn — высота перегородки между
двумя зонами; Лп == 0,5 м;
Рис. 1.32. Расчетная схема многоярусной нефтеловушки с противоточным движени-
ем воды и осадка
Рис. 1.33. Расчетная схема типовой нефтеловушки, дооборудованной тонкослойными
блоками
430
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Иъ— высота блока, м;
и _ Ьп
"1000*
где b — расстояние между пласти-
нами, мм;
п — 4vlcjiq ярусов; п = 10—20;
Л3 — высота воды над затоплен-
ным блоком; Л3 = 0,1—0,15 м.
Длина нефтеловушки, работаю-
щей по схеме, представленной на
рис. 1.32, определяется из уравне-
ния:
L = £, + Lv
где £, — длина приямка, назнача-
ется из конструктивных соображе-
ний, м;
£2 — длина зоны, в которой рас-
полагаются блоки с параллельны-
ми пластинами, м;
£2 = + Aftw,,
где — ширина блока, назначает-
ся из конструктивных соображений,
исходя из удобства монтажа и де-
монтажа блока, его массы, м;
л, — число блоков в секции, на-
значается из условий компоновки
л,< 8;
Aft — толщина перегородок меж-
ду блоками, м.
Другие размеры нефтеловушки
назначаются по конструктивным
соображениям. После определения
размеров полочного пространства
рассчитывают производительность
нефтеловушки:
= 3,6£2Лбо/Г3,
где о — скорость рабочего потока в
ярусе, о = 5—10 мм/с; затем опре-
деляют число секций N.
Многоярусную нефтеловушку,
работающую по схеме, показанной
на рис. 1.33, рассчитывают в следу-
ющем порядке.
Рабочую глубину нефтеловушки
определяют по уравнению:
Н = / sin а + h + h +h ,
П 3 р.с н’
где h3 — глубина воды под блоком,
h3 = 6,1—0,15 м;
hpc — высота, необходимая для
распределения потока по живому
сечению блока, h > 0,3 м;
’р.с ’ ’
Лн — высота нейтрального слоя,
Лн = 0,3 м.
Длину и ширину полочного про-
странства (см. рис. 1.33) назначают,
исходя из конструктивных сообра-
жений: £ = 8—20 м, В — 2—6 м.
После этого определяют произ-
водительность одной нефтеловуш-
ки (в м’/ч):
_ 36О0£ЯБмо „
Vi ~ . А* з
hsina
и находят число секций N. При до-
оборудовании существующих неф-
теловушек полочными блоками,
когда все конструктивные размеры
определены, расчетной величиной
является длина £, на которой долж-
ны располагаться блоки с парал-
лельными пластинами для обеспе-
чения необходимой степени очист-
ки и0 при заданной производитель-
ности одной секции
Q}hsina
~3600К3НВио' '
Эффективность работы тонко-
слойных нефтеловушек во многом
зависит от конструкции блока пла-
стин. На рис. 1.34 показан блок плас-
тин для перекрестной схемы рабо-
ты нефтеловушек, а на рис. 1.35 —
для противоточной схемы нефтело-
вушек.
431
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
в
Рис. 1.34. Блоки для перекрестной схемы:
а — с плоскими пластинами; б — с рифлены-
ми пластинами; 1 — каркас; 2 — пластина; в —
фрагмент расположения пластин в блоке; b —
рабочее расстояние между пластинами
Опыт эксплуатации многоярус-
ной нефтеловушки, работающей по
перекрестной схеме с высотой яру-
са в блоках h = 70 мм, углом накло-
на 45°, следующих размерах блока:
длина 1400 мм, высота 1550 мм, ши-
рина 750 мм, общей длине попе-
речного пространства 8,4 м (два ряда
по шесть блоков), показал, что при
изменении гидравлической нагруз-
ки в пределах q — 0,8—15 м3/(м2- ч)
коэффициент использования объема
сооружения составлял 64—93 %. Мак-
симального коэффициента использо-
вания достигали при q = 9 м3/(м2- ч).
Остаточная концентрация неф-
тепродуктов в очищенной воде при
изменении нагрузки в вышеуказан-
ных пределах изменялась от 10 до
186 мг/л при колебании концент-
рации нефтепродуктов в исходной
воде в интервале 30—240 000 мг/л.
В то же время в типовой нефтело-
вушке при гидравлической нагруз-
ке 0,5—0,7 м3/(м2 • ч) содержание
нефтепродуктов в очищенной воде
колебалось от 90 до 178 мг/л.
Практика показала, что для обес-
печения нормативного содержания
432
Рис. 1.35. Блоки д ля противоточной (пря-
моточной) схемы:
а — сотовая конструкция; б — трубчатый блок,
применяемый в США
нефтепродуктов в очищенной воде
(100 мг/л) расчетную гидравличес-
кую нагрузку на многоярусную
нефтеловушку можно принимать
q — 9 м3/(м2- ч), вместо 1,07 м3/(м2-ч),
принимаемой на типовую горизон-
тальную нефтеловушку. Работа по-
казала также, что при-угле наклона
а = 45° и сточных водах первой ка-
нализационной системы ярусное
пространство не зашламляется.
Радиальные нефтеловушки кон-
структивно подобны радиальным
отстойникам (см. рис. 1.17). Принци-
пиальным отличием является то,
что нефтепродукты с поверхности
жидкости сгоняются к нефтесбор-
ной трубе вращающимся скребком.
Радиальные нефтеловушки при-
меняют вместо горизонтальных неф-
теловушек и прудов дополнительно-
го отстаивания. Для установки этих
нефтеловушек требуются значитель-
но меньшие площади, удаление
всплывших нефтепродуктов и осад-
ка в них полностью механизировано.
Вследствие сокращения в данном
типе нефтеловушек открытой поверх-
ности и в результате непрерывного
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
удаления нефтепродуктов уменьша-
ется загазованность территории.
Сточная вода поступает в цент-
ральную часть радиальной нефтело-
вушки по трубопроводу, расположен-
ному под ее днищем и переходяще-
му в вертикальный раструб с направ-
ляющим цилиндром высотой 1,2 м.
Цилиндр обеспечивает заглублен-
ный впуск воды в отстойную зону
сооружения и распределяет воду по
всему рабочему объему нефтеловуш-
ки. Для сбора осветленной воды в
ловушке предусмотрен кольцевой
лоток с пропорциональным водо-
сливом. Из сборного лотка отстоен-
ная вода поступает в выпускную
камеру и далее на последующую
очистку.
Равномерность распределения и
малые скорости движения сточных
вод способствуют всплыванию мел-
кодисперсных частиц нефтепродук-
тов размером до 50 мкм. Всплывшие
нефтепродукты вращающимся
скребком сгоняются к стационарно
установленной нефтесборной тру-
бе, по которой отводятся за преде-
лы сооружения. Осевший нефтяной
осадок сгребается механизирован-
ным вращающимся скребком к
центральному приямку, откуда на-
сосом перекачивается в шламона-
копитель.
При расчете радиальных неф-
теловушек принимается: число ло-
вушек — нс менее трех; продолжи-
тельность отстаивания t = 6 ч; гид-
равлическая глубина. отстойника
3—3,5 м. Глубина зоны отстаивания
(в м) определяется по формуле
h = 3,6klu0,
где к — коэффициент объемного
использования, равный 0,6;
w0 — скорость всплывания
(гидравлическая крупность) частиц
нефти, равная 0,2 мм/с.
Диаметр отстойника (в м) рас-
считывается по уравнению
D = ^AQtlnhk,
где Q — расход сточных вод, посту-
пающих в одну нефтеловушку, м3/ч.
Высота зоны осадка принимает-
ся равной 0,3 м; толщина слоя
всплывших нефтепродуктов — 0,1 м;
потери напора — 0,6 м.
Союзводоканал проектом разра-
ботаны типовые радиальные ловуш-
ки для нефтесодержащих сточных
вод диаметром 24 и 30 м из сборно-
го железобетона.
1.3. Оборудование
для фильтрования
Фильтровальное оборудование
широко используется в системах
очистки сточных промышленных и
бытовых вод, при водоподготовке
и очистке воды в оборотных сис-
темах водоснабжения предприятий.
В процессах фильтрования исполь-
зуются две группы оборудования:
фильтры с фильтрующими перего-
родками и фильтры с зернистым
слоем. Фильтры с зернистым сло-
ем применяются преимущественно
при очистке больших объемов сточ-
ных и производственных вод, а так-
же в системах водоснабжения пред-
приятий. Фильтры с фильтрующи-
ми перегородками применяются
для улавливания из сточных вод
ценных компонентов или с целью
получения осадков невысокой
влажности.
Среди фильтров с фильтрующи-
ми перегородками в системах очи-
стки сточных вод применяются: ба-
433
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
рабанные вакуумные со сходящим
полотном, дисковые, ленточные,
листовые, патронные, фильтр-
прессы. Среди зернистых фильтров
в очистке сточных вод использу-
ются напорные и безнапорные
фильтры.
Фильтровальное оборудование
применяется для глубокой механи-
ческой очистки сточных вод от твер-
дых частиц, нефтепродуктов, смол,
масел и т.д.
1.3.1. Барабанные фильтры
со сходящим полотном
Общий вид барабанного вакуум-
ного фильтра со сходящим полот-
ном приведен на рис. 1.36.
Отечественной промышленнос-
тью выпускается несколько типораз-
меров барабанных вакуумных филь-
тров со сходящим полотном. Свод-
ные сведения о данных фильтрах
приведены в табл. 1.14.
2185
ЮЮ.--------.630
2990
Рис. 1.36. Барабанный вакуумный фильтр со сходящим полотном
434
Барабанные вакуумные фильтры со сходящим полотном
435
Таблица 1.14
Типоразмер фильтра и код ОКП Площадь поверх- ности фильтро- вания, м2 Размеры барабана (диаметр х длина), мм Масса фильтра с приводами, кг Масса на единицу поверх- ности фильтро- вания, кг/м2 Исполнение по материалу деталей, соприкасающихся с обрабатываемым продуктом Характер процесса Наименование обрабатываемых продуктов
1 2 3 4 5 6 7 8
БОП5-1,8-1У (БсхОУ5-1,8) ОКП 36 1612 1010 5 1800x970 2950 590 Углеродистая сталь Разделение; разделение с промывкой Сточные воды
БОП5-1.8-К (БсхОК5-1,8) ОКП 36 1612 3016 ОКП 36 1612 3027 ОКП 36 1612 3020 ОКП 36 1612 3024 5 1800 х 970 2950 590 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 10X17H13M3T Сталь 08Х22Н6Т Сталь 08X21Н6М2Т
БОП5-1.8-1Г (БсхОР5-1,8) ОКП 36 1612 8007 5 1800x980 3300 660 Углеродистая сталь, гуммированная резиной ГХ-51.ГХ-52 или ГХ-76
БОП10-1.8-1У (БсхОУЮ-1,8) ОКП 36 16121011 10 1800х 1870 3600 360 Углеродистая сталь
БОПЮ-1.8-1К (БсхОКЮ-1,8) ОКП 36 1612 3017 ОКП 36 1612 3028 ОКП 36 1612 3021 ОКП 36 1612 3023 10 1800х1870 3600 360 Сталь 12X18Н1 ОТ Сталь 10X17H13M3T Сталь 08Х22Н6Т Сталь 08X21Н6М2Т
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
436
Продолжение табл 1.14
1 2 3 4 5 6 7 8
БОП10-1.8-1Г (БсхОРЮ-1,8) ОКП 36 1612 8008 10 1800х1880 3800 380 Углеродистая сталь, гуммированная резиной ГХ-51, ГХ-52 или ГХ-76 Разделение; разделение с промывкой Сточные воды
БОП20-2.4-1У (БсхОУ20-2,4) ОКП 36 1612 1006 20 2400 х 2770 7800 390 Углеродистая сталь
БОП20-2.4-1К (БсхОК20-2,4) ОКП 36 1612 3014 ОКП 36 1612 30 ОКП 36 1612 3025 ОКП 36 1612 30 20 2400 х 2770 7800 390 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 10X17H13M3T Сталь 08Х22Н6Т Стать 08Х21Н6М2Т
БОП20-2.4-1Г (БсхОР20-2,4) ОКП 361612 80 20 2400 х 2770 10140 570 Углеродистая стать, гуммированная резиной ГХ-51, ГХ-52 или ГХ-76
БОПЗО-2.4-1У (БсхОУЗО-2,4) ОКП 36 1612 1007 30 2400x4120 9300 310 Углеродистая сталь
БОПЗО-2.4-1К (БсхОКЗО-2,4) ОКП 36 1612 3012 ОКП 36 1612 30 ОКП 36 1612 3026 ОКП 36 1612 30 30 2400x4120 9300 310 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 1OX17H13M3T Сталь О8Х22Н6Т Сталь 08Х21Н6М2Т
'лава 1 Оборудование для механических методов очистки
Продолжение табл. 1.14
1 2 3 4 5 6 7 8
БОПЗО-2.4-1Г (БсхОРЗО-2,4) ОКП 36 1612 80 30 2400x4120 12 600 420 Углеродистая сталь, гуммированная резиной ГХ-51, ГХ-52 или ГХ-76 Разделение; разделение с промывкой Сточные воды
БОП40-3-1У (БсхОУ40-3) ОКП36 1612 1008 40 3000x4120 10 400 260 Углеродистая сталь
БОП40-3-1К (БсхОК40-3) ОКП 36 1612 3013 ОКП 36 1612 3022 40 3000x4120 10 400 260 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 08Х22Н6Т
БОП40-3-5У (БсхШУ40-3) ОКП 36 1612 1005 40 3000 х 4420 28 000 700 Углеродистая сталь
БОП80-3,75-5У (БсхОУ80-3,75) ОКП 36 1612 1013 80 3750 х 6800 38 000 9500 Углеродистая сталь
БОП80-3.75-5К (БсхОК80-3,75) ОКП 36 1612 3019 80 3750 х 6800 38 000 9500 Сталь 12Х18Н10Т
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Технические характеристики барабанных вакуумных фильтров типа
БОП приведены в табл. 1.15—1.18.
Таблица 1.15
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
БОП5-1.8-1У; БОП5-1.8-1К БОП5-1.8-1Г БОПЮ-1,8-1У; БОПЮ-1.8-1К БОПЮ-1,8-1Г
Площадь поверхности фильтрования, м2 5 5 10 10
Размеры барабана, мм: диаметр 1800 1800 1800 1800
длина 970 980 1870 1880
Угол шмружения бара- бана в суспензию, град 130 130 130 130
Угол зон, град: фильтрования 125 125 125 125
I просушки 38,5 38,5 38,5 38,5
промывки и II про- сушки 80 80 80 80
соединения с атмо- сферой 101 101 101 101
Рабочее давление (ваку- ум), МПа (кгс/см2), нс более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения бара- бана, с-1 (об/мин) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0)
Число двойных качаний мешалки, кач/мин 18 18 18 18
Мощность электродвига- телей привода, кВт, не более; барабана 1,7 1,7 1,7 1,7
мешалки 1,1 1,1 1,1 1,1
регулировочного ро- лика 0,4 0,4 0,4 0,4
Габаритные размеры, мм 2900 x 3000 x 2600 2900 x 3000 x 2600 4000 x 3000 x 2600 4000 x 3000 x 2600
Масса, кг, не более: фильтра с приводами 2950 3300 3600 3800
наиболее тяжелого монтируемого узла (барабана) 1100 1400 1600 1700
438
Техническая характеристика фильтров
Таблица 1.16
Показатели • Типоразмер фильтра
БОП20-2,4-1У БОП20-2.4-1К БОП20-2.4-1Г БОПЗО-2.4-1У БОПЗО-2.4-1К БОПЗО-2.4-1Г
1 2 3 4 5 6 7
Площадь поверхности фильтрования, м2 20 20 20 30 30 30
Размеры барабана, мм: диаметр 1 2400 2400 2400 2400 2400 2400
длина 2770 2770 2770 4120 4120 4120
Угол погружения бара- бана в суспензию, град 130 130 130 130 130 130
Угол зон, град: фильтрования 123,5 123,5 123,5 123,5 123,5 123,5
I просушки 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5
промывки и II про- сушки 72 72 72. 72 72 72
соединения с атмо- . сферой 89 89 89 89 89 89
Рабочее давление (ваку- ум), МПа (кгс/см2), не более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Давление промывной жидкости, МПа (кгс/см2), не более 0,3 (3,0) 0,3 (3,0) 0,3 (3,0) 0,3 (3,0) 0,3 (3,0) 0,3 (3,0)
Частота вращения бара- бана, с-1 (об/мин) 0,0016-0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0) 0,0016—0,016 (0,1—1,0)
Число двойных качаний мешалки, кач/мин 18 18 18 18 18 18
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
440
Продолжение табл. 1.16
1 2 3 4 5 6 7
Мощность электро- двигателей привода, кВт, не более: барабана 1,7 1,7 1,7 2,36 2,36 2,36
мешалки 2,2 2,2 2,2 3,0 3,0 3,0
ролика регули- ровочного 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
Габаритные размеры, мм, не более 5000x4000x3700 5000x4000x3700 5000x4000x3700 6200x4000x3700 6200x4000x3700 6200x4000x3700
Масса, кг, не более: фильтра с приво- дами 7800 7800 10 140 9300 9300 12 600
наиболее тяжелого монтируемого узла (барабана) 3300 3300 3700 3800 3800 4100
Глава I. Оборудование для механических методов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Техническая характеристика фильтров
Таблица 1.17
Показатели Типоразмер фильтра
БОП40-3-1У БОП40-3-1К
Площадь поверхности фильтрования, м2 40 40
Размеры барабана, мм: диаметр 3000 3000
длина 4120 4120
Угол пшружения в суспензию, град 130 130
Угол зон, град: фильтрования 119 119
1 просушки 68 68
промывки и II просушки 79 79
соединения с атмосферой 71 71
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2), нс более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения барабана, с"‘(об/мин) 0,0016—0,0016 (0,1—1,0) • 0,0016—0,0016 (0,1—1,0)
Число двойных качаний мешалки, кач/мин 18 18
Мощность электродвигателей привода, кВт, не более: барабана 2,8 2.8
мешалки 3,0 3,0
ролика регулировочного 0,6 0,6
Габаритные размеры, мм, не более: 6700x4100x3500 6700x4100x3500
Масса кг, не более: фильтра с приводами 10 400 10400
наибольшего монтируемого узла (барабана) 5000 5000
Фильтры типа БОП40
441
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Техническая характеристика
Таблица 1.18
Показатели Типоразмер фильтра
БОП80-3,75-5У БОП80-3.75-5К
Площадь поверхности фильтрования, м2 80 80
Размеры барабана, мм: диаметр 3750 3750
длина 6800 6800
Угол погружения барабана в суспензию, град 130 130
Угол зон, град: фильтрования 118 118
I просушки 65 65
промывки и II просушки 78 78
соединения с атмосферой 82 82
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2), не более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения барабана, с-1(об/мин) 0,0025—0,015 (0,15—0,9) 0,0025—0,015 (0,15—0,9)
Число двойных качаний мешалки, кач/мин 9 9
Мощность электродвигателей привода, кВт: барабана 11 11
мешалки 7,5 7,5
Привод ролика регулировочного 0,6x2 = 1,2 0,6x2 = 1,2
Габаритные размеры, мм 9900 х 6500 х 5000 9900 х 6500 х 5000
Масса, кг, нс более: фильтра с приводом 38 000 38 000
наиболее тяжелого монтируемого узла (барабана) 18 000 18 000
Фильтр типа БОП80
442
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Фильтр типа БОП80
1.3.2. Фильтры вакуумные дисковые
Предназначены для разделения
суспензий с частицами твердой
фазы более или менее однородной
крупности с умеренной скоростью
их осаждения и могут быть исполь-
зованы в тех случаях, когда при
фильтровании под вакуумом обра-
зуется слой осадка толщиной не
менее 8 мм за время не более 3 мин.
Кроме того, скорость осаждения
наиболее крупных частиц твердой
фазы, составляющих в совокупнос-
ти не менее 20 % от общего ее ко-
личества, нс должна превышать
18 мм/с.
Суспензия не должна быть лег-
колетучей, ядо-, огне- или взры-
воопасной, а жидкая фаза ее не
должна кристаллизоваться под ва-
куумом. Образующийся на фильтре
осадок не должен при просушке
сильно растрескиваться. Осадок на
фильтре не промывается.
Фильтры применяются преиму-
щественно в крупнотоннажных про-
изводствах на обогатительных фаб-
риках горнорудной, угольной и ме-
таллургической промышленности.
Фильтр (см. рис. 1.37) состоит из
горизонтально расположенного вра-
щающегося ячейкового вала 5 с ус-
тановленными на нем дисками 5,
частично погруженными в корыто 2
с фильтруемой суспензией.
Каждый диск состоит из 12—18
разобщенных полых секторов 4,
дренажная поверхность которых об-
тянута фильтровальной тканью или
сеткой.
Вал фильтра полый двустенный.
Между наружной и внутренней
стенками расположены соответ-
ственно 12—18 каналов (ячеек).
Полость каждого сектора диска
сообщается с соответствующим ка-
налом (ячейкой) вала. Каналы вы-
ходят на торцовую поверхность
вала, к которой прижата неподвиж-
ная распределительная головка 7.
При вращении вала секторы пос-
ледовательно сообщаются с камера-
ми I—IV распределительной головки.
Рис. 1.37. Вакуумный дисковый фильтр:
1 — распределительная головка; 2 — корыто,
3 — диски; 4 — полые секторы; 5 — ячейко-
вый вал; 6 — нож; I—1V — камеры распреде-
лительной головки
443
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
В зоне А фильтрат под действи-
ем вакуума поступает через фильт-
ровальную перегородку в полость
секторов, а затем через каналы вала
и камеру 7, сообщающуюся с ва-
куумной линией, отводится из
фильтра.
Твердая фаза задерживается на
поверхности перегородки, образуя
слой осадка.
В зонах Би В обезвоживания сво-
бодная жидкость отсасывается из
осадка и отводится из фильтра че-
рез камеры I и II.
В зоне Г съема осадка через ка-
меру III подают внутрь секций сжа-
тый воздух для отделения осадка от
фильтровальной перегородки и съе-
ма его ножом 6. Отдувка осадка осу-
ществляется импульсом с помощью
клапана отдувки.
В зоне Д происходит регенера-
ция ткани воздухом или паром,
поступающим через камеру IV. Если
фильтровальная перегородка не за-
бивается осадком, зону регенерации
нс используют.
У фильтров в углеродистом ис-
полнении полый ячейковый вал —
литой, состоит из отдельных частей
по длине; у фильтров из коррозион-
но-стойких сталей вал сварной, из
отдельных секций (ячеек) — сегмен-
тов, цельных по длине.
Секторы дисков могут быть свар-
ными или отливаться из силумина.
Корыто фильтра — сварное с пе-
реливным желобом для обеспече-
ния постоянного уровня суспензии.
Мешалка вращающегося типа
имеет индивидуальный привод. Рас-
пределительная головка — литая,
со штуцерами для отвода фильтра-
та из зон фильтрования и просуш-
ки, а также для импульсной пода-
чи сжатого воздуха на отдувку осадка
и регенерацию ткани.
У фильтров с поверхностью
фильтрования до 51 м2 включитель-
но — одна распределительная го-
ловка, у остальных — две.
Фильтры выпускаются двух ти-
пов: общего назначения ДОО (от-
крытые и с шатровой крышей) и
для труднофильтруемых суспен-
зий — ДТО.
Климатическое исполнение —
УХЛ, категория размещения — чет-
вертая по ГОСТ 15150—69.
Условное обозначение:
Д — дисковый; О и Т — основ-
ной конструктивно-технологичес-
кий признак (О — общего назна-
чения, Т — для труднофильтруе-
мых суспензий); О — способ съема
осадка (отдувкой); цифры после
букв — площадь поверхности филь-
трования, м2; цифры после перво-
го тире — диаметр дисков, м; циф-
ра после второго тирс — исполне-
ние фильтра (1 — негерметизиро-
ванное, 5 — с шатровой крышей);
последняя буква — материал ос-
новных деталей (У — углеродистая
сталь, К — коррозионно-стойкая
сталь, Т — титан).
Сводные сведения о дисковых
вакуумных фильтрах приведены в
табл. 1.19.
Технические характеристики
фильтров типа ДОО даны в табл.
1.20-1.21.
Техническая характеристика дис-
ковых вакуумных фильтров типа
ДТО представлена в табл. 1.22.
444
Фильтры вакуумные дисковые (сводная таблица)
Таблица 1.19
Типоразмер фильтра и код ОКП Площадь поверх- ности фильтро- вания, м2 Диаметр диска, м2 Количество дисков Масса фильтра с приво- дами, кг Масса на единицу поверхно- сти фильтро- вания, кг/м2 Исполнение по материа- лу деталей, соприкасаю- щихся с обрабатывае- мым продуктом Характер процесса Наименование обрабатываемых продуктов
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Фильтры общего назначения
Исполнение Г ДОО 16-2,5-1 У (Д16-2.5У) 36 1617 1025 16 2,5 2 5045 315,3 Углеродистая сталь Разделение Суспензии плотностью твердой фазы до 2 тыс. кг/м2
ДОО 16-2,5-1 К (Д 16-2,5 К) 36 1617 3020 36 1617 36 1617 361617 16 2,5 2 4460 278,3 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 10X17H13M3T Сталь 08X21Н6М2Т Сталь О8Х22Н6Т
Д0032-2.5-1У (Д32-2.5У) 36 1617 1041 32 2,5 4 6871 214,7 Углеродистая сталь Разделение Тоже
Д0032-2,5-1К Д32-2.5К) 36 1617 3021 36 1617 36 1617 36 1617 32 2,5 4 5830 182,2 Сталь 12X18Н1 ОТ Сталь 10X17H13M3T Сталь 08Х21Н6М2Т Сталь 08Х22Н6Т
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
£ ' Продолжение табл. 1.19
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ДОО50-2.5-1У (Д50-2.5У) 36 1617 1034 50 2,5 6 10400 208 Углеродистая сталь Разделение »
ДОО50-2,5-1К (Д50-2.5К) 36 1617 3017 36 1617 36 1617 36 1617 50 2,5 6 8490 169,8 Сталь 12Х18Н10Т Сталь 10X17H13M3T Сталь 08Х21Н6М2Т Сталь 08Х22Н6Т
ДОО63-2.5-1У (Д63-2.5У) 36 1617 1035 ДОО63-2.5-1К 36 1617 3018 36 1617 36 1617 36 1617 63 63 2,5 2,5 8 8 11 480 9380 182,2 148,9 Углеродистая сталь Сталь 12Х18Н10Т Сталь 10X17H13M3T Сталь 08X21Н6М2Т Сталь 08Х22Н6Т Разделение »
ДОО 160-3,75-1 У (Д160-3,75У) 36 1617 1043 160 3,75 10 25 325 158,3 Углеродистая сталь »
ДОО250-3.75-1У (Д250-3.75У) 36 1617 1044 250 3,75 14 34 070 136,3 То же Разделение »
Исполнение 5: ДОО63-2.5-5У (ДШ63-2.5У) 36 1617 1036 63 2,5 8 12 700 201,6 Углеродистая сталь Разделение Суспензия плотностью твердой фазы от 2 до 5 тыс. кг/м2
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Продолжение табл. 1.19
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ДОО 100-2,5-5У (ДШ100-2,5У) 36 1617 1029 100 2,5 12 17 020 107,2 То же
ДОО 160-3,2-5У (ДШ160-3.2У) 36 1617 1045 160 3,2 13 27 780 173,6 »
ДОО250-3,75-5У (ДШ250-3.75У) 36 1617 1031 250 3,75 14 35 465 141,8 »
Фильтры для труднофильтруемых суспензий
Исполнение 1: ДТО34-2.5-1Т (ДТ34-2,5) 36 1617 4001 34 2,5 4 3725 109,5 Титан ВТ1-0 Разделение Серные, никеле- вые и медные концентраты; сточные воды гальванических цехов
ДТО51-2.5-1Т (ДТ51-2,5) 36 1617 4002 51 2,5 6 4270 83,7 То же
ДТО68-2,5-1Т (ДТ68-2.5) 36 1617 4003 68 2,5 8 5090 74,8 »
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
£ Таблица 1.20
оо
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
Д 0016-2,5-1У ДОО 16-2,5-1 К ДОО32-2.5-1У Д0032-2,5-1К ДОО50-2,5-1У
Площадь поверхности фильтрования, м2 16 16 32 32 50
Диаметр дисков, м 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Количество: дисков 2 2 4 - 4 6
секторов в диске 12 12 12 12 12
Углы зон, град: фильтрования 104 104 104 104 104
просушки 166 166 166 166 166
подачи воздуха на от- дувку 7 7 7 7 7
регенерации 30 30 30 30 30
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2), нс более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения, с"1 (об/мин): дисков 0,003—0,021 (0,2—1,3) 0,003—0,021 (0,2—1,3) 0,003—0,021 (0,2—1,3) 0,003—0,021 (0,2—1,3) 0,003—0,021 (0,2—1,3)
мешалки 0,76 (45,5) 0,76 (45,5) 0,76 (45,5) 0,76 (45,5) 0,76 (45,5)
Мощность электродвигателей привода, кВт, не более: дисков 1,1 1,1 2,2 2,2 2,2
мешалки Г 3 3 3 3 4
Габаритные размеры, мм, не более 2800x 3200x3300 2800 x 3200 x 3300 3600 x 3200x3300 3600x3200x3300 4400 x 3200 x 3300
Масса, кг, не более: фильтра с приводами 5045 4460 6871 5830 10 400
наиболее тяжелого монтируемого узла (ячейковый вал) 2700 2700 - 3500 3500 4200
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Продолжение табл. 1.20
Показатели Типоразмер фильтра
Д0050-2,5-1К ДОО63-2.5-1У ДОО63-2.5-1К ДОО160-3,75-1У ДОО250-3.75-1У
Площадь поверхности фильтрования, м2 50 63 63 160 250
Диаметр дисков, м 2,5 2,5 2,5 3,75 3,75
Количество: дисков 6 9 9 9 14
секторов в диске 12 12 12 18 18
Углы зон, град: фильтрования 104 104 104 93 98
просушки 166 166 166 173 188
подачи воздуха на отдувку 7 7 7 30 8
регенерации 30 30 30 32 30
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2 ), не более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения, с 1 (об/мин), дисков 0,0033—0,021 (0,2-1,3) 0,0033—0,021 (0,2—1,3) 0,0033—0,021 (0,2-1,3) 0,0033—0,021 (0,2-1,3) 0,0033—0,021 (0,2-1,3)
мешалки 0,76 (45,5) 1,76 (45,5) 0,76 (45,5) 0,93 (56) 0,93 (56)
Мощность электродвигателей привода, кВт, не более: дисков 2,2 4,75 4,75 8 11
мешалки 4 4 4 5,5 5,5
Габаритные размеры, мм, не более 4400 х 3200 х 3300 5500 х 3200 х 3300 5500 х 3200 х 3300 7200 х 4400 х 4600 9400 х 4400 х 4600
Масса, кг, не более: фильтра с приводами 8490 ч. 11480 9380 ' 25 325 34 070
наиболее тяжелого монтируемого узла (ячейковый вал) 4200 4900 4900 9000 13 000
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
1880
1360
1365
1330
Фильтры типов ДОО 16, ДОО32 и ДОО50
2460^
2540
3200_________
1610
1480
25
450
Техническая характеристика фильтров
Таблица 1.21
Показатели Типоразмер фильтра
ДОО63-2.5-5У ДООЮО-2.5-5У ДОО 160-3Д-5У ДОО250-3.75-5У
Площадь фильтрования, м2 63 100 160 250
Диаметр дисков, м 2,5 2,5 3,2 3,75
Количество: дисков 8 12 13 14
секторов в диске 12 12 18 18
Углы зон, град: фильтрования 104 104’ 98 98
просушки 166 166 188 175
подачи воздуха на отдувку 7 7 8 30
регенерации 30 30 30 22
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2 ), не более 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения, с-1 (об/мин): дисков 0,0033—0,016 (0,2-1) 0,0033—0,016 (ОД—1) 0,0033—0,016 (0,2-1) 0,0033—0,016 (ОД—1)
мешалки 1,2 (72) 1,27(75) 0,93 (56) 1,27(75)
Мощность электродвигателей привода, кВт, не более: дисков 4,75 4,75 8,5 8,5
мешалки 5,5 7,5 5,5 5,5
Габаритные размеры, мм 5500 х 3300 х 3900 7400 х 3300 х 3900 7800 х 4500 х 5200 9400 х 4500 х 5200
Масса, кг, не более: фильтра с приводами 12 700 17 020 27 780 35 165
наиболее тяжелого монтируемого узла (ячейковый вал) 4900 6200 9000 13 000
гасть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
1880
4857
7x400=2800
Фильтр вакуумный ДОО63-2.5-5У
452
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
6050
650
X
3390
№№1
Фильтр вакуумный ДОО 100-2,5-5У
453
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Фильтр вакуумный ДОО160-3,2-5У (без шатровой крыши)
454
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
1422
X
4500
2110
1600 1940
5690
Фильтр вакуумный ДОО250-3,75-5У
455
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Таблица 1.22
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
ДТО34-2.5-1Т ДТО51-2,5-1Т ДТО68-2.5-1Т
Площадь поверхности фильтрования, м2 34 51 68
Диаметр дисков, м 2,5 2,5 2,5
Количество: дисков 4 6 8
секторов в диске 12 12 12
Углы зон, град: фильтрования 104 104 104
просушки 159 159 159
подачи воздуха на отдувку 7 7 7
регенерации 39 39 39
Рабочее давление (вакуум), МПа (кгс/см2) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85) 0,085 (0,85)
Частота вращения дисков,. с-1 (об/мин) 0,003—0,016 (0,22—0,97) 0,003—0,016 (0,22—0,97) 0,003—0,016 (0,22—0,97)
Мощность электродвигателей привода, кВт, не более 4 4 4
Габаритные размеры, мм 3540 x 2880 x 2755 4340 x 2880 x 2755 5800 x 2880 x 2755
Масса фильтра с приводами, кг, нс более 3725 4270 5090
Фильтры вакуумные типов ДТО34, ДТО51 иДТО68
456
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
1.3.3. Ленточные фильтры
Ленточные фильтры типа ЛМН.
Предназначены для обезвоживания
осадков бытовых и промышленных
сточных вод.
Конструкция фильтра (см. рис.
1.38) обеспечивает высокую степень
обезвоживания осадка, предвари-
тельно обработанного флокулян-
том, путем последовательного воз-
действия на него гравитационных
сил, вакуума и постепенно возрас-
тающего давления в клиновой зоне
и в зонах низкого и высокого дав-
ления. В зонах возрастающего давле-
ния механическое воздействие про-
изводится на осадок, находящийся
между двумя фильтровальными
перегородками.
На фильтре можно обрабатывать
различные по характеру суспензии
в угольной, целлюлозно-бумажной,
химической и пищевой промыш-
ленности.
Суспензия, подлежащая разде-
лению на фильтре, предваритель-
но обрабатывается флокулянтом и
подается в заливочный лоток 7, из
которого поступает на движущую-
ся фильтровальную сетку 3. Движе-
ние сетки осуществляется от при-
водного барабана 18.
Заливочный лоток устанавлива-
ется на фильтровальную сетку с
уплотнением по его контуру. На
выходе из лотка расположена зас-
лонка 2, обеспечивающая регули-
рование толщины слоя осадка и
равномерность распределения его
по поверхности сетки.
Жидкая фаза осадка под дей-
ствием сил гравитации или неболь-
шого вакуума 6,7—9,3 кПа (до 50—
70 мм рт. ст.) поступает в камеру 4 и
отводится из фильтра. Осадок идет
в клиновую зону, образованную не-
сущей его сеткой 3 и отжимающей
сеткой 6. Расположенный между дву-
мя сетками осадок проходит перво-
начальную зону низкого механи-
ческого давления, включающую
трубчатый барабан 7 и прижимной
ролик 8. Давление в этой зоне может
регулироваться специальным уст-
ройством, изменяющим степень
прижатия отжимного ролика.
Рис. 1.38. Схема устройства ленточного фильтра типа ЛМН. Пояснения в тексте
457
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Постепенное повышение меха-
нического давления достигается в
зоне предварительного отжима с по-
мощью металлических шаров 13 ди-
аметром, возрастающим по направ-
лению движения. Шары расположе-
ны в коробе, изготовленном в виде
сепаратора, над поддерживающими
роликами 12 или между ними. Сис-
тема отжима под высоким давле-
нием образована роликами 16 диа-
метром, уменьшающимся по мере
перемещения осадка. Ролики верх-
него ряда могут располагаться над
роликами нижнего ряда или между
ними, в зависимости от реологи-
ческих свойств осадка. Перед съе-
мом осадка сетки поступают на на-
правляющий ролик 17, а затем на
приводной барабан, где они расхо-
дятся. Съем осадка осуществляется
ножом 19, положение которого
можно регулировать относительно
полотна.
Обеспечение правильного положе-
ния сеток достигается датчиками 10
и регулирующими роликами 9.
Натяжение сеток достигается
роликами 5, направление движения
корректируется системой обо-
ротных роликов 11.
На фильтре установлены устрой-
ства 75 для регенерации сеток; вос-
становление их фильтрационных
свойств обеспечивает получение
стабильной производительности и
влажности осадка.
Для отвода жидкости после ре-
генерации сеток, а также из зон
гравитации и отжимов предусмот-
рена система поддонов 14.
Материал деталей, соприкаса-
ющихся с обрабатываемым продук-
том, — углеродистая сталь, гум-
мированная резиной ГХ-76.
Изготовление и поставка — по
ТУ 26-11-999-86.
Техническая характеристика
фильтра Л МН 10-1,5-1 Г приведена в
табл. 1.23.
Таблица 1.23
Техническая характеристика
Показатели Значения
Площадь поверхности фильтрования, 10
Ширина фильтрующих сеток, м рабочая 1,2
полная 1,5
Скорость перемещения сеток, м/мин 0,6—6
Регулирование скорости перемещения сеток Бесступенчатое
Длина сетки, мм: верхней 13 200
нижней 16 000
Мощность электродвигателей приводов, кВт, не более: фильтра 2,36
механизмов центрирования 0,25 х 2
Габаритные размеры, мм 5900 х 2945 х 2265
Масса: фильтра, кг 7000
на единицу фильтрующей поверхности, кг/м2 700
458
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
2265
5780
1150
Фильтр ленточный с механическим отжимом осадка ЛМН10-1,5-1Г
459
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
1.3.4. Фильтры листовые
Фильтры под давлением типа
МВЖ предназначены для разделе-
ния малоконцентрированных сус-
пензий с содержанием твердой
фазы до 1 % (мае.); имеют жидко-
стный съем осадка.
В зависимости от конкретных ус-
ловий работы фильтры могут быть
изготовлены из углеродистой или
коррозионно-стойкой стали, тита-
на, с фильтрованием через ткань
или намывной слой вспомогатель-
ного фильтрующего вещества (ВФВ).
Фильтр представляет собой вер-
тикальный сварной сосуд, состоя-
щий из корпуса с коническим дни-
щем и эллиптической крышки с
байонетным затвором. Крышка под-
нимается и опускается с помощью
пневмоцилиндра. Снизу к корпусу
присоединен донный клапан с
пневмоуправлением. Внутри корпу-
са установлен комплект фильтро-
вальных плит (листов), представля-
ющих собой прямоугольные рамы.
Внутри рам крепится дренажная
сетка, а снаружи — фильтроваль-
ная металлическая сетка (для филь-
трования через намывной слой)
или ткань (для фильтрования без
намывного слоя). Фильтровальные
листы герметично соединены с кол-
лектором отвода фильтрата.
В конструкции фильтра для
работы с намывным слоем предус-
мотрены два отвода фильтрата: верх-
ний и нижний. При нанесении на-
мывного слоя фильтрат отводится
через верхний коллектор, а при
фильтровании суспензии — через
оба коллектора одновременно.
Техническая характеристика
фильтров приведена в табл. 1.24.
Таблица 1.24
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
МВ$125-ЗУ-01 (ЛВАж125У) МВЖ125-ЗУ-ОЗ (ЛВАНж125У) с намывным слоем МВЖ125-ЗК-01 (ЛВАж125К) МВЖ125-3 К-03 (ЛВАНж125К) с намывным слоем МВЖ125-ЗТ (ЛВАНЖ125Т) с намывным слоем
1 2 3 4 5 6
Площадь поверхности фильтрования, м2 125 125 125
Количество фильтровальных плит, шт. 38 38 38
Объем фильтра, м3 12 12 12
Внутренний диаметр корпуса фильтра, мм 2200 2200 2200
Температура рабочей среды, °C, не более 90 90 80
Рабочее давление, МПа (кгс/см2), не более: в корпусе фильтра 0,4_(4) 0,4 (4) 0,4 (4)
460
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.24
1 2 3 4 | 5 6
гидросмыва 0,8—1 (8—10) 0,8-1 (8—10) 1 (Ю)
в системе пневмоуправле- ния 0,63 (6,3) 0,63 (6,3) 0,63 (6,3)
Труба гидросмыва, скорость вращения, с"1 (об/мин) 0,12 (7,2) 0,12 (7,2) 0,12 (7,2)
величина хода, мм 100 100 120
число двойных возвратно- поступательных ходов в минуту 0,5—2 0,5—2 0,5—2
Мощность привода трубы гидросмыва, кВт, нс более 0,75 0,75 0,75
Габаритные размеры, мм, не более 4040x3100x5500 4040x3100x5500 3935 х3080х х 577
Высота фильтра с открытой крышкой, мм, не более 6930 6930 5
Масса, кг, не более 8790 9585 8665 9440 7215 6600
У обычных фильтров — нижний
отвод фильтрата.
Удаление осадка осуществляет-
ся с помощью жидкости, которая
под давлением выходит из сопл
трубы гидросмыва, расположенной
между фильтровальными плитами и
имеющей вращательное и возврат-
но-поступательное движение от
привода.
Смытый осадок выводится из
фильтра через донный клапан.
Фильтр оборудован автоматичес-
кой системой управления, состоя-
щей из станции управления, блока
пневмораспределителей, запорной
арматуры, а также приборов конт-
роля давления, наполнения и опо-
рожнения фильтра.
Техническая характеристика фильтра
Внутренний диаметр
корпуса фильтра, мм.............3000
Температура рабочей среды,
*С, не более....................80
Рабочее давление,
МПа (кгс/см2), не более:
в корпусе фильтра............ 0,4(4)
гидросмыва...................I (10)
Частота вращения трубы
гидросмыва, с-1 (об/мин)..0,121 (7,25)
Число двойных возвратно-
поступательных ходов трубы
гидросмыва в минуту............0,5—2
Мощность привода трубы
гидросмыва, кВт, не более.......0,75
Габаритные размеры, мм,
не более..............4800 x 4500 x6815
Масса, кг, не более........... 13 280
МВЖ250-ЗТ
Площадь поверхности
фильтрования, м2..............250
Количество фильтровальных
плит, шт.......................44
Объем фильтра, мэ..............25
461
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Фильтр под давлением МВЖ250-ЗТ
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
6930 При открытой крышке
1370
X
4040
Фильтры под давлением МВЖ125-ЗУ, МВЖ125-ЗК
463
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
1.3.5. Фильтры патронные
Фильтры под давлением патрон-
ные предназначены для осветли-
тельного фильтрования суспензий
с малым содержанием твердой
фазы, разделения суспензий с со-
держанием до 5 % твердой фазы с
последующей промывкой осадка,
для сгущения суспензий.
Возможно фильтрование с при-
менением вспомогательного филь-
трующего вещества в качестве на-
мывного слоя или добавок в исход-
ную суспензию.
Патронный фильтр состоит из
вертикального цилиндрического
корпуса и откидной или съемной
крышки. Внутри корпуса установле-
ны решетка либо коллектор с сек-
циями, на которых закреплены по-
лые вертикальные фильтровальные
элементы — патроны.
Суспензия под давлением пода-
ется в нижнюю часть корпуса. Жид-
кая фаза проходит через фильт-
ровальную перегородку и выводит-
ся из фильтра через внутренние
полости патронов, приемник
фильтрата или по коллекторам.
Твердая фаза задерживается на стен-
ках патронов.
Удаление осадка из аппарата осу-
ществляется «мокрым» способом.
При этом осадок пневмогид-
равлическим или гидравлическим
ударом сбрасывается с патронов в
заполненный жидкостью корпус и
удаляется вместе с жидкостью.
Фильтры изготовляют с патро-
нами нескольких типов: металличес-
кими (из перфорированной трубы
или пружинного каркаса), экипи-
руемыми тканью, металлокерами-
ческими (из полых цилиндров с
пористой стенкой из металлокера-
мики).
Фильтры комплектуются систе-
мой автоматики, которая предусмат-
ривает автоматическое и полуавто-
матическое управление работой
фильтра, возможность работы филь-
тра в различных режимах, контроль
прохождения технологических и
вспомогательных операций и т.д.
Климатическое исполнение —
УХЛ; категория размещения — чет-
вертая по ГОСТ 15150—69.
Условное обозначение:
П — патронный; М, Т — основ-
ной конструктивно-технологический
признак (М — металлокерамический
патрон; Т — патрон с тканевой эки-
пировкой); В, Ж, К — способ съе-
ма (выгрузки) осадка (В — вибра-
ционный; Ж — жидкостный; К —
комбинированный); цифры после
букв — площадь поверхности филь-
трования, м2; цифра после тире-
исполнение фильтра (3 — гермети-
зированное; 4 — герметизированное
взрывозащищенное; 8 — герметизи-
рованное с обогревом; 9 — герме-
тизированное с обогревом взрыво-
защищенное); последняя буква —
обозначение материала основных
деталей, соприкасающихся с об-
рабатываемым продуктом (У — уг-
леродистая сталь; К — коррозион-
но-стойкая сталь; Т — титан); циф-
ры после последней буквы (02; 12;
42) — номера моделей фильтра.
Изготовление и поставка — по
ТУ 26-11-454-87.
Сводные сведения о патронных
фильтрах по давлением приведены
в табл. 1.25.
464
Таблица 1.25
Фильтры под давлением патронные (сводная таблица)
Типоразмер фильтра Код ОКП Площадь поверх- ности фильтро- вания, м2 Диа- метр патро- на, мм Количе- ство па- тронов, шт. Масса фильт- ра, кг Масса на единицу поверх- ности фильтро- вания, кг/м2 Материал деталей, соприкасающихся с обрабатываемым продуктом Характер процесса Наименова- ние обраба- тываемого продукта
ПТЖ80-ЗУ (ПА80-241У) 36 1677 1006 80 60 241 8800 110 Углеродистая сталь
ПТЖ80-ЗК (ПА80-241К) 36 1677 3026 80 60 241 8800 ПО Сталь 12Х18Н10Т
36 1677 3060 80 60 241 8800 ПО Сталь 10X17H13M3T
36 1677 3061 80 60 241 8800 ПО Сталь 06ХН28МДТ
36 1677 3062 80 60 241 8800 ПО Сталь 08Х22Н6Т Суспензии гидрометал-
36 1677 3063 80 60 241 8800 ПО Сталь 08X21Н6М2Т
ПТЖ80-ЗТ (ПА80-241Т) 36 1677 4002 80 60 241 5600 70 Титан ВТ 1-0
ПТЖ80-ЗУ-02 (ПА80-246У) 36 1677 1010 80 60 246 7600 95 Углеродистая сталь лургических
ПТЖ80-ЗК-12 (ПА80-246К) 36 1677 3059 80 60 246 7600 95 Сталь 12Х18Н10Т Разделе- н ИА
ПТЖ80-ЗТ-42 (ПА80-246Т) 36 1677 4011 80 60 246 5000 62,5 Титан ВТ1-0 ние, раз- ПриИЗВОДи!В
ПТК80-ЗУ (ПАр80~246К) 36 1677 1005 80 60 246 8100 101,25 Углеродистая сталь деление с
ПТК80-ЗК (ПАр80-246К) 36 1677 3018 80 60 246 8100 101,25 Сталь 12X18Н1 ОТ промыв-
36 1677 3066 80 60 246 8100 101,25 Сталь 10X17H13M3T кой, ос-
36 1677 3068 80 60 246 8100 101,25 Сталь 08Х22Н6Т ветленис
36 1677 3069 80 60 246 8100 101,25 Сталь 08Х21Н6М2Т
ПТК80-ЗТ (ПАр80-246Т) 36 1677 4004 80 60 246 5500 68,75 Титан ВТ 1-0
Сточные во- ды анилокра- сочных, цел-
ПТЖ160-4Т 36 1677 4009 160 21 1344 10 000 62,5 Титан ВТ 1-0 люлозно-
бумажных и других про-
- изводств
гасть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
1
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Фильтры по давлением типа
ПТЖ80. Предназначены для филь-
трования суспензий в горнометал-
лургических производствах, где
допускается «мокрая» выгрузка
осадка. Могут также применяться
в цветной металлургии, химичес-
кой и других отраслях промышлен-
ности.
Фильтр состоит из корпуса,
крышки и патронной решетки с ком-
плектом фильтровальных патронов.
Корпус представляет собой свар-
ной вертикальный цилиндрический
сосуд с коническим днищем, в ниж-
ней части которого установлен дон-
ный клапан для выгрузки осадка из
фильтра. Крышка — откидная эллип-
тической формы. Герметичность ме-
ста соединения корпуса и крышки
обеспечивается байонетным затвором.
Поворот байонетного кольца, подъем
и опускание крышки, привод в дей-
ствие донного клапана осуществля-
ются при помощи пневмоцилиндров.
Внутри корпуса к обечайке при-
варено кольцо, к которому через про-
кладку с помощью шпилек и гаек
крепится патронная решетка. В отвер-
стиях решетки устанавливаются и
закрепляются специальными прижи-
мами фильтровальные элементы —
патроны (241 шт.). Уплотнение при-
валенных поверхностей патронов
достигается за счет прокладок.
Вместо патронной решетки внут-
ри корпуса могут быть установле-
ны съемные секции с фильтро-
вальными патронами. От каждой
секции предусмотрен индивидуаль-
ный отвод фильтрата в общий кол-
лектор. Общее количество патронов
в данной конструкции — 246 шт.
Фильтровальный элемент — пат-
рон представляет собой навитую в
виде пружины спираль из про-
волоки, на которую надевается ру-
кав из фильтровальной ткани.
Система контроля и автоматики,
которой оснащен фильтр, предусмат-
ривает автоматическое и полуавтома-
тическое (кнопками) управление
работой фильтра; управление пнев-
моцилиндрами; возможность работы
фильтра в различных режимах (освет-
лительного фильтрования, сгущения
суспензии, с промывкой и без про-
мывки осадка); отсчет количества
технологических циклов работы
фильтра; контроль и световую сиг-
нализацию прохождения технологи-
ческих и вспомогательных операций,
а также аварийных ситуаций.
Техническая характеристика
фильтров типа ПТЖ80 приведена в
табл. 1.26.
Таблица 1.26
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
ПТЖ80-ЗУ ПТЖ80-ЗК ПТЖ80-ЗТ ПТЖ80-ЗУ-02 ПТЖ80-ЗК-12 ПТЖ80-ЗТ-42
1 2 3 4 5
Площадь поверхности фильт- рования, м2 80 80
Объем фильтра, м3 11 11
Рабочее давление, МПа (кгс/см2), не более: в корпусе фильтра 0,3(3) 0,3 (3)
466
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 1.26
1 2 з 5 5
в системе пневмоуправле- ния 0,63 (6,3) 0,63 (6,3)
в патронах при регенерации 0,08 (0,8) 0,08 (0,8)
Температура рабочей среды, °C. не более 90 90
Размеры фильтровальных па- тронов, мм: диаметр 60 60
длина 1767 1767
Количество фильтровальных патронов, шт. 241 246
Габаритные размеры, мм, не более 3300 х 3270 х 5560 3600 х 3300 х 5560
Масса, кг, нс более: собственно фильтра 8800 5600 7600' 5000
фильтра в объеме поставки 11 210 7510 10 900 6910
5QQ.t. ' 1370
467
Глава 7. Оборудование для механических методов очистки
Фильтры под давлением типа
ПТК80. Предназначены для разде-
ления химически активных сус-
пензий с концентрацией твердой
фазы менее 5 % в производствах,
где допускается «мокрая» выгруз-
ка осадка.
Фильтры ПТК80-ЗУ, ПТК80-ЗК
и ПТК80-ЗТ представляют собой
вертикальные цилиндрические со-
суды с коническим днищем и от-
кидной эллиптической крышкой.
Место разъема корпуса и крышки
уплотняется с помощью байонет-
ного затвора. Подъем и опускание
крышки, поворот байонетного
кольца осуществляются пневмоци-
линдрами.
Внутри корпуса установлены
съемные секции с фильтровальны-
ми патронами. На каждой трубе,
отводящей фильтрат из секции в
общий коллектор, имеются клапа-
ны (вентили) и пробоотборники,
которые служат для контроля и
выключения секции из работы в
случае прорыва ткани на патроне.
Фильтровальный элемент —
патрон представляет собой нави-
тую в воде пружины спираль, на
которую надевается рукав из филь-
тровальной ткани. Общее количе-
ство патронов — 246 шт.
Сброс осадка с патронов осу-
ществляется подачей в них сжатого
воздуха при заполненном сус-
пензией корпусе и открытом воз-
душнике; выгрузка осадка из кор-
пуса — с помощью разгрузчика, ус-
тановленного в нижней части ко-
нического днища фильтра.
Фильтр оснащен системой кон-
троля и автоматики, которая пре-
дусматривает автоматическое и по-
луавтоматическое (кнопками) уп-
равление работой фильтра.
Операции фильтрования, про-
мывки, сброса осадка, слива сгу-
щенной суспензии и регенерации
фильтровальной перегородки авто-
матизированы.
Техническая характеристика
фильтров приведена в табл. 1.27
Таблица 1.27
Техническая характеристика фильтров
Показатели Типоразмер фильтра
ПТК80-ЗУ ПТК80-ЗК ПТК80-ЗТ
1 2 3
Площадь поверхности фильтрования, м2 80
Объем, м5 11
Рабочее давление, МПа (кгс/см2), не более: в корпусе фильтра 0.3 (3)
в системе пневмоуправления 0,63 (6,3)
в патронах при регенерации 0,08 (0,8)
Температура рабочей среды, °C, не более 90
Потребляемая мощность привода разгрузчика, кВт, не более 55
Частота вращения разгрузчика, с-1 (об/мин) 0,18(11)
Размеры фильтровальных патронов, мм: диаметр 60
длина 1800
468
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл 1.27
1 2 3
Количество фильтровальных патронов, шт. 2^ 16
Габаритные размеры, мм, не более 3600 х 3300 х 4870
Масса, кг, не более собственно фильтра 8100 5500
фильтра в объеме поставки 10 300 8250
Фильтры под давлением ПТК80-ЗУ, ПТК80-ЗК, ПТК80-ЗТ
469
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Фильтр под давлением ПТЖ160-4Т.
Предназначен для осветлительно-
го фильтрования через намывной
слой вспомогательного филь-
трующего вещества промышленных
сточных вод анилиновых произ-
водств. Может также применяться
для осветлительного фильтрования
и сгущения малоконцентрирован-
ных суспензий в различных произ-
водствах химической, целлюлозно-
бумажной и других отраслях про-
мышленности.
Фильтр состоит из корпуса,
крышки и патронной решетки с ком-
плектом фильтровальных патронов.
Корпус представляет собой свар-
ной вертикальный цилиндрический
сосуд с коническим днищем и от-
кидной эллиптической крышкой.
Место разъема корпуса и крышки
уплотняется с помощью байонет-
ного затвора.
Внутри корпуса к обечайке при-
варено кольцо, к которому через
прокладку при помощи шпилек и
гаек крепится патронная решетка.
В отверстия решетки устанавлива-
ются 1344 фильтровальных патрона,
закрепляемые специальными при-
жимами. Фильтровальный патрон
представляет собой перфорирован-
ную трубу, на которую надевается
рукав из фильтровальной ткани. Уп-
лотнение привалочной поверхнос-
ти патрона достигается за счет про-
кладки.
В нижней части конического
днища установлен донный клапан
для выгрузки осадка. Привод в дей-
ствие донного клапана, подъем и
опускание крышки, поворот байо-
нетного кольца, открывание и зак-
рывание запорной арматуры осуще-
ствляются пневмоцилиндрами.
Фильтр оснащен системой кон-
троля и автоматики, которая пре-
дусматривает автоматическое или
полуавтоматическое (кнопками)
управление работой фильтра; управ-
ление пневмоцилиндрами; воз-
можность работы фильтра в различ-
ных режимах (с намывным слоем
вспомогательного фильтрующего
вещества и без него, в режиме
осветлительного фильтрования или
сгущения суспензии, с промывкой
осадка и без промывки); отсчет ко-
личества технологических циклов
работы фильтра; контроль и свето-
вую сигнализацию прохождения
технологических и вспомогательных
операций, а также аварийных си-
туаций и др.
Техническая характеристика
Площадь поверхности
фильтрования, м2....................160
Объем фильтра, м3.................12
Давление, МПа (кгс/см2), не более:
в корпусе фильтра..............0,3 (3)
в системе пневмо-
управления ..............0,63 (6,3)
Температура рабочей среды, °C.....90
Размеры фильтровальных
патронов, мм:
диаметр..............................21
длина..........................1890
Количество фильтровальных
патронов, шт.......................1344
Габаритные размеры, мм,
не более..............3500 х 3150 х 6270
Масса, кг, не более............ 10000
470
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Фильтр под давлением ПТЖ160-4Т
471
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
1.3.6. Камерные фильтр-прессы
Фильтр-пресс ФКВ500-1У-02
предназначен для фильтрования и
промывки осадков суспензий хими-
ческих производств и может быть
использован в химической, горноме-
таллургической, нефтеперерабатыва-
ющей, горнорудной и других отрас-
лях промышленности, а также для
обезвоживания осадков городских
сточных вод после аэробного сбра-
живания и реагентной обработки.
Камерный механизированный
фильтр-пресс состоит из набора
вертикально расположенных плит:
фильтрующих, концевых, нажим-
ной и упорной, установленных на
две продольные стяжки. На стяж-
ках имеются направляющие, по ко-
торым перемещаются плиты.
Фильтрующая плита при закры-
тии фильтр-пресса образует с приле-
гающими плитами камеры фильтро-
вания и промывки осадка. Толщина
образующейся двухслойной лепешки
составляет 30 мм. Конструкция
фильтр-пресса предусматривает пода-
чу суспензии по коллектору, образо-
ванному при зажиме плит, через от-
верстие, расположенное в нижней
части упорной плиты на центральной
вертикальной оси фильтра.
Фильтрат отводится через шту-
цер Е, соединенный с коллектора-
ми отвода фильтрата, располо-
женными в нижних углах фильтру-
ющих плит. Для гарантированной
промывки осадка на фильтр-прсссс
имеются отверстия для подачи
промывочной жидкости обратным
потоком: штуцер Б и отверстия, рас-
положенные в нижнем и верхнем
углах плит слева от вертикальной оси
фильтра. Промывочный фильтрат
отводится с правой стороны от оси
фильтра через штуцер Ж верхнего и
нижнего коллектора. Таким образом,
промывочная жидкость поступает
под фильтровальную ткань, прохо-
дит двойную толщину осадка, затем
через ткань следующей плиты отво-
дится через канал в коллектор. Это
достигается при наборе комплекта
плит, в котором каждая после-
дующая плита развернута на 180е
относительно предыдущей.
Просушка осадка на фильтр-
прессе осуществляется противото-
ком со стороны нажимнои плиты
(штуцер Г). Механизм зажима —
гидравлический. Механизм переме-
щения плит включает в себя ревер-
сивные каретки, приводимые в дви-
жение гидромотором посредством
втулочно-роликовых цепей.
Выгрузка осадка происходит при
механизированном перемещении
плит.
При необходимости регенерации
фильтровальных салфеток к кареткам
крепится механизм регенерации тка-
ни, который состоит из рамы и те-
лежки с разбрызгивателем. Этот ме-
ханизм передвигается по направля-
ющим рамы при помощи привода,
Общий вид фильтра типа ФКВ
472
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
установленного на раме. Регенерация
ткани проводится при поступатель-
ном движении разбрызгивателя с
соплами вдоль плиты. Для надежной
работы этого механизма необходимо
осуществлять регенерацию ткани хо-
рошо очищенной водой.
Для сбора воды от регенерации
плит в нижней части фильтр-прес-
са установлен поддон с двумя же-
лобами. Во время выгрузки осадка
поддон открывается при помощи
двух гидроцилиндров, расположен-
ных по обе стороны от него.
Подача и слив технологических
сред в процессе операций осущест-
вляются через запорную арматуру,
управляемую системой автоматики
в соответствии с циклограммой.
Система автоматики предусмат-
ривает:
— автоматическое и полуавтома-
тическое управление работой
фильтр-пресса;
— управление приводами и за-
порной арматурой;
— управление регенерацией
фильтровальной ткани;
— возможность контроля и ре-
гулирования усилия механизма за-
жима плит в зависимости от давле-
ния фильтрования рабочей среды.
Принцип действия филыр-прес-
са типа ФКВ аналогичен работе ка-
мерных фильтр-прессов с закрытым
отводом фильтрата, с промывкой
и просушкой осадка.
Условное обозначение:
Ф — фильтр-пресс камерный с
вертикальными плитами; К — зак-
рытый отвод фильтрата и промыв-
ка осадка; В — разгрузка осадка встря-
хиванием или отдувкой воздухом;
500 — площадь поверхности фильт-
рования, м2; 1 — негерметизи-
рованиый; У — чугун СЧ20 (ГОСТ
1412—85); 02 — номер модели.
Например: ФКВ500-1У-02 (рис.
1.39) ТУ 26-01-011029-88. Изготов-
ление и поставка — по ТУ 26-01-
011029-88.
Техническая характеристика
Тип фильтр-пресса — камерный с зак-
рытым отводом фильтрата, с промывкой
осадка, разгрузка осадка встряхиванием
или отдувкой воздухом.
Площадь поверхности
фильтрования, м2..................500
Объем камерного пространства, м3..7
Количество фильтрующих плит, шт.117
Толщина осадка, мм.................30
Рабочее давление при фильтровании
и промывке осадка, МПа (кгс/см2),
не более.......................1 (10)
Температура фильтруемой
среды, К (°C)....... 283-358 (10-85)
Давление воздуха отдувки и управления
цилиндрами и клапаном отдувки,
МПа (кгс/см2), не более.......0,2 (2)
Давление жидкости для регенерации
ткани, МПа (кгс/см2), нс более.... 10 (100)
Максимальный ход штока гидроцилинд-
ра механизма зажима, мм..........1000
Питающий ток:
частота, Гц.................. 3—50
напряжение, В..................380
Суммарная потребляемая мощность
двигателей (без учета насосного агрегата
для регенерации салфеток), кВт . 15,3
Размер фильтрующей плиты,
мм, не более:
высота........................1700
ширина........................1500
Габаритные размеры фильтровальной
ткани на одну заправку фильтр-пресса:
ширина, мм.......................1600
длина, м пог ................470
Габаритные размеры фильтр-пресса,
мм, не более........ 14265 x 4200 x 2290
Материал фильтр-пресса..Чугун СЧ 20
Масса фильтр-пресса,
кг, не более................. 96 450
473
Рис. 1-39 Фильтр-пресс камерный ФКВ500-1У-02-
/ - механизм перемещения плит. 2 и 14 - стойки. 3 - плита. 4 - сквозная плита, 5 и 6 - фильтрующие плиты, 7 - глухая плита. 8 -
нажимная плита, 9 - механизм регенерации тканевых салфеток. 10 - механизм зажима, 11 - воздуховод, 12 - опора. 13 - поддон. 15 -
разводка трубопроводов. 16 - привод перемещения плит. 17 - ресивер
Глава 1 Оборудование для механическихметодов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Примеры расчета фильтров
(по В.Н. Соколову)
Пример 1. Рассчитать требуемую
площадь поверхности фильтрования
барабанного вакуум-фильтра с на-
ружной фильтрующей поверхностью
на производительность по фильтра-
ту = 3,28 м3/ч. Подобрать стан-
дартный фильтр и определить не-
обходимое их количество.
Исходные данные: перепад давле-
ния при фильтровании и промывке
Др = 64 103 Па; высота слоя осадка
— 9 мм; влажность отфильтрован-
ного осадка W = 72 %; удельное со-
противление осадка г = 27 10ю м/кг;
сопротивление фильтрующей пере-
городки гфп= 42 109 1/м; плотность
твердой фазы рт = 2540 кг/м3; дина-
мическая вязкость фильтрата ц =
= 1,05 10“3 Па - с; массовая концент-
рация твердой фазы хт = 10,6 %;
удельный расход промывной жидко-
стиопрж= 1,0 10-3м3/кг; вязкость про-
мывной жидкости (вода) при тем-
пературе 50 вС цпр = 0,58 10'3 Па с;
минимальное время окончательной
сушки осадка тс2 = 30 с; жидкая фаза
суспензии неагрессивна и невзры-
воопасна.
Рассчитаем вспомогательные ве-
личины. Плотность влажного осад-
ка находим по формуле:
100ртрж
Рос И/Рж+(Ю0-Ж)рт
100-2540-1080
” 72-1080+ (100-72)-2540 "
_ =1290 кг/м3;
отношение объема отфильтрованно-
го осадка к объему полученного
фильтрата — по уравнению:
х = Voc - *тРж
Ч> Рос[1“(^ + ^)]
0,106-1080 51/1Л0)
“ 1290[1-(0,106+ 0,72)] ’ ’
массу твердой фазы, отлагающую-
ся при прохождении 1 м3 фильтра-
та, — по уравнению:
l-(fK + x,)
0,106-1080(1-0,72) ,,(111)
------------------—- = 184 кг/м
1-(0,106 + 0,72)
Расчет требуемой поверхности
фильтрования начинается с выбора
конструктивной модификации бара-
банного фильтра. Так как суспензия
невзрывоопасна и неагрессивна, то,
в первую очередь, ориентируемся на
фильтр общего назначения. Время
фильтрования, необходимое для по-
лучения слоя осадка высотой =
= 9 мм, находим из уравнения:
1,05-10‘3-184-27 10Iof 9-10‘3 Y
2-64-103 0,51 I + <112)
1,05-10"3 -42-109 <9 -10"3 ]
+-----------;----- ------ = 140 с.
64-Ю3 ( 0,51
Для определения времени про-
мывки найдем вспомогательную ве-
личину 7Vnp по формуле:
V О Г X ц
уу _ пр.ж I ОС в в г*цр _
,Ф~
1-103 1290-27-1О10-184-0,58-10~3
64-Ю3
= 5,8-10s с/м2
475
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Тогда время промывки будет равно:
5,8’10’ 9 10"3 (9-10"3+0,51’0,845 10"3)
= ________ =
= 96 с
Окончательное время промывки
определим по формуле
=ьир,
где к — коэффициент запаса, учи-
тывающий необходимость увеличе-
ния поверхности промывки по
сравнению с теоретической, к —
= 1,05 + 1,2.
Тогда
4 =1,05-96 = 100 с
Для расчета угловой скорости
вращения барабана, согласно тех-
нической характеристике фильтра
БОП 10-1,8-14, найдем следующие
углы распределения технологичес-
ких зон на поверхности барабана (см.
рис 1.40): <рс1 = 38,5е; <р0 = 20°; фр =
= 20°; фм2 = 5е; фм3 = 13,5е При числе
ячеек барабана гя = 24 угол уа будет
равен:
Y.
360 _ 360
1Z, ~2-24
Тогда суммарный угол сектора
съема осадка и мертвой зоны
Ф? + Ф2 = Фы2 + Фо + <Рмз + ФР + Y. =
= 5 + 20 + 13,5 + 20+7,5=66*
Угловую скорость вращения ба-
рабана рассчитываем по формуле
360-(фс1+ф[+ф;) п
тФ + ^пр+^2 180
360-(59,5+ 66)13,14
140 + 100 + 30 ]Т80
= 1,52 10"2 рад/с.
Требуемый угол зоны фильтро-
вания равен:
Фф = сотф180/л =
= 1,52 IO"2 140 180/3,14 = 121°
Рис. 1.40. Схема распределения технологических зон на поверхности барабана
476
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Время цикла (полнбго оборота
барабана) находим по формуле:
тц = 2л/й) = 2 3,14/1,52 102 = 415 с.
Частоту вращения барабана на-
ходим по формуле:
к = 1/тц = 1 60/415 = 0,145 мин’1
Полученное число оборотов ук-
ладывается в каталожный диапазон
скоростей вращения барабана.
Удельный объем фильтрата находим
из формулы:
„ = hjx = 9 10-3/0,51 =
ср уд ОС' О ' ’
= 17,6 10 3 м3/м2.
Общую поверхность фильтрова-
ния рассчитываем по формуле:
^тц
(1.13)
3,28-415
3600-17,6-Ю’3-0,8-0,9
= 29,8 м2,
где Кн = 0,7—0,9 — коэффициент,
учитывающий возможные колеба-
ния свойств суспензии;
Кп = 0,8 — коэффициент, учи-
тывающий увеличение сопротивле-
ния фильтрующей перегородки при
многократном использовании.
Для обеспечения этой поверхно-
сти принимаем три фильтра
БОПЮ-1,8-1У с площадью фильт-
рования £ф = Юм2
Уточненный расчет производи-
тельности фильтра производится
на основании существующего рас-
пределения углов технологических
зон в распределительной шайбе
фильтра.
Пример 2 Рассчитать требуемую
поверхность фильтрования дисково-
го вакуум-фильтра на производитель-
ность по фильтрату V()6 = 46,5 м3/ч.
Подобрать стандартный дисковый
фильтр и определить необходимое
количество.
Исходные данные; разделяемая
суспензия не агрессивна, перепад
давления при фильтровании Др =
= 65 103 Па; толщина осадка по
внутреннему радиусу — 8 мм;
удельное сопротивление осадка гв ~
= 61 109 м/кг; сопротивление фильт-
рующей перегородки гфп = 47 109 1/м;
содержание влаги в отфильтрован-
ном осадке W = 62 %\ динами-
ческая вязкость жидкой фазы р. =
= 0,94 10"3 Па с; плотность жид-
кой фазы рж = 1020 кг/м3; плотность
твердой фазы рт — 2400 кг/м3; мас-
совая концентрация твердой фазы
хт = 10 %; минимальное время суш-
ки тс = 60 с.
В результате расчета по уравне-
ниям (1.9)—(1.11) предыдущего при-
мера получаем следующие значения
вспомогательных величин: р =
= 1305 кг/м3; хв = 138 кг/м3; хо = 0,279.
По уравнению (1.12) предыдущего
примера определяем время фильтро-
вания при толщине осадка А()с — 8 мм:
= 0,94-10~3 138-61-109 ( 8-10~3 Y
Тф 2-65-103 ^0,279 J +
0,94-10'3-47-10’f 8-Ю’3 )
65-Ю3 ^0,279 J
На основании технической ха-
рактеристики выпускаемых диско-
вых фильтров принимаем средний
угол фильтрования <рф = 118е Тогда
ориентировочная частота вращения
диска будет равна:
360тф.
118
360-695
= 0,00047 с-'
Скорость фильтрования за цикл
(оборот), соответствующую внут-
477
Глава 1. Оборудование для механических методовочистки
реннему радиусу диска RB, рассчи-
тываем по уравнению:
со«
ц/
= лЧуд
где п — частота вращения диска, с-1.
Величину о0 находим по зависи-
мости
гф.„ _ 47-Ю9
гх, 61-109-138
= 0,0056 м’/кг.
Тогда
Л б'-Ю^ч-69,5/(61-10’)-
wu. =0,00047 * k ! =
-5,6-10"’
= 13,5-1(Г* м/с.
Ориентировочную поверхность
фильтрования с учетом забивки
ткани находим из формулы (1.13)
предыдущего примера:
F - .
06
-------------------------= 150 м2.
3600 • 13,5-10’5 -0,8 -0,8
На основе расчета по каталогу
выбираем три дисковых фильтра
ДОО50-2.5-19 с поверхностью филь-
трования 50 м3 каждый.
Далее проводится уточненный
расчет с учетом технических харак-
теристик данного фильтра.
J.J. 7. Фильтры с зернистым слоем
Для очистки сточных вод после
их отстаивания применяют напорные
и безнапорные зернистые фильтры.
Первые применяют при очистке
сточных вод на нефтепромыслах,
когда используется остаточное плас-
товое давление. Отсутствие контакта
сточных вод с атмосферой значи-
тельно снижает их коррозионную ак-
тивность и предотвращает окисление
закисных соединений железа. Безна-
порные фильтры применяют в раз-
личных случаях очистки нефтесодер-
жащих вод на нефтеперерабатываю-
щих, машиностроительных и других
предприятиях. В последние годы без-
напорные фильтры часто заменяют
флотационными установками.
В качестве фильтрующей среды
могут быть использованы природные
и искусственные (кварцевый песок,
дробленый гравий, антрацит, бу-
рый уголь, доменный шлак, горелые
породы, керамзиты, мраморная
крошка) или синтетические (пено-
полиуретан, полистирол, полипро-
пилен, лавсан, нитрон) материалы.
Природные материалы применяют
в дробленом (гранулированном)
виде определенных фракций, а ис-
кусственные — в дробленом либо в
волокнистом или тканом виде.
К фильтрующим материалам относят
также металлические сетки квадрат-
ного и галунного плетения, которые
устанавливают в микрофильтрах, ба-
рабанных сетках, фильтрах «Вако» и
других сетчатых аппаратах.
Напорные фильтры подразделя-
ются на вертикальные и горизон-
тальные. Обычно они представляют
собой стальной резервуар, рассчи-
танный на давление 0,6 МПа.
На рис. 1.41 приведена конструкция
вертикального напорного фильтра.
Вертикальные напорные филь-
тры выпускаются серийно нашей
промышленностью шести типораз-
меров диаметрами 1; 1,5; 2; 2,6; 3 и
3,4 м с высотой зап>узки 1 м.
Основные размеры фильтров при-
ведены в табл. 1.28, а техническая ха-
рактеристика работы — в табл. 1.29.
478
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
d
Рис. 1.41 Вертикальный напорный фильтр-
1 — подача воды на осветление, 2 — спуск промывной воды; 3 — выход осветленной воды, 4 —
спуск первого фильтрата, 5 — подвод сжатого воздуха, 6 — подвод промывной воды, 7 — лаз
круглый, 8 — лаз эллиптический; 9 — верхнее распределительное устройство, 10 — фильтрую-
щий слой (песок, антрацит); II — штуцер для гидравлической выгрузки и загрузки фильтра
Таблица 1.28
Основные размеры вертикальных фильтров
Диаметр фнлыра, мм Высота слоя загрузки, мм Размеры фильтра по высоте, мм Размеры фильтра в плане, мм Диаметры основ- ных трубопрово- дов, мм Вес, т
II я. /4 L Ц Li d di d2 без ар- мату- ры нагру- зочный
1000 1000 2675 492 192 212 583 680 80 50 50 0,92 4
1500 1000 2962 643 193 860 602 955 125 80 50 1,48 8,5
2000 1000 3235 738 236 885 685 1170 150 80 80 2,22 15
2600 1000 3512 820 220 1400 808 1500 200 100 100 3,94 28
3000 1000 3745 850 290 1706 690 1730 250 125 100 5,12 37
3400 1000 3870 850 250 1700 982 1930 250 125 100 6,54 50
Таблица 1.29
Техническая характеристика работы напорных фильтров
Материал загрузки Крупность зерен загрузки, мм Коэффициент неоднороднос- ти (максимум) Скорость фильтрова- ВИЯ, м/ч Интенсивность промывки, л/с м2
водяной воздушной
Песок кварцевый 0,8—1,8 1,8 10—12 6—8 15—20
То же 1,5—2,5 2 13—15 § 18—25
Антрацит дробленый 0,8—1,8 1,8 10—12 6—8 13—15
То же 1,5—2,5 2 13—15 6—8 16—20
Примечание Гравийные поддерживающие слои нс устраиваются.
479
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Весьма интересной конструкци-
ей являются так называемые сверх-
скоростные фильтры Г.Н. Никифо-
рова (рис. 1.42). В них достигается ско-
рость фильтрования от 25 до 50 м/ч
(и даже до 75 м/ч).
Для увеличения поверхности
фильтрования напорные фильтры
располагают горизонтально, что
позволяет при одном и том же диа-
метре иметь в несколько раз боль-
шую поверхность фильтрования.
Конструкция серийного горизон-
тального напорного фильтра при-
ведена на рис. 1.43.
Основные характеристики на-
порных фильтров даны в табл. 1.30.
Направление фильтрации —
сверху вниз. Скорость фильтрации —
порядка 5—12 м/ч. Продолжитель-
ность фильтрационного цикла за-
висит от характера нефтесодержа-
щих сточных вод и колеблется от
12 до 48 ч (меньшая величина при
значительном содержании в воде
железа). Остаточное содержание в
воде нефтепродуктов допускается в
пределах 7—20 мг/л (начальное со-
держание 40—80 мг/л), механичес-
ких примесей — 10—20 мг/л. (при
начальном 30—60 мг/л).
Грязеемкость песчаных фильтров
может быть принята усредненно по
задержанию нефти 1—2 кг/м3, ме-
ханических примесей 1,5—3 кг/м3.
Эффект фильтрования повышается
при добавлении в воду 5—10 мг/л
коагулянта A12(SO4)3 и 0,2—0,3 мг/л
флокулянта ПАА. Потери напора в
фильтрах достигают 0,9—1,3 м.
Фильтры промывают через дре-
нажную систему снизу вверх. При
крупности частиц песка 0,7—0,8 мм
интенсивность промывки принята
равной 10—12 л/(с • м2), а при круп-
480
ности 1—1,2 мм — 14—16 л/(с • м2);
продолжительность составляет 10—
20 мин. Наиболее высокий ее эф-
фект промывки достигается при
использовании горячей воды (60—
80 °C).
Площадь фильтрования напор-
ных фильтров определяется по за-
висимости:
лгир -3t6nWtx -nt2V)f ’
где Q — среднесуточная пропуск-
ная способность станции, м3/сут;
т — продолжительность рабо-
ты станции, ч;*
пр — расчетная скорость фильт-
рации, м/ч;
п — число промывок каждого
фильтра в сутки при нормальном
режиме эксплуатации;
И7 — интенсивность промывки,
л/(с • м2):
/ — продолжительность промыв-
ки, ч;
t2 — продолжительность простоя
фильтра в связи с промывкой, ч
(принимается равной 0,33 ч).
При больших объемах очистки
сточных вод широко применяют
безнапорные фильтры (открытые)
с зернистым слоем. Схема откры-
того безнапорного фильтра приве-
дена на рис. 1.44.
В открытый безнапорный фильтр
исходная вода поступает из распре-
делительного канала через сборные
желоба. Распределившись по всей
площади фильтра, вода попадает на
фильтрующий слой загрузки. В схе-
мах очистки промышленных сточ-
ных вод крупность зерен загрузки
фильтрующего слоя принимают в
пределах 0,8—2 мм.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Вертикальный разрез
/-/
Рис. 1.42. Напорный сверхскоростной фильтр камерного типа системы Г.Н. Никифорова:
1 — цилиндрический резервуар; 2 — цилиндрическая шахта; 3 — кольцевое дырчатое дно; 4 —
подача осветляемой воды; 5 — распределительная камера; 6 — трапецеидальные отверстия; 7 —
отверстия для поступления воды из поддренажного пространства в шахту; 8 — подача воды
потребителю; 9 — электродвигатель; 10 — патрубок; 11 — поддрснажное пространство; 12 —
трубопровод, соединенный с патрубком; 13 — спуск воды в канализацию; 14 — люк
481
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.43. Фильтр механический гори-
зонтальный однокамерный ОГ-5,5:
1 — подача воды на фильтрование; 2 —
выход обработанной воды; 3 — подача
воды на нижнюю промывку; 4 — сброс
промывной воды; 5 — вантуз; 6 — верх-
нее распределительное устройство; 7 —
фильтрующий материал; 8 — дренаж;
9 — опорожнение
Основные характеристики напорных фильтров
Таблица 1.30
Тип напорного фильтра Размеры корпуса, мм Объем загрузки, м3 Площадь фильтрации, м2 Масса фильтра с загрузкой, т
Диаметр Длина
1000 2912 0,97 0,8 2,58
1500 3298 2,31 1,78 5,48
Вертикальный 2000 3620 4,34 3,14 9,32
2600 4000 7,86 5,3 14,42
3000 4370 11 7,1 20,68
3400 4530 14,7 9,1 30,2
3000 6680 19 15 39,36
Горизонтальный 11 085 34,5 30 47^85
Рис 1.44. Схема открытого безнапорного фильтра:
1 — дренажная система; 2 — поддерживающие слои; 3 — фильтрующий слой; 4 — сборный
желоб; 5 — распределительный канал; 6 — отвод промывной воды; 7 — трубопровод воды на
промывку; 8 — трубопровод профильтрованной воды
Пройдя через фильтрующий слой,
а затем через поддерживающие
слои, профильтрованная вода со-
бирается дренажной системой в тру-
бопровод чистой воды, по которо-
му подается на последующие соору-
жения.
Часто при фильтровании в на-
правлении сверху вниз тонко-
дисперсные коллоидные, нефтяные
и масляные загрязнения образуют
на поверхности зернистой загрузки
пленку, что приводит к резкому
увеличению потерь напора и, как
482
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
следствие, к сокращению продол-
жительности фильтроцикла, а так-
же к увеличению количества воды
на промывку. Чтобы предупредить
образование пленки и увеличить
грязеемкость фильтра, фильтро-
вание ведут в направлении убыва-
ющей крупности загрузки. Для это-
го фильтрование осуществляется
снизу вверх или с использованием
двухслойных фильтров, когда верх-
ний слой рабочей загрузки состав-
ляют крупные фракции материала,
имеющего меньшую объемную мас-
су, чем материал нижних слоев.
В последние годы для очистки
вод находят широкое применение
напорные и безнапорные фильтры
с плавающей загрузкой. В качестве
загрузки используется вспененный
пенополистирол с плотностью 10—
100 кг/м3 с размером зерен 0,4—12 мм.
Конструкции напорного (рис. 1.45)
и безнапорного (рис. 1.46) фильт-
ров представлены ниже. Основным
достоинством фильтров с плаваю-
щей загрузкой является практичес-
кое отсутствие промывных вод, т.к.
регенерация загрузки производится
отжимом.
Рис. 1.45. Напорный фильтр с плавающей загрузкой:
а — ФПЗ-5Н; б — ФПЗ-10; 1 — трубопровод для подачи исходной воды; 2 — сетка; 3 —
пенополистирольная (шунгизитовая) загрузка; 4 — трубопровод для отвода фильтрата; 5 —
система приема промывной воды; 6 — трубопровод промывной воды
Рис. 1.46. Безнапорный фильтр с плавающей загрузкой:
а — ФПЗ-З; б — ФПЗ-4; 1 — трубопровод для подачи исходной воды; 2 — пенополистироль-
ная загрузка; 3 — трубопровод для отвода фильтрата; 4 — трубопровод для отвода промывной
воды; 5 — сетка
483
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
13.8. Барабанные сеточные
фильтры
Барабанные сетки типа БСБ
(с бактерицидными лампами) реко-
мендуется применять на станциях
аэрации вместо первичных отстойни-
ков для механической очистки быто-
вых сточных вод для задержания гру-
бодисперсных примесей при содер-
жании взвешенных веществ в исход-
ной воде не более 250 мг/л. Содержа-
ние взвешенных веществ в этом слу-
чае снижается на 20—25 %. При этом
необходимо соблюдать следующее тре-
бование: в воде не должно быть вяз-
ких веществ (смол, битума, масел и
др.), затрудняющих промывку сетки.
Основная часть установки — ба-
рабан сварной конструкции, на по-
верхности которого смонтированы
фильтрующие элементы. Барабан
приводится во вращение приводом,
состоящим из электродвигателя и
редуктора. Осью вращения барабана
служит труба, являющаяся одновре-
менно коллектором для отвода про-
мывной воды, которая собирается
воронками, расположенными внут-
ри барабана. Очищаемая вода посту-
пает внутрь установки через откры-
тую торцевую стенку барабана парал-
лельно его оси и выходит радиаль-
но, фильтруясь через сетку. Обрабо-
танная вода из камеры установки че-
рез водослив подается в канал, отво-
дящий воду на последующие соору-
жения. Примеси выделяются как
вследствие их механического отцежи-
вания в сетчатом полотне, так и
вследствие задержания их в слое обра-
зующегося на сетке осадка. Сетки
промываются струями воды из плас-
тинчатых разбрызгивателей, распо-
ложенных над сеткой. Основные тех-
нические характеристики барабанных
сеток типа БСБ даны в табл. 1.31.
Сетчатые элементы выполняют из
двух сеток: поддерживающей и рабо-
Таблица 1,31
Основные технические характеристики барабанных сеток типа БСБ
Типо- размер Производительность, тыс. м3/ч (в числителе), тыс. м3/сут (в знаменателе) Число поясов барабана Площадь фильтрации, м2 Скорость вращения барабана, об/мин Мощность, кВт Масса, т Длина, ширина, высота, мм
электро- двигателя бактери- цидных ламп
1,5 х 1,9 0,35 8,4 2 3,75 2,6 2,2 1,8 2,2 3620; 1850; 2750
1,5 X 2,8 0,55 13,2 3 5,6 2,6 2,2 2,4 2,57 4525; 1850, 2750
1,5 X 3,7 0,75 18 4 ' 7,5 2,6 2,2 3 2,86 5450; 1850; 2750
3 X 2,8 1,25 30 3 13 1,7 3 2,4 3,1 4545; 3156, 4240
3 X 3,7 1,65 39,6 4 17,5 1,7 3 3 3,4 5460;3156; 4240
3 X 4,6 2,1 50,5 5 22 1,7 3 3,6 ' 3,8 6375; 3156, 4240
484
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
чей. Рабочую сетку изготовляют из
нержавеющей стали, латуни или кап-
рона с размером ячеек 0,3 х 0,3—
0,5 х 0,5 мм; поддерживающие сет-
ки — из нержавеющей стали или ла-
туни с размером ячеек не более 8x8
и не менее 2x2 мм. Барабан, распо-
ложенный в камере, погружается в
воду на 0,85 своего диаметра. Режим
работы БСБ в схеме механической
очистки сточных вод предусматривает
периодическую промывку. Потеря на-
пора на микросетке должна быть не
более 0,1 м. Потери напора в подводя-
щих и отводящих коммуникациях и
подпор на водосливе определяют рас-
четом. Суммарные потери напора на
установке должны быть не более 0,5—
0,6 м. Расход воды на промывку БСБ
составляет (в схеме механической
очистки сточных вод) 1—1,5 % рас-
четной производительности устано-
вок. Трубопровод промывной воды
рассчитывают на подачу максималь-
ного расхода воды, равного 1 л/с на
каждый пояс барабана, и на скорость
движения воды не более 1,5 м/с. Заг-
рязненная промывная вода от БСБ
подается в отстойник, рассчитанный
на время пребывания в нем воды до
1 ч, осадок из него должен посту-
пать на дальнейшую обработку вмес-
те с осадком из других сооружений
станции.
Для предотвращения обраста-
ния сеток предусматривают облу-
чение поверхности барабана уста-
новки БСБ бактерицидными лам-
пами ДБ-60-1.
В проектах следует предусматри-
вать установку резервных сеток: при
числе рабочих агрегатов 1—5 —
одну; при числе рабочих агрегатов
6—10 — две; 11 и более — три.
Схема сетчатого барабанного
фильтра представлена на рис. 1.47.
Сетчатые барабанные фильтры
следует устанавливать в камерах,
имеющих водосливную стенку, ко-
торая обеспечивает расчетное погру-
Рис. 1.47. Схема сетчатого барабанного фильтра:
1 — барабан; 2 — трубы опорожнения; 3 — канал исходной воды; 4 — входная труба; 5 — электро-
двигатель; 6 — редуктор; 7 — бункер для сбора промывной воды; 8 — промывное устройство; 9 —
бактерицидные лампы; 10 — камера барабанного фильтра; 11 — водослив; 12 — канал фильтрата
485
Глава 1 Оборудование для механических методов очистки
жение барабана в воду. Расстояние
от стенок камеры до барабана дол-
жно составлять не менее 0,5—0,7 м,
от стенок камеры до торцевых
подшипников — 0,8—1 м и от бара-
бана до днища камеры — 0,4—0,5 м.
При числе установок более пяти
можно располагать их в камере по-
парно. Скорость движения сточной
воды в подводящих коммуникациях
принимают равной не более 1 м/с.
1.4. Оборудование
для центробежного разделения
1.4.1. Гидроциклоны
Для очистки сточных вод наи-
более широкое применение полу-
чили однокорпусные, батарейные
многоярусные напорные гидроцик-
лоны. На рис. 1.48 приведена схема
одиночного гидроциклона.
Напорный гидроциклон состо-
ит из цилиндрической 4 и коничес-
кой 2 частей (рис. 1.48). Исходная
вода поступает в циклон через тан-
Рис. 1.48. Напорный гидроциклон:
1 — насадок; 2 — коническая часть, 3 — слив-
ной патрубок, 4 — цилиндрическая часть, 5 —
сливная камера, 6 — подающий патрубок
генциальный патрубок 6, располо-
женный в цилиндрической части.
Коническая часть гидроциклона
оканчивается насадком 7, через ко-
торый отводится осадок, выделен-
ный из сточной воды. Осветленная
вода выводится через сливной пат-
рубок 3, расположенный по оси
циклона в верхней части. Рабочий
поток поступает в цилиндрическую
часть гидроциклона по тангенци-
ально расположенному вводу и,
двигаясь по винтовой спирали воз-
ле стенок аппарата, направляется
в его коническую часть. В коничес-
кой части на уровне, соответству-
ющем 0,7D (7) — диаметр цилинд-
рической части), поток поворачи-
вает к центральной оси и затем дви-
жется по цилиндрической спирали
вверх к сливной насадке, через ко-
торую удаляется из аппарата
Примеси отделяются за счет дей-
ствия центробежных сил, потому
эффективность разделения весьма
высокая при незначительных габа-
ритах аппарата
Промышленностью налажен се-
рийный выпуск гидроциклонов из
металла и пластмасс. В табл. 1.32 при-
ведены основные размеры гидро-
циклонов Усоль-Сибирского заво-
да горного оборудования
В табл. 1.33—1.33А представлены
технические характеристики гидро-
циклонов из пластмасс и металла в
соответствии с ОСТ 20-01-116-79
Выбор гидроциклона может осуще-
ствляться по показателю гидравли-
ческой крупности частиц, значения
которого даны в табл. 1.34.
На рис. 1.49 приведена конструк-
ция гидроциклона НГАСУ, а в табл.
1.35 дана техническая характерис-
тика данных гидроциклонов.
486
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 1.32
Основные размеры гидроциклонов Усоль-Сибирского завода
горного оборудования
Диаметр цилинд- ричес- кой части D, мм Угол коничес- кой части а, град Диаметр сливного патрубка <1м мм Размер патрубка b^h, мм X мм Диаметр шламового насадка г/шл, мм Диаметр подводя- щей трубы, мм Произво- дитсль- ность, м3/ч Масса конструкции, кг
литой футе- рован- ной
75 20 20 7x37 9,12,17 24 5—7 — —
150 20 40 15 х45 12,17,24 50 12—35 116 94
250 20 65 30x65 17, 24,34 80 30—86 250 209
350 20 90 40x90 24, 34,48 100 55—160 426 344
500 20 130 55 х 140 24, 34,48,75 150 98—280 742 605
Таблица 1.33
Характеристики гидроциклонов из пластмасс
Типоразмер Диаметр корпуса, мм Производитель- ность1, м3/ч Габариты, мм Масса, кг
ТВП-25 25 1,3 44 х 69 х 340 0,18
ТВП-32 32 2,0 56x81 х 435 0,30
ТВП-40 40 3,2 65 х 95 х 540 0,47
ТВП-50 50 5,0 74 х 108 х 660 0,62
ТВП-63 63 7,8 90 х 130 х 530 0,81
ТВП-80 80 12 НОх 150x680 1,33
ТВП-100 100 19 130 х 180x860 2,10
1 При давлении 0,4 МПа.
Таблица 1.33А
Характеристики металлических гидроциклонов
Типоразмер Диаметр корпуса, мм Производитель- ность1, м3/ч Габариты, мм Масса, кг
ТВП-25 25 1,5 90 х 120x400 4
ТВП-32 32 2,5 95 х 120x500 5
ТВП-40 40 3,6 100 х 140x580 7
ТВП-50 50 6,0 150 х 180x700 11
ТВП-63 63 9,0 160 х 180x 870 15
ТВП-80 80 14 170 х 180 х 1050 20
ТВП-100 100 20 220 х 380 х 900 25
ТВП-125 125 30 230 х 380 х 1000 30
ТВП-150 150 50 260 х 400 х 1200 40
ТВП-200 200 90 350 х 450 х 1500 70
ТВП-250' 250 120 400 х 500 х 1700 110
ТВП-300 300 200 450 х 600 х 2000 160
1 При давлении 0,4 МПа.
487
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Параметры напорных гидроциклонов
Таблица 1.34
Гидравлическая крупность (в мм/с) при Диаметр цилиндри- ческой части, мм Размеры элементов, доли диаметра циклона Потеря напора, м Производительность, м3/ч Потери воды с пульпой, % от производительности
объемной массе 2—3,5 г/см3 и концентрации 2—4 г/л объемной массе 5 г/см3 и концентрации 0,2—0,8 г/л Диметр впуска Диаметр верхнего слива Диаметр нижнего слива Высота цилиндри- ческой части
1,0—1,7 0,20—0,25 50 0,28 0,4 0,12 1 10—15 3—4 2—3
1,3—2,1 0,3—0,4 75 0,24 0,27 0,12 1 15—20 5—6 3—5
2,7—3,7 0,4—0,5 250 0,2 0,23 0,1 0,7 15—25 46—53 5—7
3,6—4,6 0,8—1,1 350 0,18 0,22 0,07 0,88 20—30 75—85 2—3
4,3—4,8 1,8—2 500 0,13 0,22 0,05 0,8 25—35 85—90 1,5—2
Рис. 1.49. Конструкция напорного гидро-
циклона НГАСУ с монолитными элемен-
тами камеры ГН-80:
1 — питающий патрубок; 2 — цилиндричес-
кая часть; 3 — коническая часть, 4 — шламо-
вый патрубок, 5 — сливные патрубки; б — ось
подающей трубы, 7 — пробка для импульс-
ной трубки
488
Таблица 1.35
Техническая характеристика гидроциклонов НГАСУ
489
Параметры Размеры основных узлов и деталей для типа гидроциклона
ГН-25 ГН-40 ГН-60 ГН-80 ГНС- 100 ГНС- 125 ГНС- 160 ГНС- 200 ГНС- 250 ГНС- 320 ГНС- 400 ГНС-500
Цилиндрическая часть (внут- ренний диаметр) d, мм 25 40 60 80 100 125 160 200 250 320 400 500
Вкладыш питающего патрубка (эквивалентный диаметр) £>ПИТ, мм 4 6 8 8 6 8 12 8 12 16 10 12 20 25 12 16 25 32 16 25 32 40 20 25 40 50 25 32 50 60 32 40 60 80 40 50 60 80 100 50 60 100 125 60 80 100 125 160
Насадок сливной (диаметр </„), мм 5 8 12 8 12 16 12 16 20 16 20 32 20 32 40 25 32 40 50 8 32 40 50 60 10 . 40 50 60 80 50 60 80 100 60 80 100 125 80 100 125 160 100 125 160 200
Насадок шламовый (диаметр </шп), мм 3 4 5 4 5 6 5 6 8 6 8 10 12 8 10 12 16 10 12 16 20 12 16 20 25 12 16 20 25 32 16 20 25 32 40 16 20 25 32 40 20 25 32 40 50 25 32 40 50 60
Коническая часть гидроци- клона (угол конусности а), град 5 10 15 5 10 15 5 10 15 20 5 10 15 20 10 15 20 30 10 15 20 30 10 15 20 30 10 15 20 30 10 15 20 30 15 20 30 45 15 20 30 45 15 20 30 45
Высота цилиндрической части Ни, мм 25 50 75 100 40 80 120 160 60 120 180 240 80 160 240 320 100 200 300 400 125 250 375 160 320 480 200 400 600 250 500 750 320 500 750 400 500 800 500 750 1000
Глубина погружения сливно- го патрубка Ны. мм 10 16 25 16 25 32 25 32 40 32 40 64 40 64 80 50 64 80 100 64 80 100 120 80 100 120 160 100 120 160 200 120 160 200 250 160 200 250 320 200 250 320 400
Объемная производительность <?питприРпнт=0,1 МПа, м3 0,3— 1,1 0,65— 2,2 1,18— 3,7 1,85— 6,48 2,74— 10,16 4,4— 21,17 6,78— 31,83 10,29— 47,48 16,34— 78,7 24,05— 117,3 37,67— 180,3 54,6— 282
Граничная крупность разде- ления б, мкм 2,3— 64 2,37— 84,9 3,47— 92,9 4,35- ЮЗ 6,13— 150 6,67— 311 8,9— 330,8 10,5— 342 12,5— 413,3 15,3— 685,5 17,5— 745 20,5— 884
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Производительность гидроцик-
лона (в л/мин) рассчитывается по
формуле:
где dmT, dw — диаметр питающего
и сливного патрубков, мм;
к — коэффициент, равный 5;
g — ускорение свободного па-
дения, м/с2;
ДР — перепад давления в гид-
роциклоне, Па.
Размер частиц, улавливаемых в
гидроциклоне, может быть опреде-
лен по зависимости:
</т=1,65^
Не
МРт-Рж)’
Исходная
суспензия
Очищенная
жидкость
t Сгущенная
суспензия
где d& — диаметр входного патрубка, м;
/ — высота сепарационной зоны,
равная расстоянию между осью пи-
тающего патрубка и нижним разгру-
зочным патрубком, м;
цс — динамическая вязкость ис-
ходной суспензии, Па с;
рт, рж — плотность дисперсной
и дисперсионной сред, кг/м3.
Величина тангенциальной скоро-
сти движения суспензии в гидроцик-
лоне оф определяется по формуле:
оф=31,5овх
где — скорость движения суспен-
зии во входном патрубке при входе
в гидроциклон;
D, L — диаметр и длина цилин-
дрической части гидроциклона, м.
При большой производительности
с целью сохранения высоких значе-
ний центробежного фактора разделе-
ния используют батарейные гидроцик-
лоны (рис. 1.50—1.52). В табл. 1.36 приве-
дены технические характеристики ба-
тарейных гидроциклонов типа БГЦ.
а
Исходная
суспензия
Очищенная
жидкость
t Сгущенная
суспензия
б
Рис. 1.50. Батарейные гидроциклоны с цен-
тральным коллектором (л) и с гидроцик-
лоном предварительной очистки (б):
1 — распределительная камера; 2 — гидроцик-
лон; 3 — бункер; 4 — камера сбора очищен-
ной жидкости; 5 — гидроциклон предвари-
тельной очистки
490
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
1
Нетепро- с
дукты
400
6
7
8
Исход-
ная вода
Рис. 1.51. Блок трехпродуктовых гидроцик-
лонов диаметром 75 мм конструкции
ВНИИводгео:
1 — камера сбора уловленных нефтепродуктов;
2 — камера сбора осветленной воды; 3 — патру-
бок для подачи исходной воды, 4 — распредели-
тельная камера, 5 — впускное отверстие; 6 — ци-
линдрическая часть гидроциклона, 7 — коничес-
кая часть; 8 — шламовые насадки, снабжешгые
стабилизаторами; 9 — бункер для шлама
Рис. 1.52. Схема батарейного гидроциклона
для трехступенчатой обработки воды:
I—III — ступени обработки
Таблица 1.36
Технические характеристики батарейных гидроциклонов
Батарейные гидроциклоны Типоразмер Производи- тельность, м3/ч Диаметр гидроцик- лонов, мм Габариты, мм Масса, кг
С центральным БГЦ 25x8 10 25 360 х 400 х 750 25
коллектором1 БГЦ 25 х 16 20 25 380 х 400 х 750 35
БГЦ 40x6 20 40 700 х 800 х 1650 80
БГЦ 40 х 12 40 40 720 х 800 х 1650 100
БГЦ 63x6 50 63 800 х 900 х 1800 ПО
БГЦ 63 х 12 100 63 840 х 900 х 1800 120
БГЦ 80 х 6 50 80 820 х 950 х 2200 100
БГЦ 80 х 12 100 80 900 х 950 х 2200 120
БГЦ 100 х 15 250 100 990 х 1100x2600 150
С гидроциклоном БГЦ 100/25 х 8 10 25(100) 360 х 400 х 750 30
предварительной БГЦ 150/25 х 16 20 25(150) 380 х 400 х 750 40
очистки1 БГЦ 150/40 х 6 20 40(150) 700 х 800 х 1650 90
БГЦ 200/40 х f2 40 40 (200) 720 х 800 х 1650 ПО
' Рабочее давление на входе 0,4 МПа. 2 Рабочее давление на входе 0,45 МПа.
491
Глава 1 Оборудование для механических методов очистки
Многоярусные гидроциклоны ис-
пользуют для интенсификации про-
цесса очистки. В них рабочий объем
разделен на отдельные ярусы свобод-
но вставляемыми коническими ди-
афрагмами. Вследствие этого высота
слоя отстаивания уменьшается. Вра-
щательное движение позволяет пол-
нее использовать объем яруса и спо-
собствует агломерации взвешенных
частиц. Каждый ярус гидроциклона
работает самостоятельно
На практике используются гид-
роциклоны с наклонными па-
трубками для отвода очищенной
воды (рис. 1.53) и гидроциклон с
периферийным отбором осветлен-
ной воды (рис. 1.54). В первом из них
впуск загрязненной воды осущест-
вляется тангенциально через общие
для всех ярусов щели, расположен-
ные через 120° Распределение воды
по высоте происходит в аванкамерах
с распределительными лопатками.
Рабочий поток движется в ярусе по
сходящейся спирали и выходит в
центральную часть. Осадок сполза-
ет в ярусе и через шламовыводящую
щель попадает в коническую часть
аппарата, откуда удаляется под дей-
ствием гидростатического напора.
Гидроциклон имеет устройство для
удаления всплывающих примесей
Скорость восходящего потока в
аванкамере принимают равной 0,5 м/с.
Удельную гидравлическую на-
грузку определяют по уравнению.
D2-(d+2b)2
q = 3,6*--—-----u0N^t
где k = 1 — коэффициент;
d — диаметр центрального от-
верстия в диафрагме, м;
b — ширина шламовыводяшей
щели, м;
492
Рис. 1.53. Многоярусный гидроциклон с на-
клонными патрубками для отвода очи-
щенной воды.
1 — конические диафрагмы, 2 — отвод воды,
3 — лоток, 4 — водослив; 5 — маслосборная
воронка; 6 — распределительные лотки, 7 —
подача сточной воды, 8 — отвод масла; 9 —
удаление шлама, 10 — шламоотводящая щель,
11 — наклонные выпуски, 12 — аванкамеры;
13 — шламоотсекающая диафрагма
Рис. 1.54. Многоярусный гидроциклон с пе-
риферийным отбором очищенной воды.
1 — диафрагма, 2 — перепускные трубчатые
стоки, 3 — направляющая диафрагма, 4 —
аванкамера, 5 — шламоотводящая шахта, 6 —
тангенциальный впуск
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
N — число ярусов;
г) — коэффициент, равный 0,75
при нагрузке q — 2—2,5 м3/(м2- ч).
Основные параметры многоярус-
ного гидроциклона с наклонными
патрубками следующие: диаметр
гидроциклона D = 2—6 м, высота
яруса Аяр — 100—250 мм, число яру-
сов составляет 4—20, диаметр цен-
трального отверстия в диафрагме
d — 0,6—1,4 м, ширина шламовы-
водящей щели b — 100—150 мм, чис-
ло впусков nt = 3.
1.4.2. Центрифуги
Центрифугирование реже ис-
пользуется для очистки сточных вод,
чем методы осаждения и фильтро-
вания. Это связано с тем, что цент-
рифугирование является процессом
энергоемким.
Центрифуги бывают отстойные и
фильтрующие. В процессах очистки
сточных вод фильтрующие центри-
фуги используют для разделения гру-
бодисперсных систем, отстойные —
для разделения труднофильтрующих-
ся тонко- и грубодисперсных суспен-
зий, а также для классификации сус-
пензий по размерам и плотности ча-
стиц. Для очистки производственных
сточных вод наиболее перспективны
отстойные центрифуги.
Важнейшими характеристиками
центрифуги являются фактор раз-
деления и продолжительность цен-
трифугирования. Фактор разделения
где св — угловая скорость вращения,
рад/с;
г— радиус вращения, м.
Для выделения из сточных вод
тонко- и среднедиспергированных
примесей применяют центрифуги с
фактором разделения более 2500. Эко-
номически целесообразно использо-
вать центрифуги для локальмной очи-
стки сточных вод в том случае, ког-
да выделенный осадок имеет цен-
ность и может быть рекуперован и
когда для выделения осадка нельзя
использовать реагенты.
Центрифуги периодического дей-
ствия целесообразно использовать
при концентрации нерастворимых
примесей в сточных водах не более
2—3 г/л и если образующиеся осад-
ки не подвергаются цементации.
Среди отстойных центрифуг для
очистки сточных вод наибольшее
распространение полу1! ил и центри-
фуги типа ОГШ.
Центрифуги осадительные гори-
зонтальные со шнековой выгрузкой
осадка типа ОГШ предназначены
для разделения суспензий с твердой
фазой объемной концентрацией от
1 до 40 %, размером частиц свыше
5 мкм, разностью плотностей твер-
дой и жидкой фаз более 0,2 кг/дм3.
Общий конструктивный признак
типовой противоточной центрифу-
ги (рис. 1.55) — горизонтальное рас-
положение оси цилиндроконичес-
кого ротора 6 с соосно расположен-
ным внутри него шнеком 5. Ротор и
шнек вращаются в одном направле-
нии, но с различной частотой, в ре-
зультате чего шнек транспортирует
образовавшийся осадок вдоль ротора
к выгрузочным окнам 9, располо-
женным в узкой части ротора.
Ротор центрифуги, расположен-
ный на двух опорах 3 и 8, приводит-
ся во вращение от электродвигателя
через клиноременную передачу.
Привод шнека — от ротора цент-
рифуги через специальный редуктор 2.
493
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.55. Конструктивная схема центрифуг типа ОГШ. Пояснения в тексте
Ротор закрыт кожухом 4 с пере-
городками, отделяющими камеру 10
(для выгрузки осадка) от камеры 11
(для отвода фугата). При перегрузке
защитное устройство 1 выключает
центрифугу, одновременно включа-
ются световой и звуковой сигналы.
Центрифуга с электродвигателем
смонтирована на виброизолирующем
устройстве. При работе центрифуги
суспензия по питающей трубе 7 по-
дается во внутреннюю полость шне-
ка, откуда через окна поступает в
ротор. Под действием центробежной
силы суспензия разделяется, и на
стенках ротора осаждаются частицы
твердой фазы. Осветленная жидкость
течет к сливным окнам, перелива-
ется через сливной порог и выбра-
сывается из ротора. Диаметр слив-
ного порога можно регулировать
сменными заслонками или поворот-
ными шайбами.
Частоту вращения ротора мож-
но изменять сменой шкивов. Техно-
логический режим в центрифугах
типа ОГШ регулируют изменением
скорости подачи суспензии и час-
тоты вращения ротора, а также из-
менением величины диаметра слив-
ного порога.
У прямоточных центрифуг, в
отличие от противоточных, направ-
494
ления движения суспензии и осад-
ка в роторе совпадают.
В табл. 1.37 приведены техничес-
кие характеристики осадительных го-
ризонтальных шнековых центрифуг.
Фильтрующие центрифуги пред-
назначены для разделения суспен-
зий со средне- и мелкозернистой
(размер частиц более 30 мкм), пре-
имущественно растворимой твердой
фазой объемной концентрацией бо-
лее 10 %. При обработке суспензий
с меньшей концентрацией твердой
фазы значительно удлиняется цикл
их разделения, а центрифуги этого
типа предназначены для работы с
более короткими циклами, чем дру-
гие фильтрующие центрифуги пери-
одического действия.
Общим конструктивным призна-
ком центрифуг (рис. 1.56) является
горизонтальное расположение оси
ротора 5, вал 7 которого вращается
в подшипниках качения 6, установ-
ленных в станине 8.
Привод центрифуг — от элект-
родвигателя через клиноременную
передачу.
На передней крышке центрифу-
ги смонтированы механизм среЗа
осадка 5, разгрузочный бункер 7,
питающая труба 2, труба для про-
мывки и регенерации (для фильт-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточныхвод
Таблица 1.37
Техническая характеристика непрерывно действующих осадительных
горизонтальных шнековых центрифуг
Марка Производительность суспензии, mVh Наибольший внутренний диаметр, мм Частота обращения, об/мин Фактор разделения Отношение длины ротора к диаметру Мощность электродвигателя, кВт Размер центрифуги с электродвигателем, мм Масса, кг
Длина Ширина Высота
ОГШ-352 К-6 3—5 350 4000 3140 1,8 20 2380 1585 1030 1830
ОГШ-352 К-1 1—3 350 4000 3140 1,8 7,5 1630 1095 715 970
ОГШ-501 К-6 7—10 500 2650 2000 1,8 30 2585 2200 1080 3430
ОГШ-631 К-2 35 630 2000 1415 3,76 100 4530 2780 1430 10118
OJ Ш-802 К-7 15—20 800 1850 1500 2,2 100 4978 2940 2360 14500
НОГШ-1203 К-1 70 1200 800 430 1,48 90 5020 4040 1725 14200
НОГШ-182 120 1320 600 530 2,1 160 4187 4333 1693 12000
рующих центрифуг), регулятор
уровня слоя загрузки и переклю-
чатели хода ножа.
В кожухе 4 центрифуги предус-
мотрены люк для доступа к ротору
при замене или ремонте сит для
фильтрующих центрифуг и люк-воз-
душник для отвода паров и газов из
внутренней полости кожуха.
Загрузочный клапан установлен
непосредственно на баке (с мешал-
кой) для суспензии. Ротор фильтру-
ющих центрифуг типа ФГН — свар-
ной, с перфорированной обечайкой.
Внутри него с помощью планок и
колец закреплены дренажное и
фильтрующие сита. В зависимости от
обрабатываемой суспензии, фильт-
рующие сита могут быть заменены
фильтровальными тканями.
Техническая характеристика
центрифуг типа ФГН приведена в
табл. 1.38.
Скорость осаждения частиц в
отстойных центрифугах находится
по зависимости
4
|гггМЩ
5 6 7 8
где — скорость осаждения в гра-
витационном поле (см формулу
(1.2), раздел 1.2.1);
Рис. 1.56. Конструктивная схе-
ма центрифуг типа ФГН. По-
яснения в тексте
495
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Таблица 1.38
Техническая характеристика центрифуг типа ФГН
Марка Внутренний диаметр ротора, мм Частота вращения ротора, об/мин Наибольший фактор разделения Мощность привода, кВт Габаритные размеры, мм Масса, кг
Длина Ширина Высота
ФГН-633К-01 630 2390 2000 18,5 2415 1840 1570 5575
ФГН-633К-02 630 2390 2000 18,5 2920 1840 1570 5750
ФГН-631Т-03 630 2390 2000 13/18 2415 1840 1570 5535
ФГН-903К-01 900 1500 ИЗО 30 3180 2350 2100 10560
ФГН-902Т-01 900 1500 ИЗО 30 3180 2350 2100 9670
ФГН-1253Т-01 ФГН-1253К-О1 1250 1000 710 37 4500 3150 3975 7050 8880
ФГН-1253К-02 1250 1000 710 37 4500 3150 3500 8280
ФГН-2001К-01 ФГН-2001К-02 2000 725 600 75 4240 4660 4550 17770
2ФГН-2201К-01 2200 600 445 160 6030 5350 4965 30 700
i
‘ г С02Л
। f -------фактор разделения
ё
центрифуги;
со — угловая скорость вращения
ротора, 1/с;
R — средний радиус ротора, м.
Фильтрующие центрифуги рассчи-
тываются аналогично фильтрам. Раз-
ница лишь в том, что перепад давле-
ния определяется по зависимости:
; Дрц=5рсП!(о22-о,г),
где рс — плотность суспензии в ба-
рабане, кг/м3;
0,, D2 — диаметр внутренней
поверхности суспензии в барабане,
внутренний диаметр барабана, м;
п — частота вращения бараба-
на, 1/с.
1.4.3. Жидкостные центробежные
сепараторы
Жидкостные центробежные се-
параторы — машины для разделе-
ния жидких дисперсных систем в
поле центробежных сил. Рабочий
орган сепараторов — ротор.
В конструкции роторов сепара-
торов предусмотрен пакет коничес-
ких тарелок, которые делят поток
жидкости в роторе на слои толщи-
ной 0,4—1,5 мм.
Сущность процесса заключается
в том, что дисперсные частицы,
двигаясь с потоком вдоль образую-
щей тарелки, должны успеть выде-
литься на поверхности тарелки до
того, как их вынесет с потоком из
пакета тарелок.
Пакет тарелок предназначен для
сокращения пути осаждения частиц
и времени центрифугирования.
Разделение потока на тонкие
слои обеспечивает ламинарный ре-
жим течения жидкости в роторе и
способствует интенсификации про-
цесса центрифугирования.
Для оценки разделяющей способ-
ности жидкостных центробежных
сепараторов с пакетом конических
тарелок пользуются понятием «ин-
декс производительности» (S):
j! S = |^zco2tga(/^_^)
где z — количество тарелок в пакете;
496
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
сп — угловая скорость вращения
ротора, рад/с;
а — угол наклона образующей
тарелки к горизонтали, град;
^тах — наружный радиус тарел-
ки, м;
/?mjn — внутренний радиус та-
релки, м.
Выражение X получено теорети-
чески и предусматривает ряд допу-
щений (поток жидкости по всей дли-
не зазора между тарелками — лами-
нарный; влияние кориолисова уско-
рения и воздействие соседних частиц
на движение частицы ничтожно и др.).
По технологическому назначе-
нию жидкостные центробежные
сепараторы делятся на пять типов:
сепараторы-разделители — для
разделения двух взаимно нераство-
римых жидкостей с одновремен-
ным выделением твердого компо-
нента (если он присутствует);
сепараторы-очистители — для
выделения твердого компонента из
жидкости;
сепараторы-очистители-раздели-
тели — для работы в качестве очи-
стителей и разделителей (в зависи-
мости от сборки ротора);
сепараторы-сгустители — для
повышения концентрации твердо-
го компонента с одновременным
разделением продукта (если это
эмульсия);
сепараторы-классификаторы —
для классификации твердого ком-
понента суспензий по размерам или
по плотности частиц.
У большинства жидкостных цен-
тробежных сепараторов осветленные
жидкие компоненты отводятся с по-
мощью напорных дисков, установлен-
ных неподвижно относительно вра-
щающегося ротора и частично погру-
женных в слой вращающейся жид-
кости. Под действием скоростного и
гидростатического напоров жидкость
попадает в спиральные каналы, рас-
положенные внутри диска, и транс-
портируется по ним в отводящие тру-
бопроводы. В этом случае для пере-
качки обработанного продукта не
требуются дополнительные насосы.
По способу удаления осадка, вы-
делившегося в роторе, сепараторы
делятся на три основных типа: с цен-
тробежной пульсирующей выгрузкой
осадка (саморазгружающиеся); с цен-
тробежной непрерывной (сопловые)
и с ручной выгрузкой осадка.
По динамическим параметрам
все сепараторы можно отнести к
типу сверхцентрифуг, т.е. машин,
работающих при скоростях враще-
ния выше критических.
Сепараторы — машины с вер-
тикальным расположением вала
ротора. Вал имеет две опоры с верх-
ней консолью, на посадочном ко-
нусе которой устанавливается ротор.
Привод сепаратора (с ротором ди-
аметром до 630 мм) — от фланцевого
электродвигателя, расположенного
горизонтально. Вращение от электро-
двигателя передается к валу ротора
через повышающую винтовую переда-
чу. Для облегчения работы винтовой
пары и электродвигателя в момент
пуска сепараторы с такой схемой при-
вода оснащены разгонными устрой-
ствами в виде фрикционных муфт.
Ротор жидкостного центробежно-
го сепаратора (рис. 1.57) состоит из
основания I, тарелкодержателя 2,
пакета 3 конических тарелок и
крышки 4.
В сепараторах-разделителях про-
дукт, подлежащий обработке, из та-
релкодержателя поступает в каналы,
497
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1.57. Ротор жидкостного центробежного
сепаратора. Пояснения в тексте
образованные отверстиями в кони-
ческих тарелках. Поднимаясь вверх,
он растекается между тарелками. Лег-
кий жидкий компонент движется по
межтарелочным зазорам к оси вра-
щения ротора, по наружным верти-
кальным каналам тарелкодержателя
поднимается вверх и выводится из
ротора. Схема работы ротора сепара-
тора приведена на рис. 1.58.
Тяжелый жидкий компонент и
частицы твердого компонента (если
они имеются) направляются к пе-
риферии ротора — в шламовое про-
странство. Тяжелый жидкий компо-
нент, перемещаясь между крышкой
ротора и верхней разделительной
тарелкой, выводится из него.
Частицы твердого компонента
оседают на внутренней стенке ос-
нования ротора и выгружаются раз-
личными способами в зависимости
от типа машины.
В сепараторах-очистителях про-
дукт, подлежащий обработке, по внут-
ренним каналам тарелкодержателя
поступает в .шламовое пространство
ротора, где происходит выделение
Рис. 1.58. Схема работы ротора:
а — сепаратора-разделителя; б — сепаратора-
очистителя
наиболее крупных частиц твердого
компонента. Жидкость с остатками
твердого компонента движется по
межгарелочным зазорам (где происхо-
дит окончательное выделение твердо-
го компонента) по направлению к оси
вращения и по наружным каналам та-
релкодержателя выводится из ротора.
Производительность сепараторов
зависит от физико-химических
свойств суспензии (эмульсии) (плот-
ности, размеров частиц и вязкости
фаз).
Гидравлическая пропускная спо-
собность сепараторов (общего на-
значения) приведена по воде.
Условные обозначения жидкостных
центробежных сепараторов (в соот-
ветствии с отраслевым стандартом
ОСТ26-01-1325—75):
Первая буква обозначает техно-
логическое назначение сепаратора:
Р — разделители; О — очистители;
498
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
У — очистители-разделители; С —
сгустители; К — классификаторы.
Вторая буква обозначает способ
вывода жидких фаз из ротора: О —
свободный слив; Д — напорное ус-
тройство; К — комбинированный.
Третья буква обозначает способ
выгрузки осадка из ротора: Р — руч-
ной; С — сопловый; В — принуди-
тельным открытием поршня; Л —
подвижным днищем; К — клапан-
ный; Н — наружным поршнем.
Две цифры после букв — наруж-
ный диаметр ротора (в см); следую-
щая цифра — исполнение сепара-
тора по степени изоляции обраба-
тываемого продукта и взрывозащи-
щенность машины: 1 — негермети-
зированное; 2 — негерметизирован-
ное со взрывозащищенным электро-
оборудованием; 3 — герметизирован-
ное взрывозащищенное; 4 — герме-
тизированное для работы под давле-
нием; 5 — с обогревом или охлажде-
нием нсгерметизированное; 6 —
с обогревом или охлаждением нсгер-
метизированное со взрывозащищен-
ным электрооборудованием; 7 — кап-
сулированное; 8 — с герметизирован-
ным ротором; 9 — специальное.
Следующая буква за цифрой
обозначает материал основных де-
талей ротора, соприкасающихся с
обрабатываемым продуктом: У —
углеродистая сталь; Л — легирован-
ная сталь; К — коррозионно-стой-
кая сталь; Т — титан и его сплавы;
М — цветные металлы и их спла-
вы; П — пластмассовые покрытия;
Г — гуммированные покрытия; Э —
эмалевые покрытия.
Последняя цифра — порядко-
вый номер модели: 01 — первая
модель; 02 — вторая модель; 03 —
третья модель и т.д.
Сепаратор ОДВ-602К-2 (рис. 1.59)
Техническая характеристика
Пропускная способность
по воде, м3/ч...................до 10
Частота вращения ротора,
об/мин.............................4700
Диаметр ротора, мм..................600
Количество тарелок..................134
Индекс производительности
(при зазоре между
тарелками 0,4 мм), м2........... 34 500
Объем ротора, дм3................... 16
Емкость шламового
пространства ротора, дм3............9,5
Расход буферной жидкости
на одну разгрузку, м3.....0,018—0,025
Напор, МПа (кгс/см2):
продукта на входе
в сепаратор.........Более 0,03 (0,3)
фугата на выходе
из сепаратора..............До 0,2 (2)
Давление, МПа (кгс/см2):
буферной жидкости
при закрытом вентиле .. 0.2—0,3 (2—3)
сжатого воздуха для аварийного
дистанционного тормоза.......0,2 (2)
Электродвигатель:
тип......................ВАО61-4 ВЗТ4
мощность, кВт................. 13
напряжение, В.................380
частота вращения вала,
об/мин....:..................1460
Габаритные размеры, мм:
сепаратора............. 1415 х 1315 х 1510
пульта управления:
механического...... 1295 х 780 х 1295
электрического... 700x450x1200
Масса, кг:
сепаратора с электродвига-
телем, нс более...............1835
пульта управления:
механического.............385
электрического.............135
ЗИП...........................170
заготовок из
коррозионно-стойкой стали....3917
499
Глава 1. Оборудование для механических методов очистки
306
болты
1890
Рис. 1.59. Сепаратор ОДВ-602К-2
500
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Сепаратор УОВ-602К-2 (рис. 1.60)
Техническая характеристика
Пропускная способность
по воде, м3/ч...................До 10
Частота вращения
ротора, об/мин..................4700
Диаметр ротора, мм...............600
Количество тарелок...............123
Индекс производительности
(при зазоре между тарелками 0,4 мм), м2:
разделителя по легкому
компоненту.................... 23500
разделителя по тяжелому
компоненту...................8000
очистителя...................31 500
Объем ротора, дм3................ 16
Емкость шламового
пространства ротора, дм3...........7
Расход буферной жидкости
на одну разгрузку, м3.... 0,018—0,025
Напор продукта на
входе в сепаратор,
МПа (кгс/см2)...........Более 0,03 (0,3)
Давление, МПа (кгс/см2):
буферной жидкости
при закрытом вентиле . 0,2—0,3(2—3)
сжатого воздуха для аварийного
дистанционного тормоза......0,2 (2)
Электродвигатель.
тип...................ВАО61-4 ВЗТ4
мощность, кВт................ 13
напряжение, В...............,...380
частота вращения вала,
об/мин......................1460
Габаритные размеры, мм:
сепаратора......... 1530x1315x1595
пульта управления:
механического.. 1170x915x1915
электрического.. 700x450x1200
Масса, кг:
сепаратора
с электродвигателем ... Не более 1870
пульта управления:
механического..............555
электрического.............135
ЗИП..........................180
заготовок из
коррозионно-стойкой стали....3940
Сепаратор ОДР-631Т-1
Предназначен для выделения со-
единений серебра из сточных вод,
содержащих серебро (в кинофото-
промышленности), и осветления
тонкодисперсных агрессивных сус-
пензий, содержащих спрессовыва-
ющиеся осадки. В сепараторе мож-
но обрабатывать суспензии с осад-
ками плотностью до 4500 кг/м3.
Сепаратор-очиститель — с выво-
дом жидкого компонента под давле-
нием; негерметизированный (рис. 1.61).
Детали ротора, соприкасающиеся
с обрабатываемым продуктом, изго-
товлены из сплавов титана АТЗ, АТ6,
ВТ1-00исталей07Х16Н6и 12Х18Н10Т.
Для сбора осадка в роторе сепа-
ратора предусмотрена корзина, ко-
торую после заполнения осадком
вынимают, освобождают от осадка
и закладывают обратно в ротор.
Техническая характеристика
Производительность, м3/ч ......До 6
Частота вращения ротора, об/мин .. 3500
Диаметр ротора, мм.............630
Количество тарелок..............150
Индекс производительности, м2.... 34000
Емкость шламового
пространства ротора, дм3....... 15
Давление фугата на выходе из
сепаратора, МПа (кгс/см2)..0,15 (1,5)
Электродвигатель.
тип...................4А132М4УЗ
мощность, кВт................ И
напряжение, В...............380
частота вращения вала,
об/мин.....................1460
Габаритные размеры, мм.... 1320x1310x1480
Масса, кг:
сепаратора с электро-
двигателем .........Не более 1503
ЗИП.........................157
заготовок из титановых
сплавов.....................2762
заготовок
из коррозионно-стойких сталей 807
501
Глава Z Оборудование для механических методов очистки
Рис. 1 60 Сепаратор УОВ-602К-2
502
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица штуцеров
Обозначение Назначение Диаметр условного прохода, мм Количество
А Подвод продукта 38 1
Б Отвод жидкого компонента 38 1
В Отвод продукта 21 1
Г Подвод сжатого воздуха к дистанцион- ному аварийному тормозу 5 1
503
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
ГЛАВА 2
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ОЧИСТКИ
2.1. Оборудование для коагуляции
и флокуляции
Коагуляция — это слипание ча-
стиц коллоидной системы при их
столкновениях в процессе теплово-
го движения, перемешивания или
направленного перемещения во
внешнем силовом поле. В результате
коагуляции образуются агрегаты —
более крупные (вторичные) части-
цы, состоящие из скопления более
мелких (первичных)
Коагуляция происходит под воз-
действием веществ, именуемых ко-
агулянтами. Флокуляция — агрега-
ция частиц коллоидной системы за
счет адсорбированного высокомо-
лекулярного вещества органическо-
го или неорганического происхож-
дения, называемого флокулянтом.
В этом состоит отличие процесса
флокуляции от коагуляции.
В процессе механической очист-
ки из сточных вод достаточно легко
удаляются частицы размером 10 мкм
и более, а мелкодисперсные и кол-
лоидные частицы практически не
удаляются. Таким образом, сточные
воды после сооружений механичес-
кой очистки представляют агрега-
тивно-устойчивую систему. Для очи-
стки таких стоков применяют ме-
тоды коагуляции и флокуляции; аг-
504
регативная устойчивость при этом
нарушается, образуются более круп-
ные агрегаты частиц, которые уда-
ляются из сточных вод механичес-
кими методами.
При введении коагулянтов в воду
они обволакивают взвешенные час-
тицы, полностью меняя их поверх-
ностные свойства и нейтрализуя их
заряд. Поэтому происходит их сли-
пание в крупные агломераты, име-
ющие большую скорость осаждения
Коагулянты не только вызывают ук-
рупнение частиц загрязнений, но
и образуют, гидролизуясь, малора-
створимые продукты, способные
объединяться в крупные хлопья. Ко-
агуляцией могут удаляться не толь-
ко коллоидные, но и частично ра-
створенные загрязнения. Это важ-
ное свойство коагулянтов расширя-
ет практическую ценность метода.
Минеральные коагулянты, ис-
пользуемые при очистке сточных вод,
приведены в табл. 2.1.
В табл 2.2 представлены рекомен-
дуемые дозы коагулянта в зависи-
мости от концентрации примесей
в сточных водах.
В табл. 2.3 содержатся сведения о
степени извлечения красителей и по-
верхностно-активных веществ (ПАВ)
с помощью коагулянтов.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2.1
Минеральные коагулянты, используемые при очистке сточных вод
Коагулянты Химическая фор- мула Рабочий интервал pH Основное вещество Товарный вид
химическая формула содержа- ние, %
Сульфат алюминия технический (очи- щенный) А12(SO4)3 18Н2О 5—7,5 А12О3 13,5—15 Куски, гранулы, брикеты белого цвета
Глинозем (неочи- щенный) A12(SO4)3 18Н2О 5—7,5 А12О3 9 Куски серого цвета
Алюминат натрия NaA102 4,5—8 А120з 45—55 Куски белого цвета
Хлорид железа FeClj 6Н2О 3,5—6,5 FeClj 95—97 Кристаллы фиоле- тового цвета
Железный купорос FeSO4 7Н2О 9 FeSO4 47 Кристаллы зелено- вато-голубого цве- та
Таблица 2.2
Доза коагулянта в зависимости от концентрации примесей
Концентрация примесей в воде, мг/л Доза безводного коагулянта, мг/л Концентрация примесей в воде, мг/л Доза безводного коагулянта, мг/л
До 100 25—35 801—1000 60—90
101—200 30—45 1001—1400 65—105
201—400 40—60 1401—1800 75—115
401—600 45—70 1801—2200 80—125
601—800 55—80 2201—2500 90—130
Таблица 2.3
Зависимость степени извлечения красителя в присутствии ПАВ
от дозы коагулянта (концентрация красителя 50 г/м3)
Краситель Доза коагулянта, г/м3 Степень извлечения красителя, %, при добавлении Степень извлечения ПАВ, %, при добавлении
аР+ Fe3* A12(SO4)3 Fe2(SO4)3 A12(SO4)3 Fe2(SO4)3
1 2 3 4 5 6 7
В присутствии неионогенного ПАВ превоцелла, 100 г/м3
Прямой;
серый светопрочный 250 100 95 90 30 19
коричневый ЮС 100 150 99 99 48 36
коричневый ЖХ 100 150 86 84 47
голубой светопрочный 100 150 96 97 49 43
диазозеленый 100 150 100 96 37 29
алый 185 — 91 — 33
фиолетовый С 100 100 97 89 41 14
бирюзовый К 100 100 96 90 36 25
остацст желтый 100 100 94 46 28 50
хризофенин 150 100 92 96 51 55
505
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Продолжение табл. 2.3
1 2 3 4 5 6 7
Дисперсный: синий К 150 100 73 75 75 52
сине-зеленый 200 100 91 90 51 55
желтый 2К 100 — 64 32
розовый 100 200 90 89 45 49
красный 100 50 74 56 29 50
бирюзовый 150 150 99 95 36 25
зеленый полиамидный 150 100 92 85 52 46
черный 100 1.00 87 72 38 42
Кубовый:
бордо ЖД 200 50 90 81 44 38
зеленый ЖД 100 150 100 98 — 50
В присутствии анионного ПАВ «Новость», 30 г/м3
Прямой: синий КМ 50 50 100 98 100 * 99
ярко-голубой 50 100 100 94 87 100
чисто-голубой 100 100 94 97 99 100
Кислотный:
ярко-оранжевый 150 50 65 53 97 83
черный 100 50 54 37 37 73
чисто-голубой 150 100 78 100 98 100
Дисперсный: желтый 2К 50 50 100 100 100 100
зеленый 50 50 88 51 97 92
светло-коричневый 50 100 96 92 100 100
Активный:
золотисто-желтый КХ 150 100 89 32 100 99
оранжевый 2КХ 150 200 78 95 100 100
ярко-красный 5СХ 100 50 76 100 85 93
В табл. 2.4 приведены основные марки флокулянтов с указанием обла-
стей их применения.
Таблица 2.4
Высокомолекулярные флокулянты
Флокулянты Флокулирующие свойства Применение
1 2 3
Крахмал и флокулянты на его основе Растворимый крахмал рас- сматривается как неионный флокулянт Для обработки воды использу- ют в США, ФРГ (Декстрин-100, Пермутит-68, Виспрофлок-20, Виспрофлок-75, Флок-Эйд 1038 и 1063), во Франции (Азии, Не- огум), в Нидерландах (Фло- гель), в Чехии (Флокаль 202,5)
Декстрин Нсионный флокулянт, более активный, чем крахмал То же
«Окисленный» крахмал Анионный полиэлектролит — флокулянт для глинистых частиц »
506
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 2.4
1 2 3
Аминированный крахмал Катионный флокулянт »
Альгинат натрия Типичный анионный поли- электролит Используют в Японии, Англии (Велгум), США (Кслджин-W, Кслкзоль) во Франции и Ита- лии
Карбоксимстилцеллюлоза Сильный полиэлскгролит ани- онного типа В США (СМС— 12Н)
Гуаровые смолы Нсионные флокулянты В РФ применяют в пищевой промышленности, используют в США (Джагуар WP, MRJL и супсрзози)
Флокулянты на основе алюми- натов В растворе образуются отри- цательно заряженные ком- плексы Рекомендуются как добавки при обработке воды сульфатом
Синтетические флокучянты
Полиэтил енимин Наиболее эффективный кати- онный флокулянт За рубежом выпускают Сепаран С-120, Седипур-КА, Тайдекс-14 и др.
Полиоксы Нейтральные полиэлектрози- ты В США выпускается полиокс- коагуяянт
Натриевые соли полиакриловой и полимстакриловой кислот Анионные полиэлектролиты В РФ применяют в угольной промышленности: Комета (гель, содержащий 3—35 % полимера на основе метакрило- вой кислоты) и метакс (гранулы полимера); за рубежом: Седи- пур-А, Аэрофлок-550 и др.
Аминоэфиры полиакриловой и полиметакриловой кислот, по- лидиметиламииоэтилакрилат Катионный флокулянт Применяют в Японии
Флокулянты на основе этилово- го и изопропилового эфиров метакриловой кислоты (ВА-102, ВА-212) Катионные флокулянты Разрешены к применению в РФ для очистки питьевой воды
Сополимеры малеинового ан- гидрида с винилацетатом и дру- гими простыми виниловыми эфирами Анионные полиэлектролиты Применяют в США для обез- воживания пульп (Лайтрон и РМ//МА)
Четвертичные аммониевые соли на основе поливинилтолуола (флокулянт ВА-2) Катионный флокулянт Разрешен к применению в РФ для очистки питьевых вод
Соли четвертичных пиридино- вых оснований с использовани- ем полиметилвинилпири- дина Катионные флокулянты Разрешены к применению в РФ для очистки питьевых вод
507
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Продолжение табл. 2.4
1 2 3
Полиакриламидные флокулян- ты, полиакриламид, техниче- ский полиакриламид (ПАА) В нейтральной, слабокислой и слабощелочной средах про- являет себя как неионный по- лимер В РФ разрешены к применению для очистки питьевой воды; ПДК 2 мг/л; за рубежом ис- пользуются акриламидные флокулянты под различными фирменными названиями*
Гидролизованный полиакрил- амид (ГПАА) Флокулянт с более выражен- ными анионными свойствами, чем у ПАА Применяют в ФРГ (анионный флокулянт Седипур JZ-7) и ГДР (Стипеке АД)
* В США — анионные и неионные флокулянты — Сепаран NP-10 pWg и АП-30, Супер- флок 16, 20 и 84; Пурифлок А-22 и N-17, Магнифлок 990, 985, 971 и 960; Могул СО-983; Поли- хэла М-245; Кейфлок и Полифлок 4D; в Англии флокулянты L-22, L-24 с катионными и L-25, L-26 с анионными свойствами.
Технология применения флоку-
лянтов зависит от многих факторов,
и в первую очередь от физико-хи-
мических свойств обрабатываемой
жидкости. В табл. 2.5 приведены наи-
более употребляемые в технологии
водоподготовки дозы флокулянта
(полиакриламида) при вводе его
перед отстойниками и осветлителя-
ми в зависимости от содержания
взвешенных веществ и цветности
воды.
Очистка сточных вод методами
коагуляции или флокуляции вклю-
чает процессы приготовления вод-
ных растворов коагулянтов и фло-
кулянтов, их дозирование в обраба-
тываемую сточную воду, смешение
со всем объемом воды, хлопьеобра-
зование, выделение хлопьев из воды.
Смешение коагулянтов со всем
объемом обрабатываемой сточной
воды происходит в смесителях,
продолжительность пребывания
воды в которых составляет 1—2 мин.
Применяются перегородчатые,
дырчатые, шайбовые, вертикаль-
ные смесители, а также механичес-
кие с пропеллерными или лопаст-
ными мешалками.
После смешивания обрабатыва-
емых сточных вод с коагулянтами
начинается процесс образования
хлопьев, который осуществляется в
специальных резервуарах — камерах
хлопьеобразования. Они могут быть
водоворотными, перегородчатыми,
вихревыми, а также с механичес-
ким перемешиванием.
Последующее осветление воды
Таблица 2.5
Наиболее употребляемые дозы флокулянта в технологии водоподготовки
Доза полиакриламида, г/м3 Содержание взвешенных веществ, г/м3 Цветность, град
0,4—10 501—1000 —
0,6—0,4 101—500 20—60
1,0—0,6 11—100 30—100
1,5—1,0 До 10 50
508
Часть VIJ. Основное оборудование для очистки сточных вод
производится в горизонтальных, ра-
диальных и вертикальных отстой-
никах.
Один из вариантов принципи-
альной технологической схемы
очистки сточных вод коагуляцией
и флокуляцией представлен на
рис. 2.1. Коагулянт (например,
сульфат алюминия), доставляемый
на склад автомашинами 7, разгру-
жают на колосниковые решетки
баков 2 для сухого и мокрого его
хранения. По мере необходимости
баки заполняют водой и произво-
дят растворение коагулянта. Для
интенсификации процесса раство-
рения в баки подают сжатый воз-
дух через систему перфорирован-
ных труб. После получения требу-
емой концентрации раствор насо-
сом 4 перекачивается в один из
растворных баков 3. Дозирование
раствора коагулянта в сточную
воду производится дозировочным
насосом 77.
Флокулянт (например, полиак-
риламид) со склада 7 подается на
загрузку в реактор 8, оборудован-
ный системой обогрева и ме-
шалками. Приготовленный раствор
Рис. 2.1. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод коагуляцией и
флокуляцией;
1 — автомашина, 2 — баки для сухого и мокрого хранения коагулянта, 3 — расходные баки для
раствора коагулянта, 4 — насос для перекачки раствора коагулянта в расходные баки; 5 —
воздуходувка, 6 — насос для откачки шлама; 7 — склад флокулянта; 8 — реактор с мешалками
для приготовления раствора флокулянта; 9 — расходный бак для флокулянта; 10 — дозировоч-
ный насос для раствора флокулянта, 11 — дозировочный насос для раствора коагулянта; 12 —
смеситель, 13 — камера хлопьеобразования
509
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
флокулянта сливается в расходный
бак 9, из которого дозировочным на-
сосом 10 подается в сточную воду.
Сточная вода и растворы коагулян-
та и флокулянта поступают в сме-
ситель 12, затем в камеру хлопье-
образования 13, а оттуда на соору-
жения механической очистки (от-
стойники, фильтры и т.д. — на рис.
2.1 не показаны) для отделения хло-
пьев от воды.
Существующие схемы очистки
сточных вод с применением коа-
гулянтов и флокулянтов различают-
ся способами дозирования коа-
гулянтов (сухое или мокрое), а сле-
довательно, и аппаратурой для
приготовления и дозирования коа-
гулянтов. Флокулянты дозируются в
ввде водных растворов.
На эффективность и экономич-
ность коагуляционной очистки
сточных вод оказывают влияние не
только точное дозирование реаген-
тов, но и быстрое и равномерное
их распределение в воде, достига-
емое в смесителях. Продолжитель-
ность пребывания воды в смеси-
телях составляет обычно не более
1—2 мин.
Смесители. Для смешивания
сточной воды с коагулянтом при-
меняют смесители: дырчатые, пе-
регородчатые, вертикальные и с
лопастными мешалками.
Дырчатый смеситель (рис. 2.2)
представляет собой железо-
бетонный или металлический ло-
ток с дырчатыми перегородками.
Расстояние между перегородками
принимают равным ширине лотка.
Диаметр отверстий 20—100 мм.
Суммарная площадь отверстий в
каждой перегородке F0TB - Q/u0.
Скорость движения воды в отвер-
стиях = 1 м/с, а в лотке за пос-
ледней перегородкой и « 0,6 м/с.
Уровень воды за последней пере-
городкой Но = 0,4—0,5 м. Потерю
напора в отверстиях определяют по
формуле*
где £ — коэффициент сопротивле-
ния.
Прибавляя к Но величину поте-
рянного напора — h, находят уро-
вень воды в каждом отделении сме-
сителя.
Рис. 2.2. Дырчатый смеситель:
/ — подача воды; 2 — перегородка
с отверстиями
510
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Перегородчатый смеситель (рис. 2.3)
представляет собой лоток с пере-
городками, имеющими проемы. Рас-
стояние между проемами равно
двойной ширине лотка. Скорость
движения воды в лотке и ~ 0,6 м/с,
а в проемах и0 ~ 1 м/с. Время пребы-
вания воды в смесителе 3—5 мин
Вертикальный смеситель (рис. 2.4)
представляет собой цилиндр с ко-
ническим днищем. Перемешивание
в нем достигается изменением ско-
рости движения в конической час-
ти Скорость в нижнем конусе се-
чения равна 1 м/с, а в верхней
цилиндрической части — 25 мм/с.
Время пребывания воды в камере
тсн - 1,5—2 мин.
Зная расход воды Q (в м3/с) и
скорость ее движения в цилиндри-
ческой части оц, можно рассчитать
диаметр цилиндрической части:
Высоту конической части нахо-
дят из соотношения:
где dn — диаметр входного патрубка;
<р — угол конусности.
Объем конической части нахо-
дят по уравнению:
Объем смесителя равен
V = Qx .
СМ см
Высота цилиндрической части
определяется по соотношению:
= исм-ик
Л.
Общая высота смесителя равна:
Нсм = Ак + Ац-
Скорость движения воды в же-
лобе принимают иж = 0,5—0,8 м/с.
Рис. 2.3. Перегородчатый смеситель.
1 — подвод реагентов, 2 — подвод воды; 3 — перегородка
511
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.4. Вертикальный смеситель:
7 — подача сточных вод; 2 — подача реаген-
тов; 3 — лоток; 4 — выпуск сточных вод
Уклон дна лотка i = 0,02. Диаметр
входного патрубка dn рассчитывают
для скорости движения воды 1 м/с.
Камеры хлопьеобразования. Ка-
меры хлопьеобразования служат
для перемешивания воды и обес-
печения более полной агломерации
мелких хлопьев коагулянта в круп-
ные хлопья.
Установка камеры хлопьеобразо-
вания необходима перед гори-
зонтальными и вертикальными от-
стойниками. В тех случаях, когда
вместо отстойников применяются
осветлители со взвешенным осад-
ком, устройство камер хлопьеобра-
зования излишне, так как процесс
образования хлопьев протекает в
самом осветлителе, непосредст-
венно в слое взвешенного осадка.
Емкость камеры хлопьеобразова-
512
ния рассчитывается на время пре-
бывания в ней воды от 6 до 30 мин
(в зависимости от типа камеры).
При горизонтальных отстойни-
ках следует устраивать следующие
виды камер хлопьеобразования: пе-
регородчатые, вихревые, встроен-
ные со слоем взвешенного осадка и
лопастные; при вертикальных
отстойниках — водоворотные.
Отвод воды из камер хлопьеоб-
разования в отстойники должен осу-
ществляться так, чтобы не разруша-
лись сформировавшиеся хлопья. По-
этому скорость движения воды в
сборных лотках, трубах и отверсти-
ях распределительных перегородок
должна быть не более 0,1 м/с для
мутных вод и 0,05 м/с для цветных
вод.
Создание оптимальных условий
процесса гетерокоагуляции осущест-
вляется в камерах хлопьеобразования.
В практике очистки природных и
сточных вод применяют следующие
типы камер хлопьеобразования: пе-
регородчатые, вихревые, с меха-
ническим перемешиванием, со взве-
шенным осадком.
Перегородчатая камера (рис. 2.5)
представляет собой резервуар,
разделенный перегородками на во-
семь-десять коридоров. Ширина ко-
ридора не менее 0,7 м. Скорость дви-
жения воды в камере 0,2—0,3 м/с.
Зная расход воды и время пребыва-
ния ее в камере, определяют объем
последней. Потери напора
с о2
h = пс— + hr,
2g
где п — число поворотов;
й — потери на трение по всей
длине камеры;
£, — коэфициент сопротивления.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.5. Перегородчатая камера хлопьеобра-
зования с горизонтальным движением воды:
1 — отводной канал; 2 — отвод осадка; 3 —
шиберы; 4 — шиберы для отключения части
камеры; 5 — шиберы для выпуска осадка
Рис. 2.6. Вихревые камеры хлопьеобразования
Вихревые камеры (рис. 2.6). Ско-
рость движения воды в нижней ко-
нической части 0,7 м/с; в верхнем
сечении — 4—5 мм/с. Время пре-
бывания воды в камере 6—10 мин.
Размеры камеры определяют так
же, как и размеры вихревого сме-
сителя
Водоворотные, или циклонно-
го типа, камеры хлопьеобразования
(рис. 2.7) основаны на тангенциаль-
ном подводе исходной воды через
две диаметрально противоположные
тангенциальные насадки. Скорость
выхода воды из насадков рекомен-
дуют принимать равной 2—3 м/с, а
продолжител ы юсть хлопьеобразова-
ния — 15—20 мин.
Рис. 2.7 Водоворотная камера хлопьеобра-
зования:
1 — стабилизатор потока; 2 — подводящий
трубопровод; 3 — впускное устройство; 4 —
отводящий трубопровод; 5 — камера хлопьсоб-
разования; 6 — вертикальный отстойник; 7 —
трубопровод для выпуска осадка
513
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
В зарубежной и отечественной
практике распространение получи-
ли камеры хлопьеобразования с меха-
ническим перемешиванием (рис. 2.8)
Для перемешивания обычно приме-
няют горизонтальные или вер-
тикальные лопастные мешалки.
Продолжительность пребывания
воды в этих камерах составляет 20—
30 мин, скорость движения воды —
0,15—0,2 м/с. Окружная скорость
мешалок (в точках, лежащих в сере-
дине лопастей) для камер с гори-
зонтальной осью вращения мешалок
принимается равной 0,2—0,5 м/с, для
камер с вертикальной осью — в
1,5—2 раза больше.
В лопастных камерах хлопьеобра-
зования перемешивание воды дос-
тигается при помощи лопастей,
вращающихся вокруг вертикальных
или горизонтальных осей (рис. 2.9).
Лопастные мешалки на горизон-
тальных осях вращаются очень мед-
ленно — с окружной скоростью 0,4—
0,55 м/с, в зависимости от качества
исходной воды, а также от вида и
дозы применяемого коагулянта.
Лопасти, смонтированные на го-
ризонтальной оси, вращаются от дви-
гателя через зубчатую передачу с це-
пью или через коническую зубчатую
передачу. Все механическое оборудо-
вание следует размещать в сухом ко-
лодце (камере), так как при контакте
с водой оно быстро корродирует.
Длина камеры хлопьеобразования
L > fizH, J у
где р — эмпирический коэффици-
ент; принимается равным 1—1,5;
z — количество осей с лопаст-
ными рамами (обычно принимают
z==2+4);
Н — глубина воды в камере, м.
В последние годы широкое рас-
пространение находят встроенные
камеры хлопьеобразования На рис
2.10—2.12 представлены конструкции
таких камер.
Вода, поступающая из смесите-
ля, по каналу 6 через водослив 4 по-
дается в приемный карман и по вер-
тикальному трубопроводу направля-
ется в дырчатые распределительные
каналы 2 (или перфорированные тру-
бы). Здесь вследствие уменьшения
скорости воды образуются хлопья
скоагулированной взвеси, которые
агломерируются и укрупняются при
движении воды вверх через слой взве-
шенного осадка камеры высотой не
менее 2 м. В верхней части отстойни-
ка устраивают отбойный щиток, на-
правляющий поток воды, которая
прошла камеру хлопьеобразования.
Коагулянт
Рис 2.8. Схема отстойника с механической камерой хлопьеобразования:
1 — камера смешения; 2 — камера хлопьеобразования; 3 — горизонтальная лопастная мешалка;
4 — камера осадка 5 — отстойная камера
514
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.9. Лопастная камера хлопьеобразования:
1 — камеры хлопьеобразования; 2 — отстойники; 3 — мешалки; 4 — дырчатые трубы; 5 —
зубчатые колеса на валу мешалок; 6 — вертикальные валы мешалок с червячной передачей; 7 —
горизонтальный вал мешалки; 8 — электродвигатель; 9 — дырчатая перегородка; 10 — желоб.
Трубопроводы: 11 — подачи осветляемой воды; 12 — отвода осветленной воды; 13 — грязевый;
14 — переливной
Рис. 2.10. Схема тонкослойных отстойников, совмещенных с камерами хлопьеобразо-
вания (фирмы «Синко-Пфаудлер», Япония):
1 — камера смешения; 2 — камера хлопьеобразования; 3 — водосборное устройство; 4 — блоки
с тонкослойными элементами; 5 — дырчатые перегородки
Рис. 2.11. Отстойник с камерой хлопьеобразования гидроциклонного типа:
1 — отвод осадка; 2 — кольцевой водосборный лоток; 3 — водосборные трубы; 4 — полупогружная
перегородка; 5 — подача исходной воды; 6 — скребковая ферма; 7 — камера хлопьеобразования
515
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.12. Встроенная камера хлопьеобразования со взвешенным осадком:
1 — дырчатый канал для спуска осадка; 2 — дырчатый распределительный перфорированный
канал; 3 — выпуск осадка из отстойника; 4 — подача воды через водослив; 5 — шибер; 6 —
подаюший канал из смесителя
2.2. Оборудование для флотации
Флотация — это процесс моле-
кулярного прилипания частиц фло-
тируемого материала к поверхнос-
ти раздела двух фаз, обычно газа
(чаще воздуха) и воды, обусловлен-
ный избытком свободной энергии
поверхностных пограничных слоев,
а также поверхностными явления-
ми смачивания.
Процесс очистки сточных вод,
содержащих поверхностно-активные
вещества, нефть, нефтепродукты,
масла, волокнистые материалы,
методом флотации заключается в
образовании комплексов «частица —
пузырек», их всплывании и удале-
нии образовавшегося пенного слоя
с поверхности обрабатываемой
воды.
Прилипание частиц загрязнений
к поверхности газового пузырька
516
возможно при несмачивании или
плохом смачивании частицы дан-
ной жидкостью.
Процесс образования аэрофло-
кул может быть интенсифицирован
за счет применения различных реа-
гентов собирателей, пенооб-
разователей, регуляторов, которые
способствуют гидрофобизации по-
верхности частиц, повышению дис-
персности и устойчивости газовых
пузырьков, активации процесса
флотации. При флотационной очист-
ке применяют следующие реагенты:
соли железа и алюминия, флоку-
лянты марок ВПК-101, ПЭИ,
ППС, ПАА, а также для корректи-
рования pH — едкий натр, известь
или кислоту.
Наиболее эффективное удаление
загрязнений достигается при соиз-
меримых размерах пузырьков воздуха
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
и извлекаемых частиц и равномер-
ном распределении пузырьков воз-
духа во всем объеме жидкости, а
также достаточной стабильности
аэрофлокул. Расход воздуха и раз-
мер пузырьков зависят от техноло-
гической схемы флотации и спосо-
бов насыщения сточной воды воз-
духом.
Коагуляция и флокуляция зна-
чительно интенсифицируют про-
цесс флотации загрязнений, так как
в этом случае повышается гидрофо-
бизация частиц, увеличивается ве-
личина аэрофлокул, а следователь-
но, возрастают силы, поднимающие
загрязнения на поверхность воды во
флотокамере.
Для осуществления процесса
флотации используют несколько
способов диспергирования воздуха
в воде:
— компрессионный, когда воз-
дух в воде предварительно раство-
ряется под давлением — напорная
флотация;
— вакуумный метод — выделе-
ние мелкодисперсных пузырьков воз-
духа из воды в результате снижения
давления — вакуумная флотация,
— механический — воздух под-
сасывается в воду при интенсивном
ее перемешивании с последующим
диспергированием лопастями ме-
шалки — импеллерная флотация;
— подача воздуха через порис-
тые материалы;
— электрический способ — на-
сыщение воды пузырьками газа,
достигаемое электролизом воды —
электрофлотация,
— химический — пузырьки газа
образуются в результате химических
реакций с вводимыми в воду реа-
гентами — химическая флотация.
2.2.1. Напорные флотаторы
В практике очистки сточных вод
предприятий наиболее широко при-
меняют метод напорной флотации,
используемый как для очистки об-
щего стока, так и для очистки ло-
кальных сточных вод.
Установки напорной флотации
содержат: насос для подачи жид-
кости, сатуратор (напорный резер-
вуар) для насыщения воды возду-
хом, устройства подачи воздуха в
воду (эжектор, включенный в об-
ратный трубопровод насоса или
компрессор с подачей воздуха в са-
туратор) и флотокамеру, где фло-
тируемые загрязнения выделяются
в виде пены.
В зависимости от характеристи-
ки сточных вод и флотируемых заг-
рязнений применяют три техноло-
гические схемы (рис. 2.13) очистки
воды методом напорной флотации:
прямоточную, когда весь объем об-
рабатываемых сточных вод насыща-
ется воздухом в сатураторе; рецир-
куляционную — в сатуратор пода-
ется от 20 до 70 % воды, прошед-
шей флотокамеру, и частично-пря-
моточную — в сатуратор для насы-
щения воздухом подается часть (30—
70 %) исходной неочищенной сточ-
ной воды, а остальная часть направ-
ляется во флотокамеру.
Преимущества прямоточной схе-
мы заключаются в возможности вво-
да в обрабатываемую воду макси-
мального количества (при том же
давлении) воздуха и выделения пу-
зырьков воздуха непосредственно на
частицах загрязнений, что повыша-
ет эффективность процесса флота-
ции. Однако прямоточная схема
малоэффективна для извлечения
517
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.13. Технологические схемы метода
напорной флотации:
а — прямоточная; б — рециркуляционная;
в — частично-прямоточная; ИСВ — исходная
сточная вода; ОСИ — очищенная сточная вода;
К — коагулянт; В — воздух; 1 — насос; 2 —
сатуратор; 3 — флотатор; 4 — смеситель; 5 —
камера хлопьеобразования
коллоидных и хлопьевидных час-
тиц, так как при перекачке воды
происходят эмульгация частиц и
разрушение хлопьев. Поэтому эта
схема нс рекомендуется при коагу-
ляции загрязнений.
Рециркуляционная схема не
имеет недостатков прямоточной,
напротив, она менее энергоемка и,
кроме того, позволяет полнее ис-
пользовать применяемый коагулянт
или флокулянт. Недостатками ре-
циркуляционной схемы являются
увеличенный объем флотокамеры
(на величину циркуляционного
объема воды) и более сложная эк-
сплуатация установки, поскольку в
схему вводятся дополнительные
узлы.
Работа флотационных установок
с рециркуляцией целесообразна
при очистке коагулированных неф-
тесодержащих сточных вод, при
доочистке биологически очищен-
ных сточных вод, для уплотнения
осадков и активных илов. Частич-
но-прямоточная схема (по сравне-
нию с предыдущими) позволяет
сократить энергетические затраты и
объемы сооружений. Как показыва-
ет практика, она также обеспечи-
вает высокий эффект осветления
при использовании реагентов. Эту
схему целесообразно применять при
локальной очистке сточных вод тех-
нологических установок.
Одним из важных узлов установ-
ки напорной флотации, от работы
которого зависит эффективность
метода, является сатуратор, обес-
печивающий при заданных време-
ни и давлении наибольший объем
растворенного в воде воздуха.
На рис 2.14 представлены три
характерных конструкции са-
тураторов. Первая конструкция (рис.
2.14, а, б) включена в типовые
проекты флотационных установок,
поэтому она наиболее часто встре-
чается в схемах последних. Одна-
ко, как показывают исследования,
эта конструкция является малоэф-
фективной, так как не обеспечи-
вает при заданных в проекте ре-
жимах требуемого для флотации
объема растворенного воздуха. По-
этому для достижения проектных
показателей по растворенному воз-
духу требуется увеличение объема
сатуратора или уменьшение пода-
518
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.14. Конструкции сатураторов:
1 — корпус; 2 — отвод воды, насыщенной воздухом; 3 — подача водовоздушной смеси; 4 —
предохранительный клапан; 5 — струенаправляющий цилиндр; 6 — сопло; 7 — подача сточных
вод; 8 ~ загрузка из колец Рашига; 9 — подача воздуха
ваемого на него расхода воды. Зна-
чительно большая поверхность кон-
такта фаз обеспечивается в конст-
рукции, показанной на рис 2.14, в.
В этом случае при той же произ-
водительности объем сатуратора
можно уменьшить на 25—30 %.
Наибольшую эффективность ра-
створения воздуха в воде при
одновременном уменьшении объе-
ма обеспечивает сатуратор с насад-
кой. В качестве насадки можно ис-
пользовать кольца Рашига 50 х 50 х 5
или 100 х 100 х 10 мм. Насадка име-
ет высоту 0,5—1 м и расположена
на ложном перфорированном дни-
ще. Жидкость подается на насадку
через дырчатую систему трубопро-
водов или сопел с отверстиями 5—
30 мм. Система подачи сточных вод
расположена над слоем насадки на
высоте 0,3—0,7 м. Как показывают
исследования, продолжительность
насыщения воды воздухом в наса-
дочном сатураторе можно сокра-
тить до 1—0,5 мин.
На рис. 2.15 и 2.16 приведены ти-
повые флотаторы-отстойники Со-
юзводоканалпроекта. В табл. 2.6 при-
ведены основные параметры этих
флотаторов.
Флотаторы-отстойники пред-
ставляют собой радиальные отстой-
ники с встроенной внутри подвес-
ной флотационной камерой, с ком-
бинированным механизмом для рас-
пределения сточной жидкости, сгре-
бания пены и сбора осадка.
При проектировании флотато-
ров-отстойников следует принимать:
— высоту флотационной каме-
ры Як= 1,5 м;
— диаметр флотационной камеры
(м)> определяемый по формуле:
А =74ЧМ >
где — расход сточных вод, по-
ступающих на один флотатор-от-
стойник, м3/ч;
— скорость движения воды
во флотационной камере, равная
10,8 м/ч;
519
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
А—А
Рис, 2.15. Флотатор-отстойник производ и-
тельностью 150 и 300 м’/ч:
1 — подводящий трубопровод; 2 — водорас-
пределитель, 3 — механизм для сгребания пены
и сбора осадка, 4 — отводящий трубопровод,
5 — трубопровод отвода осадка; 6 — привод ме-
ханизма; 7 — псносборный лоток; 8 — трубо-
провод отвода пены, 9 — отвод конденсата; 10 —
подача воды на дождевание пены, 11 — подача
пара; 12 — флотационная камера; 13 — отстой-
ная зона; 14 — кольцевой водосборный лоток
Рис. 2.16 Флотатор-отстойник производи-
тельностью 600 и 900 м3/ч:
1—14 — см рис 2.15; 15 — токоприемник,
16 — пеноудерживающая стенка со щелевыми
отверстиями пропорционального типа для
пропуска сточных вод
Основные параметры флотаторов-отстойников
Таблица 2.6
Расчетный расход на один флотатор-отстойник Фф, м3/ч Флотационная камера Общие габариты
Диаметр DK, м Высота Нк, м Диаметр D&, м Высота /Л, м
150 3 1,5 3
300 4,5 •.’9
600 6 12
900 7,5 15
520
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
— продолжительность пребыва-
ния во флотационной камере — 5—
7 мин;
— высоту флотатора-отстойни-
ка Яф = 3 м;
— диаметр флотатора-отстойни-
ка Лф, определяемый по формуле:
где и0 — скорость движения воды в
отстойной зоне, равная 4,7 м/ч;
— общее время пребывания во
флотаторе-отстойнике — 20 мин;
— эффект задержания взвешен-
ных веществ — 73—86 % (соответ-
ственно при флотации без коагуля-
ции и с коагуляцией).
На рис. 2.17 представлен флота-
тор ВНИИводгео. Рабочий объем
флотатора над распределителем и
под ним разделен коаксиальными
цилиндрическими перегородками,
которые препятствуют образованию
циркуляционных потоков, что спо-
собствует более полному использо-
ванию объема.
Интересна конструкция флота-
тора (рис. 2.18), созданного на базе
тонкослойной ловушки, при совме-
стной работе ВНИИводгео и Союз-
водоканалпроекта.
Для очистки небольших расходов
нефтесодержащих сточных вод широ-
ко используется флотационная уста-
новка, разработанная в ЦНИИ МПС
(рис. 2.19). Особенностями этой уста-
новки являются камера смешения
циклонного типа, расположенная в
начале аппарата, и рассредоточенная
подача рециркуляционного водовоз-
душного потока воды.
Рис. 2.17. Флотатор ВНИИводгео:
1 — подача воды, насыщенной воздухом; 2 —
трубопровод для удаления пены; 3 — пено-
приемный карман; 4 — привод; 5 — скребок
для сгона пены; 6 — трубопровод очищенной
воды; 7 — полупогруженная кольцевая перего-
родка; 8 — распределительное устройство; 9 —
коаксиальные кольцевые перегородки; 10 —
скребок для удаления осадка; 11 — трубопро-
вод удаления осадка
Рис. 2.18. Тонкослойный отстойник-флотатор:
1 — исходная сточная вода; 2 — распределительная труба; 3 — тонкослойный блок; 4 — скребко-
вый транспортер; 5— поворотная маслосборная труба; 6 — камера смешения; 7— камера хлопьс-
образования; 8 — трубопровод подачи рециркуляционного потока, насыщенного воздухом; 9 —
пропорциональное водораспределительное устройство; 10 — скребковый транспортер; 11 — ка-
мера флотации; 12 — пеносборная поворотная труба; 13 — очищенная вода; 14 — гидроэлеватор
521
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.19. Схема флотационной уста-
новки ЦНИИ МПС:
/ — исходная вода; 2 — подача коагу-
лянта; 3 — смеситель гидроциклонно-
го типа, 4 — скребковый транспортер;
5 — первая ступень флотации; 6 — вто-
рая ступень флотации; 7 — отстойная
камера; 8 — водоприемный лоток, 9 —
очищенная вода; 10 — насос, 11 —
эжектор; 12 — сатуратор; 13 — диаф-
рагма; 14 — трубопровод распределе-
ния водовоздушной смеси; 15 — отвод
осадка; 16 — пеносборник
2.2.2. Импеллерные флотаторы
Импеллерную флотацию широ-
ко используют для процессов обо-
гащения сырья и очистки сточных
вод от веществ, легко переходящих
в пену. Недостатком этого вида фло-
тации является невозможность ис-
пользования коагулянтов, так как
при турбулентном перемешивании
воды происходит разрушение хлопь-
ев коагулянта.
Во флотационных машинах дис-
пергирование воздуха в воде произ-
водится с помощью мешалки (им-
пеллера). Схема установки очистки
сточных вод во флотационной ма-
шине импеллерного типа представ-
лена на рис. 2.20. Сточная вода по-
ступает во флотационную камеру 2
Рис. 2.20. Схема установки очистки сточных вод с использованием флотационной ма-
шины импеллерного типа:
/ — импеллер; 2 — флотационная камера; 3 — штуцер ввода исходной сточной воды; 4 —
электродвигатель; 5 — воздушная труба; 6 — отбойные перегородки; 7 — отверстия статора; 8 —
статор; 9 — штуцер вывода очищенной воды; 10 — штуцер вывода воздуха, 11 — пеноснима-
тель; 12 — псиосборный бункер; 13 — штуцер вывода пенного воздуха
522
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
через штуцер 3. В центре камеры ус-
тановлен импеллер 7, приводимый
в движение электродвигателем 4.
Импеллер закрыт статором 8. При
вращении импеллера образуется
зона пониженного давлении и че-
рез центральную трубу 5 подсасы-
вается воздух. Одновременно через
отверстия 7 на лопасти импеллера
поступает небольшое количество
воды, которая перемешивается с
воздухом и выбрасывается через бо-
ковые отверстия во флотационную
камеру. Отбойные перегородки 6
предназначены для гашения энер-
гии турбулентного потока, выходя-
щего из отверстий статора.
Во флотационной камере воз-
душные пузырьки прилипают к ча-
стицам и флотируют их на поверх-
ность воды. Пенный слой удаляется
с помощью пеносниматсля II в пе-
носборный бункер 12. Штуцеры 9,
10 и 13 предназначены соответствен-
но для вывода очищенной воды,
воздуха и пенного продукта.
Камера импеллерного флотато-
ра может иметь в сечении квадрат-
ную форму.
Основными расчетными пара-
метрами установки являются ко-
эффициент аэрации а, продолжи-
тельность пребывания воды в ап-
парате т и диаметр импеллера d.
Окружную скорость импеллера при-
нимают равной 10—15 м/с, а диа-
метр импеллера — не более 0,6 м.
Продолжительность флотации
зависит от свойств воды и приме-
сей и определяется эксперименталь-
но. Для ориентировочных расчетов
ее принимают равной 15—20 мин.
Коэффициент аэрации а = 0,35.
Камера флотационной машины —
квадратная со стороной b = 6d м.
Площадь камеры
f-b1 — 36 J2.
Рабочий объем аппарата вычис-
ляют по соотношению:
= hf = 36М2,
где h — высота водовоздушной сме-
си, м;
h = Hh ;
с' *ав’
Я — статический уровень воды
в камере, Па;
уав — удельный вес водовоздуш-
ной смеси (уав = 0,б7ув), Н/м3.
Статический уровень
где со — окружная скорость, м/с;
<р — коэффициент напора, рав-
ный 0,2—0,3.
Частота вращения импеллера
п = бОсо/(лб7)-
Необходимое число флотаторов
<2,/т 3
60Иф(1-а) JL
где Сж — расход жидкости через
флотатор, м3/с.
Мощность электродвигателя им-
пеллера N (кВт) равна:
№ адЛуюгп,
где т] — КПД импеллера, равный
0,2-0,3; Л л
(3 3
---------\Т Расход аэри-
3,6m (1 —ос) J
руемой сточной воды на одну ма-
шину, л/с.
523
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
2.3. Адсорбционное
и ионообменное оборудование
Адсорбция используется для глу-
бокой очистки вод замкнутого во-
допотребления и доочистки сточ-
ных вод от органических веществ,
в том числе и от биологически же-
стких. Ионный обмен является од-
ним из основных способов умягче-
ния, опреснения и обессоливания
вод, а также способом рекуперации
растворенных ионных компонентов.
В качестве адсорбентов исполь-
зуются активные угли различных
марок, характеристики которых
приведены в табл. 2.7.
Характеристика активных углей
Таблица 2.7
№ п/п Показатели Осветляющие древесные угли
марки А марки Б молотые марки МД
1 Основной размер зерен, мм <0,04 <0,04
2 Насыпная масса, г/л — — —
3 Содержание влаги, % 5 10 5 58 5 10
4 Содержание золы, % 5 ю 56 5 10
5 Прочность, % — — —
6 Динамическая активность — — —
7 Объем, см3/г общий микропор переходных пор макропор 0,26 0,27 0,26 0,27 0,22 0,18
№ п/п Рекупсра- ционный уголь Газовые угли
марки АР-3 марки АГ-2 марки БАУ марки КАД- йодный марки КАД- молотый марки СКТ
1 1—5,5 1—3,5 1—3,5 1—5 <0,04 1—3,5
2 550 600 260 380 — 420
3 5 15 5 5 5 10 55 5 10 5 5
4 — — 58 — — 5 15
5 £90 >70 — £60 — >65
6 >115 г/л ио бензолу £ 45 мин по бензо- лу £ 35 % по хлору £ 55 % по йоду £ 80 % по йоду £ 50 % по бензолу
7 0,7 0,6 1,5 1,0 — 0,98
8 0,33 0,3 0,23 0,34 0,12 0,51
9 0,07 0,05 0,08 0,15 0,11 0,20
10 0,3 0,22 1,19 0,51 — 0,27
524
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Отечественные ионообменные
смолы выпускаются четырьмя за-
водами: химическим комбинатом
г. Черкассы (КУ-2-8, КУ-2-8чС,
КУ-2-20, КУ-2-23, АВ-29-12П,
АН-21, АН-22-8, АН-221), заводом
«Карболит» г. Кемерово (КУ-2-8,
КБ-2, КБ-2-4, КБ-2-7П, КБ-2-10П,
КБ-4, КБ-4П-2), Новокемеровским
химическим комбинатом г. Ке-
мерово (КУ-2-8чС, АВ-17-8, АВ-17-
8чС, АН-18-8, АН-18П) и заводом
пластических масс г. Нижний Та-
гил (КУ-1, АН-1, АВ-16Г, ЭДЭ-
10П, АН-2ФН, АН-31). Зарубежные
аналоги отечественных ионитов
приведены в табл. 2.8.
Свойства ионообменных смол
даны в табл. 2.9—2.16.
Таблица 2.8
Зарубежные аналоги отечественных ионитов
Отечественные иониты Зарубежные аналоги
КУ-2-8 Амберлит IR-120, дауэкс-50, диайон SK-1 А, зеролит 225, имак С-12, лсватит S-100, вофатит KRS-200, варион KS, дуолайт С-20, алласьон CS, кастель С-300Р, катекс 5
КУ-23 Лсватит SP-120, кастель С-300Р, амберлит 200, амберлит 15А, варион KSM
КБ-2, КБ-2-4 Варион KS, вофатит СР, дуолайт СС-3, йонак С-270, пермутит Н-70, пермутит С
КБ-2-7П, КБ-2-ЮЛ Варион KSM, дуолайт С-464, имак Z-5
КБ-4, КБ-4П-2 Амберлит IRC-50, варион СР, зеролит 226, цсокарб 226
АВ-17-8 Амберлит IRA-400, дауэкс-1, зеролит FF, дуолит А-101D, кастель А-500, диайон SA-10A, вофатит SBW, леватит М-500, варион АТ-660
АВ-29-12П Дуолайт А-162, варион AMD, диайон РА-404, леватит МР-600, амберлит А-29, амберлит IRA-910, релит 2 AS
АН-22-8 КУ-1 Варион AED Амберлит IRA-100, йонайк С-200, вофатит К
ЭДЭ-10П Дуолайт А-30, кастель А-100, вофатит L-150, вофатит L-160, вофатит L-165
АН-2ФН Амберлит IR-4B
525
Таблица 2 9
Свойства сильнокислотных катионитов
Показатели КУ 2-8 КУ 2-8чС КУ -2-20 КУ 1 КУ 23
высшая дивинилбензол по рообразователь
категория качества 1 сорт 10 60 12 80 15 100 30 100
Г ранулометрический состав размер зерен, мм 0315- 1.25 0.4- 1.25 0,315 - |.25 0.4- 2,0 0315- 1.25 0315-1,25
содержание рабочей фракции. %, не менее 96 94 95 95 92 95 95 95 95
эффективный размер зерен, мм, не более 0,5 0,5 0,5 - - -
коэффициент однородности, не более 1,6 1.7 1,6 —
Содержание влаги, % 50- -60 50- -60 50- -60 30—40 45- 55 55 70 60- 70 60- 70 60- 70
Удельный объем в Н-форме. см3О, не более 2,9 2,9 з.о 2,0 3,3 4,7 4,1 3,8 4,1
Удельная поверхность, м2'т - - 5— 15 20- -30 30- 40 55—70
Статическая обменная емкость, mi-экв/мл. не менее полная 1.70 1,65 1,65 2,10 130 1,00 1,15 1,25 0,95
равновесная 1.6 1,5 С5 0,6 0,9 1,0 1.1 0,85
Динамическая обменная емкость, экв/м3 не менее с полной регенерацией ионита 1300 550
с заданным расходом регенерирующего вещества 520 500 400 400 400
Окисляемость фильтрата в пересчете на Ог, мг/I нс более 03 0.3 0.8 4.5 -
Осмотическая стабильность, %, не менее — — 90 85 80 90 85 85 85 85
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.10
Свойства слабокислых катионитов Кемеровского завода «Карболит»
Показатели КБ-2 КБ-2-4 КБ-4 КБ-4П-2 КБ-2-7П КБ-2-10П КБ-4-10П
Гранулометрический состав: размер зерен, мм 0,315—1,6 0,315—1,6 0,315—1,6 0,315—1,6 0,315—1,6 0,315—1,6 0,315—1,6
содержание рабочей фракции, %, не менее 93 90 90 95 95 95 95
эффективный размер зерен, мм, не более 0,5 — 0,5 0,6 0,5 — —
коэффициент однородности, не более 2,0 — 2,0 2,0 1,8 —
Содержание влаги, % 70—80 65—75 55—65 65—75 75—85 65—75 60—70
Удельный объем, см3/г, не более: в Н-форме 4,0 3,5 2,5 2,8 4,5 3,0 3,3
в Na-форме 9,0 6,5 4,0 6,0 10,0 5,5 5,0
Полная статическая обменная емкость, мг-экв/мл, не менее 2,5 2,7 3,0 3,4 2,2 3,0 2,7
Окисляемость фильтрата в пересчете на О2, мг/г, не более 1,0 1,0 1,0 — 1,0 1,0 1,0
Осмотическая стабильность, %, не менее 60 — 60 75 — — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2 11
Свойства сильноосновных анионитов
Показатели АВ- 7-8 АВ-17-8чС АВ-16ГС АВ-29-12П АВ-17П
высшая ка- тегория ка- чества 1 сорт высшая ка- тегория ка- чества 1 сорт АВ-17 1011/0.6 АВ-17 10П/0.8 АВ-17 12П/1.0
Гранулометрический состав размер зерен, мм 0,355—1,25 0,315-1,25 0,4—1,25 0,4- 1,25 04—1,6 0,315- 1,25 0,315—1,25 0,315—1,25 0,315—1,25
содержание рабо чей фракции %, не менее 94 93 95 94 92 92 90 90 90
эффективный раз- мер зерен, мм. не более 0,6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.65
коэффициент од- нородности, не более 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 -
Содержание влаги, % 35—50 35- -50 — — 60—65 55- -65 40--60 40—60 50— 70
Удельный объем в ОН-форме, см3/г 3,0 ± 0.3 3.0 ±0.3 3,0 ±0.3 3.0 ± 0,3 4 4 + 0.4 3.7 ±0.3 4.0 ± 0.5 4,2 ± 0.5 4.5 ± 0.5
Удельная поверх ность, м2/г — — 25—35 10- 20 15 25 20- 30
Статическая обменная емкость, экв/мл, не менее полная 1,10 1,00 1,15 1,10 1,70 0,90 0,80 0,75 0,60
равновесная 1,00 0,90 1,05 1,00 - 0,60 0,70 0,65 0,50
Динамическая обмен- ная емкость экв/м3 нс менее 690 680 930 930 — 600 550 — —
Окисляемость фильт рата в пересчете на 0^ мг/л. не более 0.65 0.7 0 7 0.7 — —
Осмотическая ста бильность, %, не менее 90 85 85 85 80 85 90 —
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.12
Свойства слабоосновных анионитов
Показатели АН-1 АН-2ФН АН-31 АН-18-8 АН-21 ЭДЭ-10П АН-22-8 АН-221 АН-18П
АН-21-6 АН-21- 14 АН-18- 10П АН-18- 12П
Г ранулометрический состав: размер зерен, мм 0,4—2,0 0,4—2,0 0,4—2,0 0,315— 1,25 0,315— 1,25 0,315— 1,25 0,4—1,8 0,315— 1,25 0,315— 1,25 0,315— 1,25 0,315— 1,25
содержание ра- бочей фракции, %, не менее 95 92 92 92 90 90 92 92 90 92 92
эффективный размер зерен, мм, не более — — 0,6 0,6 — — — 0,5 —” —- —.
коэффициент од- нородности, не более — — 3,0 1,6 — — — 1,8 — — •—
Содержание влаги, % 40—50 < 10 £ 10 30—50 30—50 20—40 £10 30—50 40—60 35—60 35—60
Удельный объем в ОН-ф фме, см3/г 2,7 ± ОД 2,6 ±0,3 3,3 ±0,2 2,3 ±0,2 2,1 ±0,3 1,8 ±0,2 3,4 ±0,2 2,3 ±0,3 2,7 ±0,5 3,5 ±0,3 3,2 ±0,3
Удельная поверх- ность. м2/г — — — — — — — 55—65 15—25 25—35
Потная статическая обменная емкость, экв/л, не менее 1,7 2,6 2,6 1,4 1,85 1,1 2,3 2,0 1,25 1,0 1,1
Динамическая об- менная емкость, экв/м3, не менее 1100 1700 1200 650 — — 1000 1000 800 — —
Окисляемость фильт- рата в пересчете на Ог, мг/л, не более 4,0 3,5 0,7 1,0 — — 4,0 — — — —
Осмотическая стабиль- ность,^ не менее 80 60 80 80 — — 80 85 85 95 95
гасть VI/ Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2.13
Свойства ионообменных мембран Щекинского химического комбината
Показатели МК-40 МА-40 МК-41 МК-41 МК-42 МК-40Л МА-41 Л МА-43Л
Марка ионита КУ-2 ЭДЭ-10П КФ-1 АВ-17 КБ-4 КУ-2 АВ-17 АВ-23
Функциональные группы -SO3 -NR3 = NH sN -РО,Н2 -N(CH3)3 -СООН -SO3 -N(CH3)3 -CsH4NCH3
Содержание ионита, % 65 55 65 65 60 60 60 60
Прочность при разрыве в на- бухшем состоянии, Па, не ме- нее 1300 1300 1200* 1300 1300 1200 1200 1200
Относительное удлинение размеров при разрыве, %, не менее 20 20 20 20 20 12 15 15
Изменение размеров при на- бухании, %. по длине 8±2 8±2 7±2 8±2 8±2 5±3 5±3 5±3
по толщине 30±5 30 ±5 40±5 30 ±5 ЗО±5 40 ±10 30 ± 10 40 ±10
Содержание влаги, %, не более 40 + 5 40 + 5 30 40 + 5 32 45 45 45
Полная обменная емкость по 0,1 н. НС1 (или NaOH), мг-экв/г 2,6 ±0,3 3,8 ±0,4 <4,0 2,0 ±0,3 3,4 2,5 ±0,5 2,0 ±0,5 1,8 ±0,5
Электрическое сопротивление в 0,6 н NaCl, не более поверхностное, Ом 12 12 20** 20 10 12 30 25
удельное, Ом см 220 240 350** 350 225 260 450 300
Число переноса в 0,01/0,2 н NaCl, доли, не менее 0,98 0,94 0,98** 0,96 0,92** 0,97 0,96 0,96
Армирующая ткань Капрон Лавсан
* Прочность при продавливании 95 Н/см^ * * Определение проведено в растворах NaOH.
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.14
Свойства ионообменных мембран Свердловского химического комбината
Показатели МКК-1 МАК-1 МАК-2 МАК-6 МАК-8 МАЛ-2 МАЛ-6 МАЛ-8
Марка ионита КУ-2 ЭДЭ-10П AM Сильноосновные четвертичные аминоэфирные смолы
Функциональные группы -SO3 ill и I 2! 2! Z + Я -N(CH3)3 -NR3 ✓ NR3 ^NRj -N(CH3)3 -NR3 /NR3 ^NR3
Прочность при разрыве, Па 1000—1100 1100—1200 1000—1100 900—1000 900—1000 1500—1600 1500—1600 1500—1600
Набухаемость в воде, % 7—9 8—10 7—9 7—10 7—10 3—4 3-—4 3—4
Удельное электрическое сопро- тивление в 1 н. NaCl, Ом - см 100—130 140—160 120—140 110—130 110—130 200—250 180—220 180—220
Селективность в 0,1 н. NaCl 0,95 0,95 0,95 0,955 0,955 0,95—0,96 0,95— 0,96 0,95—0,96
Размеры мембраны, мм Непрерывная лента шириной 1000 мм 1000x500 1000x500
Армирующая ткань Капрон Лавсан
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2.15
и»
to
Свойства ионообменных волокон
Волокно Полная обменная емкость (статическая), мг-экв/г в растворе Физико-механические свойства Объемное набухание, %, в растворе Равновесная влажность, %
0,1 н. NaOH 0,1 н. НС1 0,1 н. NaCl Толщина, текс Прочность гс/текс Удлинение, % воды 5% H2SO4 5% NaOH
ВИОН АН-1 — 2,0—2,5 — 0,33—0,40 12—14 40-50 7—8 140 7—8 4—5
ВИОН АС-1 — 2,0—2,5 0,8—1,1 0,35—0,43 8—10 40—50 23 50 25 8—10
ВИОН КН-2 4,5—6,0 — — 0,35—0,43 6—10 18—25 40—50 40—50 150—200 15—20
Таблица 2.16
Свойства ионитовых порошков
Показатели ПКУ-2-8-Ч-Н nKy-2-8-4-NH4 ПАВ-17-8-Ч-ОН ПКУ-2-S-Na ПСГ-1-Н ПКФ-1-Na ПАН-31 КУ-2П
Гранулометрический состав; размер частиц, мкм 20—130 20—130 5—90 5—60 5—50 5—50 5—50 —
содержание рабочей фракции, %, не менее 95 95 95 95 95 95 95 —
эффективный размер частиц, мкм 50 50 50 30 20 20 20 50
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Схемы установок адсорбционной
очистки. В промышленности процесс
адсорбции осуществляют по перио-
дической, полупериодической и не-
прерывной технологическим схемам.
В качестве адсорбентов используют
гранулированные (крупнозернистые),
мелкозернистые и высокодисперсные
(пылевидные) активные угли. Наи-
более простой, с технологической
точки зрения, является схема пери-
одического процесса адсорбции. При
периодической адсорбции в качестве
адсорбента обычно используют вы-
сокодисперсныс активные угли, при-
чем адсорбцию проводят в одну или
несколько ступеней. На рис. 2.21 при-
ведена принципиальная схема уста-
новки трехступенчатой периодичес-
кой адсорбции. Остаточная концент-
рация адсорбата в воде Сп при мно-
гоступенчатой адсорбции определя-
ется согласно соотношению
V
С-~ g С"’
лхадсо у
где V — объем сточных вод;
п — число ступеней адсорбции;
^адС ~ константа адсорбционно-
го равновесия;
g — количество адсорбента;
Со — концентрация вещества в
исходной сточной воде.
Количество адсорбента, необхо-
димое для достижения заданной
концентрации адсорбата в воде,
определяется из уравнения:
£ =---------.
а
В производственных условиях
адсорбционного равновесия, как
правило, не достигается и степень
использования активного угля
обычно составляет:
К = = яо,7-0,8,
* С0-Сгав11
где а^ — фактическое значение ад-
сорбции;
а — теоретическое значение ад-
сорбции;
— остаточная концентрация
вещества в очищенной воде.
Периодическую многоступен-
чатую адсорбцию можно осущест-
вить в противоточном варианте
(рис 2.22), тогда:
( g
со
с — у >________
'“'л , ytl
Адсорбент
Исходная I
сточная"] Т
сточная
вода
Адсорбент
Отработанный
адсорбент
Адсорбент
Отработанный
адсорбент
Очищенная
сточная вода
Отработанный
адсорбент
1
Рис. 2.21. Схема трехступенчатой адсорбционной установки с последовательным введе-
ние адсорбента:
1 — мешалка, 2 — отстойник
533
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.22. Схема трехступенчатой адсорбционной установки с противоточным введени-
ем адсорбента:
I — мешалка; 2 — отстойник; 3 — приемник адсорбента; 4 — насос
В этом случае требуется значи-
тельно меньшее количество ад-
сорбента, периодическая схема ад-
сорбции превращается в схему не-
прерывной многоступенчатой про-
тивоточной адсорбции. Однако та-
кие установки дороги и сложны в
эксплуатации.
Наибольшее практическое при-
менение до настоящего времени
получили установки полупериоди-
ческого действия (непрерывного по
воде и периодического по углю), в
которых осуществляется адсорбци-
онная очистка в неподвижном (ста-
ционарном) слое гранулированно-
го зерненого активного угля в ди-
намических условиях. Адсорбция в
динамических условиях в стацио-
нарном слое позволяет более пол-
но использовать емкость адсорбен-
та, получать устойчивые надежные
результаты.
Как пример, на рис. 2.23 приве-
дена схема очистки сточных вод от
нитропродуктов.
Сточные воды с содержанием
100—400 мг/л нитропродуктов по-
Рис. 2.23. Схема установки для сорб-
ции из воды нитропродуктов акти-
вированным углем:
1 — сборник сточных вод; 2 — сточная
вода; 3 — напорная емкость; 4 — регу-
лятор скорости напора; 5 — очищенная
вода; 6 — колонна; 7 — охлаждающая
вода; 8 — конденсатор; 9 — конденсат;
10 — растворитель; 11 — сборник ра-
створителя; 12 — сборник экстракта;
13 — экстракт на ректификацию; 14 —
острый пар
534
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
ступают в емкость, из которой их
подают в напорный бак, а затем че-
рез регулятор потока в нижнюю часть
одной из колонн. Нагрузка составляет
3 м2/(м2 ч). Первые порции очи-
щенной воды содержат 2—4 мг/л
нитропродуктов, затем концентра-
ция начинает постепенно повы-
шаться После повышения концен-
трации нитропродуктов в сточных
водах до 20 мг/л колонну останав-
ливают на регенерацию.
Отработанный уголь регенери-
руют растворителями с последую-
щей отгонкой их следов острым па-
ром. Рециркуляцию растворителя
осуществляют до тех пор, пока
концентрация нитропродуктов в
нем не составит 20—50 r/л. Затем
его заменяют свежей порцией;
объем первой порции растворите-
ля равен трем-четырем объемам ак-
тивированного угля в колонне. В ка-
честве растворителей применяют
бензол, метанол, этанол, метилен-
хлорид. Отработанный растворитель
(экстракт) направляют на пере-
гонку. Регенерированный раствори-
тель возвращают в цикл очистки,
а нитропродукты — на использо-
вание в основном технологическом
процессе.
Технологические схемы и обо-
рудование для ионообменной очи-
стки сточных вод являются анало-
гичными технологическим схемам
и аппаратуре очистки сточных вод
методом адсорбции, поэтому далее
анализ основных типов оборудова-
ния будет проведен одновременно
для обоих процессов, хотя описа-
ние оборудования будет осущест-
вляться на примере адсорбционных
аппаратов.
2.3.1. Аппараты с неподвижным
слоем
Принцип действия таких аппа-
ратов заключается в фильтровании
жидкости через неподвижный слой
адсорбента до проскока в фильтрат
извлекаемых веществ в количестве,
превышающем заданный по техно-
логическим условиям предел, на-
пример, до появления в фильтрате
концентрации вещества, превыша-
ющей его предельно допустимую
концентрацию (ПДК) в водоеме,
либо допустимый уровень содержа-
ния органических веществ в техни-
ческой воде в случае возврата очи-
щенных стоков на предприятие. Они
выполняются закрытыми (напорны-
ми) в виде стальных цилиндри-
ческих колонн (рис. 2.24), рассчитан-
ных на работу под давлением, или
открытыми (безнапорными) в виде
резервуаров прямоугольного или
круглого сечения (рис. 2.25). Каждый
адсорбер оборудуется необходимым
числом задвижек и вентилей для
управления работой аппарата, отбо-
ра проб воды и выпуска воздуха или
газов, попадающих в адсорбер вме-
сте с очищаемой водой.
Направление движения жидко-
сти в адсорберах с неподвижным
слоем может быть как сверху вниз,
так и снизу вверх. При фильтрова-
нии воды сверху вниз верхний слой
активного угля наряду с поглоще-
нием растворенных органических
загрязнений задерживает высоко-
дисперсные взвеси, если предвари-
тельно они не были удалены из
сточной воды. Накопление осадка в
слое загрузки является крайне не-
желательным явлением, так как
вследствие этого уменьшается сво-
535
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.24. Схема вертикального напорного аппарата:
1 — корпус; 2 — неподвижный слой активного угля; 3 — отбойник; 4 — трубопровод подачи
очищаемой сточной воды; 5— трубка для сброса воздуха; 6— люк; 7 — трубопровод гид-
ровыгрузки активного угля; 8 — трубопровод отвода очищенной воды; 9 — трубопровод подачи
взрыхляющей воды; 10 — распределительная система труб
Рис. 2.25. Схема безнапорного железобетон-
ного адсорбера:
1 — корпус; 2 — активный уголь, 3 — желоб
для сбора очищенной воды; 4 — дренажная
система; .5 — поддерживающие гравийные
слои; 6 — трубопроводы поверхностной про-
мывки слоя адсорбента; 7 — трубопровод по-
дачи очищаемой сточной воды; 8 — трубо-
провод отвода очищенной воды; 9 — трубо-
провод подачи взрыхляющей воды
бодный объем межзернового про-
странства слоя угля и увеличивает-
ся гидравлическое сопротивление
загрузки.
В ряде случаев рост потери напо-
ра в слое происходит настолько бы-
стро, что адсорбционную колонну
приходится останавливать на про-
мывку значительно раньше, чем на-
ступает проскок адсорбируемого ве-
щества в фильтрат. Поэтому в ад-
сорбционных аппаратах, предназна-
ченных для фильтрования воды
сверху вниз, предусматривают воз-
можность подачи ее для поверхно-
стной промывки слоя адсорбента
(см. рис. 2.25), т.е. для отмывки верх-
них слоев загрузки, где накаплива-
ется основная масса взвешенных ве-
ществ. В адсорберах с движением очи-
щаемой жидкости снизу вверх при-
ходится производить отмывку всего
536
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
неподвижного слоя в случае его коль-
матации тонкодисперсной взвесью.
Предложенная фирмой «Энви-
ротек» колонна имеет особую сис-
тему ввода и вывода воды (рис. 2.26),
обеспечивающую при соединении
двух таких колонн в единую систе-
му возможность проведения обра-
ботки стоков в последовательно-
реверсивном режиме.
Аппарат имеет цилиндрический
корпус 72, загруженный слоем гра-
нулированного активного угля 13.
Адсорбент засыпается на перфори-
рованную плиту 14, через которую
жидкость проходит равномерным
потоком вверх и в которой провал
зерен активного угля предотвраща-
ется вставленными в ее отверстия
насадками. Для подачи очищаемой
воды в аппарат служат два патруб-
ка 2 и 9, оборудованные запорны-
ми клапанами 1 и 8. Во время рабо-
ты колонны патрубки открываются
попеременно, и, соответственно,
изменяется точка ввода жидкости в
колонну. Через патрубок 3 в аппа-
рат поступает свежий и регенери-
рованный активный уголь, а отра-
ботанный уголь выгружается через
систему труб 10. Системы отвода
очищенной воды, расположенные
над слоем угля, размещены в двух
уровнях 4 и 7 В конструктивном от-
ношении они идентичны и состоят
из желобов 6 и сборника 5, смонти-
Рис. 2.26. Схема аппарата фирмы «Энвиротек»;
1, 8 — запорные клапаны; 2, 9 — патрубки подачи очищаемой сточной воды, 3 — патрубок для
ввода свежего и отрс генерированного активного угля; 4,7— соответственно нижняя и верхняя
системы отвода очищенной воды; 5 — сборник очищенной воды, 6 — желоба для сбора очищен-
ной воды, 10 — система труб для отвода отработанного адсорбента; 11 — коллектор отвода отра-
ботанного активного угля; 12 — корпус, 13 — активный уголь, 14 — перфорированная плита
537
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
рованного на боковой стенке кор-
пуса. Очищенная вода выходит из
аппарата либо через выходной пат-
рубок 7 верхней дренажной систе-
мы, либо через патрубок 4 нижней
отводной системы.
На рис. 2.27 показана схема рабо-
ты двух последовательно соединен-
ных колонн. Сточная вода подается
по трубопроводу 1 и поступает в ту
или иную колонну в зависимости от
положения клапанов. Верхние выход-
ные патрубки 4 соединены с вход-
ными патрубками 5. На рис. 2.27, а
приведена схема соединения, когда
сточная вода подастся сначала в ап-
парат 5, а затем в аппарат 6. Обрат-
ное движение потока очищаемой
жидкости показано на рис. 2.27, 6.
Простота и надежность работы
аппаратов с неподвижным слоем
обусловили их широкое применение
в технологии очистки сточных вод.
Аппараты с неподвижным слоем ис-
пользуются на установках большой и
малой производительности для очи-
стки общезаводских промышленных
сточных вод, а также для доочистки
биологически очищенных стоков.
Наибольший опыт в разработке
ионообменной аппаратуры с непод-
вижным слоем накоплен в тепло-
энергетике, где данные аппараты
применяют в системах водоподго-
товки. На рис. 2.28—2.29 приведены
конструкции натрий-катионитных
фильтров первой ступени, а в табл.
2.17—2.18 даны технические харак-
теристики данных фильтров.
На рис. 2.30—2.31 приведены кон-
струкции натрий-катионитных
фильтров второй ступени, а в табл.
2.19—2.20 даны их технические ха-
рактеристики и основные размеры.
На рис. 2.32—2.33 приведены кон-
струкции водород-катионитных
фильтров первой ступени, а в табл.
2.21—2.22 даны их технические ха-
рактеристики и основные размеры.
На рис. 2.34—2.35 приведены кон-
струкции водород-катионитных
фильтров второй ступени, а в табл.
2.23—2.24 даны их технические ха-
рактеристики и основные размеры.
На рис. 2.36—2.37 приведены кон-
струкции угольных фильтров и филь-
тров смешанного действия, а в табл.
2.25—2.28 даны их технические харак-
теристики и основные размеры.
Все представленные выше кон-
струкции ионообменных фильтров
могут использоваться в качестве ад-
сорберов с неподвижным слоем ад-
сорбента.
Рис. 2.27. Схема подключения адсорберов фирмы «Энвиротек»:
/ — трубопровод подачи сточных вод; 2 — запорные клапаны, 3, 6 — адсорбционные аппара-
ты; 4 — патрубки отвода очищенной воды; 5 — патрубки подачи сточной воды в аппараты
538
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.28. Фильтры натрий-катионитные пер-
вой ступени, вертикальные, параллельно-
точные ХВ-040-1, ХВ-040-2;
] — подвод обрабатываемой воды; 2 — выход
обработанной воды; 3 — подвод промывочной
воды; 4 — спуск промывочной воды; 5 — под-
вод регенерационного раствора; 6 — спуск от-
мывочной воды и первого фильтрата; 7 — шту-
цер для гидровыгрузки фильтрующего материала
Рис. 2.29. Фильтры натрий-катионитные пер-
вой ступени, вертикальные, параллельно-
точные N-2; N-2,6; N-3; N-3,4:
Обозначения тс же, что на рис. 2.28
539
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Техническая характеристика
Таблица 2.17
Показатели Шифр
ХВ-040-1 ХВ-040-2 N-2 N-2,6 N-3 N-3,4
Площадь фильтрования, м2 0,8 1,78 3,14 5,3 7,1 9,1
Диаметр фильтра, м 1,0 1,5 2,0 2,6 3,0 3,4
Высота фильтрующего слоя, м 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 2,5
Количество загружаемого фильтрующего материала: объем, м3 1,6 3,56 7,85 13,25 17,75 22,75
масса сульфоугля, КУ-2, т 1, 1 2,5 5,5 9,3 12,4 16,0
Число щелевых колпачков: рабочих 32 80 — — — —
запасных 7 16 — — — —
Масса, кг: конструкции 1015 1655 2590 4310 5260 7460
арматуры 115 185 116 300 340 450
Нагрузочная масса, т 5,0 10,0 15,0 27,0 41,0 47,0
Основные размеры (в мм)
Таблица 2.18
Обозначение Шифр
ХВ-040-1 ХВ-040-2 N-2 N-2,6 N-3 N-3,4
0у 1000 1500 2000 2600 3000 3400
Н 3592 3919 4870 5195 5460 5724
L 650 870 1170 1430 1700 1895
Ц 670 900 1170 1480 1680 1900
Гг 586 665 973 970 872 1245
М 720 1000 1400 1600 2000 2200
А _ 50 80 125 150 150 200
Д'у 50 50 80 80 100 100
50 80 80 100 125 125
Л 100 100 100 100 100 100
540
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.30. Фильтры натрий-катионитные вто-
рой ступени, вертикальные, параллельно-
точные ХВ-041-1, ХВ-041-2:
1 — подвод обрабатываемой воды, 2 — выход
обработанной воды: 3 — подвод промывоч-
ной воды; 4 — спуск промывочной воды; 5 —
подвод регенерационного раствора; 6— спуск
отмывочной воды и первого фильтрата; 7 —
штуцер для гидроперегрузки фильтрующего
материала
Рис. 2.31. Фильтры натрий-катионитные вто-
рой ступени, вертикальные, параллельно-
точные 2N-2; 2N-2.6; 2N-3:
Обозначения те же, что на рис. 2 30
541
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Техническая характеристика
Таблица 2.19
Показатели Шифр
ХВ-041-1 ХВ-041-2 2N-2 2N-2.6 2N-3
Площадь фильтрования, м2 0,8 1,78 3,14 5,3 7,1
Диаметр фильтра, м 1,0 1,5 2,0 2,6 3,0
Высота фильтрующего слоя, м 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Количество загружаемого фильтрующего материала объем, м3 1,2 2,7 4,7 8,0 10,0
масса сульфоугля, КУ-2, т 0,84 1,9 3,30 5,60 7,50
Число щелевых колпачков рабочих 68 176 — —
запасных 14 35 — — —
Масса, кг: конструкции 927 1575 2116 3757 4785
арматуры 143 240 281 375 669
Нагрузочная масса, т 3,5 7,5 13,1 20,0 30,0
Основные размеры (в мм)
Таблица 2.20
Обозначение Шифр
ХВ-041-1 ХВ-041-2 2N-2 2N-2.6 2N-3
0У 1000 1500 2000 2600 3000
Н 2917 3303 3620 4000 4370
L 650 570 1170 1430 1700
Ц 700 975 1170 1430 1700
L-i 610 691 990 1000 920
М 720 1000 1400 1600 2000
Л 80 125 150 200 250
Д', 50 80 80 80 100
Jf, 50 50 80 100 125
Jf, 100 100 100 100 100
542
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.32. Фильтры водород-катионитные
первой ступени, вертикальные, парал-
лельноточные ХВ-042-1, ХВ-042-2:
1 — подвод обрабатываемой воды; 2 — выход
обработанной воды: 3 — подвод промывоч-
ной воды; 4 — спуск промывочной воды; 5 —
подвод регенерационного раствора, 6 — сток
отмывочной воды и первого фильтрата, 7 —
штуцер для гидровыгрузки фильтрующего
материала
Рис. 2.33. Фильтры водород-катионитные
первой ступени, вертикальные, парал-
лельноточные В-2; В-2,6; В-3; В-3,4:
Обозначения тс же, что па рис 2.32
543
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.21
Техническая характеристика
Показатели Шифр
ХВ-042-1 ХВ-042-2 В-2 В-2,6 В-3 В-3,4
Площадь фильтрования, м2 0,8 1,78 3,14 5,3 7,1 9,1
Диаметр фильтра, м 1,0 1,5 2,0 2,6 3,0 3,4
Высота фильтрующего слоя, м 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 2,5
Количество загружаемого фильтрующего материала; объем, м3 1,6 3,56 7,85 13,25 17,75 22,75
масса сульфоугля, КУ-2, т 1,1 2,5 5,9 9,3 12,4 16,0
Число щелевых колпачков: рабочих 32 80 _ — ——
запасных 7 16 — — — —
Масса, кг конструкции 1025 1655 2595 4310 5260 7500
арматуры 80 165 223 358 442 449
Нагрузочная масса, т 5 10 15 27 36 47
Основные размеры (в мм)
Таблица 2.22
Обозначение Шифр
ХВ-042-1 ХВ-042-2 В-2 В-2,6 В-3 В-3,4
0У 1000 1500 2000 2600 3000 3400
Н 3597 3924 4870 5195 5460 5724
L 650 870 1170 1430 1700 1895
Ц 670 900 1170 1480 1680 1900
l2 586 665 973 970 872 1245
М 720 1000 1400 1600 2000 2200
Ду 50 80 125 150 150 200
Д'у 50 50 80 80 100 100
д;, 50 80 80 100 125 125
Д’, 100 100 100 100 100 100
544
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.34. Фильтры водород-катионитные
второй ступени, вертикальные, парал-
лельноточные XB-043-I, ХВ-043-2:
1 — подвод обрабатываемой воды, 2 — выход
обработанной воды, 3 — подвод промывоч-
ной воды; 4 — спуск промывочной воды, 5 —
подвод регенерационного раствора; 6 — спуск
отмывочной воды и первого фильтрата; 7 —
штуцер для гидровыгрузки фильтрующего
материала
Рис. 2.35. Фильтры водород-катионитные
второй ступени, вертикальные, парал-
лельноточные 2В-2; 2В-2,6; 2В-3:
Обозначения те же, что на рис. 2 34
545
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Техническая характеристика
Таблица 2.23
Показатели Шифр
ХВ-043-1 ХВ-043-2 2В-2 2В-2,6 2В-3
Площадь фильтрования, м2 0,8 1,78 3,14 5,3 7,1
Диаметр фильтра, м 1,0 1,5 2,0 26 3,0
Высота фильтрующего слоя, м 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Количество загружаемого материала: объем, м3 1,2 2,7 4,7 8,0 10,7
масса сульфоугля, КУ-2, т 0,84 1,90 3,30 5,60 7,50
Число щелевых колпачков: рабочих 68 176 — - = ——
запасных 14 35 — — —
Масса, кг: конструкции 935 1579 2117 3788 4893
арматуры 115 211 280 405 408
Нагрузочная масса, т 3,5 7,6 13,1 20 0 30,0
Таблица 2.24
Основные размеры (в мм)
Обозначение Шифр
ХВ-043-1 ХВ-043-2 2В-2 2В-2,6 2В-3
0у 1000 1500 2000 2600 3000
Н 2922 3308 3620 4000 4370
L 650 870 1170 1430 1700
h 700 975 1170 1500 1730
L1 609 697 990 1000 1110
М 720 1000 1400 1600 2000
Ду 80 125 150 200 200
£ 50 80 80 80 100
50 50 80 100 125
д1, 100 100 100 100 100
546
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.36. Фильтры угольные, вертикальные
У-2; У-2,6; У-3, У-3,4:
1 — подвод обрабатываемой воды, 2 — выход
обработанной воды; 3 — подвод взрыхляю-
щей воды, 4 — спуск взрыхляющей воды, 5 —
спуск воды; 6 — штуцер для гидровыгрузки
фильтрующего материала
Рис. 2.37 Фильтры смешанного действия с
внутренней регенерацией ФСД-2, ФСД-
3,4 (опытный):
1 — подвод обрабатываемой воды; 2 — выход
обработанной воды, 3 — подвод взрыхляющей
воды; 4 — подвод регенерационного раствора
щелочи; 5 — подвод регенерационного раство-
ра кислоты, 6 — подвод сжатого воздуха, 7 —
спуск, 8 — штуцер для пировыгрузки катио-
нита; 9 — штуцер для гидровыгрузки анионита
547
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Техническая характеристика
Таблица 2.25
Показатели Шифр
У-2 У-2,6 У-3 У-3,4
Площадь фильтрования, м2 3,14 5,3 7,1 9,1
Диаметр фильтра, м 2,0 . 2,6 3,0 3,4
Высота фильтрующего слоя, м 2,5 2,5 2,5 2,5
Количество загружаемого фильтрующего материала объем, м3 7,85 13,2 17,8 22,8
масса активированного угля, т 1,73 2,9 3,9 5,0
Масса, кг конструкции 2610 4350 5305 7535
арматуры 222 275 330 430
Нагрузочная масса, т 15 27 36 47
Основные размеры (в мм)
Таблица 2.26
Обозначение Шифр
У-2 У-2,6 У-3 У-3,4
0У 2000 2600 3000 3400
Н 4870 5195 5460 5724
L 1170 1430 1700 1895
ti 1170 1480 1680 1900
Ц 973 970 872 1245
М 1400 1600 2000 2200
Ду 125 150 150 200
д> 80 100 125 125
д. 100 100 100 100
Техническая характеристика
Таблица 2.27
Показатели Шифр
ФСД-2 ФСД-3,4 (опытный)
Площадь фильтрования, м2 3,14 9,1
Диаметр фильтра, м 2,0 3,4
Высота фильтрующих слоев ионитов, м общая катионита 1,2 0,6 1,6 0,8
анионита 0,6 0,8
Количество загружаемых ионитов: объем, м3, катионита 1,9 7,3
анионита 1,9 7,3
масса, т: катионита 1,35 5 2
анионита 1,4 5,4
Масса, кг конструкции 3251 8200
арматуры 662 1070
Нагрузочная масса, т 15,5 45,5
548
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2.28
Основные размеры (в мм)
Обозначение Шифр Обозначение Шифр
ФСД-2 ФСД-3,4 ФСД-2 ФСД-3,4
0у 2000 3400 М 1400 2200
Н 5030 5840 Ду 200 250
L 1425 2200 100 150
А. 1215 1538 80 80
Li 1105 1590 &L 100 100
2.3.2. Аппараты с движущимся
слоем
Существенно уменьшить объем
требуемого количества активного
угля или ионообменной смолы по-
зволяют аппараты непрерывного
действия с плотным движущимся
слоем. Принцип действия аппаратов
этого типа заключается в том, что
очищаемая жидкость движется сни-
зу вверх, а плотный слой реагента
перемещается навстречу ей со ско-
ростью, обеспечивающей неизмен-
ное по высоте колонны распреде-
ление поглощаемого вещества. При
этом количество поступающего в
аппарат свежего и отрегенсрирован-
ного реагента должно быть сбалан-
сировано с массой отводимого на
регенерацию.
Аппараты с плотным движущим-
ся слоем по принципу перемещения
реагента в колонне можно подраз-
делить на две группы. К первой груп-
пе относятся аппараты, в которых
реагент перемещается навстречу по-
току очищаемой сточной воды под
действием силы тяжести. Ко второй
группе относятся аппараты, в кото-
рых перемещение слоя реагента
обеспечивается различными механи-
ческими устройствами. В аппаратах,
относящихся к обеим группам, по-
дача свежего и выгрузка отработан-
ного реагента может осуществлять-
ся непрерывно или периодически
отдельными порциями Следует от-
метить, что в технологии очистки
воды и сточных вод обычно приме-
няют аппараты, в которых реагент
движется под действием силы тя-
жести Конструкция одного из ап-
паратов этого типа, работающего в
противоточном режиме с периоди-
ческой подачей реагента, приведе-
на на рис. 2.38.
Аппарат представляет собой ко-
лонну 7, заполненную целиком
плотным слоем адсорбента, с верх-
ней и нижней конусными частями,
Рис. 2.38. Схема адсорбера с движущимся
слоем адсорбента фирмы «Америкэн По-
таш энд Кэмикэл Корпорейшн» Поясне-
ния в тексте
549
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
снабженными распределительными
решетками 2 и 9. Очищаемая жид-
кость поступает в адсорбер снизу
через входной патрубок 5 и, прой-
дя через слой активного угля, выхо-
дит сверху по трубопроводу 10. Све-
жий адсорбент поступает в аппарат
сверху через входной патрубок 8, а
отработанная часть активного угля
отводится на регенерацию по пат-
рубку 3. Входные и выходные пат-
рубки для потока жидкости и ад-
сорбента снабжены соответственно
регулирующими клапанами 6, /7, 7
и 4. Для вывода части слоя актив-
ного угля, насыщенной адсорбиру-
емым веществом, закрываются
входной 6 и выходной 11 клапаны,
прерывая движение обрабатываемо-
го потока, и открывается клапан 4.
Одновременно открывается клапан 7,
через который в аппарат поступает
свежий адсорбент. Регулируя часто-
ту и продолжительность переклю-
чения клапанов, можно управлять
процессом, добиваясь требуемой по
технологическим условиям степени
очистки сточных вод.
Другая конструкция адсорбера с
движущимся слоем фирмы «Амери-
кэн Стандарт Ойл Инкорпорейшн»
показана на рис. 2.39. Особенность
этого аппарата заключается в том,
Рис. 2.39. Схема адсорбера с движущимся
слоем фирмы «Америкэн Стандарт Ойл
Инкорпорейшн». Пояснения в тексте
550
что дренажное устройство для сбо-
ра и отвода очищенной воды 1 на-
ходится не в верхней части колон-
ны, а в ее средней части, разделяя
слой адсорбента на две зоны: ниж-
нюю и верхнюю. Активный уголь,
находящийся в верхней зоне, давит
на нижележащие слои адсорбента,
препятствуя их псевдоожижению.
Поэтому скорость восходящего по-
тока жидкости может намного пре-
вышать скорость стесненного осаж-
дения используемых в аппарате гра-
нул активного угля. Адсорбер рабо-
тает в противоточном режиме. Очи-
щаемая сточная вода поступает в
нижнюю часть колонны по трубо-
проводу 2, а выводится сверху через
дренажное устройство 1. Активный
уголь (свежий и регенерированный)
поступает через открытую верхнюю
часть аппарата, а отработанный ад-
сорбент отводится через питатель 3
в нижней части колонны.
Примером выполнения адсорбе-
ра с движущимся слоем являются
аппараты глубокой доочистки био-
логически очищенных сточных вод
г. Южное Тахо (США) (рис. 2.40). Ад-
сорбер работает по принципу про-
тивотока: очищаемая вода пода-
ется в нижнюю часть колонны, про-
ходит через слой адсорбента снизу
вверх и выводится через дренажное
устройство в верхней части аппара-
та, а уголь перемещается в обрат-
ном направлении. Линия гидравли-
ческого напора в колонне лежит
между верхом адсорбера и загрузоч-
ным бункером, что позволяет по-
давать свежий активный уголь в ап-
парат, не прекращая процесса очи-
стки воды. Одновременно с загруз-
кой активного угля (непрерывной
или периодической) отводится от-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.40. Схема адсорбера, работающего на станции очистки сточных вод в округе Оранж
(США):
1 — пробоотборник; 2 — коллектор очищенной воды; 3 — байпас; 4 — трубопровод отвода
адсорбента; 5 — бункер с активным углем; 6 — трубопровод очищенной воды; 7— адсорбер; 8 —
трубопровод подачи сточной воды; 9 — дренажный трубопровод
работанный адсорбент. При перио-
дическом выводе отработанного ак-
тивного угля обычно выгружают не
более 5—10 % его общего количества
в аппарате (в одном таком адсорбе-
ре находится 76,4 м3 гранули-
рованного активного угля с части-
цами размером 2,5 х 0,6 мм).
Основной сложностью в органи-
зации работы аппаратов с движу-
щимся слоем адсорбера или ионо-
обменной смолы является равно-
мерная загрузка и выгрузка зерно-
вого материала из аппарата.
В качестве разгрузочных уст-
ройств для вывода отработанного
зернистого материала из аппарата
применяют шлюзовые и пробковые
питатели, шиберные затворы и
двухклапанные объемные дозаторы
(рис. 2.41). При их использовании ад-
сорбер выполняют в виде цилинд-
ра с конусным днищем, угол на-
клона образующей которого обес-
печивает свободное сползание угля
в зону выгрузки, а распределитель-
ное устройство для подачи очища-
емой жидкости размещают на уров-
551
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.41. Конструкции разгрузочных устройств для вывода отработанного активного
зернистого реагента из аппарата:
а — пробковый питатель; б — шлюзовый питатель, в — шиберный затвор; г— клапанный
объемный дозатор
не соединения цилиндрической
обечайки и конического днища.
Для выгрузки реагента из круп-
ного промышленного аппарата не-
редко применяют сборные разгру-
зочные устройства. Па рис. 2.42 по-
казано устройство, состоящее из си-
стемы наклонных труб /, соединен-
ных с концентрическими сборны-
ми трубами 2, установленными в
коллекторе 3. Эти сборные устрой-
ства имеют относительно неболь-
шие высоту и металлоемкость, од-
нако даже при очень малом угле
наклона образующей конуса к
вертикали в контактном объеме воз-
никает значительная неравномер-
ность распределения скоростей в
потоке зернистого материала.
Более надежным в работе явля-
ется разгрузочное устройство, об-
разованное двумя неподвижными 2,
4 и одной подвижной 3 тарелками
аппарата 5 (рис. 2.43). Каждая из та-
релок выполнена в виде решеток с
ввальцованными отрезками труб 6.
Принцип действия такого устрой-
ства заключается в заполнении ре-
агентом части труб 6 подвижной
тарелки 3 через совпадающие отвер-
Рис. 2.42. Схема сборного разгрузочного ус-
тройства. Пояснения в тексте
Рис. 2.43. Схема подвижного разгрузочного
устройства. Пояснения в тексте
552
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
стия неподвижной тарелки 2 и од-
новременном опорожнении осталь-
ных труб подвижной тарелки 3 че-
рез совпадающие отверстия нижней
неподвижной тарелки 4. Подвижная
тарелка 3 при помощи гидравличес-
кого привода 1 совершает воз-
вратно-поступательное движение,
поэтому режим работы патрубков
постоянно изменяется при пе-
ремещении тарелки 3. Этим дости-
гается непрерывный вывод отрабо-
танного реагента.
Другим весьма важным элемен-
том аппарата с движущимся слоем
является устройство для загрузки
адсорбента. В адсорберах, исполь-
зуемых для очистки сточных вод,
конструкция загрузочного устройства
должна обеспечивать не только по-
дачу заданного по технологическим
условиям количества адсорбента, но
и осуществлять соответствующую
подготовку активного угля к работе
в аппарате. Необходимость в пред-
варительной подготовке адсорбента
обусловлена тем, что зерна сухого
активного угля под воздействием
воздуха, заключенного в порах,
всплывают на поверхность воды при
контакте с очищаемой жидкостью,
нарушая тем самым технологичес-
кий процесс адсорбции.
В простейшем случае адсорбент
замачивают в течение нескольких ча-
сов в естественных условиях, а затем
гидроэлеватором 8 подают в прием-
ный бункер /, размещенный в верх-
ней части аппарата 4 с движущимся
зернистым слоем (рис. 2.44). Дозатор
рассчитан на прием строго опреде-
ленного объема адсорбента, избыток
которого через переливную трубу 2
возвращается в емкость 7. При этом
активный уголь в бункере покрыт
минимальным слоем воды, предот-
вращающим контакт замоченного
сорбента с воздухом и облегчающим
выход угля в адсорбер. Система выг-
рузки адсорбента из бункера в аппа-
рат позволяет поддерживать строго
заданный уровень активного угля в
адсорбере. С этой целью на выпуск-
ной трубе 3 установлен перемещаю-
щийся по вертикали телескопичес-
кий патрубок 5, снабженный фик-
сирующим механизмом 6. При фик-
сированной установке телескопичес-
кого патрубка слой активного угля,
находящегося в аппарате, перекры-
вает выход адсорбента из патрубка
до тех пор, пока часть отработанно-
го угля не будет отведена из нижней
части адсорбера.
Для интенсификации процесса
замачивания активного угля на ряде
действующих установок адсорбци-
онной очистки сточных вод в США
горячий активный уголь, выгружен-
ный из печей регенерации, подают
в воду (рис. 2.45), где происходят
одновременно его охлаждение и
Рис. 2.44. Схема загрузочного устройства для
подачи адсорбента в аппарат. Пояснения
в тексте
553
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.45. Схема устройства для охлаждения регенерированного активного угля:
1 — приемный бункер регенерированного угля; 2 — трубопровод подачи охлаждающей воды; 3 —
пульпопровод охлажденного угля; 4 — трубопровод сброса избытка охлаждающей воды; 5 —
сливной трубопровод; 6 — дренажная сетка; 7 — трубопровод подачи горячего активного угля
из печей регенерации
подготовка к работе в адсорбере.
В этом случае, однако, возможно по-
вышенное разрушение гранул ад-
сорбента в результате значительных
температурных напряжений, поэто-
му на практике нередко использу-
ют обработку активного угля паром.
На рис. 2.46 показано загрузочное ус-
тройство, в котором для ускоре-
ния подготовки адсорбента под бун-
кером 1 размещен коллектор 2 с
патрубками 3 для подвода пара и
отвода конденсата. После подготов-
ки адсорбента жидкость отделяют
от адсорбента через сетки 4 в вы-
пускной части 5 бункера через кол-
лектор 2. Сборное устройство б для
отвода очищенной воды выполне-
но в виде кольца с перфориро-
ванной поверхностью, защищенной
сеткой 7, не пропускающей зерна
активного угля. Внутри кольцевого
коллектора установлен барботер для
периодической подачи воздуха
(воды) и очистки таким образом
554
перфорированной поверхности от
взвешенных веществ или мелких зе-
рен угля.
Рис. 2.46. Схема загрузочного устройства
адсорбента. Пояснения в тексте
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
2.3.3. Аппараты
с псевдоожиженным слоем
Для адсорбционного удаления
растворенных органических загряз-
нений из воды на очистных стан-
циях большой производительности
у нас в стране и за рубежом исполь-
зуются аппараты с псевдоожижен-
ным слоем активного угля. Их при-
менение на крупных установках де-
структивной очистки промышлен-
ных сточных вод, а в последние
годы для глубокой доочистки био-
логически очищенных стоков обус-
ловлено рядом достоинств, прису-
щих методу псевдоожижения. Вне-
дрению аппаратов с псевдоожижен-
ным слоем в технологию очистки
сточных вод способствовали следу-
ющие достоинства:
— возможность использования
зерен адсорбента относительно ма-
лых размеров (0,2—1,0 мм), т.е. час-
тиц активных углей с развитой
внешней поверхностью,
— небольшое гидравлическое со-
противление слоя,
— высокая подвижность частиц
в псевдоожиженном слое, позво-
ляющая без особых затруднений
вести непрерывный процесс ад-
сорбции;
— возможность создания аппа-
ратов большой производительно-
сти, сравнительно простых в кон-
структивном отношении и на-
дежных в эксплуатации.
Все сказанное относится и к
ионообменным аппаратам.
На рис. 2.47 приведен односту-
пенчатый аппарат непрерывного
действия со взвешенным слоем.
Первые освоенные в промыш-
ленности аппараты с псевдоожи-
женным слоем активного угля были,
Рис. 2.47. Схема действия и устройства ад-
сорбера непрерывного действия со взве-
шенным слоем сорбента
1 — подвод воды на очистку, 2 — подвод сор-
бента; 3 — вывод очищенной воды; 4 — вывод
угольной суспензии; 5 — сборник отработан-
ного сорбента, 6 — решетка; 7 — корпус, 8 —
отстойная зона
естественно, далеки от совершен-
ства и имели ряд существенных не-
достатков. Прежде всего, отсутство-
вал противоток взаимодействующих
фаз, поэтому не полностью исполь-
зовалась адсорбционная емкость ак-
тивного угля, выводимого из аппа-
рата на регенерацию Циркуляция
твердой фазы во всем объеме аппа-
рата приводила, с одной стороны,
к снижению движущей силы про-
цесса, а с другой — к неравномер-
ности времени пребывания частиц
адсорбента и отсюда к различной
степени отработки активного угля.
Для устранения отмеченных недо-
статков, свойственных в наи-
большей степени однокамерным
аппаратам, прибегают к сек-
555
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
ционированию псевдоожиженного
слоя, преследуя при этом две ос-
новные цели: приблизить характер
протекания процесса к условиям
идеального вытеснения очищаемой
жидкости и адсорбента и устранить
неравномерность времени пребыва-
ния частиц в слое.
На рис. 2.48 приведена конструк-
ция аппарата с параллельно секци-
онированным псевдоожиженным
слоем. Адсорбер выполнен кольце-
вым в плане; внутри корпуса 7 не-
прерывно перемещаются вертикаль-
ные перегородки 5, вынуждающие
зернистый материал двигаться с
заданной скоростью от зоны загруз-
ки свежего адсорбента в аппарат до
Рис. 2.48. Схема аппарата с параллельно сек-
ционированным псевдоожиженным слоем:
1 — шнек для подачи свежего адсорбента; 2 —
воронка загрузочного устройства; 3 — вер-
тикальные перегородки; 4 — решетка; 5 — тру-
бопровод подачи сточной воды, 6 — отвод
очищенной воды; 7 — кольцевой корпус; 8 —
тяги; 9 — шнек для вывода отработанного ад-
сорбента
места его выгрузки. Перемещая вер-
тикальные перегородки, можно ва-
рьировать время пребывания частиц
активного угля в аппарате. Факто-
ром, ухудшающим эффективность
работы этого адсорбера, является
различная степень извлечения орга-
нических загрязнений в различных
точках по длине аппарата. Это
объясняется тем, что в зоне загруз-
ки свежий активный уголь адсор-
бирует загрязнения практически
полностью, однако по мере насы-
щения способность адсорбента из-
влекать растворенные вещества па-
дает, и, соответственно, снижает-
ся степень очистки сточной воды.
Поэтому в большинстве конст-
рукций адсорбционных аппаратов с
псевдоожиженным слоем, работа-
ющих на промышленных установках
очистки стоков, заложен принцип
последовательного секционирова-
ния с противоточным движением
жидкой и твердой фаз. Устройство
одного из аппаратов, в котором ис-
пользован этот принцип, показано
на рис. 2.49. Адсорбер представляет
собой колонну, разделенную по
высоте на секции провальными пер-
форированными тарелками 2. Очи-
щаемая сточная вода подается в
нижнюю часть аппарата по трубча-
той системе 16 большого сопротив-
ления, уложенной в слое гравия 15,
а очищенная вода отводится через
кольцевое дренажное устройство 11
в верхней части адсорбера. Актив-
ный уголь в сухом виде непрерыв-
но дозируется с помощью шлюзо-
вого питателя 7 в загрузочную во-
ронку 6, где происходит замачива-
ние адсорбента и подготовка его к
работе в аппарате. Для выгрузки от-
работанного адсорбента из аппара-
556
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.49. Схема адсорбера, секционирован-
ного провальными тарелками:
1 — корпус, 2 — провальные тарелки; 3 —
цилиндр с окнами; 4 — трубопровод подачи
воды для замачивания адсорбента; 5 — сопла;
6 — загрузочная воронка; 7 — шлюзовой пи-
татель, S — бункер с активным углем, 9 — воз-
духоотделитель, 10 — воздухопровод, 11 —
кольцевой желоб для сбора очищенной воды;
12 — экран, 13 — окна, 14 — эрлифт; 15 —
поддерживающие гравийные слои, 16 — тру-
бы распределительной системы, 17 — коллек-
тор подачи сточной воды в адсорбер
та служит эрлифт 14, нижний ко-
нец которого установлен вблизи гра-
вийных поддерживающих слоев
Перфорированные тарелки в аппа-
рате выполняют две функции: слу-
жат для равномерного распределе-
ния жидкости по сечению адсорбе-
ра и обеспечивают переток матери-
ала из вышерасположенной секции
на нижележащую.
Для регулирования перетока зер-
нистого материала в многосекцион-
ных вертикальных аппаратах уста-
навливают переточные устройства.
На рис. 2.50 приведен многоступен-
чатый аппарат со взвешенным сло-
ем и организованным перетоком ад-
сорбента.
В ряде конструкций многосекци-
онных аппаратов с псевдоожижен-
ным слоем и непрерывной подачей
очищаемой жидкости применяют
беспровальные тарелки, оборудо-
ванные специальными переточны-
ми устройствами, позволяющими
передавать зернистый материал из
зоны низкого давления в зону вы-
сокого. Разработано большое число
различных типов переточных уст-
ройств, которые по принципу дей-
ствия условно можно разделить на
саморегулируемыс и принудитель-
но регулируемые (рис. 2.51). Само-
регулируемые переточные уст-
Рис. 2.50. Многоступенчатый адсорбер со
взвешенным слоем сорбента
1 — подача воды на очистку, 2 — ввод сус-
пензии сорбента, 3 — вывод очищенной воды;
4 — выгрузка суспензии сорбента для уплот-
нения и регенерации
557
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
б
Рис. 2.51. Конструкции персточных устройств:
а — саморсгулируемые- 1 — постоянного сечения, 2, 3 — переменного сечения, 4 — с дисковым
затвором; б — принудительно регулируемые 1 — со шлюзовым затвором, 2 — с золотниковым
затвором, 3 — со шнеками, 4 — эжекционное
ройства в аппаратах для систем
«жидкость — твердое тело» рабо-
тают неустойчиво вследствие малой
разности плотностей твердых час-
тиц и жидкости. Их удается исполь-
зовать лишь в аппаратах с пульси-
рующей подачей жидкости.
В аппарате, представленном на
рис. 2.52, регулировка перетока зер-
нистого материала достигается под-
вижностью тарелки. Перфорирован-
ные тарелки /, разделяющие кор-
пус аппарата на ряд контактных
зон, имеют окна 2, под которыми
расположены подвижные перфори-
рованные пластины 3, связанные
тягами 6 с приводами 7 возвратно-
поступательного движения. В этом
адсорбере передача активного угля
с тарелки на тарелку происходит
через окна 2; для этого при помо-
щи привода 7 и тяги 6 перемещают
горизонтальные перфорированные
элементы, открывая таким образом
окна в секционирующей тарелке. По-
сле завершения передачи сорбента
с верхней секции на нижнюю окна
верхней секционирующей тарелки
закрывают, возвращая перфориро-
ванные пластины в исходное поло-
жение.
Выбор химического метода ре-
генерации адсорбентов зависит от
типа сорбата, иногда удается окис-
лить сорбат простой аэрацией сор-
бента в воде при умеренных пара-
метрах режима работы. Слабые орга-
нические электролиты переводят в
диссоциированную форму, изменяя
pH; фенол десорбируют раствора-
ми гидроксида или карбоната на-
трия; некоторые сорбаты окисляют
биохимически, добавляя активный
ил в процессе десорбции; перспек-
558
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.52. Схема адсорбционного аппарата с
подвижными секционирующими тарелками:
J — неподвижные перфорированные тарелки;
2 — окна; 3 — подвижные перфорированные
пластины; 4 — бункер с активным углем; 5 —
отвод очищенной воды; 6 — тяга; 7 — при-
вод; 8 — эрлифт; 9 — коллектор подачи сточ-
ной воды
тивны методы деструкции сорбатов
у-излучением и т.д.
Для десорбции сорбата часто
применяют низкокипящие или лег-
ко перегоняющиеся с водяным па-
ром органические растворители.
К химической регенерации сле-
дует отнести и обычные приемы
восстановления ионообменных
свойств отработанных ионитов. Для
перевода отработанных анионитов
в ОН"-форму используют 2—4%-е
растворы щелочи, для перевода
сильнокислотных отработанных ка-
тионитов в Н+-форму применяют 2—
6%-е растворы кислот. Карбоксиль-
ные катиониты регенерируют в две
стадии: обрабатывают кислотой, а
затем слабым раствором щелочи
или основания. Восстановление Na+-
формы катионитов обычно прово-
дят 8—10%-м раствором NaCl.
2.3.4. Расчет адсорбционной
установки (по В.Н. Клушину)
Полная последовательность рас-
чета адсорбционной установки из-
ложена в томе 1 настоящего Спра-
вочника. Однако на практике часто
пользуются упрощенными методи-
ками, дающими вполне удовлетво-
рительный результат для выбора
типовых аппаратов как для адсорб-
ции, так и для ионообмена.
Нередко на практике высоту слоя
сорбента рассчитывают по резуль-
татам эксперимента (по выходной
кривой сорбции заданного сорбата):
Н = MKSaJ + Я, (2.1)
где М — количество загрязнений,
которые необходимо уловить за
один рабочий цикл; определяется
из материального баланса по задан-
ным расходу воды, ее начальной и
конечной концентрациям;
5 — площадь сечения аппарата для
сорбции (или суммарная площадь
сечения всех аппаратов при их уста-
новке для параллельной работы);
ал — динамическая активность
сорбента (рабочая обменная емкость
при ионообмене); составляет пример-
но 50—80 % статической активности;
Нр — экспериментально опре-
деляемая потеря высоты слоя.
Поскольку высота модельного
слоя Ям в таком эксперименте не
равна высоте натуры Н, при таком
подходе необходимо выдержать
еще и одинаковое время контакта
воды с сорбентом в модели и на-
туре: Н/и = HJu^ воспользовавшись
559
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
заданной, следовательно, фиктив-
ной скоростью фильтрации и в на-
туре, равной и = HuJH* (wM — ско-
рость фильтрации через слой сор-
бента в лабораторной модели)
Расчет по выражению (2-.1) оп-
равдан при адсорбционной и ионо-
обменной очистке сточных вод,
поскольку последние обычно мно-
гокомпоненты и отсутствие учета
конкурирующей сорбции и других
факторов (обратного перемешива-
ния, кольматации и пр.) без экс-
периментальной проверки может
привести к значительным ошибкам.
В аппарате ионного обмена од =
= £раб, где £ра6 — рабочая (полез-
ная) обменная способность иони-
та (в мэкв/л), которая равна:
~ ^'у^'полп
где аэ — коэффициент эффектив-
ности регенерации обработанного
ионита (0,8—0,9);
£полн — стандартная величина
полной обменной емкости данного
ионита, мэкв/л;
d — коэффициент, учитываю-
щий тип ионита (0,5 для катиони-
тов и 0,8 для анионитов);
q — удельный расход воды на
промывку ионита после регенера-
ции (3—4 м3 на 1 м3 ионита);
ZJ — суммарная концентрация
извлекаемых при ионном обмене
ионов, мг-экв/л.
Если в выражении (2.1) величи-
на 5 определяет суммарную площадь
сечений всех предусматриваемых в
установке ионообменных аппара-
тов, а Н—Н? составляет высоту слоя
ионита Нсг в каждом аппарате, то
. $ = м/(Е^ На ) = <?„ EVHhs"» )
(2.2)
где Q — суточный расход вод для
ионообмена, м3/сут;
п — число регенераций в сут-
ки, от которого и зависит вели-
чина 5 (а значит, и число уста-
навливаемых аппаратов для ионо-
обмена) при заданных или вычис-
ленных остальных величинах в
выражении (2.2); высоту слоя //л
и площадь сечения одного аппа-
рата можно выбрать из справоч-
ных данных для серийно выпуска-
емых аппаратов.
Суммарная площадь сечений 5
должна также удовлетворять урав-
нению расхода при скорости филь-
трования и = 10—30 м/ч:
* = СсИ24")/
Многоступенчатые аппараты рас-
считывают, исходя из определения
числа тарелок колонных массооб-
менных аппаратов (например, спо-
собом построения «кинетической»
кривой на диаграмме у—х).
Сорбция в статических услови-
ях осуществляется при пере-
мешивании сточной воды с сорбен-
том в течение определенного вре-
мени т их контакта. Это время оп-
ределяет необходимый объем аппа-
рата с мешалкой для сорбции при
заданном расходе сточной воды на
обработку
Основу расчета т при статичес-
кой сорбции составляет интеграль-
ное кинетическое уравнение для
концентрации у примеси в раство-
ре (сточной воде). Эмпирически по-
казано, что функция у = у(т) во
многих случаях может быть пред-
ставлена выражением
У = Урехр{Пп(ук/<ур)]ехр(—ат)}, (2.3)
где а — кинетический параметр,
имеющий размерность время"*;
560
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
т — время контакта раствора с
адсорбентом;
ур — равновесная концентрация
адсорбируемого вещества в раство-
ре, к которой при заданной массе
сорбента в растворе приближается,
изменяясь во времени, рабочая
концентрация;
Ун = У при т = 0;
ун — начальная концентрация
адсорбируемого вещества.
Из выражения (2.3) следует, что
Значение а определяется по од-
ной известной (из опыта) величине у
в какой-нибудь момент времени т.
Величина адсорбции А за пери-
од времени т равна:
Л = (Ун-у)И/( 100(h), (2.5)
где ук и у выражены в мг/л,
V — объем раствора, мл;
т — масса сорбента, г.
С учетом уравнения (2.3) выра-
жение (2.5) будет иметь вид:
А = {ун- Урехр[1п(у(/ур)ехр(-ат)]} х
хГ/(1000/п).
Величину равновесной адсорбции
можно определить следующим образом:
Л = А *7(1000™) - ур Г/(Ю00/л).
Степень насыщения сорбента (ве-
личина относительной адсорбции)
определяется как у = Л/4р и, в со-
ответствии с изложенным, может
быть связана с т уравнением:
Л ~ УР exp[ln(y„/yp)схр(-ат)]
Ун“Ур
Равенство у = 1 (условие равно-
весной адсорбции) достигается при
т = «о, однако у вычисляется для
любого значения т. Поэтому можно
найти приблизительное значение
тр, например, для у ~ ур = 0,995:
. 1 , In (у, 1уг)
Т = — Ш rz------------т=-:—г
“ 1п{[л-¥р(л-3',,)]/Ур}
Найденная по уравнению (2.3)
величина т может служить первым
приближением при определении
среднего времени пребывания сточ-
ной воды в проточном «статичес-
ком» адсорбере. Однако в промыш-
ленном аппарате интенсивность
перемешивания (величина работы в
единицу времени на перемешива-
ние единицы объема суспензии сор-
бента в сточной воде) должна быть
такой же, как и в лабораторном
опыте, проводимом для получения
переменных, определяющих вели-
чину а по выражению (2.4).
В случае внутридиффузионного
торможения адсорбции кине-
тический коэффициент а определя-
ется эффективным коэффициентом
Лви внутренней диффузии, величи-
нами ук и у, а также эквивалент-
ным размером частиц сорбента г,
например, по полуэмпиричсской
зависимости
^«.[1 + МУк/Ур)Тх
сс —--------------—
0,0218гч2
xln{[ln(yH/yp)]/ln[(yH + Ур)/(2ур)]}
0,0218г2
Из этой формулы рассчитывают
величину £>вк по экспериментально
найденному значению а. Для опре-
561
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
деления величины гч используют
средний размер фракции зерен сор-
бента г и фактор формы Ф; напри-
мер, г = Фг =0,67 0,75 мм, если
частицы сорбента уловлены между
ситами с отверстиями 0,7—0,8 мм в
свету
2.3.5. Расчет ионообменной
установки (по Ю.И. Дытнерскому)
Необходимо рассчитать ионооб-
менную установку непрерывного дей-
ствия с псевдоожиженным слоем
ионита для удаления ионов натрия
из раствора, содержащего хлорид на-
трия. если производительность по
исходному раствору V = 10 м3/ч.
исходная концентрация раствора
Ск = 4,35 моль экв/м3. концентра-
ция очищенного раствора составля-
ет 5 % от исходной, температура в
аппарате г = 20 “С, марка катиони-
та КУ-2, регенерация проводится в
плотном, движущемся под дейст-
вием силы тяжести слое ионита 1 н
раствором НС1
Параметры катионита КУ 2
полная обменная емкость Хо =
= 4,75 ммоль экв/г. удельный объем
о0 = 3,0 см3/г . средний диаметр гра-
нулы d = 0,9 мм, насыпная плот-
ность рнас = 800 кг/м3
Уравнение изотермы сорбции
Константа равновесия в системе
«катионит КУ-2 — ионы» Кр = 1,2
Уравнение изотермы сорбции для
обмена равнозарядных ионов Н+ на
Na+ на основе закона действующих
масс записывается следующим об-
разом
где А; = 4,75 22,98 10"3 = 0,11 кг/кг;
Сн = 4,35 22,98 10’3 = 0,1 кг/м3
С учетом приведенных значений
концентраций и константы равно-
весия получим
У = 1,32С/(1 + 20 (2 7)
Скорость потока жидкости Фик- '
тивную скорость жидкости в псев-
доожиженном слое находят из урав- '
нения, связывающего критерии Re,
Аг с порозностью слоя е
Re= Аге4”Д18 + 0,6l^Are473 )
(2-8)
Порозность слоя в ионообменных
аппаратах с псевдоожиженным сло-
ем можно определить из данных эк-
сплуатации промышленных ионооб-
менных установок, согласно котро-
рым высота псевдоожиженного слоя
в 1,5—2 раза превышает высоту не-
подвижного С учетом этих данных,
принимая порозность неподвижно-
го слоя е0 = 0,4, получим интервал
изменения порозности е = 0,6—0,7
Принимаем порозность слоя в этом
интервале е = 0,65
Плотность частицы набухшего
катионита
Pt = РнаЛ1 -U = 800/(1 - 0.4) =
= 1333,3 кг/м3
Критерий Архимеда
Аг = ^Р,,(РЛ - Py)g/|i2 =
= (0,9 10-3)3 1000(1333,3 -
-1000) 9.81/[(10-3)2] = 2384
Из уравнения (2.8) находим кри-
терий Re
Re = 2384(0,65 )4Л/
Д18 + 0,61^2384 0.654” ) = 10,73
Скорость жидкости
ц = RegyG/p) =
= 10,73 10“3/(0,90 16 3 1000) =
= 0,012 м/с
562
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Диаметр аппарата
£ = 7*7(0,7851)) =
• = 710/(3600-0,785-0,012) = 0,54 м.
Принимаем D = 0,6 м.
_ Уточним значение скорости и Re:
и = 10/(3600 0,785 • 0,62) = 0,0098 м/с;
Re = 0,0098-0,9 Ю’3 1000/КН = 8,82.
Значение порозности, соответ-
ствующее уточненному значению
Re, получим из уравнения:
е = (18Re + 0,36Re2/Ar)0-2’ =
= (18 8,82 + 0,36 8,822/2384)021 =
= 0,59.
Определение лимитирующею диф-
фузионного сопротивления. Фазу, в
которой сосредоточено лимитиру-
ющее диффузионное сопротивле-
ние, можно определить по значе-
нию критерия Био:
Bi' = Рс2?/(ркПэГ),
где R — радиус частицы, м;
(Зс — коэффициент внешней мас-
соотдачи, м/с;
Дэ — эффективный коэффици-
ент диффузии в частице, м2/с;
Г — тангенс угла наклона рав-
новесной линии, м3/кг;
рк — плотность ионита, кг/м3
При Bi' > 20 общая скорость мас-
сопереноса определяется внутренней
диффузией, тогда как при Bi'< 1,0
преобладающим является внешнее
диффузионное сопротивление.
Коэффициент внешней массоот-
дачи Рс определяем по критериаль-
ному уравнению:
*t Nu' = 2,0 + 1,5(Рг')°-33[(1 - e)Re]°-5,
где
РГ = и/рD =
=10‘3/(1000 1,17 10’3) = 854,7;
Лу=1,17 I0’9 м2/с.
Тогда
Nu' = 2,0+l,5 854,7°-33х
х[(1 — 0,59)8,82]°-5 = 28,5.
Коэффициент внешней массоот
дачи:
Рс = Nu'ZJ/rf =
= 28,5 1,17 10“9/(0,9 10“3) =
= 37 10-6 м/с.
В области сравнительно низких
концентраций равновесная зависи-
мость близка к линейной. Прибли-
женно можно принять изотерму
сорбционного обмена линейной с
тангенсом угла наклона, равным
^(Сср)/(Сср),
где Сср — средняя концентрация
ионов Na+ Ес можно найти в по-
токе как среднюю логарифмичес-
кую:
с C-Q _ 0,1-0,005
с₽ 1п(Сн/Ск)" 1п(0,1/0,005)"
= 0,032 кг/м3
Концентрация ионов Na4 в смо-
ле, находящейся в равновесии с
жидкостью, имеющей концентра-
цию Сср, равна:
Х’(С ) = 1,32 0,032/
/(1 + 2 0,032) = 0,040 кг/кг
Средний тангенс угла наклона
равновесной зависимости:
Г = ^‘(Q/Qp = 0,040/0,032 = 1,25.
Критерий Био:
В.--^ = 37.10-0,45.10-
рн£,Г 555,5-2,3-10 0 1,25
где Д, = 2,3 10-'° м2/с;
р,=»;7(1-е,)-333.3/(1-О,4)=
= 555,5 кг/м3
563
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Полученное значение критерия
Bi' показывает, что процесс ион-
ного обмена протекает во внешне-
диффузионной области.
Среднее время пребывания частиц
ионита в аппарате. Степень отра-
ботки зерна ионита сферической
формы, находящегося в течение
времени т в жидкой среде концен-
трацией Сср при Bi' 0, определя-
ется следующим выражением:
/
1-ехр
-зрУ
РиГЛ J’
где Хк — конечная концентрация
ионов Na+ в катионите, кг/кг.
Ввиду того что в цилиндричес-
ких аппаратах с псевдоожиженным
слоем твердая фаза полностью пе-
ремешана, плотность распределения
частиц ионита по времени пребы-
вания определяется соотношением:
р(т) = —ехр
Считая, что равновесная кон-
центрация в ионите соответствует
средней концентрации в потоке
жидкости (Сср), найдем среднюю
по всему слою степень отработки
ионита:
(2.9)
Конечную концентрацию ионов
Na+ в катионите найдем из матери-
ального баланса, определив пред-
варительно минимальный и рабо-
чий расход ионита. Минимальный
расход находим из условия равно-
весия твердой фазы с раствором,
покидающим аппарат’
г И(с.-с.)
Л-(с.)
10(0,1-0,005)
= —------------ = 146,2 кг/ч
0,0065
где X\Q = 1,32-0,005/(1 + 2 0,005) =
= 0,0065 кг/кг.
Рабочий расход сорбента, по
опытным данным, в 1,1 —1,3 раза
превышает минимальный. Приняв
соотношение рабочего и минималь-
ного расходов равным 1,2, получим
рабочий расход катионита:
= l>2Gxmin= 1,2 146,2 = 175,4 кг/ч.
Конечная концентрация катио-
нита
Хк = 10(0,1 - 0,005)/175,4 = 0,0054 кг/кг
Из уравнения (2.9) найдем сред-
нее время пребывания частиц ка-
тионита.
Др,ГЛ,/Г(С,р)
эрф-л-./г^)]
(2.10)
Подставив известные величины
в уравнение (2.10), получим:
0,45-10'3 555,5-0,0054/0,04
Тср” 3(1-0,0054/0,04)3,7-10’6
= 439,34 с.
Высота псевдоожиженного слоя
ионита. Объемный расход ионита
V = G*/Pu= 175,4/(3600 555,5) =
= 8,77 IO'5 м7с.
Объем псевдоожиженного слоя
Г = Итср/(1 - е) = 8,77 10~5х
х 439,34/(1 - 0,59) = 0,094 м3
564
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Высота псевдоожиженного слоя
= И/0,785 £)2 =
= 0,094/(0,785 0,62) = 0,33 м.
- Высота сепарационной зоны
должна быть выше предельной, при
которой возможно существование
псевдоожиженного слоя. Предельная
высота псевдоожиженного сля оп-
ределяется уносом самых мелких ча-
стиц смолы КУ-2. Минимальный
размер частиц смолы КУ-2 состав-
ляет 0,3 мм Скорость уноса опреде-
ляется из уравнения:
Re = АгД18 + 0,617Аг). (2.11)
При d = 0,3 мм
Ar = [(0,3 10"3)31000 (1333,3 —
- 1000) 9,81]/(103)2 = 88,28
Скорость уноса найдем из урав-
нения (2.11):
88,28 Ю'3
(0= ------* ------------=
(18+ 0,61788,29) 0,3-10"3 1000
= 0,0124 м/с.
Скорость уноса больше рабочей
скорости: 0,0124 >0,0098. Значение
Re, рассчитанное при d = 0,9 и со-
ответствующее скорости уноса,
равно:
Re = 0,0124 0,9 10-3 1000/10-’= 11,2.
Порозность слоя, соответствую-
щая Re = 11,2, равна:
е = [(18 11,2 + 0,36 11,22)/2384J021 =
= 0,62.
Высота слоя, соответствующая
началу уноса.
Ну = 0,33 (1 - 0,59)/(1 - 0,62) = 0,35 м.
Для достаточной сепарации ча-
стиц примем высоту слоя на 30 %
больше Ну, т.е. Н= 1,3 • 0,35 = 0,46 м.
Объем псевдоожиженного слоя
и его высоту также можно опреде-
лить интегрированием уравнения
массопередачи, записанного для
псевдоожиженного слоя бесконеч-
но малой высоты. Такой подход дает
следующую расчетную формулу для
объема псевдоожиженного слоя:
’ К» C,-C(XJ’
где Къо — объемный коэффициент
массопередачи, с-1
С учетом того, что лимитирую-
щее сопротивление массопередачи
сосредоточено в жидкой фазе, по-
лучим:
^=P« = Pc(1-e)6/J=37 10-‘х
х(1 - 0,59)6/(0,9 10'3) = 0,101 с-’_
Величину C(2fK) определим из
уравнения изотермы:
С*(\) = 0,054/(1,32 - 2 0,0054) =
= 0,0041 кг/м3
С учетом найденных величин Кьо
и С\Хк) получим на основе уравне-
ния массопередачи объем псевдо-
ожиженного слоя ионита.
10 , 0,1-0,0041
И =---------In-----------=
3600-0,101 0,005 - 0,0041
= 0,126 м3
Эта величина на 30 % превыша-
ет найденный ранее объем псевдо-
ожиженного слоя (0,094 м3)
В случае односекционной колон-
ны следует отдать предпочтение
первому методу, учитывающему
различие времени пребывания час-
тим ионита в аппарате, хотя и у
этого метода есть недостаток, зак-
лючающийся в том, что концент-
рация жидкой фазы принимается
средней по всему объему слоя.
565
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
2.4. Экстракционное оборудование
Экстракционный метод приме-
няется для очистки сточных вод от
органических примесей (фенола,
нитропродуктов) Использование
метода экстракции экономически
целесообразно при значительных
концентрациях извлекаемых ве-
ществ или их высокой товарной
ценности, а также при обработке
высокотоксичных сточных вод, ког-
да не приемлемы либо не осуще-
ствимы другие известные методы.
При экстракции происходит из-
влечение из сточных вод растворен-
ных в ней веществ с переходом их в
другую не смешивающуюся с водой
жидкость — экстрагент.
Исходные сточные воды и экст-
рагент приводят в тесный контакт.
В результате взаимодействия фаз по-
лучают экстракт (раствор извлеченных
веществ в экстрагенте) и рафинат (ос-
таточный водный раствор), из кото-
рого в той или иной степени полно-
ты удалены экстрагируемые компо-
ненты. Полученную смесь экстракта с
рафинатом отделяют друг от друга
отстаиванием, иногда центрифугиро-
ванием После разделения извлекают
целевые продукты из экстракта и ре-
генерируют экстрагент из рафината.
Экстрагент должен обладать сле-
дующими свойствами: иметь хоро-
шую экстрагирующую способность
по отношению к извлекаемому ве-
ществу, т.е. высокий коэффициент
распределения; обладать опреде-
ленной селективностью — способно-
стью экстрагировать из сложной
водной системы одно вещество или
группу; отличаться малой раствори-
мостью в воде; заметно отличаться
плотностью от плотности воды, что
обеспечивает быстрое и полное раз-
деление фаз; иметь температуру ки-
пения, значительно отличающую-
ся от температуры кипения экстра-
гируемого вещества, что обеспе-
чивает легкость их разделения; не
взаимодействовать с экстрагируе-
мым веществом, материалом аппа-
ратуры и подвергаться заметному
гидролизу; иметь небольшую тепло-
ту испарения и малую теплоем-
кость, что позволяет снижать рас-
ходы пара и охлаждающей воды;
обладать возможно меньшей огне-
опасностью, взрывоопасностью и
токсичностью; иметь низкую сто-
имость.
При очистке сточных вод в ка-
честве экстрагентов обычно приме-
няют органические растворители
(бензол, четыреххлористый угле-
род, бутилацетат и др.).
Извлекаемое при экстракции ве-
щество распределяется между экст-
рагентом и водой таким образом,
что устанавливается динамическое
равновесие, характеризуемое коэф-
фициентом распределения
№С/С.(
где Сэ и Съ — концентрация веще-
ства в экстрагенте и в воде в мо-
мент равновесия.
Эффективность процесса экст-
ракции зависит от следующих фак-
торов: величины поверхности вза-
имодействия между фазами, гра-
диента концентрации извлекаемо-
го вещества, скорости взаимного
перемещения фаз, продолжитель-
ности контакта. Чем выше эти по-
казатели, тем больше возрастают
скорость процесса и полнота очи-
стки.
Экстракция может осущест-
вляться в одну или несколько сту-
566
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
пеней. При одноступенчатой (од-
нократной) экстракции исходный
раствор и экстрагент перемешива-
ют в смесителе, после чего смесь
передают в сепаратор-отстойник,
где происходит разделение с об-
разованием двух слоев — экстракта
и рафината. Затем экстракт направ-
ляют на регенерацию.
При таком однократном взаимо-
действии при длительном времени
контактирования могут быть полу-
чены близкие к равновесным соста-
вы экстракта и рафината. Степень
извлечения вещества при однократ-
ной экстракции является низкой.
В практике очистки сточных вод
наиболее часто применяется много-
ступенчатая противоточная экстрак-
ция (рис. 2.53). Исходные сточные воды
и экстрагент поступают с противо-
положных сторон. Конечный экстракт
удаляется из первой ступени уста-
новки, а очищенные сточные воды
(рафинат) — из последней ступени.
При этом на последней ступени сточ-
ные воды, наиболее обедненные уда-
ляемым компонентом, взаимодейст-
вуют со свежим экстрагентом, а на
первой ступени исходные сточные
воды — с близким к насыщению уда-
ляемым компонентом (экстрактом).
Рис. 2.53. Схема противоточной многосту-
пенчатой экстракции:
/ — исходные сточные воды; 2 — экстрактор;
3 — отстойник; 4 — очищенные сточные воды
(рафинат); 5 — экстрагент; 6 — конечный
экстракт
Благодаря этому достигается высокая
средняя движущая сила процесса и
более полная очистка сточных вод.
В сточных водах производств нит-
ропродуктов, например, нитробен-
зола, содержится 1,5—2,2 % нитро-
продуктов и 0,25—0,5 % свободной
азотной кислоты. Нитропродукты эк-
страгируют бензолом. В процессе эк-
стракции азотная кислота нитрует
бензол и ее концентрация в сточ-
ных водах снижается до 0,01—0,03 %.
Экстракцию осуществляют в
двухступенчатой установке (см. рис.
2.54). Сточные воды подают на верх
экстракционной колонны первой
ступени; в нижнюю часть колонны
из напорной емкости подают проме-
жуточный экстракт; смесь поступа-
ет в сепаратор первой ступени, где
после отстаивания отделяют конеч-
ный бензольный экстракт, который
принимают в сборник, а частично
очищенную сточную воду — в ем-
кость, откуда ее подают на верх ко-
лонны второй ступени. В нижнюю
часть колонны поступает из напор-
ной емкости свежий бензол.
Смесь сточных вод и бензола
направляется в сепаратор второй
ступени. После отстаивания очищен-
ные сточные воды сбрасывают из
установки, а промежуточный экст-
ракт бензола передают в сборник. Из
сборника бензольный экстракт идет
на разгонку в ректификационную
колонку. Полученный после ректи-
фикации бензол возвращают в сбор-
ник для повторного использования,
а выделенные нитропродукты (ку-
бовый остаток) утилизируют.
Для экстракции фенолов из сточ-
ных вод в качестве экстрагентов
применяются простые и сложные
эфиры.
567
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.54. Экстракционная установка извлечения нитропродукгов из сточных вод бензолом:
1 — емкость для исходного бензола; 2 — бензол после ректификации; 3 — бензол со склада: 4 —
огнспрсградитсль, 5 — напорная емкость, 6 — экстрактор; 7 — исходные сточные воды; 8 —
сборник сточных вод после первой стадии экстракции; 9 — конечный экстракт па ректифика-
цию; 10 — сборник конечного экстракта; 11 — сепаратор первой ступени; 12 — сборник очи-
щенных сточных вод; 13 — очищенные сточные воды; 14 — сборник промежуточного экстракта
Лучшими из экстрагентов для
извлечения фенола являются этила-
цетат и w-амилацетат, а для пиро-
катехина (двухатомного фенола) —
этил ацетат.
Трудно поддающиеся очистные
фенолсодержащие сточные воды,
например, подсмольные воды по-
лукоксования бурых углей, наибо-
лее полно очищаются путем экст-
ракции фенсольваном (бутилацета-
том) либо трикрезилфосфатом.
Фенсольван — смесь сложных
алифатических эфиров; трудно ра-
створима в воде, но имеет высокую
растворяющую способность по от-
ношению к фенолам. Коэффициент
распределения для 2%-го раствора
фенола (карболовой кислоты) со-
ставляет 49 Плотность фенсоль-
вана 0,88 кг/м3 Он выкипает в ин-
тервале температур 100—130 °C. Пос-
ле регенерации экстракционная
способность фенсольвана полнос-
тью восстанавливается. Экстракция
фенолов из сточных вод различны-
ми эфирами осуществляется по од-
нотипной схеме.
Фенолсодержащие сточные воды
охлаждают до оптимальной темпе-
ратуры обработки 20—25 °C, про-
дувают углекислым газом (дымовы-
ми газами) для перевода феноля-
тов в свободные фенолы, а затем
подают на экстракцию. Степень из-
влечения фенолов достигает 92—97 %.
Остаточное содержание фенолов в
очищенных сточных водах состав-
ляет до 800 мг/л. В большинстве слу-
чаев этого бывает достаточно для
дальнейшего использования сточ-
ных вод.
При необходимости производят
глубокую очистку от остаточных фе-
нолов путем их окисления. На рис. 2.55
приведена принципиальная техноло-
гическая схема дефеноляции сточных
вод фенсольваном.
568
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.55. Экстракционная установка по извлечению фенолов из сточных вод (]>енссльваном:
А — фенолсодержащие сточные воды; Б — дымовые газы; В — отдувочные газы; Г — фенольный
экстракт; Д — дефснолированная вода; Е — острый пар; Ж — сырые фенолы, J — колонна
продувки фенольных вод углекислотой; 2 — холодильник; 3 — отстойник-декантатор; 4 —
ступенчатая экстракция, 5 — ректификационная колонна; 6 — сборник фенсольвана, 7 — реге-
нерационная колонна; 8 — конденсаторы; 9 — промежуточная емкость
Исходные сточные воды через
холодильник подают в колонну
для продувки дымовыми газами
до pH = 6 + 6,5, затем сточные воды
поступают в трехступенчатый про-
тивоточный экстрактор. Из первой
ступени экстракт подают в ректи-
фикационную колонну, где отгоня-
ют фенсольван. Пары фенсольвана
конденсируют и направляют в сбор-
ник, а сырые фенолы подают на
утилизацию. Обесфеноленные сточ-
ные воды, выходящие из последней
ступени экстрактора, содержат не-
которое количество фенсольвана
Для регенерации фенсольвана сточ-
ные воды продувают острым паром
в регенера-ционной колонне, паро-
газовую смесь конденсируют, а за-
тем разделяют в декантаторе. Реге-
нерированный фенсольван сливают
в общий сборник. Потери фенсоль-
вана составляют 200 г/м3 очищен-
ных сточных вод. Сток через проме-
жуточный сборник сбрасывают.
Результаты по очистке сточных
вод от фенолов экстракцией при-
ведены в табл. 2.29.
Экстракционные аппараты клас-
сифицируют по разным признакам.
По принципу взаимодействия
контактирующих фаз экстракционные
аппараты можно разделить на два
больших класса: работающие с непре-
рывным или со ступенчатым контак-
том фаз. В первом случае состав фаз
изменяется непрерывно по пути их
контактирования — по высоте (ко-
лонны) или диаметру (центробеж-
ные аппараты) экстрактора. Здесь
имеется лишь одна граница раздела
фаз — на выходе дисперсной фазы.
Во втором случае составы фаз изме-
няются скачкообразно (прерывисто)
при переходе из ступени в ступень.
При этом на каждой ступени проис-
ходит смешение (эмульгирование) и
разделение (расслаивание) фаз, т.е.
в каждой ступени имеется своя гра-
ница раздела фаз.
569
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.29
Результаты очистки сточных вод фенсольваном
Показатели Сточные воды
полукоксования бурых углей газогенератор- ных установок сланцевой промышленности
Содержание фенолов в исходных сточных водах, кг/м3 В том числе: 11,8 4,4—4,6 8
летучих 5 3,2—3,3 1
нелетучих 6,8 1,2—1,3 7
Содержание фенолов в очищенных сточных водах, кг/м3 В том числе: 1,3 0,64—0,77 0,36—0,45
летучих 0,15 0,12—0,25 0,04—0,07
нелетучих Степень извлечения фенолов, %: 1,15 0,52 0,32—0,38
летучих 97 92,5—96 93,5
нелетучих 83 57—60 94,6
Объемное соотношение «фенсольван: вода» 1 ;7 1 . 10 1 .7
Важнейшим признаком класси-
фикации экстракторов является от-
сутствие или наличие подвода энер-
гии извне.
В экстракторах, работающих без
подвода механической энергии извне,
диспергирование одной из фаз ог-
раничено, как правило, величиной
внутренней потенциальной энер-
гии, обусловленной разностью
плотностей фаз. Иногда дисперги-
рование производится также за счет
кинетической энергии потока дис-
персной фазы с помощью специ-
альных устройств (барботеры, фор-
сунки), т.е. подвод энергии имеет-
ся только на входе. Достоинствами
подобных экстракторов являются
простота, низкие капитальные и
эксплуатационные затраты и высо-
кая производительность. Но для та-
ких аппаратов характерна неболь-
шая величина поверхности межфаз-
ного контакта и, как следствие,
невысокая эффективность массооб-
мена. Они обычно применяются в
тех случаях, когда для разделения
(экстракции) не требуется особо
развитой поверхности контакта.
В экстракторах с подводом меха-
нической энергии извне степень дис-
пергирования и, следовательно, по-
верхность межфазного контакта су-
щественно повышаются за счет срав-
нительно небольших затрат механи-
ческой энергии. Эта энергия обычно
сообщается смеси жидкостей или по-
средством вращающихся либо вибри-
рующих (колеблющихся) мешалок
различных конструкций, или нало-
жением пульсаций (пульсационное
перемешивание), или же с помощью
центробежных сил (центробежные
экстракторы). В последнем варианте
поле центробежных сил использует-
ся одновременно также для движе-
ния и (или) разделения фаз.
Колонные экстракторы, в кото-
рых противоточное движение и се-
парация фаз осуществляются под
воздействием сил тяжести, часто
называют гравитационными.
570
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Аппараты с подводом механичес-
кой энергии извне называют интен-
сифицированными экстракторами.
2.4.1. Экстракционные колонны
без подвода внешней энергии
Простейшим типом экстракто-
ров являются распылительные ко-
лонны (рис. 2.56, а)
В полую вертикальную цилинд-
рическую колонну 2, заполненную
сплошной фазой, с помощью дис-
пергирующего устройства 1 распре-
деляется (здесь — снизу) в виде ка-
пель дисперсная фаза. С другого кон-
ца (здесь — сверху) в колонну вво-
дится сплошная фаза. В качестве
диспергаторов обычно используют
сопла и перфорированные распре-
делители. Противоточное движение
фаз обеспечивается силой тяжести,
Рис. 2.56. Экстракционные колонны без под-
вода внешней энергии;
а — распылительная колонна, б — насадочная
колонна; 1 — диспергатор; 2 — рабочая зона;
3, 5 — концевые отстойники; 4 — поверхность
(граница) раздела фаз; 6 — опорные решетки;
7 — слои насадки; 8 ~ бсзнасадочныс проме-
жутки; 9 — распределитель сплошной фазы;
I — тяжелая фаза; // — легкая фаза
т.е. различием плотностей фаз. Об-
разовавшиеся в диспергаторе кап-
ли проходят по колонне через
сплошную фазу и коалесцируют в
отстойной зоне 3 на поверхности
раздела фаз 4; за пределами этой
зоны находится сплошной слой дис-
персной (здесь — легкой) фазы.
В зависимости от того, какая фаза
(тяжелая — ТФ или легкая — ЛФ)
диспергируется, граница (поверх-
ность) раздела фаз располагается в
нижней или верхней части колон-
ны. Наряду с отстойной зоной, где
находится граница раздела фаз, эк-
стракционная колонна обычно име-
ет также вторую сепарационную
зону 5 (иногда также называемую
отстойной) на выходе сплошной
фазы — для предотвращения захва-
та ею капель дисперсной фазы.
В распылительной колонне по-
ток дисперсной фазы движется
преимущественно по центральной
части поперечного сечения, что
приводит к возникновению гради-
ента плотности эмульсии по сече-
нию и, как следствие, к образова-
нию циркуляционного контура, ох-
ватывающего весь рабочий объем
экстрактора. При этом структура
потока сплошной фазы приближа-
ется к полному перемешиванию.
Поэтому эффективность распыли-
тельных экстракторов обычно не
превышает одной-двух теоретичес-
ких ступеней.
Усовершенствованные конструк-
ции распылительных колонн снаб-
жены поперечными перегородками,
направляющими поток дисперсной
фазы в чередующейся последова-
тельности — от одной стенки к дру-
гой или от центра к стенке и об-
ратно. Благодаря устранению при
571
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
этом циркуляции сплошной фазы
и приближению течения фаз к про-
тивоточному эффективность таких
колонн повышается, хотя полнос-
тью избежать поперечной неравно-
мерности потока все же не удается.
Снижение гидродинамических
неоднородностей достигается также
путем заполнения колонны насад-
кой. Насадочные экстракторы по про-
стоте конструкции стоят вслед за
распылительными В рабочей зоне 2
экстрактора (область колонны меж-
ду двумя концевыми сепарацион-
ными зонами) на опорных решет-
ках 6 располагаются слои насадки 7
(рис. 2.55, б). Материал насадки дол-
жен предпочтительно смачиваться
сплошной фазой; в противном слу-
чае вместо потока капель дисперс-
ной фазы может возникнуть пленоч-
ное ее течение по насадке, и по-
верхность контакта фаз будет огра-
ничена геометрической поверх-
ностью насадки
Размещение насадки в виде от-
дельных слоев 7 с безнасадочными
промежутками 8 между ними спо-
собствует уменьшению поперечной
неравномерности в потоке сплош-
ной фазы за счет выравнивания в
этих промежутках потоков и кон-
центраций вещества по сечению
колонны. Снижение отрицательно-
го влияния продольного перемеши-
вания наблюдается также при ис-
пользовании эффективных конст-
рукций диспергаторов (распылите-
лей) 7, создающих равномерное
первоначальное распределение
дисперсной фазы по сечению ко-
лонны. Для этой же цели в экст-
ракторе размещают распределите-
ли 9 сплошной, а также перерас-
пределители дисперсной фаз
572
Эффективность массообмена в
насадочных экстракторах выше, чем
в распылительных, однако их удель-
ная производительность ниже.
2.4,2. Экстракторы с подводом
внешней энергии
Эту группу аппаратов разделя-
ют на три основные подгруппы —
все они нашли применение в про-
мышленности:
— колонны с вращающимися
мешалками;
— пульсационные колонны и
колонны с вибрирующими перфо-
рированными тарелками;
— центробежные экстракторы.
Общим для аппаратов данной
группы является непрерывный (без
промежуточных зон расслаивания)
противоточный контакт фаз и ин-
тенсификация массообмена путем
подвода извне механической энер-
гии. Интенсификация массопсрено-
са достигается в основном благода-
ря росту поверхности контакта фаз
из-за уменьшения размера капель.
Из различных вариантов колонн
с вращающимися элементами наи-
большее распространение нашли ро-
торно-дисковые экстракторы (РДЭ)
В них (рис. 2.57) внутри цилиндри-
ческого корпуса 1 па равном рассто-
янии неподвижно установлены коль-
цевые перегородки 2. По оси колон-
ны проходит вертикальный вал 3 с
горизонтальными дисками 4 — ротор
аппарата. Диски ротора обычно рас-
полагаются в середине секций, об-
разованных двумя соседними коль-
цами 2. К рабочей зоне экстрактора
сверху и снизу примыкают отстойные
(сепарационные) зоны, диаметр ко-
торых равен диаметру рабочей части
(или больше его).
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.57. Роторно-дисковый экстрактор (РДЭ).
/ — корпус, 2 — кольцевые перегородки; 3 —
вал; 4 — диски; 5 — распределитель (барбо-
тер) дисперсной фазы
Дисперсная фаза через распре-
делитель (обычно кольцевой барбо-
тер 5) подается с одного конца в
рабочую зону колонны; с другого
конца поступает сплошная фаза.
Дисперсная фаза, двигаясь по ко-
лонне противоточно к сплошной,
дробится вращающимися дисками
ротора на мелкие капли и, пройдя
через всю рабочую зону, коалесци-
рует на поверхности раздела фаз в
соответствующей отстойной зоне.
Роторно-дисковая колонна фак-
тически представляет собой каскад
нечетко разделенных контактных
ступеней, через которые противо-
током движутся потоки рафината и
экстракта в виде сплошной и дис-
персной фаз. Интенсивное пе-
ремешивание дисками создает в
каждой секции (ступени) режим,
близкий к идеальному перемеши-
ванию для сплошной фазы, так что
аппарат может рассматриваться как
каскад ячеек полного перемешива-
ния (или идеальных ступеней),
между которыми происходит цир-
куляционное обратное перемешива-
ние. Интенсивность межсекционной
циркуляции, вызванной работой
вращающихся дисков, возрастает
пропорционально доле свободного
сечения секционирующих колец
Поэтому с уменьшением последней
снижается и продольное перемеши-
вание; однако при этом, естествен-
но, снижается и производитель-
ность экстрактора.
В промышленности нашли при-
менение как усовершенствованные
конструкции РДЭ (многороторные
экстракторы, колонна с асиммет-
рично расположенным ротором),
так и другие типы секционирован-
ных колонн, различающихся в ос-
новном устройством вращающихся
элементов (открытые турбинные
мешалки, лопастные капсулирован-
ные и др.). Эти колонны изготавли-
вают до 3 м диаметром; высота их
достигает 20 м (с ростом высоты
заметно усложняется конструкция
ротора).
В пульсационной колонне — на-
садочной (рис 2.58, в) или с сит-
чатыми тарелками (рис. 2.58, б) —
на потоки жидкостей с помощью
пневматического или поршневого
пульсатора 2, находящегося вне эк-
страктора, накладывается возврат-
но-поступательное движение, обес-
печивающее тонкое дробление ка-
пель и интенсивный контакт фаз.
В мировой практике применяют-
ся ситчатые пульсационные колон-
ны диаметром до 3 м и насадочные
диаметром до 2 м. Отличительная
особенность этих аппаратов — от-
сутствие движущихся внутренних
деталей обусловливает специфи-
ческие области их применения: ког-
да требуется полная герметизация
573
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.58 Пульсационные колонны
а — насадочная; б — ситчатая, 1 — ко-
лонна; 2 — пульсатор; ЛФ — легкая
фаза; ТФ — тяжелая фаза
оборудования и недопустим контакт
обслуживающего персонала с обра-
батываемыми жидкостями (радио-
активные и ядовитые растворы).
К недостаткам пульсационных ко-
лонн можно отнести динамические
нагрузки на днище и высокие
энергозатраты.
Наиболее прогрессивным типом
колонных экстракторов с внешним
подводом энергии на настоящий
момент являются колонны с виб-
рирующими перфорированными
тарелками Они экономичнее пуль-
сационных экстракторов по энерго-
затратам; в них, в отличие от пуль-
сационных аппаратов, колебатель-
ное движение совершает пакет (или
пакеты) перфорированных тарелок,
а не столб жидкости. Если учесть,
что в аппаратах промышленных раз-
меров вес столба жидкости на по-
рядок больше веса пакета тарелок,
то станет очевидным, что инерци-
онные нагрузки в вибрационном
экстракторе значительно меньше,
нежели в пульсационном. (Разрабо-
таны и применяются в промышлен-
ности более сложные конструкции
пульсационных и вибрационных
колонн с пониженными (компен-
сируемыми) инерционными нагруз-
ками.)
Еще одно важное преимущество
экстракторов с вибрирующими та-
релками (по сравнению с осталь-
ными типами колонн с внешним
подводом энергии) — сочетание
высокой производительности и мас-
сообменной эффективности.
Производительность противоточ-
ных колонн лимитируется размером
капель дисперсной фазы и свобод-
ным сечением секционирующих
(поперечных) перегородок. При
одинаковом размере капель произ-
водительность вибрационных экст-
ракторов примерно вдвое превыша-
ет производительность колонн типа
РДЭ. Секционирующие кольца за-
нимают примерно половину сече-
ния РДЭ, отсюда можно сделать
вывод, что колеблющиеся в верти-
кальном направлении перфори-
рованные тарелки в отличие от не-
подвижных не тормозят движение
капель дисперсной фазы.
При равной эффективности ме-
ханического перемешивания (оди-
наковом подводе внешней энергии)
574
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
эффективный коэффициент про-
дольного перемешивания в потоках
фаз практически одинаков в обо-
их типах колонн (РДЭ и виброэкст-
ракторе) Однако при оценке влия-
ния продольного перемешивания на
эффективность массообменного
процесса следует оперировать не
самим коэффициентом Еэф, а его
отношением к средней скорости
потока соответствующей фазы. (Эти
отношения можно рассматривать
упрощенно, как диффузионные до-
бавки на продольное перемешива-
ние в фазах в эффективную высоту
единицы переноса.) В соответствии
с изложенным выше степень про-
дольного перемешивания для виб-
рационного экстрактора примерно
вдвое ниже, чем для колонны типа
РДЭ того же диаметра. Именно по-
этому наряду с высокой произво-
дительностью промышленные виб-
роэкстракторы обладают также бо-
лее высокой по сравнению с РДЭ
массообменной эффективностью.
На рис. 2.59 изображен типич-
ный колонный экстрактор с виб-
рирующими тарелками. Цилиндри-
ческий корпус 1 представляет со-
бой рабочую зону Она соединена с
верхним отстойником 2, имеющим
распределитель 3 тяжелой фазы
(кольцевой барботер) и перелив 5
для вывода скоалесцировавшей лег-
кой диспергируемой фазы. Нижняя
часть экстрактора состоит из от-
стойника 6 со штуцером вывода тя-
желой фазы 7 и распределителем
легкой фазы 8. В рабочей зоне 1 раз-
мещен пакет (в промышленных ап-
паратах — пакеты) перфорирован-
ных тарелок 9, жестко закрепленных
на штанге 10, которая соединена
посредством шатунно-кривошипно-
го механизма с приводом 4, обеспе-
чивающим возвратно-поступатель-
ное (вверх-вниз) движение штанги
с тарелками. Амплитуду колебаний
регулируют изменением эксцентри-
ситета кривошипа, частоту — из-
менением числа его оборотов.
Тарелки 9 могут иметь круглые
(мелкие или крупные) либо пря-
Рис 2.58. Колонна с вибрирующими та-
релками:
1 — корпус, 2 — верхний отстойник; 3 —
распределитель ТФ; 4 — привод с шатунно-
кривошипным механизмом, 5 — перелив для
вывода скоалесцировавшей легкой дисперсной
фазы, 6 — нижний отстойник; 7 — вывод ТФ,
8 — распределитель ЛФ, 9 — перфорирован-
ные тарелки, 10 — штанга
575
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
моугольные отверстия. В последнем
случае отверстия тарелок снабже-
ны направляющими лопатками. Они
создают наклонные каналы, прохо-
дя через которые, рабочие среды
приобретают горизонтальную сос-
тавляющую скорости движения. Воз-
никающее при этом поперечное пе-
ремешивание снижает отрица-
тельный эффект поперечной нерав-
номерности, предотвращая умень-
шение эффективности массообме-
на с ростом диаметра аппарата. По-
добные тарелки применяются и в
пульсационных экстракторах.
В отличие от ранее рассмотрен-
ных аппаратов эффективность мас-
сообмена в тарельчатых пульсаци-
онных экстракторах и в колоннах с
вибрирующими тарелками с увели-
чением диаметра от 0,2—0,3 м до
1,5—2 м снижается незначительно.
Центробежные экстракторы
(ЦЭ) представляют собой особую
группу аппаратов, включающую в
себя ряд существенно различающих-
ся конструкций: вертикальные и
горизонтальные, напорные и без-
напорные, многоступенчатые экст-
ракторы и др Подробно они описа-
ны в специальной литературе.
В этих экстракторах дробление
дисперсной фазы, противоточное
движение и сепарация фаз проис-
ходят под действием центробежных
сил, возникающих при быстром
вращении ротора.
Простейший ЦЭ (рис 2.60)
представляет собой укрепленный
на валу 1 ротор 2, размещенный в
неподвижном корпусе 3 и состоя-
щий из пакета перфорированных
концентрически расположенных
цилиндров 4, зажатых боковыми
стенками 5 Подача и вывод фаз про-
изводятся через имеющиеся в валу 1
каналы. Герметичность достигается
с помощью сальников 6. Тяжелая
Рис. 2.60. Центробежный экстрактор:
1 — вал; 2 — ротор; 3 — неподвижный корпус; 4 — перфорированные цилиндры; 5 — боковые
стенки цилиндров, 6— сальники
576
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
фаза подается в центральную часть
ротора, а легкая — в периферий-
ную. Под действием центробежной
силы жидкости движутся противо-
током, диспергируясь при прохож-
дении через отверстия цилиндров,
контактируя и разделяясь в коль-
цевых каналах между ними. Тяже-
лая фаза отводится с периферии
ротора, а легкая — вблизи его оси.
Обе фазы удаляются через раздель-
ные отводные каналы вала.
Достоинства ЦЭ — компактность
и сочетание высоких производи-
тельности и интенсивности массо-
обмена; они особенно эффективны
для жидкостных систем с неболь-
шой разностью плотностей фаз. ЦЭ
отличаются малым временем пре-
бывания фаз в аппарате, что обус-
ловливает успешное их применение
при обработке нестойких веществ,
в частности в производстве анти-
биотиков. В то же время эти аппара-
ты непригодны, когда требуется
длительное время контакта фаз (на-
пример, при экстракции, лимити-
руемой недостаточно быстрой хи-
мической реакцией).
В противоточной колонне поверх-
ностью, перпендикулярной движе-
нию потоков фаз, является ее по-
перечное сечение; в ЦЭ — это по-
верхность цилиндра. Расстояние,
проходимое фазами, в колонне оп-
ределяется ее высотой, а в ЦЭ —
его радиусом Поэтому производи-
тельность ЦЭ увеличивается с рос-
том ширины ротора, а достигаемая
степень извлечения (разделения) —
с ростом его диаметра.
Если в процессе экстракции тре-
буется большое число теоретичес-
ких ступеней разделения или боль-
шая поверхность межфазного кон-
такта, применяют противоточный
каскад центробежных экстракторов.
К недостаткам ЦЭ следует отне-
сти сравнительно высокие капиталь-
ные и эксплуатационные затраты.
2,4.3. Расчет экстракционной
установки (по Ю.И. Дытнерскому
и ГЛ. Ягодину)
Основные условные обозначения:
а — удельная поверхность кон-
такта фаз;
с— концентрация распределяе-
мого компонента, кг/м3;
d — размер капель;
D — диаметр аппарата, коэффи-
циент диффузии;
Е — коэффициент продольного
перемешивания;
Но — общая высота единицы
переноса;
Н — высота рабочей зоны ко-
лонны;
К — коэффициент массопередачи;
п — число отверстий в распре-
делителе дисперсной фазы, часто-
та вращения;
ло — общее число единиц пере-
носа;
V — объемный расход;
w — фиктивная скорость,
wo — скорость свободного осаж-
дения капель;
р — коэффициент массоотдачи;
ц — вязкость;
р — плотность;
Др — разность плотностей фаз;
а — межфазное натяжение;
Ф — удерживающая способность.
Индексы:
х — фаза экстрагируемого раствора;
у — фаза экстрагента;
с — сплошная фаза;
д — дисперсная фаза;
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
н — начальный параметр (на вхо-
де в аппарат);
к — конечный параметр (на вы-
ходе из аппарата)
Экстракционные аппараты рабо-
тают в условиях диспергирования
одной из фаз
В экстракционных колоннах кап-
ли дисперсной фазы движутся под
действием сил тяжести вверх или
вниз, в зависимости от того, какая
из фаз — дисперсная или сплош-
ная — имеет меньшую плотность Для
расчета экстракторов необходимо
знать скорость осаждения капель. За-
висимость скоростей свободного
осаждения капель от их размера обыч-
но имеет вид, показанный на рис 2.61
Размер капель d принято характери-
зовать диаметром сферы равновели-
кого с каплей объема. Как видно из
рисунка, зависимость скорости сво-
бодного осаждения от размера капель
имеет вид кривой с максимумом Кап-
ли размером d > d^ называют «ос-
циллирующими». Форма их в процес-
се осаждения периодически претер-
певает изменения. Скорость осажде-
ния осциллирующих капель мало за-
висит от их размера.
Рис. 2.61. Зависимость скорости свободно-
го осаждения капель от их размера
578
Скорость свободного осаждения
мелких капель можно рассчитать по
уравнению Адамара:
<2.12)
6цс(3цс+3рд)
где wo— скорость свободного осаж-
дения;
Др — разность плотностей фаз;
цс и Ид — вязкости соответствен-
но сплошной и дисперсной фаз.
Уравнение (2.12) применимо
при значении критерия Рейноль-
дса (Re = wo<7pc/jic) для капель мень-
ше единицы.
Для расчета скоростей свобод-
ного осаждения крупных капель
можно использовать следующую
эмпирическую зависимость
Q = (0,75 7)0-78 при 2 < Т<10;
Q = (22 7)0-42 при Т> 70, (2.13)
где Q = 0,75 + Re/P0-’5;
Т = 4Др#/2Р°-15/Зо;
P = pcV/(Apg^),
о — межфазное натяжение.
Значение параметра Т = 70 со-
ответствует критическому размеру
капель. Капли более крупного раз-
мера являются «осциллирующими»
При другом методе расчета при-
нимается допущение о том, что
капля ведет себя как твердая час-
тица. Тогда скорости осаждения ка-
пель следует рассчитывать по урав-
нениям для скоростей осаждения
твердых частиц.
Скорости стесненного осажде-
ния капель wco в экстракторах рас-
считывают с помощью скоростей
свободного осаждения, вводя по-
правочные коэффициенты. Чаще
всего используют зависимость сле-
дующего вида:
^.о=чО-Ф), (2.14)
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
где Ф — объемная доля дисперс-
ной фазы в рабочей зоне экстрак-
тора (удерживающая способность)
Расчет предельных скоростей фаз
в экстракторах обычно проводят на
основе следующего уравнения:
jvc/(l-Ф) + ™д/Ф = = >%(! -Ф), (2.15)
где w и w — фиктивные скорости
соответственно сплошной и дисперс
ной фаз;
wpr — относительная скорость
между фазами,
— так называемая характе-
ристическая скорость капель —
предельное значение вертикальной
составляющей скорости капель в
экстракторе относительно сплош-
ной фазы при расходах фаз, стре-
мящихся к нулю.
Если рассматривать уравнение
(2.15) как зависимость (wc + w.) от
Ф, она имеет максимум, причем
положение максимума обусловли-
вает предельное значение суммар-
ной фиктивной скорости фаз, при
которой начинается захлебывание
Суммарная фиктивная скорость
при захлебывании определяется
уравнением:
(w.+w.),=(i-4<t>,> -ф; -4ф;>ир,
(2.16)
в котором Фз — удерживающая спо-
собность при захлебывании, равная
Ф,=(Л2+8^-Зд)/[4(1-й)], (2.17)
где b = И/И = “ соотноше-
ние объемных расходов дисперсной
и сплошной фаз Применение урав-
нений (2.15)—(2.17) требует знания
характеристической скорости. Для
распылительных колонн ее можно
принять равной скорости свободно-
го осаждения капель. В экстракторах
других типов она обычно меньше
скорости свободного осаждения Так,
для роторно-дисковых экстракторов
характеристическую скорость рассчи-
тывают по уравнению:
(2.18)
Коэффициент а равен наимень-
шей из следующих величин:
(о.+Д,)
D [ D
где D, PhD- диаметр соответ-
ственно колонны, ротора и внут-
ренний диаметр колец статора;
h — высота секции
Для расчета характеристической
скорости применяют эмпирические
зависимости. Например, для колонн
с турбинными мешалками характе-
ристическую скорость можно най-
ти из уравнения:
А Эр
= 1,77 10-4
Др
А Р’ 7
,(2.19)
где п и D* — частота вращения и
диаметр мешалки.
В насадочных экстракторах кап-
ли дисперсной фазы двигаются в
узких каналах внутри насадки, и
стесненность осаждения обусловле-
на близостью стенок насадки, а нс
наличием других капель. Поэтому
величину и’от в уравнении (2.15)
можно считать независящей от
удерживающей способности В этом
случае фиктивные скорости фаз при
захлебывании должны удовлетво-
рять следующей зависимости
(2.20)
579
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Для насадочных колонн величи-
ну можно найти по уравнениям.
и- =0,438
от ’
Дре’л
при -°'— >50,
«„К
Ч, = 0,02 при^>50,
(2.21)
где е — свободный объем насадки;
ак — удельная поверхность насад-
ки; при подстановке рс и Др в кг/м3,
ан — в м2/м3; — в Па с; о — в Н/м
получают: — в м/с.
Для смесительно-отстойных эк-
стракторов при достаточно интен-
сивном перемешивании удержива-
ющую способность можно принять
равной Ф = Уи/(УЯ + VC)
Для противоточных колонн
удерживающую способность опреде-
ляют из уравнения (2.18), которое
можно представить в виде.
= 0
или
Ф2
1 + ф + _л_ = о (2.22)
. Wot J Чт
Обычно экстракционные колон-
ны работают в условиях, когда удер-
живающая способность равна наи-
меньшему из положительных кор-
ней этих уравнений. Установлено,
однако, что распылительные колон-
ны могут работать при больших зна-
чениях Ф, соответствующих другим
корням уравнения (2.22) (режим
плотной упаковки капель).
В экстракторах для диспергиро-
вания одной из фаз ее либо про-
пускают через тонкие отверстия,
либо перемешивают с помощью
мешалок или созданием пульсаций.
Первый способ применяют в рас-
пылительных, тарельчатых и наса-
дочных колоннах, второй — в ро-
торно-дисковых, пульсационных,
вибрационных, смесительно-от-
стойных экстракторах.
Истечение дисперсной фазы из
отверстия может быть капельным
(когда капли образуются непосред-
ственно у отверстия) или струйным
(когда капли образуются при рас-
паде струи) Переход от капельного
истечения к струйному происходит
при некоторой критической скоро-
сти в отверстии, которую можно
рассчитать по уравнению:
ян Y За/(р d ) яи d
0,64] —=-2- + =-•-?/ -0,8-—
( о 1 + 4/у о
(2.23)
где do — диаметр отверстия;
у = 72а/(£дР)
При капельном истечении раз-
мер образующихся капель можно оп-
ределить из следующей зависимости.
Г = лЯ/(Я)[1 + 2,397? We^-
-0,485Wei+19/?7'3(pc>Vo)], (2,24)
где Г = nd3/бу3 — безразмерный объем
капель,
R = djly — безразмерный ради-
ус отверстия;
We, = (рс +рд)<и-2/2о- крите-
рий Вебера;
— скорость в отверстии, фун-
кция f (Л) приведена на рис. 2.62.
Следует отметить, что в уравне-
нии (2.24) выражение в квадратных
скобках, определяющее влияние
скорости истечения на размер ка-
пель, часто не очень сильно отли-
чается от единицы Если скорость в
отверстиях неизвестна, то прибли-
женное значение размера капель
580
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.62. Функция///?) для расчета разме-
ров капель при истечении из отверстий
можно найти по упрощенному урав-
нению:
V=TtRf(R). (2.25)
При струйном истечении капли
обычно имеют разные размеры, при-
чем с увеличением скорости исте-
чения распределение капель по раз-
мерам становится все более широ-
ким. Средний поверхностно-объем-
ный диаметр капель с увеличением
скорости истечения до некоторого
предела падает, а затем начинает
возрастать. Таким образом, при не-
которой скорости струйного истече-
ния размер капель минимален.
Средний размер капель при
струйном истечении можно рассчи-
тать лишь очень приближенно. При
умеренной вязкости жидкостей со-
блюдается соотношение:
J = l,92Jr (2.26)
Для ориентировочного опреде-
ления размера капель диаметр кон-
ца струи dj можно принять равным
диаметру отверстия, из которого
истекает струя. В действительности
же происходит сужение струй, и
размер капель меньше, чем следует
из уравнения (2.26). Для определе-
ния средних размеров капель с уче-
том сужения струи можно исполь-
зовать соотношение:
J = l,675Jo/(aw0,/3), (2.27)
a = 1 + 6750
1,8+We
f
We0-706
,3 2 Y°-35
P = 0,28 + 0,4cxp[-0,56(a -1)];
We = p„i^J0/G.
Уравнение (2.27) приближенно
описывает размер образующихся
при струйном истечении капель в
тех случаях, когда распад струи про-
исходит в результате образования на
ее поверхности возмущений, сим-
метричных относительно оси.
Приведенные уравнения позво-
ляют рассчитать средний размер
капель, образующихся при истече-
нии дисперсной фазы из отверстий
тарелок или распределителя дис-
персной фазы. Внутри колонны кап-
ли могут укрупняться вследствие
коалесценции. Однако учесть коли-
чественно этот эффект пока не
представляется возможным. Поэто-
му приведенные уравнения приме-
няют для расчета размеров капель в
распылительных и тарельчатых эк-
стракционных колоннах без учета
581
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
коалесценции (которая в этих ап-
паратах обычно не очень интен-
сивна).
В насадочных колоннах капли
движутся в узком пространстве
внутри насадки, непрерывно стал-
киваясь с материалом насадки и
друг с другом. Это приводит к час-
той коалесценции и повторному ре-
диспергированию капель. В резуль-
тате устанавливается некоторый
равновесный размер капель Для его
расчета можно использовать следу-
ющее эмпирическое уравнение:
(\0 5 / а х
—1 Н'ОТ-£Ф ,
^и>а(1-Ф)^
где е — удельный свободный
(2.28)
объем
насадки,
wor — относительная скорость
капель, рассчитываемая для наса-
дочных колонн по уравнению:
= ^а/(еФ) +и;/[е(1-Ф)]. (2.29)
Распределитель дисперсной фа-
зы для насадочных колонн следует
подбирать так, чтобы из него вы-
ходили капли того же размера
(или немного крупнее), что и рав-
новесный размер капель внутри на-
садки.
Размер элементов насадки для
экстракционных колонн не должен
быть слишком мал. Считается, что
диаметр кольцевой насадки должен
быть больше критического размера
колец, определяемого по уравне-
нию:
^нлс.кр
2,42^<j/(gAp)
(2.30)
При меньшем размере элемен-
тов насадки колонны работают с
низкой эффективностью. Вследствие
сильной коалесценции капель дис-
персная фаза в этом случае движется
внутри насадки полностью или ча-
стично не в виде капель, а в виде
сплошного каналообразного пото-
ка, что приводит к резкому умень-
шению межфазной поверхности.
В экстракторах с механическим
перемешиванием размеры капель
также обусловливаются совокупно-
стью процессов распада и коалес-
ценции капель внутри аппарата.
Средние поверхностно-объемные
диаметры капель рассчитывают на
основе опытных данных Так, для
роторно-дисковых экстракторов
можно применять следующее эмпи-
рическое уравнение:
цО.За°,5
‘/-16,7(«DI,)Mptoy!Af°n’ (2'31)
где Dp — диаметр дисков,
N — число дисков в экстракторе.
Расчет экстракторов целесообраз-
но проводить на основе коэффици-
ентов массоотдачи для свободно
осаждающихся одиночных капель,
мало зависящих от размеров аппара-
та. Коэффициенты массоотдачи как
в сплошной, так и в дисперсной фазе
зависят от размеров капель. Для мел-
ких капель, ведущих себя подобно
«жестким» сферам, внутри которых
массоперенос осуществляется лишь
за счет молекулярной диффузии,
коэффициенты массоотдачи можно
рассчитать по уравнениям:
=-^-ln|l-[l-exp(-n2Fo/a)J5|,
U V* * J
(2.32)
N< = 0,998Ре^3; (2.33)
Nu' = 0,74Rel/2 Prc',/3. (2.34)
где т — время пребывания капель в
колонне,
582
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Nu'c=Pc^/Z)c, Ре' = w„d/Dc и
Рг' = цс /pcDc — диффузионные кри-
терии Нуссельта, Пекле и Прандт-
ля для сплошной фазы;
РОд =4Одт/б72— диффузионный
критерий Фурье для дисперсной
фазы;
Dc и Dr — коэффициенты диф-
фузии соответственно в сплошной
и дисперсной фазах;
Re = pcw0TJ /цс — критерий Рей-
нольдса для капель.
Уравнения (2.32) и (2.33) — те-
оретические, справедливые при
малых значениях Re, уравнение
(2.34) — эмпирическое, примени-
мое при больших Re
Коэффициенты массоотдачи для
более крупных капель, в которых
не заторможено циркуляционное
движение, определяются следую-
щими зависимостями:
Рд = -(<7/6г)1пх
f г , Х-10.П (2-35)
х|1-^1-ехp(-2,25n2Fo')J ;
N< = 0,65Рс'0,$ (1 + /цср5, (2.36)
Nu>31,4(FO;f34(Pr;r,25We037;
(2.37)
Nu'=O,6Reo,5Pr'°’s, (2.38)
где Nu>PaJ/Dfl и Рг'=цд/(рд£)д) —
диффузионные критерии Нуссель-
та и Прандтля для дисперсной
фазы;
Wc = PcmJtJ/o-~ критерий Вебе-
ра для капель.
Уравнения (2.35) и (2.36) приме-
нимы при малых Re (порядка еди-
ницы), а уравнения (2.37) и (2.38) —
при больших Re.
Для осциллирующих капель
можно использовать следующие
уравнения:
N< = 0,32(Fo;fMx
xRe°“[p“aJ/(gApg:)]‘’'; <
N< =50 + 0,0085Re(Prc') ’ (2.40)
При расчете коэффициентов мас-
соотдачи по приведенным выше
уравнениям в безразмерные числа
Re, Ре и We подставляют относи-
тельную скорость движения капель,
вычисленную по уравнению (2.15);
время пребывания капель в колонне
принимают равным т = ФИ / (где
И — высота рабочей зоны экстрак-
тора).
Надежность расчета размеров эк-
страктора в значительной степени
определяется правильным выбором
модели, положенной в основу рас-
четов. В смесительных камерах сме-
сительно-отстойных экстракторов
обычно принимают модель идеаль-
ного смешения для обеих фаз. При
расчете распылительных колонн
представляется наиболее целе-
сообразным использование модели
идеального смешения для сплош-
ной фазы и модели идеального вы-
теснения — для дисперсной. Такую
же модель чаще всего применяют
при расчете тарельчатых колонн. Эк-
стракционные колонны с подводом
внешней энергии обычно рассчиты-
вают на основе диффузионной мо-
дели, используя опубликованные
данные по коэффициентам про-
дольного перемешивания.
Для разделения фаз экстракцион-
ные колонны имеют отстойные зоны,
которые обычно примыкают к рабо-
чей зоне колонны и располагаются
выше и ниже се (верхняя и нижняя
583
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
отстойные зоны). Отстойная зона для
сплошной фазы (при диспергирова-
нии более легкой фазы находится
внизу) служит для отделения уноси-
мых ею мелких капель. Отстойная зона
для дисперсной фазы (при диспер-
гировании легкой фазы находится
вверху) предназначена для того, что-
бы капли могли коалесцировать пе-
ред выходом из аппарата. Время, не-
обходимое для коалесценции капель,
можно рассчитать по уравнению
. = 1,32-10’ о)(Я/ d)°" х
x(Apgd2/a)°’2, (2.41)
где Н — высота падения капли пе-
ред ее попаданием на межфазную
поверхность, где происходит коа-
лесценция.
Расчет размеров отстойных зон
лучше проводить на основе опыт-
ных данных, так как скорости от-
стаивания и коалесценции капель
зависят от ряда трудно учитывае-
мых факторов, например, от при-
сутствия примесей поверхностно-
активных веществ
2.4.4. Пример расчета распыли-
тельной экстракционной колонны
Необходимо определить разме-
ры распылительной колонны для
извлечения фенола из воды экст-
ракцией бензолом при следующих
условиях: расход исходной смеси —
0,001389 м3/с (5 м3/ч), начальная кон-
центрация фенола в воде — 0,3 кг/м3;
конечная концентрация фенола в
воде — 0,06 кг/м3, начальная кон-
центрация фенола в экстрагенте —
0,01 кг/м3; температура в экстрак-
торе — 25 °C
Равновесие между фазами. При
выражении концентраций в кг/м3
584
коэффициент распределения фено-
ла между бензолом и водой при
малых концентрациях фенола явля-
ется практически постоянной вели-
чиной, при 25 °C равной 2,22. Сле-
довательно, равновесие между фа-
зами в данном случае определяется
уравнением:
. С,ж -тСхи -т0
In—------------
— к - т0
1п(ЯИ,/|И)
(2.42)
где т = 2,22, т0 = 0.
Расход экстрагента. Ввиду малой
концентрации фенола изменением
плотностей фаз и их расходов в про-
цессе экстракции можно пренеб-
речь. Конечная концентрация в эк-
страгенте не может превышать кон-
центрации, равновесной с концен-
трацией исходной смеси, поэтому
минимальный расход экстрагента
будет равен:
0,001389(0,3-0,06)
2,22-0,3-0,01
= 0,000508 м’/с
Реальный расход экстрагента
должен быть больше минимально-
го, Эффективность полых распыли-
тельных колонн обычно невелика
(ввиду большого продольного пере-
мешивания в сплошной фазе) и,
как правило, не превышает одной
теоретической ступени. Поэтому в
данном случае определим расход
экстрагента, исходя из условия, что
необходимое число теоретических
ступеней должно быть близко к еди-
нице. Ввиду малых концентраций
фенола изменением расходов фаз в
экстракторе можно пренебречь и,
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
следовательно, число теоретических
ступеней можно рассчитать по урав-
нению (2.42). Например, если расход
экстрагента в два раза больше мини-
мального (0,001016 м3/с), то конеч-
ная концентрация фенола составит:
^=су.и+(К,/Г>,)(схв-схк) =
= 0,01 +(0,001389/0,001016)(0,3-0,06) =
= 0,338 кг/м3
Подставляя это значение в урав-
нение (2.42), написанное для концен-
траций в кг/м3, при w0 = 0 получим:
СУ11 ~™СхК
N - у у" *
1п(тГ,/Гх)
' 0,338-2,22 -0,3
0,01-2,22-0,06
In
______\ _____________________
1п(2,22-0,001016/0,001389)
2,02.
Результаты расчетов при других
расходах экстрагента приведены
ниже:
И/Г^ 3 4 5 6 7
кг/м3 0,229 0,174 0,141 0,119 0,104
N 1,42 1,18 1,04 0,94 0,87
Как видно, требуемая эффектив-
ность колонны составит около од-
ной теоретической ступени при
расходе экстрагента в 5—6 раз боль-
ше минимального. Примем расход
экстрагента равным 0,002778 м3/с
(или 10 м3/ч, т.е. примерно в 5,5 раз
больше минимального расхода и в
2 раза больше расхода исходной
смеси. При таком расходе бензола
конечная концентрация фенола со-
ставит сук= 0,13 кг/м3 Поскольку
расход бензола больше расхода
воды, расчет колонны проводится,
считая бензол дисперсной фазой.
Ввиду малых концентраций фенола
необходимые для расчета физичес-
кие свойства фаз примем равными
соответствующим свойствам воды и
бензола при 25 °C: рс = 997 кг/м3;
цс = 0,894 мПа с;о = 0,0341 Н/м;
рд = 874 кг/м3; рд = 0,6 мПа с; Др —
= 123 кг/м3.
Диаметр колонны Основная
трудность расчета диаметра распы-
лительных колонн заключается в
том, что для определения скорос-
тей захлебывания нужно знать раз-
меры капель и скорости их осаж-
дения. Размеры капель зависят от
скорости дисперсной фазы в отвер-
стиях распределителя. Последняя
же зависит от числа этих отвер-
стий, которое необходимо для рав-
номерного распределения дисперс-
ной фазы.
Проведем расчет размеров рас-
пылительной колонны, приняв ди-
аметр отверстий распределителя
дисперсной фазы равным dCj = 4 мм.
Приближенный размер капель. Оп-
ределим приближенный размер ка-
пель при капельном истечении бен-
зола в воду по уравнению (2.25)
- I 2ст /2-0,0341 _
Y \gAp “ V,81-123 ”
- 0,00752 м (7,52 мм),
R = d6 / 2у = 4/(2 7,52) = 0,266
По графику на рис. 2.63 находим
f(R) = 0,72. Следовательно,
V=nRf(R) =3,14-0,266-0,72=0,601.
Таким образом, ориентировоч-
ный диаметр капель при капельном
истечении равен:
d = у(6 Г/л)’/37,52(6 0,601/3,14)'/3 =
= 7,9 мм
585
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.63. Зависимость средних размеров ка-
пель от скорости истечения.
1 — капельный режим; 2 — струйный режим
При струйном истечении при-
ближенный размер капель должен
иметь, в соответствии с уравнением
(2.26), близкое значение:
d = 1,92б/0 = 1,92 4 = 7,68 мм.
Скорость свободного осаждения ка-
пель. Для капель бензола диаметром
7,9 мм из уравнения (2.13) находим.
Р _ P<2g3 - 9972 0,03413 =
gApp4 “ 9,81-123(0,894-Ю’3)4
= 5,12-10'°;
Р°’’5 = (5,12 *10'°)0,5 =40,4;
Т = 4ApgJ2P°'5 /(За) = 4 • 123 х
х9,81(7,9-Ю'3)2 40,4/(3-0,0341) =119,
Q = (22Г)0,42 = (22 • 119)°‘42 = 27,4;
Re = (Q-0,75)P°’15 =
= (27,4-0,75)40,4=1070,
w0 = Repc /(pc d) = 1070 x
xO,894-10’3/(997 7,9-10'3) =0,121 м/с.
Для капель диаметром 7,68 мм
получается практически такое же
значение скорости свободного
осаждения (0,122 м/с).
586
Суммарная фиктивная скорость
фаз при захлебывании. Удерживающая
способность при захлебывании в дан-
ном случае (b = VJVZ = 2), в соот-
ветствии с уравнением (2.17), равна:
Л Vb2+8Z?-3b
’ 4(1 ~b)
=0,382.
4(1-2)
Принимая характеристическую
скорость капель в распылительной
колонне равной скорости свободно-
го осаждения, из уравнения (2.16)
находим:
(Ч + WX = d “ 4ф3 + 7Ф? “
“ 4фз) >% = И “ 4 °,382 +
+ 7-0,382* — 4 0,3823)0,121 =
= 0,0328 м/с.
Таким образом, минимально воз-
можный диаметр колонны равен’
D = Н(ГД + Г)
пил ^(ч + ч),
/4(0,002778 + 0,001389) Л ЛМ
=.----------------------= 0,402 м.
V 3,14-0,0328
Выбираем внутренний диаметр
колонны равным 0,5 м Фиктивные
скорости фаз в такой колонне состав-
ляют wx = w. = 0,707 см/с; w = кд =
= 1,414 см/с. Колонна будет работать
при нагрузке, составляющей 65 % от
нагрузки при захлебывании. В данном
случае диаметры колонны, опреде-
ляемые из приближенных размеров
капель для капельного и струйного
истечения, одинаковы. Если бы они
различались, то окончательный вы-
бор диаметра колонны должен был
бы проводиться после расчета рас-
пределителя и определения режима
истечения дисперсной фазы.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Расчет распределителя дисперсной
фазы. Работа распылительных колонн
во многом определяется конструк-
цией распределителя дисперсной
фазы. Он должен подавать в рабо-
чую зону колонны достаточно ма-
лые капли, по возможности близ-
кие по размерам, и обеспечивать их
равномерное распределение по
объему аппарата. При близких раз-
мерах капель время пребывания их
в колонне не должно сильно разли-
чаться, и режим движения диспер-
сной фазы должен быть близок к ре-
жиму идеального вытеснения. Поэто-
му предпочтительнее капельный ре-
жим истечения, при котором обра-
зуются одинаковые капли (иногда
наряду с однородными крупными
каплями образуются капли-спутни-
ки значительно меньшего размера).
Капельный режим работы рас-
пределителя дисперсной фазы не
всегда осуществим, так как может
потребоваться слишком большое
число отверстий, которые невоз-
можно разместить по его попереч-
ному сечению. Для равномерного
распределения капель по сечению
аппарата необходимо, чтобы диа-
метр распределителя был равен
диаметру рабочей зоны экстракто-
ра (в месте установки распредели-
теля колонна должна иметь расши-
рение для свободного прохода
сплошной фазы в отстойную зону).
Число отверстий распределителя
при размещении их по треугольни-
кам примерно определяется соот-
ношением:
п = 0,905 (Д/5)2 (2.43)
Максимальное число отверстий
соответствует минимальному шагу s
между отверстиями, который опре-
деляется конструкцией распредели-
теля и не должен быть меньше раз-
мера капель (во избежание их слия-
ния при выходе из распределителя).
В основу расчета числа отверстий рас-
пределителя дисперсной фазы мо-
жет быть положен принцип мини-
мального размера капель. Зависимость
среднего размера капель от скорос-
ти истечения обычно имеет вид, по-
казанный на рис. 2.63. Примерное по-
ложение минимума определяется
следующими соотношениями:
We = 0,59.fR при R< 0,317;
We = 1,8 при R > 0,317
Рассчитаем число отверстий рас-
пределителя дисперсной фазы так,
чтобы размер капель был минималь-
ным. Так как в данном случае R =
= 0,266, то критерий Вебера дол-
жен быть равен We = 0,59/0,266 =
= 2,22. Скорость в отверстиях распре-
делителя, соответствующая этому
значению критерия Вебера, равна:
=7^We/(pflJ0) =
= Jo,0341 -2,22/(874 • 0,004) =0,147 м/с.
Необходимое для такой скорос-
ти истечения число отверстий со-
ставляет:
л = 4 Г/(л Wo2) = 4 0,002778/
/(3,14 0,147 - 0,0042) == 1500.
Шаг между отверстиями должен
быть равен:
5 = Dj0,905/n =
= 0,5^0,905/1500 =0,0123 м.
Это значение заметно больше и
размера отверстий, и ориентировоч-
ного размера капель. Следователь-
но, по сечению распределителя
можно разместить 1500 отверстий.
587
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Найдем критическую скорость ис-
течения по уравнению (2.23);
л 9,81-0,6 1(Г5 0,004
U,64
0,0341
3-0,0341
874-0,004(1+4/7,52)
_ с9,81-0,6-10 3 0,004
V.O —
0,0341
= 0,12 м/с
При числе отверстий п = 1500
скорость истечения (0,147 м/с) не-
много превышает критическую. Сле-
довательно, распределитель будет
работать в начальной стадии струй-
ного режима, когда размеры обра-
зующихся капель отличаются незна-
чительно.
скорости Чар = 0,126 м/с и фиктив-
ных скоростях фаз wc = 0,707 см/с и
1,414 см/с принимает вид:
фз _ 2Ф2 + 1.06Ф - 0,117 = 0.
Для решения этого уравнения
используем аналитический метод
решения кубических уравнений в
тригонометрической форме Реше-
ние сводится к тому, что уравне-
ние вида
хг 4- ах2 + Ьх -ь с = 0
путем подстановки х = z — а/3 при-
водят к виду г3 4- pz 4- q = 0 Коэф-
фициенты р и q равны: р = —а2!Ъ 4- Ь\
q = 2(а/3)3 - ab/З + с
Коэффициенты а, Ь, с уравнения
(2.22) имеют следующие значения:
Размер капель Уточненный рас-
чет размеров капель проводим по
уравнению (2.27) для струйного ис-
течения:
п = -2; 6 = 1 + —^----е-
Чар Чар
Ч
С ------—
кар
(
а = 1 + 6750
, \141
8-0,2662
1,8 + 2,22,
Подстановкой Ф = z 4- 2/3 пре-
образуем это уравнение к виду
х2,220’706
f 9,81-0,0043 8742 5
0,6-Ю'3 0,894-Ю’3
= 7,17;
1) ( 2 Ч + 2Ч
- z+--------------£
3J [27 3Чвр
Р = 0,28 + 0,4 схр[-0,56(7,17 -1)] = 0,293;
d = 1,675 -4/[7,17,/4 (0,293)|/3] = 6,16 мм.
Скорость свободного осаждения
для капель этого диаметра состав-
ляет 0,126 м/с, а суммарная пре-
дельная нагрузка при такой харак-
теристической скорости практичес-
ки равна предельной нагрузке, по-
лученной в предварительных расче-
тах на основе приближенной оцен-
ки размеров капель. Следовательно,
нет оснований вносить изменения
в выбранный диаметр колонны.
Удерживающая способность. Урав-
нение (2.22) при характеристической
Коэффициенты р и
случае равны:
(2.44)
q в данном
Ч~Ч 1 2 w+2w
Чар “З’ 27 ЗЧар
Уравнение (2.22) таково, что все-
гда соблюдается условие (р/3)3 4- (q/
/2)2 < 0. В этом случае уравнение (2.44)
имеет три действительных корня
г, = 2 cos(a / 3)7(-р/3);
Z2>3 = -2 cos(a / 3 ± тс / 3)7(-р / 3),
где a = arccos[-<7 / 25/-(р/3)3]
Корни кубического уравнения
(2.22) равны Ф = z 4- 2/3.
588
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Для решаемой задачи wc/w =
= 0,0561, = 0,1122. Следова-
тельно, р = — 0,2775; q = — 0,000926;
р/3 = — 0,0925. Тогда
а = arccos [0,000926/2 (0,0925)3/2] =
= 89,06°;
а/3 = 29,7°;
cos (а/3) = 0,869;
cos (а/3 + 60°) = 0,0052;
cos (а/3 - 60°) = 0,863.
Таким образом
Z, = 2-0,869^/0,0925 = 0,528;
Z2 = -2-0,0052^0,0925 =-0,00316;
Z, = -2-0,863^0,0925 =-0,525.
Корни кубического уравнения
(2.22) получаются равными: Ф, = г, +
+ 2/3 = 1,19; Ф2 = z2 + 2/3 = 0,524;
Ф3= z3 + 2/3 = 0,142. Наименьшее
значение, Ф = 0,142, принимаем за
величину удерживающей способно-
сти. Тогда удельная поверхность кон-
такта фаз будет равна
а = 6Ф/а= 6 -0,142/(6,16 10-’) =
= 138 м2/м3.
Таким образом, при расчете гид-
родинамических параметров распы-
лительной колонны получены сле-
дующие результаты:
Диаметр колонны (и распределителя
дисперсной фазы), м.............0,5
Фиктивная скорость, см/с:
дисперсной фазы (бензола). 1,414
сплошной фазы (воды).......0,707
Число отверстий распределителя
дисперсной фазы диаметром 4 мм.1500
Шаг между отверстиями, мм .... 12,3
Средний диаметр капель, мм.....6,16
Удерживающая способность .....0,142
Удельная поверхность
контакта фаз, м2/м3.............138
Коэффициенты диффузии. Вычис-
лим коэффициенты диффузии по
уравнению (2.14):
D = 7,4 • 10'12(фЛ/)0>57/(цу0>б),
где М — молекулярная масса раство-
рителя, равная для воды 18,02, для
бензола — 78,2;
Ф — фактор ассоциации раство-
рителя, равный для воды 2,6, для
бензола Г,
v — мольный объем диффунди-
рующего вещества, равный для фе-
нола 103 см3/моль;
вязкость раствора р (в мПа с)
можно принять равной вязкости ра-
створителей.
Рассчитаем коэффициент диф-
фузии в разбавленном растворе фе-
нола в воде
7,4-10~>2(2,6-18,02)°5298
0,894-ЮЗ06
= 1,05-10"’ м2/с.
Аналогичный расчет коэффи-
циента диффузии в бензоле дает:
Da = 2 10~9м2/с.
Коэффициенты массоотдачи. Па-
раметр Т в уравнении (2.13) равен:
Т= 4 123 9,81 (6,16 10~3)240,4/
/(3 0,0341) = 72,3.
Так как в данном случае Т > 70,
размер капель больше критическо-
го (рис. 2.62), и капли должны ос-
циллировать в процессе осаждения.
Поэтому определение коэффициен-
тов массоотдачи проводим по урав-
нениям для осциллирующих капель.
Расчет по уравнению дает:
VV
от
0,707
=
1-ф ф
1.414 1ЛО ,
+----= 10,8 см/с;
1-0,142 0,142
589
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
, _РЛ<7_ 997 0,108-6,16-10-’ _л,
цс 0,894-10~J
J4------0,894-102
P.O, 997-1,05-10-’
₽,=P.=^Nu; =
а
= — (50 + 0,0085 RePC7) =
d
= —-5-10 л (50 + 0,0085 -742 -8540'7) =
6,16-10 1
= 1,3 10"4 м/с.
Для определения коэффициента
массоотдачи в дисперсной фазе нуж-
но знать время пребывания капель в
колонне, зависящее от ее высоты.
Зададимся высотой Я = 5 м. Тогда
т = ФЯ/vv = 0,142 - 5/0,01414 = 50,2 с;
F°; = 4/)дт/лР = 4(2 10"9) 50,2/
/(6,16 10~3)2= 0,0106;
pc2a3/(gApHc4) = 5,12 1010;
Nu' = 0,32 (0,0106)“° и742068х
Лх(5,12 Ю10)01 = 638,
Р, = рд = Nu/P /d = 638 2 10-7
/6,16 IO"3 = 2,07 10"4 м/с.
Коэффициент массопередачи по
фазе бензола
fl 2,22 ¥'
2,07 10-4 + 1,3-10"4>
= 0,456-10’4 м/с.
Высота рабочей зоны. При расче-
те высоты рабочей зоны колонны
примем следующую модель структу-
ры потоков: для сплошной фазы —
идеальное перемешивание, для
дисперсной — идеальное вытесне-
ние. Такой выбор основан на том,
590
что степень продольного переме-
шивания в сплошной фазе распы-
лительных колонн гораздо сильнее,
чем в дисперсной (если капли не
очень широко распределены по раз-
мерам). Для данной модели струк-
туры потоков при постоянстве рас-
ходов фаз и линейной равновесной
зависимости следует:
л =1п---------------
~ГПСХ К
Вычислив по этому уравнению
величину п , рассчитанную по дис-
персной фазе (экстрагент), находим
рабочую высоту колонны:
П*У
, 0,01-2,22-0,06-0 , „
= In-----------------—
0,13-2,22-0,06-0
_ _ 1,414-IO'2
' Kya 0,456 10"4 138 ’ М’
Я = ло^ = 3,65-2,25 = 8,21 м.
Поскольку высота колонны по-
лучилась отличной от Н = 5 м (кото-
рой задались при определении ко-
эффициента массоотдачи в дисперс-
ной фазе), расчет следует повторить.
Принимая Н = 8,21 м, получим: 0 =
= 1,93 10"4 м/с; К = 0,449 10"4 м/с;
Ноу - 2,28 м; Н = 8,32 м. При повто
рении расчета высота колонны не
меняется. Принимаем Н = 8,5 м.
Размер отстойных зон. Диаметр
отстойных зон (принимаем их оди-
наковыми) определим, исходя из
условия, что сплошная фаза долж-
на двигаться в зазоре между краем
распределителя дисперсной фазы и
стенкой отстойной зоны с той же
фиктивной скоростью, что и в ко-
лонне Тогда диаметр отстойных зон
можно найти из уравнения:
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
4-0,001389
+ 3,14-0,00707
ОТ
4К
3IWC
= 0,707 м.
Принимаем диаметр отстойных зон
равным 0,8 м.
Найдем по уравнению время,
необходимое для коалесценции ка-
пель бензола:
X
= 1,32-105 (ц//а)(Я///)018 (ApgrfVo)0”
.l^-ltf.0-894 10’ 6’16 10^
0,0341
123- 9,81(6,16- 1(Г’У f*
8,5
6,16-10
0,0341
= 86,1 с.
Найденное время коалесценции
является приближенным, так как раз-
мер капель в отстойной зоне вслед-
ствие коалесценции должен быть
больше, чем в колонне (6,16 мм). Для
расчета объема верхней отстойной
зоны примем, что половина верхней
отстойной зоны занята слоем чисто-
го, скоалесцировавшего бензола, а
другая половина заполнена коалесци-
рующими каплями Считая, что
объемная доля бензола в коалесциру-
ющей эмульсии составляет 80 %, по-
лучим объем верхней отстойной зоны:
^ = 2Гдткоал/0,8 = 2 0,002778 86,1/
/0,8 = 0,598 м\
Следовательно, высота отстой-
ной зоны должна быть равна
Н = 4v KnD 2) =
от от 4 ОТ 7
= 4 0,598/(3,14 0,82) = 1,19 м.
Принимаем отстойные зоны оди-
наковыми, высотой 1,2 м. На рис. 2.64
приведены основные размеры распы-
лительной колонны, определенные в
результате технологического расчета.
Рис. 2.64, Эскиз экстракционной распыли-
тельной колонны:
1,3— вход и выход сплошной фазы; 2, 4 —
ход дисперсной фазы
Низкая эффективность спроекти-
рованной колонны (высота, эквива-
лентная теоретической ступени,
равна ~ 8 м) обусловлена большим
продольным перемешиванием в
сплошной фазе (при расчете принято
полное перемешивание). Если бы ре-
жим движения обеих фаз соответ-
ствовал идеальному вытеснению, не-
обходимая высота рабочей зоны ко-
лонны составила бы около 1 м.
2.5. Выпарное оборудование
Для очистки сточных вод от ра-
створимых примесей в системах
оборотного водоснабжения, а так-
же от высокоагрессивных примесей
применяют выпарное оборудова-
ние, которое позволяет получать
конденсаты высокой чистоты. Наи-
591
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
большее распространение в систе-
мах водоочистки получили следую-
щие типы выпарных аппаратов:
— трубчатые стальные с есте-
ственной и принудительной цирку-
ляцией;
— роторно-пленочные;
— аппараты погружного горе-
ния.
2.5.1. Трубчатые выпарные
аппараты
Среди трубчатых стальных аппа-
ратов в системах очистки сточных
вод используют аппараты с выне-
сенной зоной кипения, что исклю-
чает образование твердых отложе-
ний на поверхности греющих труб.
Обычно из трубчатых выпарных ап-
паратов формируют схемы, состо-
ящие из нескольких аппаратов, что
значительно снижает энергетичес-
кие расходы на процесс выпарива-
ния. На рис. 2.65 приведены различ-
ные схемы многокорпусных выпар-
ных установок.
Непрерывный процесс выпари-
вания растворов может произво-
диться как в одноступенчатых, так
и в двух-, трех- и многоступенча-
тых выпарных установках с исполь-
зованием вторичного пара каждой
ступени в последующих ступенях с
более низким давлением или с пе-
редачей части вторичного пара не-
которых ступеней другим тепловым
потребителям.
По теплотехнологическим при-
знакам промышленные выпарные
установки непрерывного действия
разделяют на несколько групп:
1. По числу ступеней: односту-
пенчатые и многоступенчатые; при
этом в одной ступени могут быть
один, два и более параллельно
592
включенных аппаратов выпарной
установки (рис. 2.65, а и л).
2. По давлению вторичного пара
в последней ступени:
а) выпарные установки с дос-
таточно глубоким вакуумом в пос-
ледней ступени (до 90 %) и следу-
ющим за ней конденсатором для
поддержания этого вакуума, соот-
ветствующего температуре охлажда-
ющей воды. Такая схема встречает-
ся наиболее часто (рис. 2.65, д); в
ней обеспечивается наибольшая
разность температур между первич-
ным греющим теплоносителем и
вторичным паром последней ступе-
ни, поступающим в конденсатор.
Однако при работе установки по
такой схеме вся теплота пара пос-
ледней ступени теряется с охлаж-
дающей водой конденсатора;
б) выпарные установки с повы-
шенным давлением в последней сту-
пени (рис. 2.65, б). Такая схема мо-
жет быть более экономичной, если
вторичный пар последней ступени
может быть использован в других
теплоиспользующих установках
(при бытовом потреблении тепло-
ты, в отоплении, пищеблоках, бан-
но-прачечном хозяйстве и т.д.);
в) выпарные установки с ухуд-
шенным вакуумом (рис. 2.65, в). По
такой схеме установка может рабо-
тать или на конденсатор, или на
потребителя низкопотенциальной
теплоты со сбросом излишков пара
в конденсатор с ухудшенным ваку-
умом.
3. По подводу первичной теплоты:
а) выпарные установки с одним
источником первичной теплоты;
б) выпарные установки с двумя
источниками теплоты. Например, пар
с большим давлением обогревает
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.65. Схемы выпарных установок:
а — прямоточная с конденсатором; б — прямоточная с противодавлением; в — с ухудшенным
вакуумом; г — с нуль-корпусом; д — двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии све-
жим паром; е — двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии вторичным паром первой
ступени; ж — противоточная; з — с параллельным током пара и раствора; и — с отбором
экстрапаров посторонним потребителем; к — со смешанным током раствора; л — трсхступснча-
тая с двумя корпусами в первой ступени; 1 — выпарной аппарат; 2 — конденсатор; 3 —
солеотделитель, 4 — насос: 5 — водосборник; 6 — вход первичного и выход вторичного пара;
7 — вход охлаждающей воды; 8 — вход и выход раствора; 9 — выход конденсата
593
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
предвключенную ступень установки,
называемую в такой схеме нуль-кор-
пусом, а пар с меньшим давлени-
ем подается в следующую ступень,
получившую название первого кор-
пуса (рис. 2.65, г);
в) выпарные установки с теп-
ловыми насосами.
4. По технологии обработки ра-
створа:
а) одностадийные выпарные ус-
тановки, в которых раствор прохо-
дит при выпаривании последова-
тельно все ступени и не отводится
для других промежуточных опера-
ций обработки;
б) двух- и более стадийные вы-
парные установки, в которых ра-
створ после одной из промежуточ-
ных ступеней может быть направ-
лен для дополнительной обработ-
ки (для осветления, центрифуги-
рования и т.п.), а затем снова по-
ступает на довыпаривание в сле-
дующую ступень (вторая стадия, рис.
2.65, д).
5. По относительному движению
греющего пара и выпариваемого
раствора:
а) прямоточные выпарные ус-
тановки для растворов, обладающих
высокой температурной депресси-
ей (рис. 2.65, а—е, з);
б) противоточные выпарные ус-
тановки для растворов с быстро
растущей вязкостью при повышении
их концентрации (рис. 2.65, ж); в
этих схемах между ступенями ста-
вят насосы;
в) выпарные установки с парал-
лельным питанием корпусов раство-
ром при склонности его к кристал-
лизации (рис. 2.65, з);
г) выпарные установки с отпус-
ком части вторичных паров (экст-
594
рапаров) посторонним потребите-
лям (рис. 2.65, и);
д) выпарные установки со сме-
шанным питанием корпусов для
растворов с повышенной вязкость
(рис. 2.65, к).
Отечественной промышленнос-
тью выпускаются трубчатые выпар-
ные аппараты, типы и основные
параметры которых приведены в
табл. 2.30. В процессах очистки сточ-
ных вод применяются только опре-
деленные типы аппаратов, конст-
рукции которых будут приведены
ниже.
Выпарные аппараты с естествен-
ной циркуляцией, соосной греющей ка-
мерой, вынесенной зоной кипения и со-
леотделением (тип I, исполнение 2)
Аппарат (рис. 2.66) состоит из
греющей камеры, сепаратора с тру-
бой вскипания, циркуляционной
трубы и солеотделителя.
Греющая камера представляет
собой одноходовой кожухотрубча-
тый теплообменник, в верхней и
нижней трубных решетках которого
развальцованы концы греющих труб.
Сепаратор — цилиндрический
сосуд с верхним эллиптическим и
нижним коническим днищами. Внут-
ри сепаратора установлен первич-
ный каплеотбойник, а в верхней
части закреплен брызгоотделитель.
Раствор, подлежащий упарива-
нию, подается в аппарат через шту-
цер или Вг
При работе аппарата уровень ра-
створа должен поддерживаться по
верхней кромке трубы вскипания.
Снижение уровня приводит к умень-
шению производительности, а по-
вышение вызывает гидравлические
удары и повышенный унос раство-
ра вторичным паром.
Типы, исполнения, основные параметры выпарных аппаратов
Таблица 2.30
Тип Исполнение Наименование Поверхность теплообмена, м2 Условное избыточ- ное давление, МПа
50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 в грею- щей камере в сепа- раторе
I 2 Выпарные аппараты с естественной цир- куляцией, соосной греющей камерой, вынесенной зоной кипения и солсотделе- нием + + + 0,3;0,6 — 0,092*; 0,3; 0,6
II 1 Выпарные аппараты с естественной цир- куляцией, вынесенной греющей камерой и кипением раствора в трубках + + + + 0,3; 0,6; 1
2 Выпарные аппараты с естественной цир- куляцией, вынесенными греющей каме- рой и зоной кипения + + + + + + +
III 1 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением + + + + 0,3; 0,6
2 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и вынесенной зоной кипения + +
IV — Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, вынесенными греющей камерой и зоной кипения + + + "Г + +
V 1 Выпарные пленочные аппараты с восхо- дящей пленкой и соосной греющей каме- рой + + + + + + + + + 0,3; 0,6; 1
♦ Соответствует вакууму 700 мм рт. ст.
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Циркуляция раствора в аппарате
осуществляется по замкнутому кон-
туру: сепаратор — циркуляционная
труба — солеотделитель — греющая
камера — сепаратор. Образовавшаяся
при упаривании часть кристаллов
осаждается в солеотделителе и выво-
дится с упаренным раствором через
нижний штуцер Гх (Г2). Греющий пар
подается в межтрубное пространство
греющей камеры через штуцер А.
В аппаратах данного исполнения
кипение раствора происходит в тру-
бе вскипания, ввиду чего отложе-
ние кристаллов на внутренней по-
верхности греющих труб уменьшает-
ся, а работа аппарата улучшается.
Для наблюдения за работой ап-
парата предусмотрены смотровые
окна, а для установки манометров
и термометров — бобышки.
Рис. 2.66. Общий вид аппарата.
Тип I, исполнение 2
596
Техническая характеристика
Типоразмер аппарата Поверхность теплообмена, м2 Количество труб D\ ог О3 о4 О5 о6 Н я. Яз я4 L А А Масса аппарата, кг
мм сухого при гидро- испьпакин
121-2855-01 250 468 1200 1600 2200 2380 1600 700 18 820 8070 9955 1450 1050 2000 2190 1270 17 600 52 120
121-2855-02 400 780 1600 2000 2800 3000 2000 900 20 050 9000 9750 1800 1450 2500 3110 1600 28 290 91 190
121-2855-03 630 1250 2000 2400 3400 3620 2600 1200 22 570 10 670 10 200 1800 1450 3200 3530 2190 42 630 146990
Диаметр условного прохода штуцеров (в мм)
Поверхность теплообмена, м2 А Б to <5? Л, Л Д £ ^2 Зь з2 И КъКг Ли л2 Л/|, 46 лл П
250 600 600 100 100 100 100 50 80 100 40 80 65 50 40
400 800 1000 125 125 100 100 80 100 125 40 100 65 65 50
630 1000 1000 150 150 125 125 80 100 150 40 100 65 65 50
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Выпарные аппараты с естествен-
ной циркуляцией, вынесенными грею-
щей камерой и зоной кипения (тип IJ,
исполнение 2)
Аппарат (рис. 2.67) состоит из
греющей камеры, сепаратора с
брызгоотделителем и циркуляцион-
ной трубы.
Конструкция греющей камеры
аналогична конструкции этого узла
аппарата исполнения 1 К верхней
трубной решетке греющей камеры
прикреплена переходная камера со
штуцером для соединения с сепара-
тором.
Сепаратор — цилиндрический
сосуд с коническим днищем и верх-
ней эллиптической крышкой. Брыз-
гоотделитель расположен в верхней
части сепаратора
Циркуляция раствора в аппара-
те осуществляется по замкнутому
контуру: сепаратор — циркуляци-
онная труба — греющая камера —
сепаратор
Выпариваемый раствор подни-
мается по трубкам, нагревается и
по мере продвижения вверх вски-
пает. Образующаяся парорастворная
смесь направляется тангенциально
в сепаратор, где разделяется на
жидкую и паровую фазы. Вторичный
пар, проходя сепаратор и брызго-
отделитель, освобождается от ка-
пель и выходит из аппарата через
штуцер Б, а раствор возвращается
по циркуляционной трубе в грею-
щую камеру
Греющий пар через штуцер А
поступает в межтрубное простран-
ство греющей камеры, где конден-
сируется. Конденсат удаляется че-
рез штуцер Д.
Подача раствора в аппарат —
через один из штуцеров Вх или В2
598
(в зависимости от режима работы
аппарата).
Для наблюдения за работой ап-
парата предусмотрены смотровые
окна, для установки манометров и
термометров — бобышки.
Рис. 2.67 Общий вид аппарата. Тип II,
исполнение 2
Техническая характеристика
Типоразмер аппарата Поверхность теплообмена, м2 Количество труб Di £>2 Оз Ds Рб Н Я| нг н3 L / Массе аппарата, кг
мм сухого при гидро- испыта- нии
122-2857-01 50 101 600 1000 400 1200 1360 350 12 880 8100 6795 1400 800 1600 1160 4850 13 600
122-2857-02 100 195 800 1200 600 1400 1560 500 12 800 7950 6665 1400 900 1800 1500 8250 20 850
122-2857-03 160 310 1000 1400 800 1800 1980 600 13 220 8350 7085 1450 1050 2200 1710 11 850 34 350
122-2857-04 250 468 1200 1600 900 2000 2180 700 13 510 8440 7175 1450 1050 2400 2190 14 650 44 200
122-2857-05 315 626 1400 1800 1100 2600 2780 900 14 250 8900 7650 1500 1200 3000 2600 20 850 73 450
122-2857-06 400 780 1600 2000 1200 2800 3000 1000 14 760 9400 8155 1550 1450 3200 3120 27 450 89 450
122-2857-07 630 1250 2000 2400 1400 3600 4020 1200 16 100 10 300 9085 1650 1450 4000 3540 38 650 145 150
Диаметр условного прохода штуцеров (в мм)
LZ1
КО
\О
Поверхность теплообмена, м2 А Б в2 Л, Гз Д Е Ж 3 И КиКг Л Л/ь м2 М3 П
50 250 400 50 50 40 40 40 40 50 32 50 — 32
100 400 500 65 65 50 50 40 50 65 50 50 — 32
160 500 600 80 80 65 65 40 50 80 50 50 — 40
250 600 600 100 100 100 100 50 80 100 40 80 50 50 40
315 600 800 100 100 100 100 50 80 100 80 65 50 40
400 800 1000 125 125 100 100 80 100 125 100 65 50 50
630 1000 1200 150 150 125 125 80 100 150 100 65 65 50
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Выпарные аппараты с принуди-
тельной циркуляцией, соосной греющей
камерой и солеотделением (тип III,
исполнение 1)
Аппарат (рис 2.68) состоит из
греющей камеры, сепаратора с тру-
бой вскипания, отбойником и брыз-
гоотделителем, циркуляционного
насоса с электроприводом, цирку-
ляционной трубы и солесборника.
Конструкция греющей камеры
аналогична конструкции этого узла
аппарата типа II К верхней труб-
ной решетке греющей камеры при-
соединена труба вскипания, на ко-
торой (во внутренней части сепара-
тора) расположен отбойник
Кипение раствора в аппарате
происходит непосредственно в трубе
вскипания, установленной над гре-
ющей камерой Кипение в трубах
предотвращается за счет гидроста-
тического давления столба жид-
кости в трубе вскипания.
Циркуляция раствора в аппара-
те осуществляется по замкнутому
контуру сепаратор — циркуляци-
онная труба — циркуляционный
насос — греющая камера — сепара-
тор. Исходный раствор может по-
даваться через штуцер В{ или В2
Выпариваемый раствор, пере-
гретый в греющей камере, подни-
мается по трубе вскипания и по
достижении давления, соответству-
ющего температуре насыщения,
вскипает Образующаяся парора-
створная смесь вместе с выделив-
шимися кристаллами соли выбра-
сывается в сепаратор, где происхо-
дит отделение паровой фазы. Крис-
таллы соли в виде пульпы попада-
ют в солесборник и выводятся из
аппарата через штуцер Г2 (1\).
Рис. 2 68 Общий вид аппарата. Тип III,
исполнение I
600
Техническая характеристика
Типоразмер аппарата Поверхность тепло- обмена, м Количество труб £>2 А А н я, Ih Я3 Я4 L Л h Тип насоса Масса аппарата, кг
мм сухого при гидро- испыта- нии
126-2858-01 63 101 600 1000 1600 400 19 940 5740 14 600 800 1400 1900 1160 2320 ОХГ6-30 8500 23 850
126-2858-02 125 195 800 1200 2000 500 20 490 6290 14 650 900 1400 1900 1510 ЗОЮ ОХГ6-42 13 990 40 250
126-2858-03 200 310 1000 1400 2600 600 22 540 7140 15 900 1050 1450 2400 1980 3850 ОХГ6-42 20 150 66400
126-2858-04* 315 468 1200 1600 3000 800 23 490 8090 16 000 1200 1500 2900 2400 4550 ОХГ6-55 33 830 135 650
126-2858-05* 400 626 1400 1800 3400 900 35 290 8690 17 300 1200 1500 3200 2620 4960 ОХГ6-70 43 600 147 750
* При заказе аппарата необходимо предварительное согласование с заводом-изготовителем.
Диаметр условного прохода штуцеров (в мм)
Поверхность теплообхмена, м2 А Б Вь В2 Л, Л Д Е Ж 3i, 32 И Л, Ki л, Л1 М2 М3 П
63 250 500 50 50 40 40 40 40 40 150 50 — 32
125 400 600 65 65 50 50 40 50 50 150 50 — 32
200 500 800 80 80 65 65 40 50 50 40 250 50 50 — 32
315 600 800 100 100 100 100 50 80 80 250 50 50 40
400 600 1000 100 100 100 100 50 80 80 250 65 50 40
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Вместе с исходным раствором,
поступающим в аппарат через со-
лесборник, в аппарат уносятся мел-
кие кристаллы, которые способству-
ют снижению инкрустации.
Уровень раствора в аппарате
поддерживается по верхней кром-
ке трубы вскипания. Снижение
уровня вызывает увеличение рас-
хода мощности или приводит к ка-
витации насоса.
Насос обеспечивает скорость по-
тока в греющих трубках 2—2,5 м/с
Мощность привода насоса опре-
деляется в каждом конкретном слу-
чае в зависимости от вязкости ра-
створа.
Греющий пар через штуцер А по-
дается в межтрубное пространство
аппарата, где конденсируется. Кон-
денсат удаляется через штуцер Д.
Вторичный пар, проходя сепа-
ратор и брызгоотделитель, освобож-
дается от капель раствора и выхо-
дит из аппарата через штуцер Б.
Для наблюдения за работой ап-
парата предусмотрены смотровые
окна, для установки термометров и
манометров — бобышки.
Аппарат рассчитан на непрерыв-
ную и периодическую работу.
Выпарные аппараты с принуди-
тельной циркуляцией, соосной греющей
камерой и вынесенной зоной кипения
(тип III, исполнение 2)
Аппарат (рис. 2.69) состоит из
греющей камеры, сепаратора с тру-
бой вскипания, отбойником и
брызгоотделителем, циркуляцион-
ного насоса с электроприводом и
циркуляционной трубы.
Кипение раствора в аппарате
происходит непосредственно в трубе
вскипания, установленной над гре-
ющей камерой Кипение в трубах
предотвращается за счет гидроста-
тического давления столба жид-
кости в трубе вскипания.
Уровень раствора в аппарате под-
держивается по верхней кромке тру-
бы вскипания. Снижение уровня вы-
зывает увеличение мощности при-
вода насоса или кавитацию, а по-
вышение — гидравлические удары
и повышенный брызгоунос.
Рис. 2.69. Общий вид аппарата. Тип III,
исполнение 2
602
Техническая характеристика
Типоразмер аппарата Поверх- ность теплооб- мена, м2 Количество труб Di d2 D3 Н Их 1 Тип насоса Масса аппарата, кг
мм сухого при гидро- испытании
126-2859-01 630 1038 1800 2200 3800 4020 26 140 10 740 3320 ОХГ6-87 60 750 189 000
126-2859-02 800 1250 2000 2400 4000 4220 26 240 10 840 3530 69450 215 000
Диаметр условного прохода штуцеров (в мм)
Поверхность теплообмена, м2 А Б Вх, в2 Л, г2 Д Е Ж 3 И Лх Л2 А/1, Л/2,Л/3 П
630 800 1200 125 125 125 125 80 100 125 40 100 80 65 50
800 1000 1200 150 150 125 125 80 100 150 40 100 80 65 50
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
о
о
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Циркуляция раствора в аппа-
рате осуществляется осевым насо-
сом по замкнутому контуру
сепаратор — циркуляционная тру-
ба — насос — греющая камера —
сепаратор.
Упаренный раствор выводится
через штуцер 1\ (Г2). В аппарат раствор
подается через штуцер В{ или Вг Его
уровень в аппарате должен поддер-
живаться по верхней кромке трубы
вскипания. Снижение уровня раство-
ра вызывает увеличение расхода
мощности насоса.
Циркуляционный насос обеспе-
чивает скорость потока в трубках 2—
2,5 м/с.
Мощность привода определяют
в каждом конкретном случае в за-
висимости от вязкости раствора.
Греющий пар подается через шту-
цер А, а конденсат удаляется через
штуцер Д. Вторичный пар выходит
из аппарата через штуцер Б.
Для наблюдения за работой ап-
парата предусмотрены смотровые
окна, для установки манометров и
термометров — бобышки.
Аппарат рассчитан на непрерыв-
ную и периодическую работу.
Выпарные аппараты с принуди-
тельной циркуляцией, вынесенными
греющей камерой и зоной кипения
(тип /Ю
Аппарат (рис. 2.70) состоит из
греющей камеры, сепаратора с
брызгоотделителем, циркуляцион-
ного насоса с электроприводом и
циркуляционной трубы.
Конструкция греющей камеры
аналогична конструкции этого узла
аппарата типа III.
В верхней части сепаратора рас-
положен брызгоотделитель.
Кипение раствора в аппарате
происходит в трубе вскипания при
выходе раствора в сепаратор.
Кипение в трубах предотвраща-
ется за счет гидростатического дав-
ления столба жидкости в трубе
вскипания.
Уровень раствора в аппарате
должен поддерживаться по нижней
образующей штуцера входа паро-
жидкостной смеси в сепаратор
л Б
Рис. 2.70. Общий вид аппарата. Тип IV
604
Техническая характеристика
Типоразмер аппарата Поверхность теплообмена, м2 Количество труб D2 d5 D6 H H2 Нз L I Тип на- соса Масса аппара- та. кг
мм сухого при гидро- испы- тании
126-2860-01 63 101 600 1000 500 1600 1760 400 16 420 8100 6820 1400 800 1900 1160 ОХГ6-30 8100 22 850
126-2860-02 125 195 800 1200 700 2000 2180 500 16 770 8440 7170 1400 900 2200 1500 ОХГ6-42 12 800 37 350
126-2860-03 200 310 1000 1400 800 2600 2780 600 17 250 8900 7650 1450 1050 2600 1980 ОХГ6-42 18 900 73 100
126-2860-04 315 468 1200 1600 1000 3000 3220 800 17 660 9300 8060 1500 1200 3100 24101 ОХГ6-55 29 750 91 400
126-2860-05 400 626 1400 1800 1200 3400 3620 900 17 680 9300 8080 1500 1200 3500 2620 ОХГ6-70 37 300 117 700
126-2860-06 500 780 1600 2000 1400 3600 3820 1000 18 690 10 300 9090 1850 1550 3900 3110 ОХГ6-87 44 800 145 800
Диаметр условного прохода штуцеров (в мм)
Поверхность теплообмена, м2 А Б ВьЯ2 г Д Е Ж 3 И Кь Кг Л М1э М2 М3 П
63 250 500 50 50 40 40 40 40 50 32 50 —. 32
125 400 600 65 65 50 50 40 50 65 50 50 — 32
200 500 800 80 80 65 65 40 50 80 40 50 50 — 32
315 600 1000 100 100 100 100 50 80 100 80 50 50 40
400 600 1000 100 100 100 100 50 80 100 80 65 50 40
500 800 1200 125 125 125 125 80 100 125 100 65 65 50
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
о\
о
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
Снижение уровня приводит к уве-
личению расхода мощности элект-
ропривода, а повышение вызывает
гидравлические удары и брызгоунос
вторичным паром.
Циркуляция раствора в аппарате
осуществляется осевым насосом по
замкнутому контуру: сепаратор —
циркуляционная труба — насос —
греющая камера — сепаратор. Цир-
куляционный насос обеспечивает
скорость потока в трубах 2—2,5 м/с.
Мощность электропривода опре-
деляют в каждом конкретном слу-
чае в зависимости от вязкости ра-
створа.
Выпариваемый раствор, под-
нимаясь по трубам, перегревается
и по мере выхода из трубы вски-
пания в сепаратор закипает. Обра-
зовавшаяся парорастворная смесь
направляется тангенциально в се-
паратор, где разделяется на жид
кую и паровую фазы. Вторичный
пар, проходя сепаратор и брызго-
отделитель, освобождается от ка-
пель и выходит из аппарата через
штуцер Б.
Греющий пар через штуцер А по-
ступает в межтрубное пространство
аппарата, где конденсируется. Кон-
денсат удаляется через штуцер Д.
Раствор в аппарат подается че-
рез штуцер В] или В2. Упаренный
раствор выводится через штуцер Г.
Для наблюдения за работой ап-
парата предусмотрены смотровые
окна, для установки манометров и
термометров — бобышки.
Аппарат рассчитан на непрерыв-
ную работу. Его конструкция пре-
дусматривает возможность механи-
ческой чистки внутренней поверх-
ности греющих трубок.
Пример расчета выпарной уста-
новки (по А.П. Адамову
и А. С. Жихареву)
Необходимо рассчитать 3-корпус-
ную выпарную установку производи
тельностью 30 тыс. кг/ч (<7) по ис-
ходному раствору NaOH. Водный ра-
створ с начальной концентрацией
8 % (вес.) XH упаривается до конеч-
ной концентрации 40 % (вес.) X.
Раствор поступает в первый кор-
пус подогретым до температуры ки-
пения; давление греющего пара из
котельной (Рг() 11 атм; давление в
барометрическом конденсаторе
(Р6к) 0,16 атм. Отбор экстрапара не
производится.
Исходя из технологических усло-
вий и физико-химических свойств
раствора, выбираем выпарной аппа-
рат с естественной циркуляцией,
вынесенной греющей камерой и ки-
пением раствора в трубках Тип II
Исполнение 1.
В качестве конструкционного
материала используют сталь марки
08Х18Н10Т, химически стойкую в
интервале изменений концентра-
ции, температуры и давления ки-
пящего раствора.
Определение поверхности тепло-
обмена выпарного аппарата
Первое приближение
1. Производительность установ-
ки по выпариваемой воде опреде-
ляют из уравнений материального
баланса:
^, = ^(1-^/^) =
= 30 000(1 - 8/40) = 24 000 кг/ч =
= 6,66 кг/с.
Распределение количества выпа-
риваемой воды по корпусам при-
мем, как И7] : W2: W3 = 1,0 : 1,1 : 1,2.
606
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Тогда количество выпариваемой
воды в каждом корпусе будет равно*
У-У 1.0 -24 000 _
’ 1 + 1,1+ 1,2 3,3
= 7272,7 кг/ч = 2,02 кг/с;
Ж = 24 000— = 8000 кг/ч = 2,22 кг/с;
2 3,3
173 = 24 000(1,2/3,3) =
= 8727,2 кг/ч = 2,42 кг/с.
2. Конечная концентрация ра-
створа по корпусам:
_ _ 8,33-0,08 _
“ 8,33-2,02
= 0,105 (10,5%);
X 8,33-0,08
к2 8,33-(2,02+2,22)
= 0,1629(16,3%);
X = Х 8,33-0,08
“ 8,33-(2,02+2,22+2,42)
= 0,4(40%).
3. Определение температур ки-
пения раствора по корпусам.
3.1. Общий перепад давления по
установке в целом:
Л, - =
= 107,9 10* - 1,57 104 = 106,33 • 104 Па.
3.2. Падение давления по корпусам.
Принимаем, что
ДР, = ДР2 = ДР3 = (106,33 104)/3 =
= 35,44 Ю4 Па.
3.3. Давление греющего пара по
корпусам:
РГ1 = 107,9 104 Па,
Рп = =
= 107,9 104 - 35,44 104 =
=72,45 104 Па;
Рг3 = Рг2-дР2 =
= 72,45 104 - 35,44 104 =
=37,01 104 Па.
Давление в барометрическом кон-
денсаторе:
ЛК=^-ДЛ =
=37,01 104 - 35,44 Ю4 =
= 1,57 104 Па.
По давлению насыщенного во-
дяного пара в каждом корпусе оп-
ределим температуру пара и его эн-
тальпию. Результаты приведены в
таблице 2.31.
4. Потери полезной разности тем-
ператур.
4.1 Гидравлические потери по
корпусам равны и составляют 1 °C,
т.е. Д', = Д'2 = Д'3 = 1 °C; следова-
тельно, температуры вторичных
паров в корпусах составят:
/в1 = Гг2 + Д', = 166,2 + 1= 167,2 °C;
/в2 = + д,2 = 139>2 + 1= 140»2 °с;
4з = + д'з = 54+ 1= 55 °C.
Сумма температурных потерь от
снижения гидравлического напора
равна £д' = 3 °C.
Таблица 2.31
Температура пара и его энтальпия
Давление, Па Температура, °C Энтальпия, кДж/кг
Рг 1 = 107,9 104 Рг 2 = 72,45 104 Рг3 = 37,01 104 Рбк=1,57 104 Гг 1 = 183,2 tr г =166,2 Гг3= 139,2 Г* «54 /Л =2787 7/2 = 2770 Hi=2741 Яб, =2599
607
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
4.2 Для определения гидроста-
тических потерь полезной разности
температур в каждом корпусе ис-
ходные данные для расчетов сведем
в таблицу 2.32.
Для нахождения давления в
среднем слое кипящего раствора
определяют уровень жидкости в
трубках:
Н„ = [0,26 + 0,0014(рр/ - pj]^.
Приняв /ф = 4 тыс. мм, рассчи-
тывают Я .
= [0,26 + 0,0014(1109 - 897)] х
х 4000 — 2227 мм;
Н= [0,26 + 0,0014(1175 - 926)] х
х 4000 = 2437 мм,
Н = [0,26 + 0,0014(1430 - 1000)] х
х 4000 = 3448 мм.
Давление в среднем слое кипяще-
го раствора составляет по корпусам
Л = Р', +
/; =74,5-10*+3,227 11О9’9,8| =
' 2
= 75,7-10* Па,
Р, =37,340*+2,434'1175'9,81 =
2 2
= 38,5-10* Па;
7^ =1,78-10* + 3,448 1430 ~9,81 =
3 2
= 2,4-10* Па.
Гидростатические потери по-
лезной разности температур будут
равны Д", = — t*, что по корпу-
сам составляет:
д;= 168,0 - 167,2 = 0,8 °C,
д; 141,4 - 140,2 = 1,2 вС,
д;= 63,3 - 55,0 = 8,3 ’С.
Сумма потерь полезной разно-
сти температур составляет*
£д" = Д" + Д"2 + Д"з =
= 0,8 + 1,2 + 8,3 = 10,3 ’С
4.3. Физико-химическая темпера-
турная депрессия определяется по
уравнению.
« Г2
д;=0,0162Д„(^-
г,
Таблица 2.32
Данные для расчетов гидростатических потерь полезной разности температур
№ п/п Параметры Обо значе- ние Единицы измерения Корпус
1 2 3
1 Концентрация раствора % 10,5 16,3 40,0
2 Давление в аппарате Р„ Па 74.5 104 37,32 10* 1,782 10*
3 Температура вторичных паров °C 167,2 140,2 55
4 Плотность воды P.I кг/м1 897 926 1000
5 Плотность раствора Рр‘ кг/м1 1109 1175 1430
6 Теплота парообразования Г; кДж/кг 2064 2166 2355
7 Температурная депрессия А.г °C 3,05 6,3 28,0
8 Давление у середины труб Р, Па 75,7 10* 38,5 10* 2,4 10*
9 Тем1 ература растворителя у середины греющих труб ‘а °C 168,0 141,4 63,3
608
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Ее величина по корпусам:
0,0162(168 -2-^ 3,05=4,65 °C;
1 2064
Д>0,0162—7S- 6,3 =8,1 °C;
2 2166
д;= 0,0162 (63’3-+2Z3)l28,O = 21,8 °C.
3 2355
Сумма физико-химической тем-
пературной депрессии по корпусам
составляет:
5Х=д;+д;+д;=
= 4,65 + 8,1 + 21,8 = 34,5 °C.
4.4 Температуры кипения раство-
ров по корпусам:
I ~ ^l+I) + + Д, + Д/ 1
Гк1= 166,2+ 4,65+0,8+ 1=172,65 °C;
= 139,2+8,1 +1,2 +1 =149,5 °C;
Гк3 =53,0 + 21,8 + 8,3+1 =84,1 °C
4.5. Полезные разности темпера-
тур по корпусам:
Д/ц/ ^г/ Ct/»
Д/п1 =183,2-172,65 = 10,55 °C;
Дгп2 =166,2-149,5 = 16,7 °C,
Дгп1 =139,2-84,1 = 55,1 °C.
4.6. Суммарная полезная разность
температур:
ЕД/ = Д/. + Д/, + Д/, =
п п* л/ пз
= 10,55 + 16,7 +55,1 = 82,35 °C.
5. Определение тепловых нагру-
зок по корпусам.
Из уравнения теплового балан-
са тепловые потоки по корпусам
равны:
<?/=П(Яг/-0/С) = 1,031(0^-
- СИ11И1 ± 0,01Л^ хк) GKl +
+ (ht
Q{ = ЛД2789 - 4,18 183,2) =
= 1,03[(8,33 - ^>(3,85- 172,65 -
-3,9 168,2 - 0,01 10,5 6) +
+ (2770 - 4,18 168,2) И^,
D = 1,05 И^+ 0,034;
Q2 = ^(2770 - 4,18 166,2) =
= 1,03[(8,33 - ^ - 1Г2)(3,77 • 149,5 -
- 3,85 175,65 - 0,01 16,3 3) +
+ (2741 - 4,18 172,65)
И\= 1,09И< — 0,44:
Q3 = РГ2(2741 - 4,18 139,2) =
= 1,03[(8,33 - W\ - И^)(3,38 84,1 -
- 3,77 149,5 - 0,01 55 40) +
+ (2599 - 4,18 149,5) И^,
И; = 0.14РК+ 1.22И< — 1.165,
Составим систему уравнений,
полученную из уравнения матери-
ального баланса W ~ + W2 + W3
и подчеркнутых уравнений, пред-
ставленных выше:
1,05^+ 0,034;
W. = 1,09 W2 - 0,44;
= 0,14И^2 + 1,22И/ - 1,165;
И; + W2 + W3 = 6,66.
В результате решения этой сис-
темы получим:
РГ, = 1,986 кг/с = 7149,6 кг/ч;
= 2,164 кг/с = 7790 кг/ч;
l+3 = 2,51 кг/с = 9036 кг/ч;
D = 2,12 кг/с = 7632 кг/ч;
Q3 = 4289 кВт;
Q2 = 4121,5 кВт;
Q3 = 4672,4 кВт.
Результаты расчетов сведем в
таблицу 2.33.
609
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.33
Результаты расчетов тепловых нагрузок
№ п/п Наименование параметров Корпус
1 2 3
1 Производительность по упариваемой воде W, кг/с 1,986 2,164 2,51
2 Концентрации растворов А-,,. % 10,5 15,17 40,0
3 Давление греющих паров Рг, Па 107,9 104 72,4 104 37,01 10*
4 Температура греющих паров г,, °C 183,2 166 2 139,2
5 Потери полезной разности температур 6,45 10,3 31,1
6 ХА„ °C 172,65 149,5 84,1
7 Полезная разность температур Д/„, °C 10,55 16,7 55,1
6 Расчет коэффициента тепло-
передачи.
6.1 Расчет коэффициента тепло-
передачи в первом корпусе прово-
дится по уравнению:
1 1/cXj +^б/Л + 1/а2
Для выбранного материала гре-
ющих трубок Лм = 25,1 Вт/м К при
5м = 0,002 м; толщина накипи 6|( =
= 0,0005 м, Лк = 2,42 Вт/м К.
Тогда
5 _8Н t 5„ _ 0,002 0,0005
А 25,1 + 2,42
= 2,86-10"* м2 К/Вт.
Коэффициент теплоотдачи а от
конденсирующегося пара к стенке
определяем по зависимости методом
Для установившегося теплооб-
менного процесса тепловой поток
постоянный и равен:
Я = Ц = &СГ ~ Д/j»
Дгст=а1Д/1£б/Х =
= 12 496-1-2,86-10“'’ =3,575 °C.
Результаты расчетов по корпу-
сам сведем в таблицу 2.34.
Разность между температурами
стенки и температурой кипения
раствора Дг2 равна:
Д/ = Д/ — дг. — ДС =
2 П1 1 СТ
= 10,55 - 1 - 3,575 = 6 °C
Коэффициент теплоотдачи от
стенки греющей трубки к раствору
а2 равен:
последовательных приближений,
задаваясь разностью температур кон-
денсации пара и стенки Д/ (’С)
"’Примем Д/ = 1 °C, тогда
2009-10- 8862 0,684
0,09 Ю3 4-1
3
л0,5 л006
л — 7R0____________Рж_Рл1_______п0-6—
^2 ' °U _ .9 0,6 -.0.66 Г0,3 0.3 V “
Ч Г «"Ж
_ 0,584|,31048°-5
0,0бГ’(2064 -1О3)о'6О,5790,66
3>82006 о.б =
3846о,3(0,13-1О'3)0-3
= 4899 Вт/м2 К
= 12 496 Вт/м2 К
610
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 2.34
Результаты расчетов по корпусам
№ п/п Параметры Обо- зна- чение Единицы измере- ния Корпус
1 2 3
1 Теплопроводность рас- твора Хж Вт/м К 0,584 0,974 0,553
2 Плотность раствора Рж кг/м3 1048 1065 1480
3 Теплоемкость раствора Сж Вт/кг К 3846 3718 3203
4 Вязкость раствора Рж Па с 0,13 10-3 0,34 10‘3 0,89 10’3
5 Поверхностное натяжение СТ» Н/м 0,061 0,07 0,11
6 Теплота парообразования Г кДж/кг 2064 2166 2355
7 Плотность пара Ри кг/м3 3,82 2,01 0,105
8 Плотность пара при дав- лении 1 ат Ро кг/м3 0,579 0,579 0,579
Проверяем правильность перво-
го приближения:
4, = = 12 486 1 = 12 486 Вт/м2;
q2 = а2Д/2 = 4899 6 = 29 394 Вт/м2;
т.к. qx * qv задаемся А/, = 2 °C;
а.
= 12 486^
= 10 499 Вт/м2 К,
Д/2 = 10,55 - 6 - 2 = 2,55 °C;
Д/Ст = 10 499 2 2,86 104 = 6 °C;
а2 = 17,06 (10 499 2)0-6 =
= 6687,8 Вт/м2 К,
= 10 499 2 = 20 998 Вт/м2;
q2 = 6687,8 2,55 = 17 054 Вт/м2,
<7. *
Строим графическую зависи-
мость удельной тепловой нагрузки
от принятой разности температур А/,
(рис. 2.71).
Из рис. 2.71 видно, что qx — q2
при А/ = 1,8 °C. Тогда.
а. =12 4864 — =10 779,6 Вт/м2 К;
‘ Vl,8
ДГст = 10 779,6 • 1,8 2,86 • IO"4 = 5,55 °C;
Аг2 = 10,55 - 5,55 - 1,8 = 3,2 еС;
Рис. 2.71. Зависимость тепловой на-
грузки в корпусе от разности тем-
ператур греющего пара и тепло-
передающей стенки
611
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
а2 = 17,06 (10 779,6 1,8)0-6 =
= 6378 Вт/м2 К;
= 19 403,28 Вт/м2;
q2 = 6378 3,2 = 20 410 Вт/м2.
Расхождение между qt и q2 не
превышает 5 %.
1
10 779,6
-t-2,86-10-4
*6378
= 1867,7 Вт/м2 • К.
6.2. Расчет коэффициента тепло-
отдачи во втором корпусе.
Принимаем Д^ = 4 ’С.
пл /2063-Ю3-9032-0,6793
а. = 2,044------------—------
У 0,159-Ю'3 *4-4
q2 = 5389 - 6,56 = 35 351,6 Вт/м2,
Я, * Я2-
Графически (рис. 2.71) определя-
ем значение Д/,, при котором qx — q2>
Д/, = 3,6 °C.
а. = 77384— = 7944,5 Вт/м2 К;
\3,6
Д/ст = 7944,5 3,6 2,86 10-4 = 8,2 °C;
Д/2 = 16,7 - 3,6 - 8,2 = 4,9 °C;
а2 = 12,39 (3,6 7944,5)0>6 =
= 5846,5 Вт/м2 К,
7, = 3,6 - 7944,5 = 28 600 Вт/м2;
q2 = 4,9 5846,5 = 28 647,6 Вт/м2,
Ъ ~ я2,
Тогда
= 7738 Вт/м2 К;
ДГСТ = 4 7738 - 2,86 10 4 = 8,85 °C,
Д/2 = 16,7 - 8,85 - 4 = 3,85 ’С,
а -780 0,574“ 1Q6505
2 0,070,9 -(2166 -1О3)0-6 •0,579°’66
2 О10 06
х-----Т-1--------гтт(7738-4)0,6 =
37180,3 (0,34 Ю'3)013
= 6135,2 Вт/м2 К;
7,- 4 7738 = 30 952 Вт/м2 К;
q2 = 3,85 6135,2 = 23 620 Вт/м2 К,
9» * Я2-
Принимаем Д/, = 3 °C.
СС, =7738^| = 8315 Вт/м2 К;
Д/Ст = 8315-3 2,86 10-4 = 7,13 °C,
Д/2 = 16,7 - 3 - 7,13 = 6,56 °C;
а, = 12,39 - (3 8315)°>6 = 5389 Вт/м2 - К;
q, = 8315 3 = 24 945 Вт/м2;
612
= 1715 Вт/м2-К
6.3. Расчет коэффициента тепло-
передачи в третьем корпусе. При-
нимаем Д/, = 17 °C.
о /2150-9202 0,6853 103
а. = 2,044---------2---------=
У 0,159-Ю'3 4-17
= 6681,6 Вт/м2 К,
Д/Ст = 6681,6 17 2,86 - IO’4 = 32,5 °C;
ДГ2 = 55,1 - 17 - 32,5 = 5,6 °C;
0,553“ -148O05
а2 = 780------кт-----------т~к х
0,110-5 (2355 IO3)06
0,105006(6681 -6 -17)°6
ХО,579066 32030,3-(0,89-10'3)0,3 ~
= 5,76(6681,6 -17)0 6= 6217,5 Вт/м2 К,
7, = 6681,5 17 = 113 587 Вт/м2,
q2 = 6217,5 5,6 = 34 818 Вт/м2,
Я, Яг
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Принимаем Д/, — 15 ’С.
а, =6681,6.
Вт/м2 -К;
Д/ст = 6894 - 15 2,86 IO'4 = 29,5 °C;
Д/2 = 55,1 - 13 - 29,5 = 10,5 ’С;
«2 = 5,76 • (6894 15)0>6 = 5877 Вт/м2 - К;
= 103 409 Вт/м2;
q2 = 61 708 Вт/м2,
Я\ * Яг
Графически определяем значе-
ние ДГР при котором q{ = qY Из гра-
фика Д/j = 12,5 ’С.
/17 ,
а, = 6681,64---=7215 Вт/м2 К;
V2,5
_оэ 45_____ ’ _____=
’ 2,296 + 2,4 + 2,847 "
= 82,35^^ = 25,05 °C;
7,546
2 4
ДГ, =-=^-82,35 = 26,2 °C;
1,2 7,546
7 R47
-±£1182,35 = 31 °C.
1,3 7,546
8. Проверка суммарной полезной
разности температур установки:
ЕД'о “Ч| + Чг +Д'.о =
= 25,05 + 26,2+31=82,25 °C.
9. Определение поверхности теп-
лообменных выпарных аппаратов:
ДГСТ = 7215 12,5 • 2,86 IO'4 = 25,8 °C;
Д/2 = 55,1 - 12,5 - 25,7 = 16,8 °C;
а2 = 5,76 (7215 12,5)0-6 =
= 5414 Вт/м2-К;
qt = 7215 • 12,5 = 90 187,5 Вт/м2;
q2 = 5610,5 16,8 = 90 955,2 Вт/м2,
Я\ = Яг
4289-10’ = 7м>
1 л,Д/„, 1867,7-25,05
„ 4121-10’ ,
Е, =---------= 91,7 м ,
2 1715-26,2
; ^672,4 -10’= 5м,
’ 164131
3 1 1
—+ 2,86-10~4+——
7215 5414
= 1641 Вт/м2 -К.
7. Распределение полезной раз-
ности температур по корпусам:
Сравнение полезных разностей
температур, полученных при рав-
номерном распределении давления
по корпусам в первом приближе-
ний и рассчитанных из условия ра-
венства теплообменных площадей,
проведем в табл. 2.35.
xn Q| /
= > Л/________——-----------
aQtIKl+Q1IK2+Q3IKy
4289
= on __________1867,7_________
' 4289 4121,5 J 4672,4 ~
1867,7 + 1715 1641
Таблица 2.35
Сравнение полезных разностей
температур
Полезная разность температур Корпус
1 2 3
Распределенные в первом приближении 10,55 16,7 55,1
Рассчитанные 25,05 26,2 31
1
613
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
В связи с тем, что полученные
величины полезной разности тем-
ператур при равномерном распре-
делении давления по корпусам су-
щественно отличаются от расчет-
ных значений, расчет следует про-
водить по второму приближению.
При этом в основу распределения
полезной разности температур зак-
ладывают расчетные значения пер-
вого приближения. Таким образом,
может проводиться несколько при-
ближений (на практике обычно не
более трех), пока отличие расчет-
ных значений полезной разности
температур предыдущего приближе-
ния не будет отличаться от расчет-
ных величин последующего прибли-
жения менее чем на 5—10 %.
2.5.2. Роторно-пленочные аппараты
Роторно-пленочные аппараты
предназначены для процессов дис-
тилляции и выпаривания сточных
вод при незначительных расходах.
При выборе аппарата следует ори-
ентироваться на следующие поверх-
ностные нагрузки по исходному
расходу сточных вод: при дистил-
ляции органических жидкостей —
0,055—0,11 кг/(м2 с), при выпари-
вании водных растворов — 0,028—
0,056 кг/(м2 с). Аппараты конструк-
тивно выполняются одно- и мно-
гоступенчатыми.
Степень концентрации (отноше-
ние массы концентрата к массе ис-
ходного раствора) в одноступенча-
тых аппаратах до 1 : 5, а в много-
ступенчатых — до 1 : 20.
Одноступенчатый роторный ап-
парат (рис. 2.72) или многоступен-
чатый (рис. 2.73) состоит из корпу-
са 7, ротора 2, сепаратора 3; верх-
него 4 и нижнего 8 торцовых уп-
614
лотнений, привода 5, опоры 6 и
днища 7.
Корпус аппарата — цилиндри-
ческий, с секционной рубашкой
для обогрева; обеспечивает при
необходимости различный темпе-
ратурный режим по высоте аппа-
рата. Верхняя часть корпуса служит
сепаратором для отделения брызг
продукта, уносимых со вторичным
паром.
Верхний конец вала ротора зак-
реплен в подшипниковом узле, ко-
торый смонтирован на стойке при-
вода, расположенной на крышке
аппарата
Верхнее и нижнее торцовые уп-
лотнения — двойные, стандартно-
го типа, с затворной жидкостью и
охлаждением.
Шарнирно закрепленные лопат-
ки при вращающемся роторе (рис.
2.74) под действием центробежной
силы прижимаются к поверхности
теплообмена и распределяют по ней
исходный продукт в виде тонкой
пленки, стекающей вниз. При этом
лопатки очищают поверхность теп-
лообмена от различных отложений
и загрязнений.
Для предотвращения износа ло-
паток на них предусмотрены упо-
ры, ограничивающие максимальное
удаление концов лопаток от оси
корпуса.
Все фланцевые соединения в
аппаратах с уплотнительной поверх-
ностью «шип—паз» по ГОСТ 12820—
80, исполнение 4 и 5.
Аппараты устанавливают в пе-
рекрытиях на кольцевой опоре, зак-
репленной на корпусе.
Конструкция многоступенчатых
аппаратов аналогична описанной
выше конструкции и отличается
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.72. Общий вид одноступенчатого колонного роторного аппарата.
Пояснения в тексте
только ступенчатой формой корпу-
са и отвечающего ей ротора.
Исходная смесь подается в ап-
парат через один из штуцеров А и с
помощью вращающегося ротора рас-
пределяется в виде стекающей вниз
пленки по внутренней поверхнос-
ти корпуса, обогреваемого тепло-
носителем. Если теплоносителем
является греющий пар, он подаст-
ся через штуцера Г, а его конден-
сат отводится через штуцера Д.
При обогреве аппарата жидким
теплоносителем его ввод и отвод
осуществляются соответственно че-
рез штуцера Д и Г
По мере стекания вниз жидкость
нагревается и испаряется. Концен-
трат выводится через штуцер В. Об-
разующийся вторичный пар прохо-
дит через сепаратор и выходит че-
рез штуцер Б. Несконденсировавши-
еся пары отводятся через штуцер Е.
Техническая характеристика ап-
паратов и таблица штуцеров при-
ведены в табл. 2.36 и 2.37
615
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.73. Общий вид многоступенчатого колонного
роторного аппарата. Пояснения в тексте
I
I
Рис. 2.74. Устройство ротора
616
Таблица 2.36
Техническая характеристика аппаратов
Условное обозначение аппарата Код ОКП Материал сборочных еди- ниц и деталей, соприкасаю- щихся с рабочей средой (сталь) Частота вращения ротора, об/мин Диаметр корпусов царг, мм Количество царг Диаметр вала под торцовое уплотнение, мм Присоедини- тельные раз- меры опоры, мм Расстояние h до опоры, мм Мощность двигателя приво- да, кВт Исполнение двигателя Высота аппарата Н, мм, не более Масса, кг, не более
Dx d2 D) D d п аппа- рата с ком- плек- тую- щими изде- лиями ком- плск- тую- щих изде- лий узлов из кор- рози- ей но- стой- кой стали
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
300-1,6К-00 -01 36 1142 3005 36 1142 3002 12Х18Н10Т 2(130) 300 — — 1 65 970 22 4 2835 3 ВАО 4510 1445 295 795
300-2К-00 -01 36 1142 3011 36 1142 3012 12Х18Н10Т 2(130) 300 — — 2 65 970 22 4 2835 3 ВАО 5385 1650 295 890
600-4У-00 -01 36 1142 1015 36 1142 1016 СтЗсп5 0,98 (59) 600 — — 2 80 1200 22 8 4055 7,5 ВАО 7105 3535 360 —
600-4К-00 -01 36 1142 3015 36 1142 3016 12Х18Н10Т 2045
-02 -03 36 1142 3019 36 1142 3020 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3023 36 1142 3024 10Х17Н13М2Т
600 6,ЗУ-00 -01 36 1142 1019 36 1142 1020 СтЗсп5 0,98 (59) 600 — — 2 80 1200 22 8 4055 7,5 ВАО 8455 4015 360 ——
600-6,ЗК-00 -01 36 1142 3032 36 1142 3033 12Х18Н10Т 2380
-02 -03 36 1142 3036 36 1142 3037 08Х22Н6Т
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл 2.36
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
-04 05 36 1142 3040 36 1142 3041 10XI7H13M2T
600-8У-00 -01 36 1142 1023 36 1142 1024 СтЗсп5
600-8К-00 -01 36 1142 3048 36 1142 3049 12X18Н107 0,98 (59) 600 — — 4 80 1200 22 8 4520 7.5 ВАО 9950 4700 360 —
-02 -03 36 1142 3052 36 1142 3053 08Х22Н6Т 2715
-04 -05 36 1142 3056 36 1142 3057 10Х17Н13М2Т
1000-16У-00 •01 36 1142 1031 36 1142 1032 СтЗсп5 0,82 (49) 1000 — —- 4 95 1800 33 8 5040 18,5 В160 М4 10 685 9947 608 —
1000-16К-00 -01 36 1142 3080 36 1142 3081 12Х18Н10Т 5330
•02 -03 36 1142 3084 36 1142 3085 08Х22Н6Т
•04 -05 36 1142 3088 36 1142 3089 10Х17Н13М2Т
1000-20У-00 -01 36 1142 1035 36 1142 1036 СтЗсп5 0.82 (49) 1000 - — 5 95 1800 33 8 5040 18,5 В160 М4 12 045 11 350 608 —
1000-20К-00 •01 36 1142 3096 36 1142 3097 12X18HI0T 6150
-02 -03 36 1142 3100 36 1142 3101 08Х22Н6Т
-04 05 36 1142 3104 36 1142 3105 I0X17H13M2T
2ООО-О.8К- 00 -01 36 1142 3112 36 1142 ЗПЗ 12Х18Н10Т 0.66- 9,2 (40- 550) 200 160 — 2 50 550 23 4 2512 4 ВАО 4865 1120 370 660
3000-1.6К- 00 -01 36 1142 3116 36 П42 3117 I2X18H10T 2(130) 300 200 - 2 65 800 23 4 2835 3 ВАО 5885 1495 295 955
Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки
Продолжение табл. 2.36
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
4000-2К-00 -01 36 1142 3120 36 1142 3121 12Х18Н10Т 2(130) 400 30 — 2 65 800 23 4 2950 3 ВАО 5405 1655 295 1245
6000-4У-00 -01 36 1142 1039 36 1142 1040 СтЗсп5 0,98 (59) 600 400 — 2 80 800 23 4 4055 7,5 ВАО 7350 3500 360 —
6000-4К-00 -01 36 1142 3124 36 1142 3125 12Х18Н10Т 2000
-02 -03 36 11423128 36 1142 3129 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3132 36 11423133 10Х17Н13М2Т
8000-6,ЗУ-00 -01 36 1142 1043 36 1142 1044 СтЗсп5 0,98 (59) 800 600 3 95 1500 33 8 4520 7,5 ВАО 7800 4685 360 —
8000-6,3К-00 -01 361142 3140 36 1142 3142 12Х18Н10Т 2530
-02 -03 36 1142 3144 36 11423145 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3148 36 1142 3149 10Х17Н13М2Т
800С-8У-00 -01 36 1142 1047 36 1142 1048 СтЗсп5 0,98 (59) 800 600 400 3 95 1500 33 8 4520 7,5 ВАО 8900 5345 360 —
8ООС-8К-ОО -01 36 1142 3156 36 11423157 12XI8H10T 2700
-02 -03 36 1142 3160 36 11423161 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3164 36 1142 3165 1ОХ17Н13М2Т
1000С-12У-00 -01 36 1142 1051 36 1142 1052 СтЗсп5 0,82 (49) 1000 800 600 4 95 1800 33 8 5040 18,5 В160 М4 10 920 9735 608 —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 2.36
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1000С-12К-00 -01 36 1142 3172 36 1142 3173 12Х18Н10Т 5215
-02 -03 36 1142 3176 36 1142 3177 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3180 36 1142 3181 10Х17Н13М2Т
1000С-16У-00 -01 36 1142 1055 36 1142 1056 СтЗсп5 0,82 (49) 1000 800 600 5 95 1800 33 8 5040 18,5 В160 М4 12 735 10 785 608 —
1000С-16К-00 -01 36 1142 3188 36 1142 3189 12Х18Н10Т 5380
-02 -03 36 1142 3192 36 1142 3193 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3196 36 1142 3197 10Х17Н13М2Т
1000С-20У-00 -01 36 1142 1059 36 1142 1060 СтЗсп5 0,82 (49) 1000 800 600 6 95 1800 33 8 5040 18,5 В160 М4 14 325 11 150 608 —
1000С-20К-00 -01 36 1142 3204 36 1142 3205 12Х18Н10Т 6215
-02 -03 36 1142 3208 36 1142 3209 08Х22Н6Т
-04 -05 36 1142 3212 36 1142 3213 10Х17Н13М2Т
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.37
Таблица штуцеров
Типоразмер аппарата А (вход продукта) Б (отвод паров продукта) В (отвод концентрата) Г (подвод теплоносителя) Д (отвод теплоносителя) Е (воздушник)
£>у, мм Коли- чество мм Коли- чество Dy, мм Коли- чество Dy, мм Коли- чество мм Коли- чество мм Коли- чество
300-1,6 32 2 250 1 80 1 50 1 50 1 32 1
300-2 32 2 250 1 80 1 50 2 50 2 32 2
600-4 40 2 500 1 150 1 65 2 65 2 32 2
600-6,3 40 2 500 1 150 1 65 3 65 3 32 3
600-8 40 2 500 1 150 1 65 4 65 4 32 4
800-12,5 40 2 500 1 200 1 65 4 65 4 32 4
800-16 50 2 600 1 200 1 65 4 65 4 32 4
1000-20 50 2 600 1 200 1 65 5 65 5 32 5
200С-0.8 20 2 150 1 50 1 32 2 32 2 32 2
ЗООС-1,6 20 2 150 1 80 1 32 2 32 2 32 2
400С-2 20 2 150 1 80 1 32 2 32 2 32 2
600С-4 40 2 500 1 150 1 65 2 65 2 32 2
800С-6.3 40 2 500 1 200 1 65 3 65 3 32 3
800С-8 40 2 500 1 200 1 65 3 65 3 32 3
1000С-12 50 2 600 1 200 1 65 4 65 4 32 4
1000С-16 50 2 600 1 200 1 65 5 65 5 32 5
1000С-20 50 2 600 1 200 1 65 6 65 6 32 6
1000С-25 50 2 600 1 200 1 65 7 65 7 32 7
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Расчет роторно-пленочного аппа-
рата (по В.Н. Соколову)
Пример. Подобрать стандартный
роторный аппарат для концентри-
рования раствора. Производитель-
ность аппарата, приведенная к на-
чальной концентрации, (7н = 0,06 кг/с.
Начальная концентрация раствора
хн = 0,50 кг/кг; конечная концент-
рация хк = 0,75 кг/кг; температура
кипения при начальной концентра-
ции Гкнпн = 83,5 °C, при конечной
/,кипк = 109 °C; максимальная темпе-
ратура греющего пара Гп = 158 “С;
допустимое время пребывания жид-
кости в зоне нагрева тд п = 30 с.
Решение. Теплофизические свой-
ства раствора при средней кон-
центрации имеют следующие зна-
чения: рж = 1097 кг/м3; ср = 3,59 • 103
Дж/(кг К); Лж = 0,45 Вт/(м К); г =
= 2,32 106 Дж/кг; гж = 1,25 1СГ€ м2/с.
Предварительный расчет
аппарата осуществляется в следую-
щей последовательности. Произво-
дительность аппарата по конечно-
му раствору определим по фор-
муле
х 0 5
6; = Gn = 0,06—= 0,04 кг/с.
ж " хк 0,75
Производительность по испаря-
емому растворителю равна:
(7И = (7 -GK = 0,06-0,04 = 0,02кг/с;
средний массовый расход жидкости
через аппарат —
Хе
= -(0,06+ 0,04) = 0,05 кг/с;
2
средний объемный расход жидко-
сти —
622
Гж=^ = 4,5540‘$м’/с;
1097
тепловой поток, необходимый для
нагревания раствора и испарения
растворителя, —
Q = Gr+Gc(t — t ) =
ни ср cpv кнпк кип.и7
= 0,02 2,32 10б + 0,05 3,59 х
х 103(109 - 83,5) = 5,1 104 Вт.
Предварительно примем толщи-
ну стенки аппарата SCT = 12 мм; ко-
эффициент теплоотдачи со стороны
греющего пара а, = 104 Вт/(м2 К);
коэффициент теплоотдачи со сто-
роны перемешиваемой пленки (см.
табл. 2.38) а2 = 1,5 103 Вт/(м2 К);
термические сопротивления загряз-
нений со стороны греющего пара и
продукта Г] = r2 = 104 м2 К/Вт.
Корпус аппарата выполнен из
нержавеющей стали с коэффициен-
том теплопроводности X т = 17,5 Вт/
/(м • К). Тогда ориентировочное зна-
чение коэффициента теплопереда-
чи составит:
1/104+1/(1,540’) +
___________1___________
+1,2 402/17,5+ 10~4 +10^
= 605Вт/(м2 К).
Таблица 2.38
Ориентировочные значения
коэффициентов теплоотдачи
от перемешиваемой пленки
к стенке роторного аппарата
Вязкость жидкости гж 106, ъд/с Коэффициент теплоот- дачи а, Вт/(м2 К)
<50 1000—2000
50—100 400—1200
100—500 100—500
500—2000 50—150
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Разности температур теплоноси-
телей в верхней и нижней частях
аппарата составят:
Ч = «58-83,5 = 74,5-Q
4 = ’58 - 109 = 49 -С.
Средняя разность температур
равна:
Д/ =—(Д/ +Д/ ) =
ср 24 • н z
= ^(74,5+ 49) = 61,75 °C;
необходимая минимальная площадь
теплообмена —
5 =10 мм; z — 6; 5„„ = 3 мм; п =
= 2,1 с"1; N3 = 3 кВт.
Уточненный расчет аппа-
рата проведем в следующей пос-
ледовательности.
Коэффициент мощности в пред-
положении, что лопасти работают
в режиме «стирания», вычисляем по
зависимости:
^=7,75^2 1 +
= 7,75-6-0,0342
102 |_
VReu6 )
102
0,034 -1,51-10s
= 0,0548.
KAtcp 605-61,75
Максимально допустимую пло-
щадь поверхности аппарата найдем
по зависимостям:
_1,35 0.45 р-0.63
С* Д Sioiro *ж
Лпзх! 0.18 ’
Хж
/ I -.7X0.4
ЛпахЗ =0,55
где тдоп — допустимое время обра-
ботки термолабильной жидкости, с;
- = ? a 3°U5 9,80Л5 *(4,45 -1О’5)ои
(125-Ю-6)0*18
= 13,2 м2;
(4,45-10’5)2 -303 -9,8
0.4
^2=0,55
125-10
= 11,2 м2
Параметр у, входящий в это вы-
ражение, рассчитаем по зависимо-
сти:
V = 2,4^*33Re°n;27Re^Fr;6,’SinP,
т, nzD -
гдеРгц6 =-----центробежный кри-
g
терий Фруда;
р — 60 ’С — угол наклона ло-
патки.
Здесь числа подобия соответ-
ственно составят:
Re = 4'0’05
" уж 3,14-0,3-1097-1,25-10-6
= 155;
л£2 2,1-0,32 _ 5.
^ = 23МЛ=0,135.
g 9,8
рГцб
В соответствии с условием 1,36 <
< F < 11,2 из табл. 2.39 выбираем
аппарат (наименьший) со следу-
ющими основными параметрами.
D = 0,3 м; F = 1,6 м2; Н = 1,73 м;
Тогда
V = 2,4-6-°-33 155°-27(1,51 105)~°-38 х
хО.1350-’7 sin 60е = 0,034.
При работе лопастей в режиме
«плавания» коэффициент мощное-
623
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.39
Основные параметры роторных пленочных аппаратов
с шарнирным креплением лопастей
Параметр Типоразмер аппарата
xd 6 о СП Ё CL. РП-300-2 РП-600-4 РП-600-6 РП-600-8 РП-800-12,5 РП-1000-16 РП-1000-20
Площадь поверхности теплооб- мена F, м2 Внутренний диаметр корпу- са D, м Высота рабочей зоны корпуса Я,м Толщина стенки корпуса 8СТ, мм Число лопастей z, шт Толщина лопастей 5ЛП, мм Частота вращения ротора п, с-1 Мощность электродвигателя N3, кВт Диаметр вала d, (ориентиро- вочный), мм 1,6 0,3 1,73 10 6 3 2,1 3,0 50 2 0,3 2,40 10 6 3 2,1 3,0 65 4 0,6 2,70 12 12 4 1,1 5,5 80 6,3 0,6 4,05 12 12 4 1,1 7,5 95 8 0,6 5,4 12 12 4 1,1 И 110 12 0,8 5,72 16 16 4 1,1 11 ПО 16 1,0 5,80 20 20 4 0,83 15 120 20 1.0 7,25 20 20 4 0,83 15 130
ти при массе лопасти длиной 1 м,
равной
юлп вРДА = 7800 0,003 • 0,04 =
= 0,936 кг,
где размеры 3 п и b показаны на схе-
ме лопатки, определяем по фор-
муле:
KN =15,5 gffl"" fc + 2csin2p =
ржП2 b + c
6-0,936 0,04 + 0,02-2 lnno
= 15,5--------—-------------sin 120° =
1097-0,32 0,04 + 0,02
= 1,02.
Рис. 2.75. Лопасть роторного аппарата Ши-
рина неуравновешенной части лопасти
b = 40 мм, с = 20 мм; р = 60’
В рассматриваемом случае
KNj < , т.е лопасти работают в
режиме «стирания» и зазор Д = 0.
Коэффициент мощности, характе-
ризующий затраты энергии на вра-
щение ротора, с учетом трения ло-
624
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
пастей о корпус (лопасти стальные
и коэффициент трения /= 0,17),
вычислим по зависимости:
к - f [2{К^~К^\к 1-
* l + /tgp[ sin 20
0,17
“ 1 + 0,17-tg 60° Х
JW2-0^+ 54ф
sin 120°
\ /
а мощность привода ротора будет
равна:
М = Я„ржи3Г>4Я =
Л* 2* ж
= 0,286 -1097 - 2,13 0,34 -1,73 = 40,7 Вт.
Объемный расход жидкости в од-
ном валике составит:
(V -У )
т/ ______ X ж гит / _____________
' вл ~
Z
4,55-10’5-0 Л^ЛЛ-5 3/
~------------= 0,76 • 10 5 м /с,
6
где Уж — общий расход жидкости в
роторном аппарате, м3/с;
Ум — расход жидкости через
пленку, образующуюся за лопас-
тью, м3/с.
Для нахождения площади сече-
ния валиков выполним расчеты по
уравнениям:
г ( V v У’5
'ОДб-Ю'5-1,25-10'* У
9,8 sin 60°
= 3,97 40-* м2;
0.56
(sin р)-°32 =
X
vD
\ ж
= 0,95-0,32(1,51 -105)"0,76 -0,135015*х
W Л-7Л.1Л-5 f'56
х
0,76-10
0,3 4,25 4О'6
x(sin60°)"°32 =10,4-10-* м2.
1,02
6
X
Принимаем площадь сечения ва-
ликов равной наибольшему из най-
денных значений - 10,4 Ю~6 м2.
Удерживаемый на теплообмен-
ной поверхности объем жидкости
вычислим по зависимости:
Уж = (лЛ5 + zfJH =
лРб Н = (0 + 6 10,4 1 О*6) 1,73 =
= 1,08 10-4м3,
где /м — площадь сечения жидко-
стного валика, образующегося пе-
ред лопастью, м2,
5ср — условная средняя толщина
пленки в аппарате, м
Среднее’время пребывания жид-
кости на теплообменной поверхно-
сти составит:
^=2*^ = 1,08 4О'4-1097/0,05 = 2,37 с,
где (7 = 0,05 кг/с — средний рас-
ход жидкости в стекающей пленке.
Найденное время меньше допу-
стимого (тдоп = 30 с), т.е. одно из ус-
ловий выбора аппарата выдержано.
Для расчета коэффициента теп-
лоотдачи а в режиме «стирания»
используем следующую зависи-
мость:
а = 1,13(гиХжРжср)°’$
500
1750+ Рг "
= 1,13(6-2,1-0,45 -1097 -3,59 -Ю^’^х
2jr = 0,95Rc^’6Fr"‘
/ JK \0,12
-Л
<z >
500
1750 + 10,94
= 1516 Вт/(м2 К),
625
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
где
= 3,59 4 0* * * 3 40974,25 4 0~6 * В = 94
0,45
Уточним коэффициент теплопе-
редачи:
1
1 / 0С| + 7^ + / А.ст 4-7^2 +1 / СС2
______1_____________
L_+2i£l+io-4+io'4
1
104 * 1516 17,5
= 652Вт/(м2 К).
Площадь теплопередающей по-
верхности роторного аппарата вы-
числяем по формуле:
J±<? + W|_5,1-104 - 40,7 ,
Г------------------------1.Z/ М ,
652-61,75
где Q — тепловой поток, который
необходимо подвести к жидкости, Вт;
N — мощность, вводимая в жид-
кость ротором, Вт.
Найденное значение F меньше
площади теплообмена ранее выб-
ранного аппарата РП-300-1,6. Сле-
довательно, аппарат выбран пра-
вильно.
2.5.5. Выпарные аппараты
погружного горения
В последнее время широкое рас-
пространение при очистке сточных
вод получили аппараты с погруж-
ными горелками (аппараты погруж-
ного горения). Принцип работы этих
аппаратов заключается в том, что
газообразное или жидкое топливо
сжигается в горелке, выхлопной
патрубок которой погружен в вы-
париваемую жидкость. Распределя-
ющиеся в жидкости в виде пузырь-
ков и струек горячие продукты сго-
рания передают теплоту выпарива-
емому раствору и, в свою очередь,
насыщаются паром. При этом обра-
зуется большая поверхность сопри-
косновения фаз, обеспечиваются хо-
рошее перемешивание и интенсив-
ный тепломассообмен. Как прави-
ло, в таких аппаратах температура
уходящих дымовых газов незначи-
тельно отличается от температуры
жидкости в аппарате. Отсутствие
твердой теплопередающей поверх-
ности позволяет применять аппара-
ты погружного горения для выпа-
ривания агрессивных растворов.
В них также целесообразно выпари-
вать растворы, образующие накипь
и шлам на теплопередающих поверх-
ностях трубчатых теплообменников;
растворы, обладающие чрезмерно
высокой температурой кипения;
вязкие растворы.
На рис. 2.76 приведена принци-
пиальная технологическая схема
переработки стоков НПЗ. Установ-
ка состоит из трех отдельных уста-
новок: шести корпусной вакуумной
выпарной станции, аппарата по-
гружного горения и аппарата кипя-
щего слоя. Многокорпусная выпар-
ная установка имеет значительно
лучшие экономические показатели
по сравнению с аппаратом погруж-
ного горения, однако здесь образо-
вание накипи на поверхности нагре-
ва не позволяет концентрировать
стоки до конечной концентрации,
превышающей 100 кг/м3, поэтому
доупаривание стоков до концентра-
ции 500—600 кг/м3 осуществляется
в аппарате погружного горения.
На поверхности нагрева пароге-
нераторов и водогрейных котлов
626
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Пар
Рис. 2.76. Принципиальная технологическая схема переработки стоков нефтеперераба-
тывающего завода
при сжигании сернистого мазута
образуется плотный слой зольных
отложений, ухудшающий теплопе-
редачу. Очистка этих поверхностей
осуществляется промывкой горячей
водой. Обмывочные воды содержат
значительное количество токсичных
веществ (ванадий, никель, медь и
другие). При нейтрализации этих
стоков известковым молоком полу-
чаются осветленная слабощелочная
вода и осадок, содержащий токсич-
ные вещества.
Упаривание стоков в трубчатых
выпарных аппаратах невозможно,
т.к. греющие трубки аппаратов за-
растают плотным слоем накипи,
из-за чего нарушается режим рабо-
ты выпарной установки. Аппараты
погружного горения на данных сто-
ках работают устойчиво и позволя-
ют концентрировать обмывочные
воды до 60 % влажности. На рис. 2.77
приведена технологическая схема
выпаривания обмывочных вод па-
ровых котлов. Ее основные элемен-
ты: реактор 3 для химической об-
работки обмывочных вод хлорной
известью, аппарат погружного го-
рения 7 и орошаемый осветленной
водой циклон 2.
Хорошие результаты получают
Рис. 2.77. Технологическая схема выпа-
ривания обмывочных вод паровых кот-
лов. Пояснения в тексте
627
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
при упаривании в аппарате погруж-
ного горения сточных вод, образу-
ющихся после регенерации и отмыв-
ки катионитовых и анионитовых
фильтров водоподготовительной
установки ТЭЦ. Среднее солесодер-
жание исходных стоков составляет
22,4 кг/м3, в том числе 13,65 кг/м3
хлористого натрия и 8,5 кг/м3 суль-
фата натрия. Упаренные до конеч-
ной концентрации 600 кг/м3 стоки
хорошо сливаются из аппарата и
выпадают в осадок. Содержащийся
в составе пульпы хлористый натрий
может найти применение для ре-
генерации катионитовых фильтров.
Схема установки приведена на
рис. 2.78. Упаривание стоков проис-
ходит в аппарате 1 с газовой по-
гружной горелкой 2. Подлежащие
выпариванию стоки из сборника 5
насосом 6 подаются в скруббер Вен-
тури 3 на промывку уходящей из
аппарата парогазовой смеси. Отде-
ление стоков от парогазовой смеси
происходит в циклоне 4. Эти стоки
накапливаются в промежуточном
сборнике 7, откуда с помощью на-
соса 8 поступают в аппарат 1. Упа-
ренный раствор подается из аппа-
рата в отстойник 9, снабженный
механической мешалкой. Осветлен-
ный маточный раствор из верхней
части отстойника переливается в
сборник 7 и снова поступает на
выпаривание, а образовавшийся на
дне шлам периодически выводится
через нижний патрубок в шламо-
накопители. Установка рассчитана
на выпаривание 5 т/ч раствора. Упа-
ривание стоков в аппарате погруж-
ного горения позволяет уменьшить
в 25 раз объем пруда-накопителя
шлама.
Сложный комплекс целлюлозно-
бумажного производства включает
регенерацию ценных химикатов из
черных щелоков, получающихся
после варки сульфатной целлюлозы.
Важной стадией регенерации явля-
ется процесс упаривания щелоков,
который обычно осуществляется в
Рис. 2.78. Схема установки для упаривания стоков химводоочистки ТЭЦ.
Пояснения в тексте
628
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
многокорпусных выпарных установ-
ках с паровым обогревом.
Практика эксплуатации много-
корпусных выпарных станций в ус-
ловиях производства сульфатной
целлюлозы показала, что на по-
верхностях кипятильных труб со сто-
роны щелока образуются отложения,
состоящие из волокон, смолы и со-
лей. Наличие этих отложений при-
водит к увеличению расхода грею-
щего пара, частым остановкам для
промывки и чистки аппаратов и, как
следствие, к снижению произво-
дительности. Применение аппаратов
погружного горения позволяет уст-
ранить перечисленные трудности и
вести процесс выпаривания с боль-
шей эффективностью.
Выпаривание черных щелоков в
обычных выпарных аппаратах со-
провождается значительным цено-
образованием. Вероятность ценооб-
разования в аппаратах погружного
горения возрастает вследствие бар-
ботажа дымовых газов через слой
щелока.
Хорошие результаты получены
при выпаривании обезмыленных
щелоков. Мыло отделялось после
отстоя щелока путем удаления верх-
него слоя.
Эффективным средством борь-
бы с пеной оказалась добавка соля-
рового масла. Это позволило упари-
вать щелок без предварительного
удаления мыла до конечной кон-
центрации 55 % (мае.). Следует отме-
тить, что значительное уменьшение
ценообразования наблюдалось пос-
ле достижения концентрации 40 %
(мае.).
Технологическая схема регене-
рации черных щелоков с установ-
кой погружного горения показана
на рис. 2.79. Исходный щелок с
концентрацией 14 % (мае.) через
емкость 4 подается насосом 9 в дис-
ковый испаритель 3, где упарива-
ется до концентрации 20 % (мае.),
и далее поступает в емкость 5. Из
этой емкости полуупаренный ще-
лок насосом 8 направляется в ап-
парат погружного горения 1. Воздух
для горения нагнетается в аппарат 1
воздуходувкой 7. Концентрация ще-
лока на выходе из аппарата состав-
ляет 45 % (мае.). Далее щелок из ем-
кости 6 насосом 8 подается в ре-
вольверную печь 2, за которой ус-
тановлена плавильная печь. Диаметр
корпуса аппарата погружного горе-
ния — 2800 мм, производительность
по выпаренной воде — 5 тыс. кг/ч.
По оси аппарата установлена по-
гружная горелка тепловой мощнос-
тью 4 МВт. Распределение дымовых
газов по сечению аппарата осуще-
ствляется с помощью барботажной
решетки. Глубина погружения го-
релки поддерживается в пределах
300—350 мм с помощью переливно-
го патрубка. Исходный раствор по-
дается на внутреннюю поверхность
нижней части горелки. Количество
поступающего щелока автоматичес-
ки дозируется регулятором плотно-
сти упаренного щелока посредством
вентиля, установленного на линии
подачи продукта
В процессе производства капро-
лактама окислением циклогексана
кислородом помимо целевых продук-
тов (циклогсксанола и циклогексано-
на) образуются отходы в виде вод-
ного слоя, который содержит 16—
25 % дикарбоновых кислот, до 4 %
циклогексанола и циклогексанона,
10—15 % сложных эфиров карбоно-
вых кислот.
629
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.79. Технологическая схема регенерации черных щелоков. Пояснения в тексте
Дикарбоновые кислоты находят
применение в производстве различ-
ных пластификаторов, лаков, низ-
котемпературных смазок, линоле-
ума и других материалов, а также
используются для очистки тепло-
передающих поверхностей котлоаг-
регатов от накипи.
Существуют различные методы
выделения дикарбоновых кислот из
водяного слоя, каждый из которых
имеет существенные недостатки,
заключающиеся в сложности само-
го технологического процесса и при-
меняемого оборудования, больших
энергетических затратах, неполном
извлечении дикарбоновых кислот
В результате ни один из них не на-
шел широкого промышленного
применения.
Еще одним отходом производства
капролактама является маточный ра-
створ, образующийся при получении
630
адипиновой кислоты Помимо дикар-
боновых кислот в нем содержится
33—35 % азотной кислоты. Спуск та-
ких стоков в водоемы без пред-
варительного обезвреживания запре-
щен. Поэтому они подвергаются тер-
мическому обезвреживанию, сущ-
ность которого состоит в том, что
органические вещества, в основном
определяющие токсичность стоков,
окисляются при температуре 800—
900 °C в специальных печах с получе-
нием продуктов сгорания. Высокая
концентрация азотной кислоты в ма-
точном растворе вызывает необходи-
мость его разбавления водой до со-
держания кислоты не более 1 %, что
приводит к увеличению количества
подаваемых в печи стоков и, следо-
вательно, дополнительному расходу
топлива.
Разработан способ выделения
дикарбоновых кислот из водного
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
слоя и маточного раствора адипи-
новой кислоты путем окисления
водного слоя маточным раствором
до концентрации избыточной азот-
ной кислоты 1—3 % с последующим
упариванием в аппарате погружно-
го горения. Принципиальная схема
установки представлена на рис. 2.80.
Маточный раствор адипиновой кис-
лоты из сборника 2 подается в ре-
актор первой ступени 5, где про-
исходит окисление органических
соединений азотной кислотой, по-
даваемой из сборника 1 Обра-
зующиеся при этом окислы азота на-
правляются через сепаратор 4 в аб-
сорбер. В реакторе второй ступени 5
осуществляется доокисление органи-
ческих соединений. Окислы азота че-
рез сепаратор второй ступени 6 так-
же поступают в абсорбер. Окислен-
ный водный слой из сборника 7 по-
дается в первый аппарат с погруж-
ной горелкой 8, где выпаривается
до концентрации 65 % дикарбоно-
вых кислот. Второй аппарат погруж-
ного горения 9 служит для доупа-
ривания водного слоя до получения
плава дикарбоновых кислот. Полу-
ченный плав дикарбоновых кислот
направляется на охлаждаемую по-
верхность барабана вальцев 10, где
происходит его кристаллизация.
Готовый продукт срезается с по-
верхности барабана ножом 11 и со-
бирается в сборнике 12. Установка
оборудована контрольно-измери-
тельными приборами, позволяющи-
ми замерять расходы воздуха 15—19,
природного газа 14, 17, растворов
(на схеме не показаны), пара 13, а
также температуры и давления ра-
бочих сред. В качестве барботажных
устройств аппаратов погружного го-
рения были применены циркуляци-
онные трубы.
Разделение процесса выпарива-
ния на две стадии при непрерыв-
Рис. 2.80. Схема установки для получения дикарбоновых кислот
631
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
ном получении готового продукта
объясняется тем, что в аппарате
предварительного выпаривания мо-
жет быть выпарено около 85 % всей
содержащейся в стоках воды с выб-
росом парогазовой смеси непосред-
ственно в атмосферу. Выпаривание
концентрационного раствора во вто-
ром аппарате происходит при более
высокой температуре и сопровожда-
ется выделением из раствора паров
азотной кислоты. Поэтому уходящая
из этого аппарата парогазовая смесь
должна подаваться в абсорбер.
Аппараты погружного горения
(АП Г) подразделяются на две груп-
пы: аппараты с внутренним цирку-
ляционным контуром и аппараты
с внешним циркуляционным кон-
туром. На рис. 2.81 и 2.82 представ-
лены конструкции АПГ с внутрен-
ним циркуляционным контуром. Ап-
парат, приведенный на рис. 2.81,
разработан ЛенНИИгипрохимом, а
аппарат, приведенный на рис. 2.82 —
УкрНИИхиммашем.
Основные элементы аппарата:
корпус 4 и погружная горелка 5.
Корпус аппарата представляет со-
бой цилиндрический резервуар с
конусным днищем. На крышке кор-
пуса располагается патрубок для
выхода парогазовой смеси, погруж-
ная горелка и патрубок взрывного
клапана 3. Горелка работает на при-
родном газе. Образовавшиеся при
горении топлива продукты сгорания
поступают через выхлопной патру-
бок горелки под слой выпаривае-
мой жидкости. Для регулирования
скорости истечения продуктов сго-
рания из горелки служит конус-рас-
секатель 7, установленный соосно
с горелкой. Равномерность распре-
деления газа по сечению корпуса
632
аппарата достигается с помощью
барботажной решетки б, пред-
ставляющей собой перфорирован-
ный (дырчатый или щелевой) плос-
кий металлический лист. Исходный
раствор вводится в аппарат через
штуцер 2, а упаренный удаляется
через разгрузочную трубу 7, верх-
ний срез которой расположен на
расстоянии 250—350 мм над барбо-
тажной решеткой.
Погружная горелка (рис. 2.83) со-
стоит из смесительной камеры и
туннеля, футерованного шамотным
кирпичом. Природный газ через шту-
цер 6 поступает в коллектор 9, из
которого через патрубки 10 выходит
в завихритель, представляющий со-
бой систему направляющих лопас-
тей, установленных тангенциально
по отношению к оси горелки. По-
ступающий в завихритель воздух
предварительно нагревается в коль-
цевом канале вокруг горелки. Коэф-
фициент избытка воздуха составля-
ет 1,5—1,6. Розжиг горелки осуществ-
ляется электрозапальником 8. Основ-
ные параметры аппаратов ЛснНИИ-
гипрохима приведены в табл. 2.40.
На рис. 2.82 представлена схема
аппаратов тепловой мощностью 1—
10 МВт (первый вариант исполне-
ния) с погружными горелками 2,
каждая из которых концентричес-
ки установлена в циркуляционной
трубе 7. Газ и воздух подаются в го-
релку соответственно через штуце-
ры 3 и 4. Их смешение достигается
с помощью завихрителя с винто-
выми направляющими.
Расчетный коэффициент из-
бытка равен 1,6; тепловое напря-
жение объема камеры сгорания —
11,63 МВт/м3; расчетная скорость
продуктов сгорания в камере — 45 м/с.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.83. Погружная горелка туннель- Рис. 2.82. Аппарат УкрНИИхиммаша (первый
ного типа. Пояснения в тексте вариант исполнения). Пояснения в тексте
Основные параметры АПГ ЛенНИИгипрохима
Таблица 2.40
Основные параметры Для тепловой мощности
2,32 МВт 9,3 МВт
Диаметр аппарата, мм 2200 4300
Высота аппарата, мм 5030 7650
Высота цилиндрической части, м.м 1600 1500
Диаметр устья горелки, мм 360 720
Диаметр барботажного листа, мм 1500 3200
Свободное сечение барботажного листа, % 6 8
633
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Туннель горелки представляет
собой трубу, выполненную из спе-
циального чугуна и футерованную
огнеупорным материалом. Выхо-
дящие из туннеля продукты сгора-
ния топлива барботируют сквозь
слои жидкости внутри циркуляци-
онной трубы. Разность плотности
между барботажным слоем внутри
трубы и окружающей ее жидкостью
вызывает многократную циркуля-
цию раствора в аппарате. Интенсив-
ность циркуляции зависит от глу-
бины погружения горелки в жид-
кость, которая может изменяться
повышением или понижением уров-
ня раствора в аппарате. Раствор по-
ступает в аппарат через штуцер 7 и
удаляется из него через штуцер 5 с
помощью эрлифта. Парогазовая
смесь выходит из аппарата через
патрубок 6. Штуцер 8, установлен-
ный в конической части аппарата,
служит для слива всего раствора.
Аппарат снабжен предохранитель-
ной мембраной 9 для выброса про-
дуктов сгорания в атмосферу в слу-
чае взрыва парогазовой смеси внут-
ри аппарата.
Аппараты с циркуляционной
трубой просты по конструкции,
менее металлоемки и более техно-
логичны в изготовлении и монта-
же, чем аппараты с барботажной
решеткой. В связи с ограниченной
тепловой мощностью одной горел-
ки они могут комплектоваться од-
ной, двумя или тремя унифициро-
ванными погружными горелками.
Па рис. 2.84 представлен АП Г с
внешним циркуляционным конту-
ром, тепловой мощностью свыше
10 МВт. Горелки и циркуляционные
трубы располагаются вне корпуса
аппарата. Основные параметры ап-
634
паратов конструкции УкрНИИхим-
маша приведены в табл. 2.41. В гра-
фе, где размеры даны в виде дро-
би, числитель обозначает размеры
аппарата с минимальным числом го-
релок, знаменатель — с максималь-
ным.
Существенным недостатком рас-
смотренных аппаратов погружного
горения является применение по-
гружных горелок, футерованных ша-
мотом или корундом. Такой футе-
ровочный материал способен вы-
держивать температуры свыше
1400 'С. Однако наличие футеровки
увеличивает массу аппарата, его га-
бариты, стоимость самой горелки,
вызывает определенные трудности,
связанные с подбором вяжущих ма-
териалов, требует строгого соблю-
дения последовательности режима
запуска горелки, так как находяща-
яся в аппарате жидкость, попадая
на футеровку, может разрушить ее.
Все эти горелки работают на при-
родном газе.
Киевским политехническим ин-
ститутом разработан АПГ, горелки
которого могут работать на жидком
топливе. Схема установки упарива-
ния сточных вод Надворнянского
НПЗ представлена на рис. 2.85.
Аппарат снабжен циркуляцион-
ной трубой, закрепленной на его
днище. Циркуляция раствора осуще-
ствляется через окна, выполненные
в нижней части циркуляционной
трубы.
Отличительной особенностью
аппаратов конструкции КП И явля-
ется применение нефутерованных
горелок. Схема такой горелки при-
ведена на рис. 2.86. Газогорелочное
устройство представляет собой си-
стему трубок 1 с отверстиями диа-
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.84. Аппарат УкрНИИхиммаша (второй вариант исполнения):
1 — камера сгорания; 2 — горелка, 5 — патрубок взрывного клапана; 4 — воздушный штуцер,
5 — штуцер установки эрлифта, 6 — штуцер вывода пара, 7— разгрузочная труба, 8 — патрубок
общего слива; 9 — корпус аппарата
метром d = 2 мм для прохода газа.
Газ распределяется по трубкам с
помощью коллектора 2. Трубки 1
выполняют роль стабилизаторов
пламени. Как показала практика,
наилучшая стабилизация достигает-
ся при наружном диаметре трубок
15—20 мм и расположении газовых
отверстий на боковых стенках с ша-
гом (3—4)J.
635
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Основные параметры АПГ УкрНИИхиммаша
Таблица 2.41
Вариант испол- нения Тепловая мощность аппарата, МВт Произво- дитель- ность по выпарен- ной воде, т/ч Тепловая мощность одной горелки (в МВт) при числе горелок Размеры, мм
D d2 Н Нх L
1 2 3
Первый 1,00 1,15 1,0 — — 1800 500 — 4300 2330 —
1,60 1,83 1,6 — — 2200 600 — 4600 2750 —
2,50 2,87 2,5 — — 2600 750 — 4800 2930 —
4,00 4,59 4,0 — —1 3000 800 — 5100 3160 —
5,00 5,73 5,0 — — 3200 850 — 5700 3300 —
6,30 7,22 6,3 — — 3600 900 — 6300 3420 —
8,10 9,17 8,0 40 — 3800 950 — 6500 3560 —
10,10 11,46 10,0 5,0 — 3800 950 6500 3560 —
Второй 12,50 14,33 — 6,3 4 3400 1200 1500 1350 6600 6250 4200 6300
16,00 18,34 — 8 5,0 3600 1200 1700 1450 7100 6700 4580 6670
20,00 22,93 — 10 6,3 3600 1400 1800 1550 7200 6850 4680 6860
25,00 28,66 — — 8,0 3600 1500 1700 7200 4680 7100
Холодные
исходные
стоки
Технический
Рис. 2.85. Схема концентрирования с подогревом исходных стоков:
/ — аппарат погружного горения; 2 — скруббер Вентури; 3 — циклон; 4 — барботажный тепло-
обменник
636
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Газ
Рис. 2.86. Погружная газовая горелка КПИ
Рис. 2.87. Схема струйного горелочного ус-
тройства
В процессе эксплуатации была
проверена надежность такой горел-
ки. Выполненная из стали 12Х18Н9Т
с толщиной стенки 10 мм нефу-
терованная жаровая труба прорабо-
тала более 5 тыс. ч без прогара стен-
ки. При работе с коэффициентом
избытка воздуха 1,4 ее температура
не превышала 400 “С.
На базе этой конструкции разра-
ботаны промышленные горелки теп-
ловой мощностью 2—4 МВт. Горел-
ки работают надежно в широком ди-
апазоне изменения коэффициента
избытка воздуха. Расчетное его зна-
чение может быть рекомендовано
порядка 1,2—1,4. Скорость горячих
продуктов сгорания в жаровой тру-
бе горелки равна 55 м/с; скорость
нагретого воздуха в канале, охваты-
вающем жаровую трубу, — 25 м/с.
Значительный интерес пред-
ставляют газогорслочные устройства
с затененными газовыми струями.
Схема такого устройства приведена
на рис. 2.87. Здесь необходимый для
горения воздух поступает через от-
верстия, расположенные по радиу-
су конуса /, а газ вводится через
калиброванные отверстия, располо-
женные на конце газовой трубки 2.
Направленная параллельно стенкам
конуса струя вытекающего газа об-
разует элементарный факел вдоль
затененного сектора между рядами
воздушных отверстий. Интенсифи-
кация горения обеспечивается
дроблением общего факела на сис-
тему радиальных факелов, а также
хорошим смесеобразованием, обус-
ловленным высокой турбу-
лентностью в вихревых затененных
зонах. Образовавшаяся горючая
смесь, несмотря на формально диф-
фузионный метод смесеобразова-
ния, горит в режиме, близком к
горению гомогенной смеси.
2.6. Кристаллизационное
оборудование
Кристаллизация — это процесс
выделения твердой кристалличес-
кой фазы из растворов, расплавов
и газов. При очистке сточных вод в
основном применяется кристалли-
зация из растворов. Необходимым
637
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
условием начала процесса кристал-
лизации является пересыщение ра-
створа. Пересыщение может быть
достигнуто двумя способами: охлаж-
дением раствора, при котором ра-
створимость, как правило, умень-
шается, — изогидрическая кристал-
лизация; или частичным удалени-
ем раствораителя, т.е повышением
концентрации раствора, — изотер-
мическая кристаллизация.
Процесс изотермической кри-
сталлизации из растворов подобен
процессу выпаривания с образо-
ванием твердой фазы, поэтому и
оборудование для этих двух про-
цессов во многом аналогично. Дан-
ное оборудование подробно рас-
смотрено в разделе «Выпарное обо-
рудование».
Аппараты для изогидрической
кристаллизации подразделяются на
поверхностные и вакуумные. В по-
верхностных кристаллизаторах от-
вод теплоты от кристаллизующего-
ся раствора организуется через стен-
ки аппарата. В вакуумных кристал-
лизаторах отвод теплоты от крис-
таллизующегося раствора происхо-
дит за счет частичного испарения
растворителя.
Из числа поверхностных крис-
таллизаторов для очистки сточных
вод применяют всего несколько ти-
пов кристаллизаторов: кристалли-
затор с мешалкой и водяной рубаш-
кой, шнековые и барабанные кри-
сталлизаторы. Все перечисленные
аппараты используются при отно-
сительно небольших расходах сточ-
ных вод. Основная область их при-
менения — очистка сточных вод в
гальванических производствах.
2.6.1. Аппараты для изогидричес-
кой кристаллизации
Кристаллизатор с водяной ру-
башкой изображен на рис. 2.88. Го-
рячий концентрированный раствор
заливается в аппарат 1 при непре-
рывно работающей мешалке 2. Пос-
ле заполнения кристаллизатора ра-
створом в рубашку 3 подается вода,
и по мере охлаждения раствор кри-
сталлизуется. По достижении конеч-
ной температуры 30—15 °C (в зави-
симости от температуры охлажда-
ющей воды) суспензию через раз-
грузочный штуцер 4 передают на
центрифугу или фильтр для отде-
ления кристаллов от маточного ра-
створа. Активное перемешивание
Рис. 2.88. Кристаллизатор с мешалкой и во-
дяной рубашкой:
1 — корпус аппарата; 2 — мешалка; 3 — водя-
ная рубашка; 4 — штуцер для отвода суспензии
638
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
препятствуют образованию инкру-
стаций на стенках аппарата.
Шнековые кристаллизаторыЛ\з
аппаратов этого типа наибольшее
распространение получили две кон-
струкции — с ленточной мешалкой
и со шнеком.
Кристаллизатор с ленточной ме-
шалкой (рис. 2.89) состоит из гори-
зонтально расположенного корыта 7
с полуцилиндрическим днищем,
которое снаружи имеет водяную ру-
башку 2, а внутри — тихоходную лен-
точную мешалку 3 (0,5—1,0 рад/с),
изготовленную из трех расположен-
ных по спирали металлических лент
и приводимую во вращение червяч-
ной передачей 4. Горячий кон-
центрированный раствор по штуце-
ру 5 подается на один конец коры-
та и, постепенно охлаждаясь, про-
ходит вдоль аппарата к сливному
штуцеру 6. В этом же направлении
при помощи мешалки проталкива-
ются и выпавшие кристаллы.
Для облегчения выгрузки крис-
таллического продукта на конце
вала закрепляется специальная ло-
пастная мешалка, которая хорошо
перемешивает суспензию и обеспе-
чивает ее однородный состав при
сливе через штуцер 6. Охлаждающая
вода в рубашку поступает через шту-
цер 7 и движется противотоком ра-
створу к выходному штуцеру 8. При
таком систематическом продвиже-
нии раствора без продольного сме-
шения по длине кристаллизатора
обеспечивается достаточно высокая
разность температур между раство-
ром и охлаждающей водой.
В зависимости от условий про-
изводства корыто может быть зак-
рытым или открытым. В последнем
случае скорость кристаллизации
несколько выше за счет частичного
испарения растворителя.
Ширина корыта шнековых кри-
сталлизаторов составляет обычно
600 мм. Аппарат собирается из от-
дельных элементов (но не более че-
тырех) длиной 3 м. Переход охлаж-
дающей воды из одной секции в
другую осуществляется через соеди-
нительные патрубки 9, что предуп-
Рис. 2.89. Кристаллизатор с ленточной мешалкой:
1 — корыто; 2 — водяная рубашка; 3 — ленточная мешалка; 4 — червячная передача; 5, 6 —
штуцеры для входа и выхода раствора; 7, 8 — штуцеры для входа и выхода охлаждающей
воды; 9 — соединительное колено
639
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
реждает вредное смешение воды
вдоль всей рубашки.
Если требуется еще большая про-
изводительность, то устанавливается
несколько четырехсекционных крис-
таллизаторов длиной по 12 м. Для эко-
номии производственной площади
кристаллизаторы обычно монтируют-
ся друг над другом, что одновремен-
но обеспечивает движение раствора
самотеком из аппарата в аппарат.
Применение водяного охлажде-
ния позволяет значительно интен-
сифицировать процесс кристалли-
зации. Средние значения коэффи-
циентов теплопередачи колеблют-
ся в зависимости от содержания
кристаллов в суспензии и вязкости
растворов от 60 до 150 Вт/(м2 град),
в этом случае производительность ап-
паратов составляет до 1200—1600 кг/ч
кристаллов. Средний размер зерна
в продукте обычно не превышает
0,4—0,6 мм.
Кристаллизатор со шнеком от-
личается от ранее описанного лишь
формой мешалки, выполненной из
стальной ленты в виде бесконечного
винта — шнека.
Для получения крупнокристал-
лического продукта в шнековых
кристаллизаторах используется воз-
душное охлаждение, т.е. они выпол-
няются без водяной рубашки и от-
крытого типа для ускорения охлаж-
дения. Переход только к воздушно-
му охлаждению резко снижает про-
изводительность аппарата.
Барабанные кристаллизаторы.
Одним из наиболее распространен-
ных механических кристаллизаторов
является барабанный вращающий-
ся кристаллизатор с водяным или
воздушным охлаждением.
Кристаллизатор с водяным ох-
лаждением (рис. 2.90) представляет
собой вращающийся барабан 7,
имеющий водяную рубашку 2 и ус-
тановленный под небольшим уг-
лом (уклон 1 100—1 200) к гори-
зонту. Во избежание деформации ру-
башки между ней и корпусом в шах-
матном порядке вварены бобышки 3.
На корпусе кристаллизатора закреп-
лены два бандажа < каждый из ко-
торых опирается на две пары опор-
ных роликов 5. Чтобы предупредить
осевое скольжение барабана, у од-
Рис. 2.90. Барабанный кристаллизатор с водяным охлаждением:
1 — барабан; 2 — водяная рубашка; 3 — бобышки; 4 — бандаж; 5 — опорный ролик; 6 —
упорные ролики; 7 — зубчатое колесо; 8 — штуцер для подачи раствора, 9 — распределительное
устройство для ввода охлаждающей воды, 10 — кожух
640
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ного из бандажей устанавливаются
упорные ролики 6. Вращение бара-
бана со скоростью 1—2 рад/с (-10—
20 об/мин) осуществляется через
зубчатый венец 7, который входит
в зацепление с шестерней привода
Горячий раствор по штуцеру 8 по-
дается в верхний конец барабана и
при непрерывном перемешивании
вследствие вращения барабана мед-
ленно движется к противоположно-
му разгрузочному концу. Охлаждаю-
щая вода подается противотоком
раствору через распределительное ус-
тройство 9 и отводится в кожух 10
через отверстие в рубашке.
Отношение длины рубашки ба-
рабана Lp к его внутреннему диа-
метру £>н обычно задастся в преде-
лах от 10 до 12. По нормалям маши-
ностроения принимаются следую-
щие значения £вк (м): 0,5; 0,7; 0,9;
1,1 и 1,5. Толщина слоя раствора в
аппарате обычно составляет 1/8 + 1/5
его диаметра, т.е. 100—200 мм.
Толщина слоя раствора в бара-
бане, угол наклона и число оборо-
тов барабана, т.е факторы, опре-
деляющие при данной производи-
тельности время пребывания ра-
створа в аппарате, выбираются в
зависимости от свойств кристалли-
зуемого вещества и требуемого ка-
чества продукта Как и во всех
механических кристаллизаторах с
водяным охлаждением, в них обра-
зуются довольно мелкие, но внут-
ренне однородные кристаллы
Производительность кристалли-
заторов зависит от их размера и от
природы кристаллизуемого вещества.
Так, для аппаратов длиной 10 м она
может составлять от 350 до 600 кг/ч
кристаллического продукта.
Потребляемая мощность и расход
воды на 1 м3 кристаллизуемого ра-
створа в среднем составляют 1—2 кВт
и 3—5 м3
Кристаллизатор с воздушным
охлаждением (рис 2.91) не имеет во-
дяной рубашки, раствор охлажда-
ется сильной струей воздуха, пода-
ваемой вентилятором 1 внутрь ба-
рабана противотоком движению
раствора. Охлаждение в таком
кристаллизаторе происходит не
только за счет передачи воздуху
физического тепла раствора, но
главным образом в результате ис-
парения раствора Так как при вра-
щении барабана его стенки смачи-
ваются раствором, создастся значи-
тельная поверхность испарения, и
скорость охлаждения достаточно
Рис. 2.91. Барабанный кристаллизатор с воздушным охлаждением:
1 — вентилятор; 2 — теплоизоляционный кожух, 3 — труба для парового обогрева
641
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
высока. Конец барабана, откуда вы-
ходит влажный воздух, помещает-
ся обычно в кожух (на рисунке не
показан), соединенный с вытяж-
ной вентиляцией.
Чтобы предупредить образова-
ние инкрустаций при охлаждении
раствора через стенки, барабан сна-
ружи теплоизолируется или поме-
щается в кожух 2 с трубой 3 для
парового обогрева.
Выпускаемые промышленнос-
тью кристаллизаторы имеют диа-
метры (в м) 0,6; 0,8 и 1,0; отноше-
ние длины барабана к его диаметру
составляет 16—20.
Вследствие снижения скорости
охлаждения в барабанных кристал-
лизаторах с воздушным охлаждени-
ем получают более крупнокристал-
лический продукт по сравнению с
продуктом из аппаратов с водяным
охлаждением. Однако при этом сни-
жается и производительность кри-
сталлизаторов, которая в большой
степени зависит от температуры
подаваемого воздуха и его влажно-
сти. Так, производительность аппа-
рата диаметром 1,0 м и длиной 20 м
в зависимости от свойств кристал-
лизуемой соли в зимних условиях ра-
боты колеблется от 100 до 400 кг/ч,
а в летних условиях она составляет
60—200 кг/ч. Расход воздуха равен в
среднем 0,65—1,6 м3/с, потребляе-
мая мощность (с учетом работы вен-
тилятора) — 4,5—8,0 кВт.
Расчет поверхностных кристалли-
заторов непрерывного действия
(по Л.Н. Матусевичу)
Расчет сводится к определению
необходимой поверхности теплопе-
редачи F. Основным расчетным урав-
нением является известное уравне-
ние теплопередачи для установив-
шегося состояния процесса:
Q = KFM. (2.45)
где Q представляет собой количе-
ство тепла, отводимое от раствора
в единицу времени.
Коэффициент теплопередачи К
в общем случае может быть опре-
делен из уравнения:
' 1
1 5, 62 5} 1 ’
O| Aj А2 А3 ОС2
где а, и а2 — коэффициенты теп-
лоотдачи соответственно от рас-
твора к стенке и от стенки к ох-
лаждающей среде, Вт/(м2 • град);
5Р 52, 53 — толщина слоя соли
на стенке со стороны раствора, са-
мой стенки и слоя ржавчины, ока-
лины, ила на стенке со стороны
охлаждающего агента, м;
Ар Х2 и А3 — коэффициенты теп-
лопроводности указанных слоев,
Вт/(м • град).
Коэффициенты теплоотдачи а,
и а2 могут быть определены из урав-
нений, приводимых в справочной
специальной литературе обычно
критериальной форме:
Nu = A Rcm Рг.
При ориентировочных расчетах
его значение для шнековых и бара-
банных кристаллизаторов с водяным
охлаждением может быть принято в
пределах 90—115 Вт/(м2 • град) или
75—100 ккал/(м2 • ч • град), а для качаю-
щихся кристаллизаторов и барабан-
ных с воздушным охлаждением — в
пределах от 6 до 25 Вт/(м2 • град) или
от 5 до 20 ккал/(м2 • ч • град).
Значение средней разности тем-
ператур ДГср рассчитывается в за-
и
в
642
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
висимости от граничных условий
процесса, т.е. от соотношения раз-
ности температур между обеими
средами на входе в кристаллизатор
Д/н и на выходе из него ДГк. Посколь-
ку для кристаллизаторов характер-
но противоточное движение сред,
Ч = Чк - Чк И = Чк - ДОН-
ЕСЛИ отношение большей разно-
сти температур к меньшей больше
или равно 2, т.е., например, Дгн/
Д/к > 2, то ДГС определяется как
среднелогари($мическая разность
температур:
лог
2,31g
А>„ - At,
2’31g77
Ac
(2.46)
Если же ДГн/Д/к < 2, то с доста-
точной степенью точности можно
использовать значение средней ариф-
метической разности температур:
д, = = Ч + Ч
4Д£ср. 1р. п _
Еще раз укажем, что при крис-
таллизации не всегда принимаются
максимально возможные для дан-
ных условий значения средней раз-
ности температур ДГср. Граничные
температурные условия, т.е. желае-
мые темпы охлаждения, выбирают-
ся, исходя из природы кристалли-
зуемой соли и требуемого качества
продукта.
Количество испаряющегося ра-
створителя W (кг/ч) с открытой
поверхности раствора (например,
в качающихся и шнековых кристал-
лизаторах) может быть определе-
но по приближенному закону Даль-
тона:
W = KXF - рг),
где Pj и рг — давление паров над ра-
створом и в окружающем воздухе, Па;
F — поверхность испарения, м2;
Кх — коэффициент пропорцио-
нальности, зависящий от свойств
жидкости и скорости движения воз-
духа над раствором.
Для воды и водных растворов
значения К} при движении воздуха
параллельно поверхности раствора
можно определить из соотношения:
К, = 0,0745(wp)°-8,
где w — скорость движения возду-
ха, м/с;
р — плотность воздуха, кг/м3,
или по формуле:
= 0,0433иА«
Если растворитель удаляется в
результате испарения при продува-
нии воздуха над горячим раствором
(например, в барабанных вращаю-
щихся кристаллизаторах с воздуш-
ным охлаждением), то
W = L (х2 - х,),
где L — расход сухого воздуха, кг/ч;
х( и х2 — начальное и конечное
влагосодержание воздуха, кг/кг су-
хого воздуха.
В качестве примера приведем
расчет непрерывно действующего
шнекового кристаллизатора с водя-
ным охлаждением (ширина корыта
600 мм). Кристаллизуется 23%-й вод-
ный раствор Na3PO4, охлаждаемый
с 40 до 25 °C, выпадающая соль
имеет состав Na3PO4 12Н2О. Произ-
водительность аппарата по соли
0,139 кг/с (500 кг/ч). Следует опре-
делить необходимую теплопереда-
643
Глава 2. Оборудование для физико-химических методовочистки
ющую поверхность F и расход ох-
лаждающей воды <7В, если общий
коэффициент теплопередачи К =
= 105 Вт/(м* 2 град) или 90 ккал/
/(м2 - ч • град). В расчете нужно учесть,
что через открытую поверхность
кристаллизатора испаряется 0,8 %
(от общего количества раствора)
воды.
Растворимость Na3PO4 при 25 ’С
составляет 15,5 частей безводной
соли на 100 частей воды. Средняя
теплоемкость раствора в интервале
температур 40—25 °C равна 3,22 кДж/
/(кг град) или 0,77 ккал/(кг град),
скрытая теплота кристаллизации q —
= 139,84 кДж/кг или 33,4 ккал/кг.
Охлаждающая вода поступает в ру-
башку при температуре 15 ”С и на-
гревается в кристаллизаторе до 20 °C.
Концентрация соли в маточном
растворе (в мае долях) составляет*
15,5
-----
= 0,134.
115,5
Молекулярный вес Na3PO4 равен
163,95; вес Na3PO4 12Н2О - 380,14,
следовательно,
163,95
“ 380,14
= 0,43
К
т
1. Определим количество крис-
таллизующегося раствора при задан-
ной производительности:
G^Km~a2)
- кр \ т 2 J _
р (а, -а2) + 0,008«2
0,139(0,43-0,134)
(0,23-0,134)+ 0,008-0,134
= 0,43 кг/с(1550 кг/ч).
2. Из теплового баланса опреде-
лим количество отводимого тепла:
<2 = 0,43-3,22(40—25) + 0,43 139,84 -
- 0,008 0,43 2417,63 = 31,89 кВт,
где 2417,63 кДж/кг (577 ккал/кг) —
теплота парообразования воды при
средней температуре (40 + 25)/2 =
= 32,5 вС.
3. Величину Д/ определяем по
уравнению (2.46):
. Дгн-Д<к
Af =—s-------- =
ср. ЯО1- д.
2,31g р
Д/к
_(40-20)-(25-15) =1Д ,ог
40-20
2,31g-----
25-15
4. По уравнению (2.45) находим
поверхность теплопередачи:
31890
105-14,5
= 20,94 м2
^ср
5. Для шнековых кристаллизато-
ров с шириной корыта 600 мм на
1 м длины аппарата теплопсредаю-
щая поверхность составляет 0,9 м2
Требуемая длина кристаллизатора в
этом случае будет равна:
, 20,94 __ _
L =-----= 23,2 м.
0,9
Таким образом, для обеспечения
заданной производительности потре-
буется два шнековых кристаллизато-
ра, каждый из них длиной 12 м, со-
бирается из четырех секций (по 3 м).
6. Расход охлаждающей воды со-
ставляет:
G 31890
’ с2('2к-'2й) 4190(20-15)
= 1,52 кг/с (5470 кг/ч),
где 4190 — теплоемкость воды
(Дж/кг град).
644
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Вакуум-кристаллизаторы. Ваку-
ум-кристаллизаторы составляют
большую группу аппаратов, в кото-
рых раствор охлаждается вследствие
адиабатического испарения части
растворителя. На испарение жидко-
сти расходуется физическое тепло
раствора, который при этом охла-
ждается до температуры, соответ-
ствующей его температуре кипения
при данном остаточном давлении.
Количество испаряющегося раство-
рителя сравнительно невелико (при-
мерно 8—12 % от общей массы ра-
створа), поэтому основное значение
в создании пересыщения имеет не
концентрирование раствора, а его
охлаждение в процессе «самоиспа-
рения»
Вакуум-кристаллизаторы отлича-
ются большой производительностью.
Они нашли широкое применение
при очистке травильных растворов
в черной и цветной металлургии, а
также сточных вод производств ми-
неральных удобрений.
Кристаллизаторы просты по
конструкции, нс имеют громоздко-
го привода и в ряде случаев могут
быть выполнены вообще без каких-
либо движущихся частей. Отсутствие
тсплопередающих поверхностей по-
зволяет изготавливать их из любых
коррозионно-стойких материалов, в
том числе обладающих малой теп-
лопроводностью (керамика, специ-
альные сорта сталей), или облицо-
вывать их изнутри (резина, фторо-
пласт, стеклопластики, эмаль и т.п.).
Это обстоятельство часто оказыва-
ет решающее значение при выборе
кристаллизационного оборудования
для химических производств, где
обычно приходится иметь дело с
агрессивными растворами.
Большим достоинством вакуум-
кристалл изаторов является их гер-
метичность, позволяющая создать
хорошие санитарно-гигиенические
условия труда, что особенно важно
для химических производств, свя-
занных с переработкой не только
коррозионно-активных, но и ток-
сичных растворов.
Важной составной частью ваку-
ум-кристаллизаторов является аппа-
ратура для создания и поддержа-
ния вакуума.
В качестве вакуум-насосов для
кристаллизационных установок
обычно применяются эжекторные
пароструйные насосы, которые
компактны, просты по устройству
и в эксплуатации и не требуют при
монтаже специального фундамента.
Большим преимуществом таких на-
сосов является отсутствие движу-
щихся частей, благодаря чему они
могут быть изготовлены из различ-
ных коррозионно-стойких матери-
алов и использованы для удаления
агрессивных парогазовых смесей.
Правда, их КПД значительно ниже
механических вакуум-насосов.
Для уменьшения расхода пара,
который потребовался бы для обес-
печения необходимой степени сжа-
тия в одной ступени, используют-
ся многоступенчатые пароструйные
насосы или так называемые паро-
эжекторные блоки. В этом случае
воздух и другие неконденсирующи-
еся примеси газов, попадающие в
пар из раствора или при подсосе
через неплотности аппаратуры, от-
качиваются из основного конденса-
тора эжектором первой ступени.
Далее паровоздушная смесь посту-
пает в промежуточный конденсатор
(обычно противоточный конденса-
645
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
тор смешения), где конденсируется
основная масса пара, а оставшийся
пар вместе с примесями сжимается
эжектором второй ступени, подает-
ся во второй промежуточный кон-
денсатор смешения и т.д.
В зависимости от создаваемого
вакуума и от параметров охлажда-
ющей воды и пара для вакуум-кри-
сталлизационных установок обыч-
но используются двух-, трех- или
четырехступенчатые пароэжекгорные
блоки. При температуре охлаждающей
воды 15—20 °C и давлении пара от
0,6 до 0,9 Па (~ от 6 до 9 атм.) та-
кие блоки позволяют создать в сис-
теме вакуум, соответствующий ос-
Рис. 2.92. Вакуум-кристаллизационная ус-
тановка с предварительным сжатием со-
кового пара:
7 — кристаллизатор; 2 — пропеллерная ме-
шалка; 3 — пароструйный эжектор; 4 — кон-
денсатор смешения; 5 — трехступенчатый па-
роэжекторный блок; б — конденсаторы блока;
7 — гидравлический затвор
646
таточному давлению 5,3—3,3 кПа
(40—25 мм рт. ст.) и температуре ки-
пения воды 34—26 °C.
Схема вакуум-кристаллизацион-
ной установки с предварительным
сжатием сокового пара представле-
на на рис. 2.92. Она включает крис-
таллизатор 7, пароструйный эжек-
тор 3 и основной конденсатор сме-
шения 4 (противоточный, полоч-
ный). Для удаления из конденсато-
ра оставшихся газов служит трех-
ступенчатый пароэжекторный блок,
состоящий из трех эжекторов 5 и
двух конденсаторов смешения 6.
Смесь конденсата и охлаждающей
воды из основного 4 и вспомога-
тельных 6 конденсаторов отводит-
ся по барометрическим трубам в
гидравлический затвор 7.
Эжектор 3 позволяет получать
конечную температуру маточного
раствора в кристаллизаторе поряд-
ка 10—5 °C. Правда, при этом суще-
ственно возрастает расход пара и ох-
лаждающей воды, которая должна
конденсировать не только соковый
пар, но и большое количество ра-
бочего пара, подаваемого в эжек-
тор. Однако в ряде случаев допол-
нительные расходы бывают оправ-
даны увеличением выхода готового
продукта.
На рис. 2.93 приведена вакуум-
кристаллизационная установка вы-
деления железного купороса из тра-
вильных растворов углеродистой
стали.
Среди вакуум-кристаллизаторов
наиболее широкое распространение
в промышленности получили сле-
дующие типы аппаратов: однокор-
пусные, многокорпусные, много-
ступенчатые, со взвешенным сло-
ем и циркуляционные.
Рис. 2.93. Схема вакуум-кристаллизационной установки вы-
деления железного купороса:
пояснения на следующей странице
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.93. Схема вакуум-кристаллизационной установки выделения железного купороса:
1 — насосы; 2 — промежуточный сборник пульпы; 3 — кристаллизаторы; 4 — испаритель с
мешалкой; 5 — испаритель без мешалки; 6 — эжекторы первой ступени; 7 — главный конден-
сатор; 8 — эжекторы второй ступени; 9 — сдвоенный конденсатор; 10 — эжектор третьей ступе-
ни; 11 — эжектор четвертой ступени; 12 — вакуум-насос; 13 — мерник для отработанного
раствора; 14 — мерник для серной кислоты; 15 — сгуститель пульпы; 16 — центрифуга; 17 —
сборник маточника; 18 — насосы; 19— в оборотный цикл завода; 20 — барометрический ящик;
2/ — в канализацию; 22 — сифонный вакуум-бачок; 23 — нейтрализатор; 24 — железнодорож-
ная цистерна с серной кислотой; 25 — бак-хранилище серной кислоты; 26 — насосы; 27— бак-
хранилище отработанного и маточного растворов; 28 — на нейтрализацию; 29 — погружной
насос для откачки случайных проливов; 30— насосы; 31 — в травильные ванны; В — вакуумная
линия; ГВ — горячая вода; 11 — пульпа; О — отработанный раствор; М — маточный раствор; К —
серная кислота
Однокорпусные вакуум-кристал-
лизаторы. Простейшими вакуум-
кристаллизаторами непрерывного
действия являются однокорпусные
аппараты, один из которых пред-
ставлен на рис. 2.94. Он состоит из
корпуса 5, в верхнюю часть кото-
рого встроен конденсатор /, баро-
метрической трубы 4 и гидрозатво-
ра 5. Через штуцер 2 в аппарат не-
прерывно подается горячий ра-
створ, образующиеся кристаллы
вместе с маточным раствором не-
прерывно поступают по барометри-
ческой трубе 4 в гидрозатвор, отку-
да через переливной штуцер 7 от-
водятся на последующие техноло-
гические операции. Для предупреж-
дения осаждения соли на дно гид-
розатвор снабжается мешалкой 6.
Эта конструкция кристаллизато-
ра имеет гидравлический затвор,
уравновешивающий наружное и
внутреннее давление в аппарате.
Данные аппараты могут выпол-
няться и без гидравлического зат-
вора.
Однокорпусный вакуум-кристал-
лизатор без гидрозатвора изображен
на рис. 2.95. Под уровень раствора
через штуцер 4 вводится питание,
предохраняя тем самым штуцер от
зарастания солью. Для полного про-
кипания горячий раствор подводит-
ся к поверхности испарения за счет
работы пропеллерных мешалок 3.
Рис. 2.94. Вакуум-кристаллизатор с гидрав-
лическим затвором:
/ — конденсатор; 2 — штуцер для подачи ра-
створа; 3 — корпус аппарата; 4 — барометри-
ческая труба; 5 — гидравлический затвор; 6 —
мешалка; 7 — штуцер для отвода суспензии;
8 — резиновый насадок на конце питающего
штуцера
648
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Образующаяся суспензия отводит-
ся на центрифугу непосредственно
из аппарата при помощи насоса 6,
производительность которого регу-
лируется вентилем 5. Устранение
гидрозатвора делает аппарат более
компактным, однако наличие вен-
тиля на пульпоотводящей линии и
необходимость его регулирования
снижают надежность работы крис-
таллизатора.
Многокорпусные вакуум-крис
таллизаторы, В крупнотоннажных
производствах получили распрос-
транение многокорпусные вакуум-
кристаллизаторы, в которых про-
цесс охлаждения раствора разбива-
ется на ряд ступеней.
На рис. 2.96 представлена схема
четырехкорпусной вакуум-кристал-
лизационной установки, в каждом
из корпусов которой поддержива-
ется различный постепенно возра-
стающий вакуум. В верхней части
Рис 2.95. Вакуум-кристаллизатор без
гидрозатвора,
1 — поверхностный конденсатор; 2 — ороси-
тельное устройство; 3 — пропеллерная мешал-
ка; 4 — штуцер для подачи раствора, 5 — вен-
тиль, 6 — насос
Раствор
Нагретая
вода
К вакуум-насосу
Холодная вода
Рис. 2.96 Многокорпусная вакуум-крис-
таллизационная установка
1 — корпуса установки, 2 — поверхностные
конденсаторы; 3 — штуцер для подачи раство-
ра; 4 — барометрическая труба; 5 — гидравли-
ческий затвор
649
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
каждого корпуса 1 установлены
трубчатые поверхностные конден-
саторы 2, последовательно соеди-
ненные друг с другом по охлажда-
ющей воде. Горячий раствор через
штуцер 3 подается в первый кор-
пус, где вскипает и за счет само-
испарения охлаждается до темпе-
ратуры, соответствующей остаточ-
ному давлению в этом корпусе. Ча-
стично охлажденный раствор с вы-
павшими кристаллами самотеком
переходит во второй корпус, где
вновь охлаждается за счет самоис-
парения, соответственно остаточ-
ному давлению в этом корпусе. На-
ряду с образованием новых зароды-
шей во втором корпусе происходит
рост тех кристаллов, которые по-
ступили в него из первого корпуса.
Далее маточный раствор с кристал-
лами таким же образом переходит в
последующие корпуса, а из послед-
него по барометрической трубе 4
отводится в гидрозатвор 5 и далее
на центрифугу.
Так как с повышением вакуума
возрастает барометрическая высота,
то уровень раствора в корпусах по-
вышается от первого аппарата к пос-
леднему, и при большой разности
давлений между корпусами их при-
ходится устанавливать ступенчато.
Число ступеней в таких много-
корпусных установках может дохо-
дить до 12—14 и даже 24.
Большим достоинством много-
корпусных вакуум-кристаллиза-
торов является возможность более
экономичного использования ох-
лаждающей воды и тепла конден-
сации соковых паров.
Многоступенчатые вакуум-крис-
таллизаторы, Чтобы сделать установ-
ку более компактной, часто в одном
корпусе размещают три-четыре сту-
пени. При этом кристаллизатор обыч-
но выполняется в виде (рис. 2.97) го-
ризонтально расположенного цилин-
дра 7, который по всей длине имеет
лопастную (либо шнековую) мешал-
ку 2 и разделен на отдельные каме-
ры перегородками 3 с полукруглым
отверстием в нижней части для пе-
ретока суспензии из одной камеры в
другую. В каждой камере поддержи-
вается свой постепенно повышаю-
щийся вакуум. Горячий раствор не-
Рис. 2.97. Горизонтальный многоступенчатый вакуум-кристаллизатор;
1 — цилиндрический корпус; 2 — лопастная мешалка; 3 — перегородка; 4 — штуцер для выхода
суспензии; 5 — оросительное устройство; 6 — штуцер для подвода раствора
650
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
прерывно подается в первую ступень
через штуцер 6, маточный раствор
с кристаллами отводится из послед-
ней ступени по трубе 4. Для смыва
инкрустаций с внутренних поверх-
ностей аппарата каждая ступень имеет
специальное разбрызгивающее уст-
ройство 5, через которое стенки мо-
гут орошаться водой.
Вакуум-кристаллизаторы со взве-
шенным слоем. Для получения круп-
нокристаллического продукта (rf =
= 1,0—2,0 мм) применяют вакуум-
кристаллизаторы со взвешенным
слоем.
Кристаллизатор (рис. 2.98 и 2.99)
состоит из корпуса 7, насоса 7,
сепаратора 5, циркуляционных труб
2, 5, 9 и отстойника для мелкой
соли 6. Горячий концентрированный
раствор поступает в аппарат через
штуцер 8, смешивается с циркули-
рующим маточным раствором (соот-
ношение от 1 : 50 до 1 200), пере-
гревая его при этом на 0,2—2,0 °C.
Поступая далее в сепаратор, раствор
испаряется в вакууме и охлаждает-
ся на эту же величину: 0,2—2,0 °C.
Таким образом, возникающее пере-
сыщение нс выходит за пределы,
допустимые для получения крупных
кристаллов в оборудовании этого
типа. Пересыщенный раствор по
трубе 2 поступает в корпус 7, и да-
Рис. 2.98. Вакуум-кристаллизатор со взве-
шенным слоем и открытым корпусом:
7 — корпус аппарата, 2, 5, 9 — циркуляци-
онные трубы; 3 — сепаратор; 4 — штуцер со-
кового пара; 6 — отстойник мелкой соли; 7 —
циркуляционный насос, 8 — штуцер для по-
дачи раствора
Рис. 2.99. Вакуум-кристаллизатор со взве-
шенным слоем и герметичным корпусом
1— 9 — те же, что и на рис 2.98, 10 — сосуд
для отвода маточного раствора
651
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
лее процесс идет так же, как в
охладительном кристаллизаторе.
Соковый пар из сепаратора удаля-
ется через штуцер 4.
В конструктивном отношении
аппараты этого типа можно разде-
лить на открытые и герметичные.
В кристаллизаторе с открытым
корпусом (см. рис. 2.98) раствор на-
ходится под атмосферным давлени-
ем, уровень жидкости в сепараторе
устанавливается в соответствии с
остаточным давлением.
Кристаллизаторы открытого
типа имеют ряд эксплуатационных
неудобств. Во-первых, из-за значи-
тельной высоты установки затруд-
няется наблюдение за ее работой и
обслуживание. Во-вторых, непосто-
янство уровня раствора в сепарато-
ре (вследствие возможных колеба-
ний величины остаточного давле-
ния) способствует образованию в
нем инкрустаций. В-третьих, при
нарушении нормальной работы воз-
можен выброс раствора из аппара-
та. Так, при внезапном падении ва-
куума весь раствор из сепаратора
поступает в корпус кристаллизато-
ра и может перелиться через край;
в случае же зарастания барометри-
ческой трубы солью насос откачи-
вает раствор из верхней части кор-
пуса в сепаратор, откуда он может
поступить в конденсатор. Наконец,
открытый кристаллизатор не может
быть использован при работе с
токсичными растворами.
Вакуум-кристаллизатор с герме-
тичным корпусом (см. рис 2.99) сво-
боден от недостатков кристаллиза-
тора с открытым корпусом, одна-
ко у него несколько сложней кон-
струкция корпуса и устройств для
вывода маточного раствора и гото-
вого продукта Уровень раствора в
аппарате поддерживается путем
удаления маточного раствора через
сосуд 10, сообщающийся с корпу-
сом и сепаратором.
В аппаратах со взвешенным сло-
ем, как и во всех вакуум-кристал-
лизаторах, наиболее опасными с
точки зрения образования инкрус-
таций являются внутренние поверх-
ности сепаратора 5, а также трубы 2,
которые соприкасаются с макси-
мально пересыщенным раствором
Особенно обильно соли отлагают-
ся на границе раздела жидкой и
паровой фаз, т.е в зоне максималь-
ного пересыщения раствора.
Циркуляционные вакуум-крис-
таллизаторы. За последнее десяти-
летие в системах очистки сточных
вод все более широкое распростра-
нение получают вакуум-кристалли-
заторы с циркуляцией суспензии —
так называемые циркуляционные
вакуум-кристаллизаторы. Отличаясь
от аппаратов со взвешенным слоем
высокой производительностью, они
в то же время позволяют получать
сравнительно крупнокристалличес-
кий продукт, средний размер ко-
торого 0,25—0,45 мм, а в случае уда-
ления мелочи — даже 0,65—0,80 мм.
Отличительная особенность этих
аппаратов состоит в том, что бла-
годаря интенсивной циркуляции
горячий питающий раствор предва-
рительно смешивается с уже охлаж-
денным маточным раствором. В ре-
зультате такого смешения темпера-
тура раствора становится всего лишь
на несколько градусов (или даже
десятых долей градуса) выше тем-
пературы кипения при данном ва-
кууме, и при самоиспарении раство-
ра в нем возникает сравнительно
652
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
небольшое пересыщение. Кроме
того, путем циркуляции в зоне ки-
пения раствора (т.е. в зоне его мак-
симального пересыщения) поддер-
живается большое количество кри-
сталлов. Они быстро снимают это
пересыщение при росте, снижая
тем самым скорость образования
новых зародышей.
Таким образом, смешение пи-
тающего раствора с большим ко-
личеством маточного и наличие
сильно развитой кристаллической
поверхности в зоне его кипения
резко снижают пересыщение при
кристаллизации, что позволяет не
только получать сравнительно
крупные кристаллы, но и суще-
ственно уменьшить или даже пол-
ностью устранить образование ин-
крустаций на внутренней поверх-
ности аппарата.
Кристаллизатор с пропеллерной
мешалкой (рис. 2.100) является наи-
более простым аппаратом этого
типа. По оси корпуса кристаллиза-
тора 1 расположены короткая и ши-
рокая циркуляционная труба 2 и
пропеллерная мешалка 3. Горячий
раствор, поступая через штуцер 4,
смешивается с циркулирующим
маточным раствором. Образовавши-
еся кристаллы в виде суспензии от-
водятся по переливной трубе 5 в на-
сос 6, который транспортирует их
на последующую переработку. Про-
должительность работы аппарата
между промывками колеблется от
двух до четырех недель.
Аппараты этого типа часто объе-
диняют в многокорпусную установку.
Кристаллизатор с циркуляцион-
ным насосом изображен на рис. 2.101.
Горячий раствор поступает во вса-
сывающую линию 1 насоса 2, где
сразу смешивается с большим ко-
личеством циркулирующего маточ-
ного раствора и по трубе 3 подает-
ся в кристаллизатор. Суспензия из
сепаратора сливается по трубе 4 и
насосом 5 подается на центрифугу.
Гидравлическое сопротивление
контура кристаллизатора обычно
невелико (не выше 1,0—1,5 Па),
поэтому следует пользоваться низ-
конапорными пропеллерными на-
сосами, имеющими большую про-
изводительность при сравнительно
небольшой потребляемой мощнос-
ти. Применение насоса вместо быс-
троходной мешалки для создания
циркуляции более целесообразно,
поскольку при этом можно обеспе-
чить лучшую герметичность крис-
таллизатора и, следовательно, ра-
ботать при более глубоком вакууме.
Полная герметичность аппарата
Рис. 2.100. Вакуум-кристаллизатор с пропел-
лерной мешалкой:
7 — корпус аппарата; 2 — циркуляционная
труба; 3 — пропеллерная мешалка; 4 — шту-
цер для подачи раствора; 5 — переливная тру-
ба; б — насос
653
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
стью является наличие в корпусе
цилиндрической перегородки 3
Горячий раствор по штуцеру 7 под-
водится к трубе 5, где смешивается
с циркулирующим маточным ра-
створом. Суспензия отводится из
аппарата через патрубок 6.
При выходе суспензии из цир-
куляционной трубы и движении ее
вниз кристаллы классифицируются:
наиболее крупные отводятся через
штуцер 6, кристаллы средних разме-
ров вновь засасываются в циркуля-
ционную трубу и, многократно про-
ходя через зону пересыщения, уве-
личивают свои размеры, мелкие же
кристаллы удаляются с маточным
раствором через кольцевое про-
странство между перегородкой 3 и
корпусом кристаллизатора 2 по шту-
церу 8.
Рис. 2.101. Вакуум-кристаллизатор с цирку-
ляционным насосом:
1, 3 — циркуляционные трубы; 2 — циркуляци-
онный насос, 4 — переливная труба; 5 — насос
может быть достигнута при установ-
ке насоса на барометрической вы-
соте, когда давление с обеих сто-
рон его сальника равняется атмос-
ферному.
Для осуществления многосту-
пенчатой кристаллизации эти кри-
сталлизаторы также объединяют в
батарею из нескольких аппаратов.
Кристаллизатор с мешалкой и
сгущением суспензии представлен
на рис. 2.102. Для получения круп-
нокристаллического продукта в этих
аппаратах осуществляют искусствен-
ное сгущение суспензии и удаление
наиболее мелких кристаллов путем
отвода части маточного раствора че-
рез специальный осветлитель.
Кристализатор состоит из кор-
пуса 2, сепаратора /, пропеллерной
мешалки 4 и циркуляционной тру-
бы 5 Отличительной его особенно-
Суспензия
Рис. 2.102. Вакуум-кристаллизатор с мешал-
кой и сгущением суспензии
1 — сепаратор; 2 — корпус аппарата; 3 — ци-
линдрическая перегородка; 4 — пропеллерная
мешалка, 5 — циркуляционная труба; 6, 7 —
штуцеры для входа и выхода раствора, 8 —
штуцер для отвода маточного раствора
654
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Повышение концентрации кри-
сталлов в суспензии (при постоян-
ной производительности кристал-
лизатора по соли) соответствует
увеличению времени их пребывания
в аппарате, т.е. времени их роста.
Кристаллизаторы с мешалкой и сгу-
щением суспензиии позволяют про-
водить процесс при более высоком
пересыщении (а следовательно, и
при более высокой скорости роста
кристаллов), так как наличие силь-
но развитой кристаллической по-
верхности способствует более быс-
трому снятию этого пересыщения,
а образующийся избыток мелочи от-
водится из аппарата с маточным ра-
створом.
Наличие же развитой кристал-
лической поверхности в аппарате
уменьшает вероятность образования
инкрустаций; продолжительность
работы кристаллизатора между про-
мывками может составлять от од-
ного месяца и более. Увеличение
концентрации кристаллов в суспен-
зии целесообразно лишь до опре-
деленного предела [20—30 % (мае.)],
после чего возрастает механическое
истирание кристаллов, для умень-
шения которого скорость движения
суспензии в трубе 5 не должна пре-
вышать 1,0—1,5 м/с.
Аппараты с отводом мелочи по-
зволяют получать кристаллы правиль-
ной формы размером 0,65—0,80 мм.
Кристаллизатор с мешалкой и
классифицирующей выгрузкой кри-
сталлов (рис. 2.103) является неболь-
шим видоизменением предыдущей
конструкции. Наличие удлиненно-
го спускного патрубка, в который
снизу с определенной скоростью
подается часть осветленного маточ-
ного раствора, позволяет получать
более однородный по размеру про-
дукт.
Отличительной особенностью
этих кристаллизаторов является на-
личие циркуляционной трубы по
всей высоте аппарата.
Кристаллизатор с естественной
циркуляцией раствора (рис 2.104)
является наиболее простым аппа-
ратом этого типа. Он состоит из кор-
пуса 4, циркуляционной трубы 5, се-
паратора 7 и гидрозатвора с мешал-
кой 8. Сверху над центральной тру-
бой расположен отбойник 3 для га-
шения кинетической энергии паро-
жидкостной смеси и уменьшения
тем самым брызгоуноса в конден-
сатор. Аппарат промывается при
Рис. 2.103. Вакуум-кристаллизатор с мешал-
кой и классифицирующей выгрузкой кри-
сталлов
655
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
— Соковый пар
Рис. 2.104. Вакуум-кристаллизатор с есте-
ственной циркуляцией раствора:
1 — сепаратор; 2 — оросительное устройство;
3 — отбойник; 4 — корпус аппарата; 5 — цир-
куляционная труба; 6 — штуцер для подачи
раствора; 7 — барометрическая труба; 8 — гид-
розатвор с мешалкой
помощи орошающего устройства 2.
Питающий раствор по штуцеру 6
подается в центральную трубу 5.
Поднимаясь, он вскипает в ее верх-
ней части вследствие понижения
давления. Так как в трубе образует-
ся парожидкостная эмульсия с
меньшей плотностью, чем плот-
ность суспензии в кольцевом про-
странстве между центральной тру-
бой и корпусом, в кристаллизаторе
возникает естественная циркуляция
раствора вверх по центральной тру-
бе и вниз по кольцевому сечению.
Образовавшиеся кристаллы по ба-
рометрической трубе 7 отводятся в
гидрозатвор, откуда поступают на
центрифугу.
Кристаллизатор со струйным
насосом и гидрозатвором (рис.
2.105) представляет собой несколь-
ко видоизмененную конструкцию
предыдущего аппарата. Единствен-
ное его отличие состоит в том, что
питающий раствор подается через
струйный насос, сопло которого
смонтировано на конце питающего
штуцера, а камерой смешения слу-
жит нижняя часть циркуляционной
трубы. Благодаря простоте струйный
насос не усложняет конструкции
кристаллизатора, но в то же время
Рис. 2.105. Циркуляционный вакуум-крис-
таллизатор со струйным насосом
656
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
он делает циркуляцию раствора бо-
лее устойчивой, увеличивает ее дви-
жущую силу и повышает степень
смешения до 15—18, уменьшая тем
самым пересыщение при кристал-
лизации, а следовательно, и веро-
ятность инкрустации стенок аппа-
рата.
Однако в аппаратах с гидрозат-
вором снижение вакуума даже на
600—1300 Па приводит к прекраще-
нию циркуляции, выпадению всех
кристаллов в гидрозатвор, поэтому
для выхода на режим требуется но-
вый запуск аппарата. Этот недоста-
ток устранен в кристаллизаторе со
струйным насосом без гидрозатво-
ра (рис. 2.106), отличающемся спо-
собом отбора суспензии.
Нижняя часть корпуса аппарата
закрыта днищем 7, суспензия вы-
водится по пульпоотводящим тру-
бам 2 и 3, которые вверху при по-
мощи трубы 4 соединены с паро-
вым пространством сепаратора. На-
сос 5 откачивает суспензию из кри-
сталлизатора. При тако.м отборе сус-
пензии обеспечивается постоянный
уровень раствора в сепараторе не-
зависимо от возможных колебаний
величины остаточного давления.
Соединение труб 2, 3 и 4 более
целесообразно производить через
фонарь (см. рис. 2.106, исполнение Б)
с двумя смотровыми стеклами, че-
рез которые можно непосредствен-
но наблюдать за отводом суспен-
зии из кристаллизатора, что суще-
ственно облегчает контроль за его
работой.
Место присоединения трубопро-
вода 2 к корпусу кристаллизатора
выполняется на таком расстоянии
от днища 7, чтобы при возможной
остановке аппарата оно не было
перекрыто осевшими кристаллами.
При последующем запуске кристал-
лизатора осевшая соль быстро во-
влекается в циркуляцию и удаляет-
ся из аппарата.
Насос 5 устанавливается на та-
ком расстоянии от сепаратора, что-
бы давление раствора на сальник
равнялось примерно атмосферному.
Это позволяет уменьшить общую
высоту кристаллизационной уста-
новки на высоту гидрозатвора, т.е.
на 2—4 м для промышленных аппа-
ратов. Установка насоса выше с це-
лью уменьшения общей высоты
кристаллизатора нежелательна, по-
скольку в сальнике насоса при этом
возникает вакуум, что требует бо-
лее тщательного уплотнения.
Рис. 2.106. Циркуляционный вакуум-крис-
таллизатор без гидрозатвора:
1 — днище аппарата; 2, 3 — пулъпоотводящие
трубы; 4 — соединительная труба; 5 — насос
657
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Все описанные выше кристал-
лизаторы с центральной трубой тре-
буют непрерывной подачи питаю-
щего раствора, так как в против-
ном случае в аппарате прекращает-
ся циркуляция суспензии. При экс-
плуатации таких кристаллизаторов
возникают определенные неудоб-
ства. Кроме того, при естественной
циркуляции (даже усиленной рабо-
той струйного насоса) нельзя до-
биться большой степени смешения
горячего раствора с маточным, а
следовательно, не удается и сни-
зить пересыщение в зоне кипения
до безопасной величины (с точки
зрения возможности образования
инкрустаций).
Чтобы избежать указанных недо-
статков, разработан кристаллизатор
с принудительной циркуляцией сус-
пензии (рис. 2.107). Его характерной
особенностью является предвари-
тельное смешение горячего раство-
ра с маточным в дополнительной
циркуляционной трубе 1 и подача
раствора в аппарат последователь-
но через центробежный 2 и струй-
ный 3 насосы. Напор, создаваемый
центробежным насосом 2, позволя-
ет повысить коэффициент инжек-
ции струйного насоса 3. Трубопро-
вод 4 служит для опорожнения ап-
парата.
Производительность насоса 2
выбирается с таким расчетом, что-
бы она в 5—15 раз превышала про-
изводительность кристаллизатора
по питающему раствору. В этом слу-
чае уже в циркуляционной трубе 1
горячий раствор смешивается со
значительным количеством маточ-
ного раствора, еще более интен-
сивное смешение наблюдается в
струйном насосе 3. Общая степень
смешения при этом может быть
60—100 и даже 150—200, поэтому
перегрев раствора в зоне кипения
составляет только десятые доли
градуса. Такой перегрев соответству-
ет весьма малому пересыщению
при кристаллизации, что полнос-
тью устраняет отложение соли на
стенках без каких-либо других ме-
роприятий (полировки поверхнос-
ти, ее обогрева, орошения конден-
сатом и т.д.).
Изменение расхода питающего
раствора или временное прекраще-
ние его подачи не влияют на цир-
Рис. 2.107 Вакуум-кристаллизатор с прину-
дительной циркуляцией:
I — дополнительная циркуляционная труба;
2 — центробежный циркуляционный насос; 3 —
струйный насос; 4 — слинная труба
658
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
куляцию, которая обеспечивается
непрерывно работающим насосом 2.
К недостаткам аппарата следует
отнести механическое истирание
кристаллов при многократном их
прохождении через насос, а также
расход энергии на создание цирку-
ляции.
Расчет кристаллизационного
аппарата с псевдоожиженным
слоем кристаллов
(по Ю.И. Дытнерскому)
Основные условные обозначения:
С — концентрация кристаллизу-
ющегося вещества, кг/м3;
с — теплоемкость, Дж/ (кг • К);
Ь — коэффициент диффузии,
м2/с;
/ — удельная поверхность крис-
таллов, м2/м3;
G — расход раствора, кг/с;
Gx — расход твердой фазы, кг/с;
Н — высота псевдоожиженного
слоя, м;
I — энтальпия вторичных паров,
Дж/кг;
Q — тепло, подводимое или от-
водимое при кристаллизации, Вт;
Кс — коэффициент массопере-
дачи, м/с;
М — молекулярная масса, кг/
/кмоль;
q — теплота кристаллизации,
Дж/кг;
Р — давление, Па;
R — коэффициент скорости ро-
ста размера кристаллов, м/с;
г — размер кристалла, м;
w — скорость жидкости, м/с;
W — расход удаляемого раство-
рителя, кг/с;
Y — концентрация кристалли-
зующегося вещества, % (мае.);
— коэффициент массоотда-
чи, м/с;
е — порозность псевдоожижено-
го слоя, м3/м3;
ц — вязкость, Па с;
р — плотность, кг/м3;
ov — напряжение парового про-
странства, ч_|;
as — допустимая масса пара с
единицы площади зеркала испаре-
ния, кг/(м2 ч).
Индексы:
о — для объемных параметров;
х — для твердой фазы;
у — для жидкой фазы;
с — для концентрации, измеря-
емой в кг/м3;
н — начальные параметры;
к — конечные параметры;
п — параметры у поверхности
контакта фаз.
Материальный и тепловой балан-
сы кристаллизации. Массу кристал-
лической фазы (6) определяют из
уравнений материального баланса
кристаллизации;
G„=G,+G,+ir, (2.47)
С-48)
где GH, GK — расход начального и ко-
нечного маточных растворов, кг/с;
Gx, G'x — расход соответственно
кристаллогидрата (т.е. кристалличес-
кой фазы, включающей раствори-
тель) и кристаллической фазы в
пересчете на чистое растворенное
вещество, кг/с;
W — расход удаляемого раство-
рителя, кг/с;
Ун, YK — концентрации началь-
ного и конечного маточных раство-
ров, мае. доли.
Поскольку число молей в крис-
таллической фазе без растворителя
659
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
и в форме кристаллогидрата одно
и то же, расход безводной кристал-
лической фазы G"x может быть вы-
ражен через расход кристаллогид-
рата:
G'x=GxM/MKr>
где Л/, Л/кг — молекулярная масса
соответственно кристаллов (без ра-
створителя) и кристаллогидрата.
Из уравнений (2.47), (2.48) полу-
чают расход кристаллической фазы:
' i-M/H. (2-49)
Тепловой баланс для всех трех
методов кристаллизации из раство-
ров может быть выражен единым
уравнением.
+ G,q ± Q = (2.50)
= G,c,A+(G.-C,U')cn,t, + m±Qm,
где сруп, с , срх — теплоемкости на-
чального раствора, маточного ра-
створа и кристаллов;
/н, 1к — температуры исходного и
маточного растворов, °C,
q — теплота кристаллизации,
Дж/кг;
I — энтальпия вторичных паров,
Дж/кг;
<?пот — потери тепла, Вт;
+Q — тепло, подводимое при
изотермической кристаллизации,
—Q — тепло, отводимое при изо-
гидрической кристаллизации.
В случае изогидрической крис-
таллизации W = 0 При вакуум-кри-
сталлизации (комбинированный
метод) <? = 0.
Определение высоты псевдоожи-
женного слоя. После того как пере-
сыщенный раствор поступает в кри-
сталлорастворитель, начинается
процесс кристаллизации, в течение
660
которого масса вещества из раство-
ра переходит к поверхности крис-
таллов и далее включается в крис-
таллическую решетку В ходе образо-
вания твердой фазы выделяется теп-
ло кристаллизации. Таким образом,
по мере передвижения раствора в
зоне кристаллизации меняются его
концентрация и температура.
Скорость увеличения массы крис-
таллов зависти от интенсивности внеш-
него массообмена и от скорости вклю-
чения молекул растворенного веще-
ства в кристаллическую решетку.
'^ДС-СД, (2.51)
i = Xw(C„-C*), (2.52)
где Рс — коэффициент массоотда-
чи, м/с;
Kw — константа скорости роста
кристаллов, м/с,
Сп, С — концентрации вблизи по-
верхности кристалла и в ядре жид-
кости, кг/м3;
i — плотность потока массы,
кг/(м2 с).
Из уравнений (2.51), (2.52) най-
дем плотность потока массы, вхо-
дящей в кристаллическую фазу:
»=^(С-СД, (2.53)
где Кс =(1/р, +1//Q'1 — коэффици-
ент массопередачи, м/с
Принимая, что скорость массо-
передачи кристаллизации в псевдо-
ожиженном слое контролируется
внешней массоотдачей Кс = по-
лучим следующее уравнение для
определения объемного коэффици-
ента массопередачи:
= &/ = 0,105 10-3^v/D)°’07, (2.54)
где v — кинематическая вязкость
маточного раствора, м2/с.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных
Материальный и тепловой ба-
лансы кристаллизации в псевдо-
ожиженном слое в дифференциаль-
ной форме могут быть записаны
следующим образом:
^+^ + ^(С-С-) = 0; (2,55)
Эт ох
dt dt ccv f .
—. + w— =------(t - /), (2 56)
Эх рсясрся
где au — объемный коэффициент
теплоотдачи, Вт/(м3 К),
рсл — плотность псевдоожижен-
ного слоя, кг/м3;
с “ усредненная теплоемкость
псевдоожиженного слоя, Дж/(кг К),
/п — температура поверхности, °C.
Поскольку температура в кристал-
лораститсле меняется незначительно,
равновесная концентрация С может
быть описана линейной функцией
температуры:
C'=at+b, (2.57)
где а, b — константы.
Из системы уравнений (2.55), (2.56)
для стационарного процесса найдем
зависимости концентрации и темпе-
ратуры раствора от высоты слоя:
1+оЛ Х
х<1 — ехр
-^(1 + аЛ)// к
(2.58)
1 + аА
х-1 -ехр —— (1 + аЛ)Н .}^*59)
w
где Н — высота псевдоожиженного
слоя, м;
Ск, tK — концентрация (в кг/м3)
и температура (в °C) раствора, по-
кидающего кристаллизатор;
С',/' — концентрация (в кг/м3)
и температура (в °C) раствора, вхо-
дящего в кристаллораститель.
Константа А в уравнениях (2.58),
(2.59) равна
Л=9/[с»РЛ + рА^1-£)]- (2.60)
Высоту аппарата определяют из
равенства подэкспоненциального вы-
ражения уравнения (2.58) единице
tfvc(l + a/l)ZZ/ir = l, (2.61)
поскольку при этом наблюдается
наиболее предпочтительный вид за-
висимости концентрации раствора
от высоты, близкий к линейному
Расчет вакуум-кристаллизатора
Необходимо рассчитать вакуум-
кристаллизатор с псевдоожиженным
слоем для кристаллизации MgSO4 из
водного раствора по следующим дан-
ным: производительность по исход-
ному раствору Gti = 18 тыс. кг/ч; со-
держание MgSO4 в исходном раство-
ре = 27 % (мае.); температура ис-
ходного раствора = 50 °C; темпера-
тура маточного раствора на выходе
из кристаллизатора /к = 15 °C; сред-
ний размер кристаллов г = 2 10~3 м.
Концентрация раствора на выходе
из кристаллизатора. Равновесная ра-
створимость MgSO4 в воле в рабочем
интервале температур 10—30 °C хо-
рошо описывается линейной функ-
цией температуры (рис. 2.108):
С* =at + b
(а = 4,8, b = 257),
где данные по растворимости пе-
ресчитаны из г/100 г воды в кг/м3.
Концентрацию раствора на вы-
ходе из кристаллорастителя можно
661
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.108. Зависимость равновесной раство-
римости MgSO4 от температуры
ниями порозности слоя, скорости
раствора и коэффициента массопе-
редач и.
Оптимальное значение порозно-
сти в кристаллизаторах с псевдо-
ожиженным слоем е = 0,75.
В литературе имеется ряд зави-
симостей для определения скорос-
ти раствора в кристаллорастителях
с псевдоожиженным слоем. Исполь-
зуем уравнение, дающее наиболее
близкую сходимость с эксперимен-
тальными данными:
определить из условия, согласно ко-
торому кристаллизация при пере-
сыщении, составляющем 5 % от
предельного, практически прекра-
щается:
•Ск=0,0551|р+пгк+6, (2.62)
где 5пр — предельное пересыщение
раствора, кг/м3 Его находят, зная
предельное переохлаждение, опре-
деляемое по эмпирическому урав-
нению:
= 62,59<Г772 ехр(Ч),027(7), (2.63)
где q = 65,7 кДж/кг (3,87 ккал/моль) —
теплота кристаллизации. Получим:
Д/1ф = 62,59-3,87^772ехр(Ч),027 -3,87) =
= 19,83 °C
По температурной зависимости рав-
новесной растворимости найдем пре-
дельное пересыщение 5пр = 91 кг/м3
Подставив это значение в уравнение
(2.62), получим концентрацию раство-
ра на выходе из кристаллизатора:
Ск =0,05-91+ 4,8-15+ 257 =333,6 кг/м3
Определение рабочей высоты кри-
сталлорастителя. Для определения
рабочей высоты кристалл срастите -
ля необходимо располагать значе-
662
и>=2>33(£/1,05),^(р1-ру)/рг, (2.64)
w =2,33(0,75/1,05)’ х
Хд/2-10’3 (1680-1300)/1300 =0,021 м/с,
где рх = 1680 кг/м3 — плотность кри-
сталлической фазы;
ру = 1300 кг/м3 — плотность ра-
створа при Ск.
Объемный коэффициент массо-
передачи определяется уравнением
(2.54) Входящие в него величины
найдем следующим образом.
Кинематическую вязкость маточ-
ного раствора при г = 25 °C, С = Ск =
= 333,6 кг/м3, Ук = 336 100/1300К =
= 25,7 % найдем экстраполяцией:
v = 4,29 IO’6 м2/с.
Вязкость маточного раствора
при температуре 15 еС:
vi3=v2J=vel5/vB2J=4,29-10^x
xl,16-10“6/(0,91 10"6) =5,4 10"6 м2/с,
где vB15, vb2j — вязкость воды при 15 и
25 СС
Удельную поверхность кристал-
лов в слое можно определить из
уравнения:
Часть VIf. Основное оборудование для очистки сточных вод
7 /(1680-1300)(1-0,75)-0,753 -9,81
’ \ 0,021-5,4 • 10"6 • 1300
= 730,1 мЛ
Коэффициент диффузии MgSO4
в воде при концентрации Ск и тем-
пературе 25 °C D25~ 0,447 м2/с.
Коэффициент диффузии при 15 °C
можно определить следующим об-
разом:
(273+15) цв25
(273 + 25) цв15
= 0,447-10"9
283-0,9-Ю"3
293-1,15-10”3
= 0,34-10"’ м2/с.
Подставив значения /, v, D в
уравнение (2.54), найдем коэффи-
циент массопередачи:
К* = 0,105-10"3-730,1-0,021х
х[5,4 10^ /(0,34-10"9)]007 = 0,0032 с"’.
Рабочую высоту псевдоожижен-
ного слоя можно рассчитать по урав-
нению (2.61). Для этого определим
константу А в данном уравнении по
уравнению (2.60). Теплоемкость кри-
сталлов с = 945 Дж/(кг • К). Тепло-
емкость маточного раствора:
+4190(1-Гк) =
= 945 • 0,257 + 4190(1 - 0,257) =
= 3356 Дж/(кг-К).
По уравнению (2.60)
А = 15,7-4190/
/[3356 -1300 • 0,75 + 945-1680(1 - 0,75)] =
= 0,018.
Тогда рабочая высота псевдо-
ожиженного слоя
// = 0,021/[0,0032(1 + 4,8-0,018)] = 6,0 м.
Рабочая высота псевдоожижен-
ного слоя должна составлять 0,75 от
высоты кристаллораститсля до
уровня отводящего патрубка, т.е. с
учетом сепарационного простран-
ства получим: Н = 6/0,75 = 8 м.
Решая систему уравнений (2.58),
(2.59), находим концентрацию и
температуру раствора на входе в
кристаллораститель. Подставив в эту
систему уравнений известные вели-
чины, получим:
333,6 = С' т±2^х
1 + 4,8-0,018
0,0032 (1 + 4,8-0,018)6
х 1 -ехр
L 0,021
0,018К-(4,8< + 257)]
и 1 + 4,8-0,018
х-1 -схр
(1-4,8-0,018)6
0,021
Отсюда с; = 341,2 кг/м3, t'= 14,8 °C.
Давление в испарителе, произво-
дительность установки по кристал-
лической фазе, расход испаряемой воды.
Концентрация раствора в испари-
теле равна концентрации раствора,
поступающего в кристаллорасти-
тель:
К =С/Р, =341,2-100/1308 =
= 26,1 % (мае.).
Температурная депрессия, соот-
ветствующая этой концентрации,
при атмосферном давлении состав-
ляет Д' = 2,6 °C.
663
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Приняв в первом приближении,
что давление в испарителе соответ-
ствует температуре /и = tH — 2,6 =
= 14,8 - 2,6 = 12,2 °C,"т.е Рк =
= 0,00147 МПа, по формуле Тищен-
ко получим значение температур-
ной депрессии:
Д'= 2,6-16,2(273+12,2)7(2465-10’) =1,4 °C.
Таким образом, истинные зна-
чения температуры и давления в ис-
парителе /и = 14,8 — 1,4 = 13,4 °C;
Ри = 0,00159 МПа.
Производительность установки
по кристаллической фазе (Gx) и
расход упариваемой воды получим
решением системы уравнений ма-
териального и теплового балансов
(2.49) и (2.50).
Соотношение молекулярных
масс безводных кристаллов MgSO4
и кристаллогидрата MgSO4 7Н2О
равно: М/М^ = 120,3/246,3 = 0,49.
Теплоемкость исходного раствора
ср>п =945-0,27 + 4190(1-0,27) =
= 3370 Дж/(кг-К).
Подставив известные значения
параметров в систему уравнений
(2.49) и (2.50), получим:
G 18 000(0,257 - 0,27) - 0,25717
х 0,257-0,49
18 000-3370-50 + 15,7-4190(7х =
= 945-15(7,+(18 000--W)x
Х3356-15 +2519,1 103IV
Отсюда Gx = 2046,5 кг/ч, W =
= 944,9 кг/ч.
Диаметр кристаллорастителя
находим из уравнения расхода:
D, =,/4^/(3600™),
где И р — расход циркулирующего
раствора, м3/ч Его определяют из
производительности установки по
кристаллической фазе:
^р=^/(Си-Ск) =
2046,5/(341,2 -333,6) = 269,3 м3/ч.
Подставив значение И полу-
чим диаметр кристаллорастителя:
D* = ^/4 269,3/(3,14 3600 0,021) = 2,13 м
Проверка расчета кристаллора-
стителя. Масса кристалла в слое:
<Л« = 0,785Z)X7(1 -е)рх =
= 0,785-2,132 -6(1-0,75)1680 = 8974,9 кг.
Коэффициент скорости роста
кристаллов:
k = Kwr(l-E) =
0,0032 2-Ю'3/(1-0,75) = 2,55-10’5 м/с.
Расчетное значение среднего
размера кристаллов:
rT_/f3600wGxnc __
РЛ»ЛС7Х
_2,55-10~s 3600-0,021-8974,9 _
1680-0,0032-6-2046,5
= 2,07-10’3 м.
Расхождение с принятым зна-
чением г = 2 мм составляет 3,5 %
Основные параметры испарителя.
Поверхность зеркала испарения
можно определить исходя из допус-
тимой массы паровой фазы, снима-
емой с единицы площади зеркала в
единицу времени, as = 150 кг/(ч - м2).
С учетом ох получим площадь зер-
кала испарения:
£н =W7c, =944,9/150 = 6,3 м2
664
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Диаметр испарителя
D„ = j4S~/n = 74-6,3/3,14 = 2,8 м.
Диаметр сепарационного про-
странства можно определить на ос-
нове допустимой скорости пара и’д п,
рассчитываемой по уравнению:
=У4,26/рл =
= </4,26/0,0117 =7,14 м/с.
Принимая скорость пара на 20 %
меньше допустимой, получим диа-
метр сепарационной части:
D, = ^4H'/(3600p„wm0,Sn) =
^944,9-4/(3600-0,0117 7,14-0,8-3,14)
= 2,24 м.
Для упрощения конструкции ап-
парата примем диаметры испари-
теля и сепаратора равными: jDh =
= Дс = 2,8 м.
Объем парового пространства
испарителя находят, зная напряже-
ние парового пространства, явля-
ющееся функцией от давления в
испарителе; оъ = 4500 ч~*.
Объем парового пространства
V = И7(рпои) = 944,9/(0,0117-4500) =
= 17,94 м3
Высота сепарационной части
испарителя
Нс = Р7(0,785£>2) =17,94/(0,785-2,82) = 2,8 м.
2.7. Мембранное оборудование
В промышленности доля оборот-
ной и повторно используемой воды
составляет более 80 % от ее общего
потребления. Дальнейшее снижение
водопотребления предприятиями
промышленности может быть обес-
печено в результате увеличения доли
оборотного водоснабжения и раз-
работки технологий, позволяющих
сократить сброс сточных вод и
уменьшить их загрязненность.
Решение этой задачи в значи-
тельной мере достигается исполь-
зованием баромембранной техноло-
гии (прежде всего обратноосмоти-
чсских установок).
Обратноосмотические установки
требуют высококачественной пред-
варительной подготовки сточных
вод, но при этом в них удается по-
лучать практически полностью обес-
соленную воду.
В ряде случаев для очистки сточ-
ных вод используют иные методы
мембранной технологии: ультра-
фильтрацию, микрофильтрацию,
электродиализ.
Основным элементом технологи-
ческой мембранной установки явля-
ется полупроницаемая мембрана. Ес
свойства, в частности размер пор,
определяют уровень разделения жид-
ких систем. Кроме того, для реали-
зации мембранного процесса требу-
ется создание определенного пере-
пада давления над мембраной и под
ней. В обратноосмотических установ-
ках используют мембраны с разме-
ром пор < 3 нм, при этом перепад
давления обычно лежит в пределах
1—25 МПа. В ультрафильтрационных
установках мембраны имеют разме-
ры пор 3—100 нм, перепад давле-
ния — 0,1—0,2 МПа. При микрофиль-
трации мембраны имеют поры раз-
мером 0,1—10 мкм, перепад давле-
ния — 0,01—0,1 МПа.
В табл. 2.42 приведены основные
свойства отечественных полупрони-
цаемых мембран «Владипор», а в
табл. 2.43 — основные свойства по-
лимерных мембран.
665
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.42
Основные свойства мембран «Владипор» на основе производных целлюлозы
Марка Пористость, % Производительность при 20 °C по воде* Диаметр пор, мкм Солезадержание, %, не менее Рабочий диапазон ! pH
л/м2 сут. мл/(см2 мин)
1 2 3 4 5 6 7
Мембраны для обратного осмоса
МГА-70 72—78 1000 — — 70 4—7
МГА-80 72—78 600 80 4—7
МГА-90 72—78 350 — — 90 4—1
МГА-95 72—78 250 — — 95 4—7
МГА-100 72—78 100 — — 97,5 4—7
МГЭ-70 — 500 —"" 1—14
МГЭ-80 — 250 — 1—14
МГЭ-90 — 180 — — 1—14
Мембраны для ультрафильтрации
УАМ-50 72—78 30—130 — До 0,005 — 4—7
УАМ-ЮО 72—78 140—390 — 0,005—0,01 — 4 7
УАМ-150 72—78 400—790 — 0,01—0,015 — 4—7
УАМ-200 72—78 800—1400 — 0,015—0,02 — 4—7
УАМ-300 77—83 1600—3200 — 0,02—0,03 — 4—7
УАМ-500 77—83 4500—7000 — 0,03 — 4—7
УЭМ-100 68—72 29—58 111 0,0075— — 1—14
0,0125
УЭМ-200 68—72 72—140 — 0,0175— — 1—14
0,0225
УЭМ-300 70—74 160—360 1 0,0275— — 1—14
0,0325
УЭМ-500 72—76 430—580 — 0,0425— — 1—14
0,0475
Мембраны для микрофильтрации
МФА-МА № 1 75—80 — 0,5—0,99 0,05—0,15 1—10
МФА-МА № 2 75—80 — 1,0—2,99 0,151—0,25 — 1—10
МФА-МА №3 75—80 — 3,0—5,99 0,251—0,35 — 1—10
МФА-МА № 4 77—83 6,0—9,99 0,351—0,45 — 1—10
МФА-МА № 5 77—83 — 10,0—13,9 0,451—0,55 —"" 1—10
МФА-МА № 6 77—83 — 14,0—19,9 0,551—0,65 — 1—10
МФА-МА № 7 78—85 — 20,0—25,9 0,651—0,75 — 1—10
МФА-МА № 8 78—85 — 26,0—31,9 0,751—0,85 — 1—10
МФА-МА № 9 78—85 — 32,0—41,9 0,451—0,95 — 1—10
МФА-МА№10 78—83 42,0—55,0 0,951—1,05 —. 1—10
МФА-А № 1 75—80 — 8,0—14,0 0,2 — 1—10
МФА-А № 2 77—83 — 17,0—25,0 0,5 — 1—10
МФА-ЭМ № 1 75—80 8,0—14,0 0,2 — 1—10
МФА-ЭМ № 2 77—83 — 17,0—25,0 0,5 — 1—10
МФЦ № 1 75—80 — 0,5—5,9 — — 1—10
666
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 2.42
1 2 3 4 5 6 7
МФЦ№2 75—80 — 6,0—13,9 — — 1—10
МФЦ№3 77—83 — 14,0—25,9 — — 1—10
МФЦ № 4 78—85 — 26,0-42,0 — — 1—10
МФЭ № I — — 0,6—6,0 — — 1—14
МФЭ № 2 — 6,1—19,9 — 1—14
МФЭ № 3 — — 20 — — 1—14
* Производительность мембран определена при следующих давлениях: для обратного осмо-
са— 5 МПа, для ультрафильтрации — 0,15 МПа, для микрофильтрации — 0,05 МПа.
Характеристика микрофильтрационных мембран
Таблица 2.43
Изготовитель, марка и тип мембраны Средний диаметр пор, мкм Производительность по дистиллированной воде при давлении 0,05 МПа, м3/(м2 ч) Давление проскока первого пузырька воздуха через волу, МПа
ПФИФА-10 ПФИФА-0,8 ПФИФА-0,5 ПФИФА-0,2 СП А-1,0 СПА-0,5 СПА-0,2 ПВХ-1,0 ПВХ-0,2 ПВХ-0,5 Ф2-1.0 Ф2-0,8 Ф2-0.5 Ф2-0,2 1,0 0,8 0,5 0,25 1,0 0,5 0,25 1,0 0,25 0,5 <7 1,0 0,8 0,5 0,25 Ароматический полиамш 72,0 54,0 14,4 3,6 48,6 10,8 3,2 Поливинилхлорид 64,8 7,2 14,4 'торсодержащий полили 90 68,4 21,6 43 3 0,078 0,098 0,196 0,294 0,059 0,147 0,245 0,059 0,245 0,147 ’Р 0,216 0,284 0,460 0,686
В табл. 2.44 даны сведения о хи-
мической стойкости полимерных
мембран в различных растворите-
лях.
Приведенные в табл. 2.42—2.43
мембраны относятся к группе так
называемых мягких мембран, но в
процессах мембранной очистки
сточных вод широко используются
так называемые мембраны с жест-
кой структурой.
К мембранам с жесткой струк-
турой относятся металлические
мембраны, из пористого стекла,
нанесенные и др.
Металлические мембраны. Их из-
готовляют выщелачиванием или
возгонкой одного из компонентов
сплава. Получаемые мембраны от-
личаются высокой пористостью и
очень узким распределением пор
по размерам. Диаметр пор в таких
мембранах составляет 0,1—5 мкм,
но в случае необходимости его
можно уменьшить, используя при
получении мембран тонкую метал-
667
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Таблица 2.44
Химическая стойкость некоторых полимерных мембран
в различных растворителях
Растворитель Материал мембраны
триацстатцеллюлоза нитроцеллюлоза регенерированная цел- люлоза поливинилхлорид нейлон поликарбонат(нуклео- поры) ацетобугиратцеллюлоза ацетопропилацстатцел- люлоза 1 ”1 1 i полибензилмедазол акрилонитрил полиимид
Спирты: метанол 3 0 3 3 0 3 — 3 3 3
этанол 3 1 3 3 0 3 —- —’ 3 3 3
пропанол 3 2 3 3 1 —* — 3 3 3
бутанол 3 3 3 3 2 — — ’— 3 3 3
Кетоны: ацетон 1 0 3 1 2 3 0 0 3 3 3
метилэтилкстон 0 0 3 1 2 — — — 3 3 3
Г апогснсодержа- щие углеводороды: хлороформ 0 3 3 1 2 0 0 3 3 3
мстиленхлорид 0 1 3 0 2 — 0 0 3 3 3
тетрахлорид уг- 3 3 3 3 2 — 2 — 3 3 3
лерода трихлорэтилен 3 3 3 2 2 » 0 — 3 3 3
Ароматические уг- леводороды: бензол 3 3 3 1 2 2 0 3 3 3
толуол, ксилол 3 3 3 1 2 — — — 3 3 3
Кислоты: уксусная 0 0 3 1 3 —— 1 1 — —
азотная (6н.) 1 1 2 3 0 3 — — — — —
серная (6н.) 1 1 2 3 0 3 — — — 1 0
соляная (6н.) 1 1 2 3 0 3 — — — — —
Основания: NaOH(6n.) 2 0 0 3 3 0 =. ——, 0
№ОН(6н.) 2 2 3 3 3 0 — — — 1 —
О — мембрана растворяется; 1 — взаимодействует с растворителем с нарушением структуры,
2 •— набухает или становится неустойчивой; 3 — химически инертна.
668
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
лическую фольгу Металлические
мембраны можно изготовлять так-
же спеканием металлического по-
рошка при высокой температуре.
Диаметр пор у мембран, получен-
ных таким способом, находится в
пределах от нескольких микромет-
ров до десятых и даже сотых до-
лей микрометра.
Основное преимущество метал-
лических мембран — однородность
структуры и размеров пор. Эти мем-
браны не подвержены воздействию
бактерий, химически стойки в раз-
личных средах. Их можно очищать
обратным током воды или какой-
либо другой жидкости, а также
прокаливанием.
Мембраны из пористого стекла.
Мембраны этого типа обладают
высокой химической стойкостью и
жесткостью структуры, не подвер-
жены действию микроорганизмов.
Эти свойства позволяют использо-
вать их при разделении растворов в
широком интервале pH (1—10).
Мембраны из пористого стекла
изготовляют в виде пластин, пле-
нок, трубок, капилляров, полого
волокна; их можно подвергать как
тепловой стерилизации, так и хи-
мической.
Нанесенные мембраны. В зависимо-
сти от способа получения эти мем-
браны можно разделить на пропи-
танные и напыленные. При получе-
нии пропитанных мембран в каче-
стве пористой основы используют
различные материалы: пористую
нержавеющую сталь, металлокера-
мические перегородки, а в качестве
веществ, уменьшающих размеры
пор, — нерастворимые соли, кото-
рые образуются на поверхности пор
в результате химического взаимодей-
ствия между специально подобран-
ными растворимыми солями.
В табл. 2.45 приведены сведения
о промышленном использовании
баромембранных процессов в раз-
личных отраслях народного хозяй-
ства.
Таблица 2.45
Промышленное использование баромембранных процессов
Область применения Удаляемые (концентрируемые) веще- ства Баромсм- бранный процесс
Гальванотехника Металлургия Химическая и нефтехимическая про- мышленность Лакокрасочная промышленность Производство кинофотоматериалов Обработка кинофотоматсриалов Молочная промышленность Целлюлозно-бумажная промышлен- ность Пищевая промышленность Ионы тяжелых металлов Соединения железа Неорганические и органические со- единения, масла Красители Желатин, соединения серебра Неорганические соединения Желатин, ПАВ, коллоидные соедине- ния Протеин Лактоза Неорганические вещества, сахара Лигнины и лигносульфонаты Сахара Крахмал, протеин ООс ООс ООс, УФ ООс, УФ УФ ООс УФ УФ ООс ООс УФ ООс УФ
ООс — обратноосмотический; УФ — ультрафильтрационный.
669
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
К основным принципиальным
схемам (рис. 2.109) процессов баро-
мембранного разделения относятся:
одноступенчатая с одним аппара-
том /, двухступенчатая по концен-
трату II, двухступенчатая по филь-
трату III, двухступенчатая по кон-
центрату с рециклом IV, двухступен-
чатая по фильтрату с рециклом V и
двухступенчатая по фильтрату без
рецикла потоков VI.
При сопоставлении этих схем в
качестве критерия оптимизации
выбрана минимальная площадь
мембран, а для двухступенчатых
схем — суммарный выход фильтра-
та со всех аппаратов, пропорцио-
нальный рабочей поверхности мем-
бран и расходу энергии. В большин-
стве случаев схема VI обеспечивает
невысокие значения оптимизацион-
ного параметра и характеризуется
очень узким диапазоном практичес-
кой целесообразности. При малых
значениях степени концентрирова-
ния (менее 20 %) и при высокой
степени очистки эта схема непри-
годна. В диапазоне значений пере-
менных, в котором возможна реа-
лизация схем IV и VI, наименее эко-
номически эффективной является
схема V, которой присущ наиболь-
ший суммарный расход фильтрата.
Выбор схем IV и VI зависит от КЗ
используемых мембран, степеней
концентрирования и очистки.
В технологических схемах исполь-
зуют баромембранные установки
периодического и непрерывного
действия. В установках периодичес-
кого действия осуществляется цир-
куляция обрабатываемого раствора,
отбор фильтрата происходит непре-
рывно, а концентрат выводится из
системы периодически по мере до-
стижения требуемой (или допусти-
мой) степени концентрирования.
В установках непрерывного действия
///
Рис. 2.109. Принципиальные тех-
нологические схемы баромем-
бранных процессов.
1 — одноступенчатая; // — двух-
ступенчатая по концентрату, /// —
двухступенчатая по фильтрату,
IV — двухступенчатая по концен-
трату с рециклом, V — двухступен-
чатая по фильтрату с рециклом,
VI — двухступенчатая по фильт-
рату без рецикла; и — исходный
раствор, ф — фильтрат, к — кон-
центрат, 1—3 — номера аппаратов
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
требуемые степени очистки и кон-
центрирования достигаются за один
проход обрабатываемого раствора
через разделительный аппарат. Раз-
делительные элементы или аппара-
ты в установках баромембранного
разделения можно соединять после-
довательно, параллельно или парал-
лельно-последовательно (рис. 2.110)
Ниже приведены примеры орга-
низации технологии очистки сточ-
ных вод с помощью баромембран-
ных процессов.
В бессточной системе (рис. 2.111)
крупного предприятия фирмы РСЛ
(США) предусмотрена обработка
промывной воды после проявочных
машин в обратноосмотических ус-
тановках. Очищенный фильтрат,
составляющий около 90 % от ис-
ходного объема промывной воды,
возвращается в промывную ванну,
а концентрат, содержащий около
20 кг/м3 растворенных веществ, вме-
сте с избытком обрабатывающих ра-
створов (примерно 25 % от их об-
щего объема) поступает на трехсту-
пенчатую выпарную установку, где
в результате выпаривания получают
пастообразный осадок примерно
2%-й влажности. На заводе вторич-
ных драгоценных металлов из этого
осадка извлекают серебро. Образу-
ющийся на выпарной установке
конденсат, сильно загрязненный
аммиаком, выделяющимся из упа-
Рис. 2.110. Схемы компонов-
ки разделительных элемен-
тов и аппаратов в установ-
ках для ООс и УФг
а — одноступенчатой с парал-
лельным расположением эле-
ментов (фирмы «Дорр-Оливер*
и «Дюрр-Абкор*); б — односту-
пенчатой с параллельно-после-
довательным расположением
элементов (фирма «Ромикон*);
в — одноступенчатой с перемен-
ным числом параллельно распо-
ложенных элементов, г — двух-
ступенчатой с параллельным и
параллельно-последовательным
соединением элементов (н — ис-
ходный раствор; ф — фильтрат;
к — концентрат)
671
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.111. Бессточная система обработки фотопленок и фотобумаг на предприятии фирмы
«РСА» (США)
I — регенератор растворов, 2 — узел приготовления растворов, 3 — проявочные машины; 4 —
регенератор промывочных вод (ООс), 5 — усреднитель, 6 — испаритель, 7 — ионообменник, 8 —
регенератор воды
риваемого раствора, направляется
на ионообменную установку. Полу-
ченная очищенная вода использу-
ется для приготовления обрабаты-
вающих растворов, а выделяющий-
ся при регенерации ионообменной
смолы сульфат аммония — в сель-
ском хозяйстве как удобрение. Из се-
ребросодержащих обрабатывающих
растворов извлекают серебро, и пос-
ле корректировки их состава 75 %
обработанных растворов повторно
используют в проявочных машинах.
Достаточно простая технологи-
ческая схема с использованием УФ
(рис. 2.112) предложена для очистки
сточных вод процесса обработки су-
хих пленочных фоторезисторов.
На рис. 2.113 представлена тех-
нологическая схема ультрафильтра-
ционного выделения технических
лигносульфонатов. Данная схема
позволяет разделить содержащие-
ся в сточных водах компоненты на
фракции.
672
Поскольку технологические ра-
створы и сточные воды весьма раз-
нообразны и не постоянны по со-
ставу и концентрации содержащих-
ся в них веществ, их комплексная
переработка и рецикл очищенной
воды возможны лишь при совмест-
ном использовании разных методов
мембранной технологии (в первую
очередь баромембранных), а также
других физических, физико-хими-
ческих и химических методов
Одним из примеров комплекс-
ного подхода к решению подобных
проблем является процесс обработ-
ки сточных вод, образующихся при
производстве вспененного полисти-
рола (рис. 2.114). Из этих сточных вод,
содержащих поливиниловый спирт,
стирол и минеральные соли, на
двухступенчатой ультрафильтраци-
онной установке отделяется поли-
виниловый спирт, пригодный для
повторного употребления При этом
на второй ступени используется
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Периодич. отбор
концентрата на
нейтрализацию
Рис. 2.112. Установка для очистки сточных вод процесса обработки сухих пленочных
фоторезисторов:
1 — центробежные насосы; 2 — фильтры; 3 — рабочая емкость; 4 — промывочная емкость; 5 —
ультрафильтрационные аппараты
QJUK на повтор, использ. ।
или обезвож. !
Конденсат] ПФНОК
Рис. 2.113. Схема ультрафильтрационного выделения технических лигносульфонатов:
/ — усреднитель, 2 — ультрафильтрационная установка (I ступень выделения высокомолеку-
лярных фракций — ФОК); 3 — установка коагуляции; 4, 5 — емкости; 6 — ультрафильтраци-
онная установка (II ступень получения оборотной воды и концентрирования ФОК); 7 — испа-
ритель; 8 — реактор-полимеризатор; 9 — сборник; 10 — усреднитель (ФОК — фракции, осаж-
денные коагулятом, ФНОК — фракции, не осаждаемые коагулянтом; ПФНОК — конденси-
руемые ФНОК, ИОВ — ионогенные органические вещества)
673
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис 2.114. Схема обработки стоков производства вспененного полистирола:
1 — фильтр; 2, 3 — установки УФ I и II ступеней; 4, 5 — установки ООс I и II ступеней; 6 —
выпарной аппарат
мембрана с более высоким КЗ. Двух-
ступенчатая обратноосмотическая
установка позволяет получать очи-
щенную воду и концентрат, содер-
жащий минеральные соли и сти-
рол, который затем направляют на
выпарную установку. Аналогичные
схемы были испытаны для очист-
ки сточных вод, образующихся при
производстве сополимера стирола и
дивинилбензола, для очистки и
концентрирования крахмала, бел-
ка, а также в производстве кожи
Комплексная очистка воды пре-
дусмотрена и в цехе окраски с замк-
нутым циклом водопотребления (рис.
2.115) В технологической схеме пре-
дусмотрено использование УФ и ООс.
Рис. 2.115. Схема окраски с замкнутым циклом водопотребления:
7, 2, 3 — ванны соответственно обезжиривания, промывки и окраски; 4, 6 — ультрафильтра
ционные установки соответственно для выделения масла и краски, 5 — отстойник; 7 — насосы;
<?, 9 — зоны промывки деталей ультрафильтратом и обессоленной водой; 10 — коагуляционная
установка, II, 14, 15, 16 — сборники растворов; 12 — обратноосмотическая установка, 13 —
бак для обессоленной воды
674
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Ультрафильтрационные установки
применяют для отделения масла из
раствора обезжиривания (что позво-
ляет обеспечить его рецикл), а так-
же для регенерации лакокрасочных
материалов и получения фильтра-
та, используемого для промывания
окрашиваемых изделий. На обратно-
осмотических установках получают
высокоочищенную воду, направля-
емую для окончательной промыв-
ки изделий.
Аппараты для баромембранных
процессов подразделяют на четыре
типа, отличающиеся способом ук-
ладки мембран: аппараты с плос-
кими мембранными элементами,
аппараты с трубчатыми мембран-
ными элементами, аппараты с мем-
бранными элементами рулонного
типа и аппараты с мембранами в
виде полых волокон. Во всех аппа-
ратах для баромембрапных процес-
сов могут быть использованы как уп-
лотняющиеся (полимерные) мемб-
раны, так и мембраны с жесткой
структурой.
Эти аппараты могут быть кор-
пусными и бескорпусными. По по-
ложению мембранных элементов их
делят на горизонтальные и верти-
кальные; по условиям демонтажа —
на разборные и неразборные. В за-
висимости от конструкции аппара-
тов и схемы установок аппараты
могут работать как в режиме иде-
ального вытеснения, так и в режи-
ме идеального перемешивания.
Для осуществления процесса
микрофильтрации чаще применя-
ют аппараты с плоскими и труб-
чатыми мембранными элементами,
а также патронные аппараты, ра-
ботающие по «тупиковому» прин-
ципу.
2.7.1. Аппараты с плоскими
мембранными элементами
Основой этих аппаратов являет-
ся мембранный элемент, состоя-
щий из плоских (листовых) мемб-
ран, уложенных по обе стороны
плоского пористого материала —
дренажа, либо приготовленных не-
посредственно на их поверхности.
Расстояние между соседними мем-
бранными элементами (межмемб-
ранное пространство — канал, по
которому протекает исходный ра-
створ) невелико и составляет 0,5—
5 мм. Разделяемый раствор после-
довательно проходит между всеми
мембранными элементами, концен-
трируется и удаляется из аппарата.
Часть этого раствора, прошедшая
через мембрану в дренаж, образует
пермеат (фильтрат).
Аппараты с плоскими мембран-
ными элементами выпускают в раз-
личных модификациях: корпусны-
ми и бескорпусными, с централь-
ным и периферийным выводом пер-
меата, с общим отводом пермеата
либо отдельно из каждого элемен-
та. По форме мембранные элемен-
ты изготовляют круглыми (эллип-
тическими) и прямоугольными
(квадратными). Форма элементов
существенно влияет на организацию
потока разделяемого раствора над
поверхностью мембран и на харак-
теристики процесса разделения.
Схема одного из аппаратов с
плоскими мембранными элемен-
тами эллиптической формы (выпус-
кается фирмой «ДДС», Дания) и
распределение потоков в нем изоб-
ражены на рис. 2.116. Аппарат пред-
ставляет собой пакет мембранных
элементов 1 эллиптической формы,
675
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.116. Схема устройства и распределения потоков в аппарате фирмы «ДДС»:
I — мембранный элемент; 2 — фланец; 3 — направляющая штанга, 4 — опорная пластина, 5 —
мембрана; 6 — проточное кольцо; 7 — замковое кольцо; <У — заглушка; 9 — шланг; 10 —
коллектор пермеата
находящийся между круглыми
фланцами 2 Их соосность обеспе-
чивается двумя направляющими
штангами 3. На свободные концы
штанг навинчиваются гайки, затя-
гиванием которых осуществляется
опрессовка аппарата.
Мембранные элементы состоят из
опорных пластин 4, по обеим сторо-
нам которых уложены мембраны 5.
Отверстия в опорных пластинах и
мембранах точно совмещаются и
герметизируются двумя защелкива-
ющимися кольцами: проточным 6
со стороны входа разделяемого ра-
створа в переточное отверстие и
замковым 7 со стороны выхода из
него. Для подачи разделяемого ра-
створа из переточного отверстия в
межмембранный канал и отвода его
в другое переточное отверстие в
проточных кольцах имеются проре-
зи в радиальном направлении. Про-
676
точное кольцо плотно входит в гнез-
до, окружающее отверстие, чем
достигается соосность всех совме-
щаемых отверстий и надежная гер-
метизация переточных отверстий по
узким кромкам мембран, располо-
женным между кольцами 6 и 7.
Для распределения разделяемо-
го раствора по секциям одно из пе-
реточных отверстий на соответству-
ющих мембранных элементах пере-
крывают заглушкой 8. Пермеат от-
бирают отдельно из каждого мемб-
ранного элемента по гибким капил-
лярным шлангам 9 с последующим
выводом в общий коллектор 10.
Конструкция опорной пластины
этого аппарата (рис 2.117) весьма
сложная: два склеенных пластмас-
совых диска имеют разветвленную
сеть внутренних каналов разного
сечения для сбора пермеата. Вдоль
кромки пластины расположен зам-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.117. Опорная пластина аппарата фирмы «ДЦС»
/, 2, 3 — соответственно кольцевой, радиальный и диагональный каналы; 4а — внутренняя
полость, 46 — шель, 5 — кольцевой выступ, 6 — ребро, 7 — переточнос отверстие; 8 — мембрана
кнутый с большим поперечным се-
чением кольцевой канал /, предназ-
наченный для сбора пермеата, по-
ступающего из мембранного элемен-
та по другим каналам, самые круп-
ные из которых 2 расходятся луча-
ми из центра опорной пластины.
С кольцевым каналом 1 соединяют-
ся также расположенные параллель-
но друг другу каналы 3 меньшего
поперечного сечения Они имеют
многочисленные поперечные поло-
сти 4а, которые сообщаются с по-
верхностью дисков посредством
щелей 46. Эти щели настолько узки,
что при рабочем давлении гаран-
тируется целостность мембраны без
применения каких-либо подложек.
Малое сопротивление потоку пер-
меата при использовании даже вы-
сокопроницаемых мембран обеспе-
чивается большим количеством ще-
лей 46.
Высота межмембранного канала h
(в этих аппаратах она равна 0,7 мм)
определяется высотой выступов
вдоль кромок соседних опорных
пластин, по которым одновремен-
но уплотняется пакет мембранных
элементов. Для уменьшения усилии
обжатия пакета на одной из поверх-
ностей мембранных элементов пре-
дусмотрены кольцевые выступы 5.
Строгая фиксация заданной высо-
ты каналов над всей поверхностью
мембранных элементов осуществля-
ется ребрами 6, расположенными в
направлении от одного переточно-
го отверстия 7к другому. Высота этих
выступов в направлении к переточ-
ным отверстиям постепенно сходит
на нет Мембраны 8, достигающие
677
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
торцов элементов, при рабочем дав-
лении облегают поверхность опор-
ных пластин. При этом между мем-
бранами соседних элементов обра-
зуются каналы для протекания раз-
деляемого раствора.
Аппараты фирмы «ДДС» пред-
назначены для работы при давлении
до 2 МПа с растворами, имеющими
pH = 0—14 и температуру до 100 °C.
Они могут быть использованы в хи-
мической и других отраслях промыш-
ленности (молочной, пищевой, фар-
мацевтической, целлюлозно-бумаж-
ной и т.д.). В зависимости от числа
мембранных элементов поверхность
мембран в одном аппарате состав-
ляет 4,5; 9; 18; 27 и 42 м2. Для созда-
ния установок большой производи-
тельности аппараты объединяют в
группы с параллельно-последова-
тельным распределением потоков
разделяемого раствора между ними.
Фирмой «Дорр-Оливер» (США)
разработан и выпускается плоскока-
мерный аппарат, в котором отсут-
ствуют не только переточные отвер-
стия, но и разделительные проклад-
ки. Принцип блочной сборки и заме-
ны мембранных элементов значи-
тельно упрощает монтаж аппаратов.
Аппарат (рис. 2.118) состоит из кор-
пуса прямоугольного сечения, зак-
рываемого крышкой 2, в которой кре-
пятся секции (пакеты) мембранных
элементов, состоящих из дренажных
пластин 4, одной стороной закреп-
ленных в несущей плите 3, и приго-
товленной на их поверхности полу-
проницаемой мембраны. Мембрану
отливают непосредственно на дре-
нажных пластинах 4, опуская собран-
ную секцию в раствор полимера с
веществами, образующими мембра-
ну. Пермеат под мембраной по дре-
нажным пластинам проходит сквозь
несущую плиту и собирается над ней,
а затем по системе малых каналов по-
ступает в общий коллектор 5. Аппа-
раты легко собираются в батарею, в
которой можно создать как последо-
вательный, так и параллельный ток
разделяемого раствора. По выходе из
строя мембрану растворяют и очи-
щенные секции используют для на-
несения новой мембраны. В этих ап-
паратах процесс разделения может
проводиться при высоких скоростях
раствора (до 3 м/с), что позволяет
существенно снизить влияние кон-
центрационной поляризации.
2.7.2. Аппараты с трубчатыми
мембранными элементами
Устройство аппаратов этого типа
(рис. 2.119) определяется конструк-
цией комплектующих их мембран-
ных элементов. Трубчатый мембран-
ный элемент состоит из мембраны
и дренажного каркаса. Дренажный
каркас изготовляют из трубки 1, яв-
ляющейся опорой для мембранно-
го элемента и обеспечивающей от-
вод пермеата, и микропористой
Рис. 2.118. Аппарат фирмы «Дорр-Оливер»:
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — иссушая плита;
4 — дренажные пластины, 5 — коллектор для
сбора и отвода пермеата
678
Часть VII Основное оборудование дм очистки сточных вод
Рис. 2.119 Трубчатые мембранные элементы.
а — с мембранами внутри трубки; б — с мембранами снаружи трубки, в — комбинированная
конструкция, 1 — трубка, 2 — мембрана, 3 — подложка; 4 — корпус
подложки 3, исключающей вдавли-
вание мембраны 2 в дренажные ка-
налы трубки под воздействием ра-
бочего давления разделяемой смеси.
Различают трубчатые мембранные
элементы с мембраной 2 внутри (рис.
2.119, а), снаружи (рис. 2.119, б) труб-
ки с комбинированным (рис. 2.119, в)
ее расположением. Из аппаратов с
трубчатыми мембранными элемен-
тами наибольшее применение по-
лучили аппараты с мембраной внут-
ри трубки.
Сравнительно короткий срок
службы трубчатых мембранных эле-
ментов определяет главные требова-
ния, предъявляемые к аппаратам, —
легкость замены мембранных эле-
ментов и надежная их герметизация.
Эта задача решается использовани-
ем разъемных соединительных де-
талей и созданием трубчатых мем-
бранных элементов в виде легко за-
меняемых блоков.
Схема аппаратов с использова-
нием уплотнительных колец для
герметизации трубчатых мембран-
ных элементов фирмы «Рамикон»
(США) показана на рис. 2.120). В двух
трубных плитах 2 аппарата закреп-
лено несколько корпусов 5, сооб-
щающихся между собой посред-
ством каналов 8. В каждом корпусе
установлено по блоку трубчатых
мембранных элементов 4, имеюще-
му на торцевом фланце 7 уплотни-
тельное кольцо 6, разделяющее на-
порную полость и полость сбора
пермеата. Монтажные отверстия 9 в
трубных плитах 2 закрывают заглуш-
ками I с герметизацией их уплот-
нительными кольцами 10. Для уп-
лотнения трубчатых мембранных
элементов в блоках 4 используют
ниппели или упругие втулки. В ап-
паратах осуществляется последова-
тельное движение разделяемого ра-
створа по всем корпусам аппарата.
679
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.120. Аппарат фирмы «Рамикон»
1 — заглушка, 2 — трубные плиты; 3 — ввод исходного раствора; 4 — блок элементов; 5 —
корпус, 6, 10 — уплотнительные кольца, 7 — шайба; 8 — канал, 9 — монтажные отверстия
2.7.3. Аппараты с рулонными
мембранными элементами
Принципиальная схема устрой-
ства аппаратов с рулонными мемб-
ранными элементами приведена на
рис. 2.121 и рис. 2.122. В корпусе 7 пос-
ледовательно установлено несколь-
ко рулонных мембранных элементов
Рулонный мембранный элемент со-
стоит из трубки 7, имеющей проре-
зи для прохода пермеата, и герме-
тично присоединенного к ней па-
кета из двух мембран 2, располо-
женного между ними дренажного
листа 3 и сетки-сепаратора 4, обра-
зующей межмембранные каналы.
В процессе скручивания пакета для
герметичного разделения напорной
полости и полости сбора пермеата
кромки дренажного листа пропиты-
вают специальным клеем.
Для предотвращения телескопи-
ческого эффекта (сдвига слоев в ру-
Рис. 2.121. Аппарате рулонными мембран-
ными элементами;
1 — пермеатотводяшая трубка, 2 — мембрана,
3 — дренажный лист; 4 — сстка-сепаратор, 5 —
область склеивания, 6 — фиксатор; 7 — корпус
680
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.122. Расположение материалов в ру-
лонных мембранных элементах фирм «Эст-
ман Кодак» (а) и «Галф Дженерал Ато-
мик» (б):
1 — пермеатотводящая трубка; 2 — мембрана;
3 — дренажный лист; 4 — сетка-сепаратор
лоне вдоль его оси), возникающего
вследствие разности давлений у тор-
цов мембранного элемента, в кор-
пусе 7 аппарата устанавливают фик-
саторы 6 (диски с отверстиями для
прохода разделяемого раствора). Раз-
деляемый раствор движется по
межмембранному каналу, в котором
сетка-сепаратор 4 не только опре-
деляет его высоту, но и является
турбулизатором.
Аппараты с рулонными мемб-
ранными элементами имеют высо-
кую удельную поверхность мембран
(300-800 м2/м3).
2.7.4. Аппараты с полыми
волокнами
Эти аппараты нашли широкое
применение для разделения рас-
творов обратным осмосом и ульт-
рафильтрацией. Мембраны в виде
полых волокон для обратного ос-
моса обычно имеют наружный ди-
аметр 45—200 мкм и толщину стен-
ки 10—50 мкм, а мембраны для уль-
трафильтрации — соответственно
200—1000 мкм и 50—200 мкм. При
таких размерах обеспечивается не-
обходимая прочность волокон под
действием рабочих давлений, ис-
пользуемых при обратном осмосе и
ультрафильтрации (соответственiю
до 10 и 1 МПа).
Аппараты с полыми волокнами
просты по устройству, технологич-
ны в изготовлении; они легко со-
бираются и удобны в эксплуатации.
В этих аппаратах вследствие малых
диаметров волокон обеспечивается
очень высокая удельная поверхность
мембран — до 20—30 тыс. м2/м3.
Аппараты с полыми волокнами
подразделяются на следующие груп-
пы: с параллельным расположени-
ем полых волокон, с цилиндричес-
кими мембранными элементами,
с U-образным расположением по-
лых волокон.
Аппараты с полыми волокнами
могут быть как с безопорными, так
и с опорно-распределительными
трубками. Бсзопорныс аппараты
проще по устройству, но гидроди-
намические условия в них и распре-
деление разделяемого раствора по
сечению и длине аппарата хуже,
чем в аппаратах с опорно-распре-
делительными трубками. Для улуч-
шения гидродинамических условий
в аппаратах применяют различные
распределительные устройства и
турбулизаторы.
Аппараты с параллельным распо-
ложением полых волокон. Схема ап-
парата с параллельным располо-
жением полых волокон и с движе-
нием разделяемого раствора вдоль
их наружной поверхности приведе-
на на рис. 2.123.
Аппарат имеет корпус 3 со шту-
церами для ввода и вывода разде-
ляемого раствора и с фланцами 2
для крепления сборников пермеата
681
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.123. Схема безопорного аппарата с параллельно расположенными полыми волокнами:
1 — сборники пермеата; 2 — фланцы; 3 — корпус; 4 — волокна, 5 — трубная решетка
и трубных решеток 5. Полые волок-
на в виде пучков 4 размещены в
корпусе 3 аппарата параллельно его
оси, а концы полых волокон с по-
мощью эпоксидной смолы и уплот-
нений герметично закреплены в
трубных решетках 5. Аппарат рабо-
тает следующим образом. Разделя-
емый раствор движется вдоль на-
ружной поверхности полых воло-
кон 4. Под давлением часть жид-
кости проходит через стенки воло-
кон и по их внутренним капилля-
рам отводится в сборники 7, обра-
зуя пермеат Концентрированный
раствор непрерывно выводится из
аппарата.
Аппараты рассмотренного типа
имеют существенные недостатки,
например сравнительно невысокую
плотность упаковки мембраны,
сложность крепления и герметиза-
ции пучков волокна, неравномер-
ное распределение разделяемого
раствора в пучках волокон.
Отмеченные недостатки устра-
нены в аппаратах с мембранными
элементами в виде полых волокон,
образующих один пучок (рис. 2.124).
В корпус 1 аппарата, снабженного
штуцерами для подачи исходного
раствора, отвода пермеата и кон-
центрата, установлен пучок полых
волокон 5. Волокна собраны в пу-
Рис. 2.124. Схема аппарата с одним пучком полых волокон:
/ — корпус; 2 — сборник пермеата; 3 — перемычка; 4 — спиральная нить; 5 — волокно
682
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
чок с помощью спирально навитой
нити 4, которая одновременно обес-
печивает необходимый зазор меж-
ду отдельными волокнами, что
улучшает распределение разделяе-
мого раствора в пучке волокон 5.
В аппарате данной конструкции раз-
деляемую жидкость можно прока-
чивать как вдоль наружной поверх-
ности полых волокон, так и по ка-
пиллярным каналам этих волокон.
Для повышения интенсивности
перемешивания разделяемого ра-
створа в аппарате монтируют рас-
пределительную трубу, в централь-
ной части которой имеются отвер-
стия для подачи разделяемого ра-
створа внутрь пучка волокон.
Аппараты с мембранными эле-
ментами в виде полых волокон, об-
разующих один пучок, имеет низ-
кую материалоемкость. Однако не-
достаточная интенсивность переме-
шивания разделяемого раствора в
аппаратах и жесткое крепление по-
лых волокон в перемычках (трубных
решеток) не позволяют использо-
вать их для обработки растворов,
содержащих взвешенные частицы.
Аппараты с цилиндрическими мем-
бранными элементами Эти аппара-
ты (рис 2.125, а) комплектуют
мембранными элементами 2, со-
бранными в корпусе 1 в секции,
разделенные отражательными пе-
регородками 3, которые совместно
с сердечником 4 обеспечивают
последовательное прохождение
разделяемым раствором всех ци-
линдрических мембранных элемен-
тов. Разделяемый раствор, посту-
пающий в кольцевой зазор между
корпусом 1 и мембранными эле-
ментами 2, движется вдоль полых
волокон 5 сначала к продольной
оси аппарата, на которой распо-
ложен сердечник 4, а затем от цен-
тра к стенке аппарата.
Мембранный элемент аппарата
(рис. 2.125, б) состоит из сердечни-
ка 5 с отверстиями и желобом 4 для
отвода образующегося пермеата, на
который намотаны слои полого во-
локна 3, имеющие зазор для порис-
той трубной решетки 2. Отверстия I
трубной решетки 2 с одной сторо-
ны сообщаются с желобом 4, а с
другой стороны (на рис. 2.125, б не
показано) закрыты крышкой.
Аппараты с цилиндрическими
мембранными элементами исполь-
зуют для создания установок боль-
шой производительности. Недостат-
ки этих аппаратов — необходимость
замены всей секции при выходе из
строя одного из мембранных эле-
ментов, большие потери рабочего
давления при движении разделяе-
мого раствора по полым волокнам
(так как используют полые волокна
большой длины). При разработке
аппаратов с цилиндрическими мем-
бранами большие трудности вызы-
вает создание простой и надежной
системы герметизации полых воло-
кон в мембранных элементах и са-
мих мембранных элементов в кор-
пусе. По одному из вариантов (рис
2.125, в) мембранные элементы со-
стоят из шайб 2 и вклеенных в них
полых волокон 4, намотанных на
стержень 3 Эти элементы устанав-
ливают и герметизируют в корпусе 5
с помощью кольцевых обойм 7,
кольцевых уплотнений 6 и шайб 2.
Аппараты с U-образным располо-
жением полых волокон. Эти аппараты
просты в изготовлении и сборке,
удобны в монтаже и эксплуатации,
имеют низкую материалоемкость.
683
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.125. Схемы аппаратов с цилиндрическими мембранными элементами в виде по-
лых волокон:
а — с подачей разделяемого раствора на внешнюю поверхность волокна, вариант I (/ — кор-
пус; 2 — мембранный элемент; 3 — отражательная перегородка; 4 — сердечник; 5 — полое
волокно); б — то же, вариант 2 (/ — отверстия трубной решетки; 2 — пористая трубная решетка;
3 — полое волокно; 4 — желоб; 5 — сердечник); в — то же, вариант 3 ( / — трубный сердечник;
2 — сборник пермеата; 3 — трубная решетка; 4 — кольцевое уплотнение; 5 — шайба; 6 — полое
волокно; 7 — корпус; 8 — опорно-распределительная труба (перфорированная)); г — с подачей
исходного раствора внутрь волокна (7 — кольцевая обойма, 2 — шайба, 3 — опорный стержень;
4 — полое волокно; 5 — корпус; 6 — кольцевые уплотнения)
684
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Поэтому они нашли широкое прак-
тическое применение.
Аппарат этого типа (рис. 2.126, а)
имеет корпус /, сборник пермеата 5
и кольцевые уплотнения 4. Откры-
тые концы U-образного пучка полых
волокон 2 длиной 1,5—2 м склеива-
ют эпоксидной смолой в шайбе 3.
Среди основных недостатков ап-
паратов с U-образным расположе-
нием полых волокон следует отме-
тить довольно сложную систему
герметизации и уменьшение (на 5—
10 %) рабочей поверхности воло-
кон при вклеивании их в шайбу 3.
Последнее обусловлено тем, что
шайба 3 должна выдерживать воз-
действие высокого давления и по-
этому имеет большую толщину.
В аппарате, конструкция которо-
го показана на рис. 2.126, б, исполь-
зуют шайбы 2 значительно меньшей
толщины (10—20 мм), так как под
ними располагают пористую под-
ложку 5, разгружающую шайбу от
механических напряжений при со-
здании рабочего давления в аппара-
те и служащую для вывода пермеата
с торцов полых волокон Для повы-
шения надежности герметизации
5 ,
о
Q
Исходный
раствор
7/////Z/
5
о
Б
х
0)
Исходный
раствор
Рис 2.126 Схема аппаратов с U-образными мембранными элементами в виде полых
волокон:
а — с коническим опорным фланцем (/ — корпус; 2 ~ пучок полых волокон; 3 — шайба, 4 —
кольцевые уплотнения, 5 — сборник пермеата), б — с пористой опорной подложкой (7 — пучок
полых волокон, 2 — шайба 3 — пористая подложка, 4 — крышка; 5 — фланцевое соединение,
6 — корпус)
685
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
элементов аппарата при изготовле-
нии шайбы вместо эпоксидной смо-
лы рекомендуют использовать соста-
вы, обеспечивающие эластичность
соединений, или между корпусом и
шайбой помещать специальное коль-
цевое уплотнение.
В некоторых аппаратах с U-об-
разным расположением полых во-
локон имеется центральная опор-
но-распределительная перфориро-
ванная труба для ввода или вывода
разделяемого раствора, значитель-
но повышающая интенсивность его
перемешивания.
Установки производительнос-
тью 1000 м3/сут комплектуют аппа-
ратами длиной 1220 мм, диамет-
ром 240 мм (масса 66 кг), позволя-
ющими получать до 50 м3/сут чис-
той воды. Установка занимает пло-
щадь 8 м2 и имеет высоту 1,8 м.
В табл. 2.46 приведены техничес-
кие характеристики обратноосмоти-
ческих и ультрафильтрационных
установок, выпускаемых отечествен-
ными предприятиями.
2.7.5. Электродиализные установки
Метод электродиализа приме-
няется для выделения (регенера-
ции) ценных компонентов из вы-
сококонцентрированных сточных
вод (отработанных травильных и
Таблица 2.46
Технические характеристики установок мембранного разделения
для ООс и УФ
Тип установки Производительность по фильтрату, м3/суг Число разделительных элементов, шт Поверхность фильтрации одного элемента, м2 Общая поверхность разделения, м2 Рабочее давление, МПа Потребляемая мощность, кВт Габаритные размеры, мм (масса, кг)
МРР-1-400РК-01 (УМР-1/400)* До 0,4 1 2,5 2,5 До 5 1,1 660 х 900 х 1160 (300)
МРР-5-2000РК-01 (УМР-20/400Р)’ До 8,5 20 2,5 50,0 До 5 5,5 1980х830х 1850 (1324)
МРР-20-2000Р (УМР-20/2000Р)* До 42 40 6,5 260 До 5 47 3350 х 2750 х 2200 (4233)
МРР-120-2000Р До 250 240 6,5 1560 До 5 110 8200 х 5000 х 2400 2400(11 600)
МРР-800-21К-01 До 1000 756 — 9828 До 4 298 17 250x 5000x5200 (7500)
МРТ35-21К-01 12 35 0,5 17 0,5 27 4200 х 3800 х 2750 (4578)
МРТ70-21К-01 24 70 0,5 35 0,5 НО 4900 х 3800 х 2500 (5230)
МРТ200-21К-01 72 200 0,5 100 0,5 114 9920 х 4800 х 4035 (13 085)
Ранее использовавшееся обозначение.
686
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
других технологических растворов),
образующихся при химической и
электрохимической обработке ста-
ли и цветных металлов. В результате
удаления из этих растворов катио-
нов металлов или анионов кислот
можно получить растворы кислот и
щелочей и снова их использовать в
производстве.
Сущность процесса электродиа-
лиза заключается в том, что разде-
ление идет с помощью электроза-
ряженных (анионитных и катионит-
ных) мембран.
В качестве примера можно при-
вести представленную на рис. 2.127
схему процесса регенерации отра-
ботанных растворов хромовой кис-
лоты. Регенерация осуществляется в
двухкамерном электролизере пери-
одического действия с катионито-
вой мембраной. Отработанным ра-
створом хромовой кислоты запол-
няют анодную камеру, а 3—5%-м ра-
створом серной кислоты — катод-
ную камеру.
Электролиз отработанных ра-
створов хромовой кислоты прово-
дят при анодной плотности тока
500—1000 А/м2 с использованием
свинцовых анодов и стальных като-
дов. Расход электроэнергии зависит
от степени загрязненности отрабо-
танных растворов хромовой кисло-
ты ионами тяжелых металлов и со-
ставляет 800—1500 кВт ч/м2 Ввиду
высокой стоимости регенерирован-
ной хромовой кислоты, а также
получаемой дополнительно метал-
лической меди этот способ являет-
ся экономически целесообразным.
Производительность установок со-
ставляет 0,5—5 м3/сут. Один цикл
регенерации продолжается 8—12 ч.
Регенерацию проводят до остаточ-
ной концентрации ионов металлов
(медь, железо и др.) 0,5—1 г/л.
На рис. 2.128 представлена прин-
ципиальная технологическая схема
производственной установки для
регенерации отработанных раство-
ров хромовой кислоты. При регене-
рации происходит многократная
непрерывная циркуляция растворов
хромовой кислоты (анолит) через
анодные камеры и растворов сер-
ной кислоты (католит) через катод-
ные камеры электролизера.
При электролизе значительно
повышается температура обрабаты-
ваемых растворов, что снижает се-
лективность катионитовых мембран
Рис. 2.127. Электрохимические и хи-
мические процессы, протекающие
при регенерации хромовой кислоты
из высококонцентрированных сточ-
ных вод методом электродиализа:
КМ — катионитовая мембрана; I — анод-
ная камера с отработанным раствором
H2CrO7, II — катодная камера с 3%-м
раствором H2SO4
687
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.128. Технологическая схема установ-
ки для регенерации хромовой кислоты из
высококонцентрированных сточных вод:
I — сборник сточных вод, 2 — насосы; 3 —
напорный бак для циркулирующего раствора
хромовой кислоты (анолита); 4 — напорный
бак для циркулирующего раствора серной кис-
лоты; 5 — источник постоянного тока, 6 —
электролизер; 7 — сборник кислых растворов
из катодных камер (католита); 8 — сборник ре-
генерированного раствора хромовой кислоты;
I — концентрированная сточная вода; II — ре-
генерированный раствор хромовой кислоты;
III — катодные осадки металлов; IV — кислый
раствор солей на нейтрализацию
и увеличивает их износ. Чтобы пре-
дотвратить это, необходимо поддер-
живать температуру обрабатываемых
растворов в пределах 30 °C, поэтому
циркулирующие растворы охлажда-
ют в выносных теплообменниках —
змеевиках.
Регенерацию азотной и плавико-
вой кислот из отработанных травиль-
ных растворов проводят в трехкамер-
ном электролизере. Отработанный тра-
вильный раствор подается в катодную
камеру электролизера, отделенную от
межэлектродной (средней) камеры
анионитовой мембраной. Межэлект-
родная камера, в которую в начале
цикла заливают 2%-й раствор HNO3,
отделена от анодной камеры катио-
нитовой мембраной (в анодную ка-
меру заливают 30—50%-й раствор сер-
ной кислоты). При электролизе про-
исходит регенерация азотной и пла-
виковой кислот в межэлектродной
камере в результате перехода в нее
ионов NO3-, F~ из катодной камеры
и ионов Н+ из анодной камеры.
Электроионитный метод можно
использовать при переработке кон-
центрированных растворов сульфа-
та натрия для получения концент-
рированных растворов едкого натра
и серной кислоты. Процесс осуще-
ствляется в трехкамерном' электро-
лизере с катионитовой и анионито-
вой мембранами. Исходным раство-
ром сульфата натрия заполняют меж-
электродную (среднюю) камеру, а в
катодную и анодную камеры зали-
вают разбавленные (1—2 % по мас-
се) соответственно растворы едко-
го натра и серной кислоты. При элек-
тролизе происходит обессоливание
раствора сульфата натрия с одно-
временным концентрированием ра-
створов едкого натра и серной кис-
лоты в электродных камерах.
Сернисто-щелочные сточные
воды (СЩСВ) образуются на неф-
теперерабатывающих заводах при
обработке растворами едкой щело-
чи продуктов перегонки или крекин-
га нефти (бензин, керосин), а так-
же газов, образующихся при крекин-
ге нефти. СЩСВ содержат токсич-
ные неорганические и органические
соединения серы (сульфиды и мер-
каптиды), фенольные соединения,
соли органических (в основном на-
фтеновых) кислот, едкий натр.
Компоненты, входящие в состав
СЩСВ, имеют следующие концен-
трации, г/л:
Неорганические соединения серы
(в пересчете на 5)............30—80
Органические соединения серы
(в пересчете на 5)..............3—5
688
Часть VII, Основное оборудование для очистки сточных вод
NaOH.....................30-250
pH........................11-13
ХПК......................25-350
Электрохимическим способом
очищают все виды СЩСВ, за ис-
ключением СЩСВ, образующихся
при щелочной очистке бензина или
крекинге нефти и содержащих боль-
шое количество фенолов и органи-
ческих кислот. В последнем случае в
качестве первой ступени обработ-
ки СЩСВ рекомендуется предвари-
тельно извлекать из них указанные
компоненты.
Технологическая схема установ-
ки для обработки сточных вод пред-
ставлена на рис 2.129. СЩСВ посту-
пают в нижний сборный бак, отку-
да перекачиваются насосами в верх-
ний бак. Из него СЩСВ самотеком
направляются по коллектору в анод-
ные камеры электролизера и сли-
ваются в нижний сборный бак. В пос-
ледний автоматически дозируют ре-
генерированный раствор едкого на-
Рис. 2.129. Технологическая схема установки
для электрохимической очистки сернисто-
щелочных сточных вод (СЩСВ) на НПЗ:
I — электролизер; 2 — сборник для СЩСВ
(нижний); 3 — сборник для регенерирован-
ной щелочи; 4 — источник постоянного тока;
5 — бак для приготовления католита (1%-й
раствор NaOH); 6 — сборник для СЩСВ (верх-
ний); 7 — циркуляционный насос; I — сточные
воды; II — регенерированная щелочь; III —
очищенные воды
тра из сборника для поддержания
pH СЩСВ-13. СЩСВ циркулируют
через анодные камеры электроли-
зера до тех пор, пока содержание в
них сульфидов и меркаптидов не
снизится до заданных значений.
В нижний сборный бак помещают
трубчатый стальной теплообменник
(через него циркулирует вода из тех-
нического трубопровода) для ох-
лаждения анолита в процессе элек-
тролиза (температура анолита не
должна превышать 30 °C).
Электролиз СЩСВ проводят в
сборном многокамерном электро-
лизере периодического действия,
снабженном вентиляционным уст-
ройством. В катодные камеры в на-
чале каждого цикла обработки
СЩСВ заливают католит (1%-й ра-
створ едкого натра). Циркуляция
католита в процессе электролиза не
производится. Соотношение между
объемами растворов, одновремен-
но находящимися в анодных и ка-
тодных камерах электролизера, при-
нимается равным 2 : 1. По оконча-
нии .электролиза регенерированный
раствор едкого натра сливают из
электролизера в сборник.
Диафрагмы, разделяющие катод-
ные и анодные камеры электроли-
зера, могут быть выполнены из ще-
лочестойкого асбеста, уплотненной
хлориновой ткани, применяется
также ионообменная катионитовая
мембрана (марки МК-40). Аноды из-
готовляют из графитированного угля
в виде плит или круглых стержней,
катоды — в виде пластин из углеро-
дистой стали (расстояние между
электродами составляет 80—100 мм).
Электролиз СЩСВ проводят при
анодной плотности тока 2 Л/дм2 и
pH - 13.
689
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Время одного цикла обработки
СЩСВ ориентировочно составляет
8—10 ч, степень очистки СЩСВ от
токсичных сернистых соединений
достигает 99—100 %, а по ХПК рав-
на 90—95 %. Ориентировочный
удельный расход электроэнергии
равен 350—450 кВт • ч/м3 СЩСВ.
Сточные воды, содержащие со-
единения циана (цианиды), обра-
зуются на предприятиях машино-
строения, приборостроения и ме-
таллообработки, черной и цветной
металлургии, химической промыш-
ленности и т.д. Сточные воды мо-
гут содержать как простые циани-
ды (KCN, NaCN), так и комплекс-
ные цианиды цинка, меди, железа
и других металлов. Все растворимые
в воде цианиды являются высоко-
токсичными. Их концентрация в
различных видах производственных
сточных вод колеблется от 10—50 до
400—600 мг/л. Обычно цианидсодер-
жащие сточные воды имеют слабо-
щелочную или щелочную реакцию
(pH = 8 + 2).
Электрохимическим способом
очищают небольшие расходы сточных
вод и отработанные растворы при
концентрации цианидов > 200 мг/л, в
частности промывочные воды галь-
ванических производств.
Сточные воды обрабатывают в
открытых электролизерах непрерыв-
ного или периодического действия.
Аноды применяют из графитиро-
ванного угля (в виде плит или стер-
жней), магнетита или двуокиси
свинца (на титановой основе), а
катоды — из легированной стали. На
аноде идет окисление цианидов с
превращением в малотоксичные и
нетоксичные продукты (цианаты,
карбонаты, углекислый газ, азот).
690
На катоде происходит разряд
Н+-ионов с образованием газообраз-
ного водорода, а также разряд ионов
Cu+, Zn2', Cd2+, образующихся при
диссоциации комплексных анио-
нов, содержащих СМ~-группы.
Для снижения расхода электро-
энергии, а также для интенсифика-
ции процесса окисления цианидов
к сточным водам целесообразно
предварительно добавлять хлорис-
тый натрий в количестве 5—10 г/л.
При этом наряду с прямым элект-
рохимическим окислением проис-
ходит окисление цианидов хлором,
выделяющимся на аноде..
На рис. 2.130 представлена тех-
нологическая схема установки для
электрохимической очистки сточ-
ных вод от соединений циана.
При использовании электролизе-
ров проточного типа целесообразно
разделять их перегородками на не-
сколько отсеков. В процессе элект-
Рис. 2.130. Технологическая схема установ-
ки для электрохимической очистки сточ-
ных вод от соединений циана:
1 — подача сточных вод; 2 — сборный резер-
вуар-усреднитель; 3 — бак для приготовления
концентрированного раствора хлорида натрия;
4 — электролизер; 5 — сброс в канализацию;
6 — подача воздуха; 7 — обводная линия для
подачи воды на повторную очистку; 8 — ис-
точник постоянного электрического тока
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ролиза сточные воды перемешивают
сжатым воздухом. Анодная плотность
тока составляет 0,5—2 А/дм2. Для
электрохимического окисления 1 г
CN-иона теоретически необходимо
2,06 А • ч электричества. Величина
рабочего тока / (А) для электроли-
зеров проточного типа ориентиро-
вочно может быть определена по
формуле:
I = 2,O6Cov/r|Z,
где Со — исходная концентрация
цианидов в сточных водах, г/м3;
v — объем сточных вод в элект-
ролизере, м3;
т] — выход по току (принимает-
ся равным 0,6—0,8),
t — заданное время обработки
сточных вод, ч;
2,06 — коэффициент удельного
расхода электричества, А - ч /г CN.
Удельный расход электроэнер-
гии для обезвреживания сточных
вод, содержащих 200 мг/л циани-
дов, составляет ~ 40 кВт • ч/м3. Об-
работанные сточные воды содержат
до 200 мг/л активного хлора, по-
этому целесообразен их сброс в
бытовую канализацию предприятия
(для обеззараживания его сточных
вод). Степень очистки сточных вод
от цианидов достигает 100 %.
Пример расчета обратноосмоти-
ческой установки
(по Ю.И. Дытнерскому)
Основные условные обозначения:
F — поверхность мембраны;
Q — удельная производитель-
ность мембраны;
L — расход жидкости или газа;
Д7/ — теплота гидратации иона;
х — концентрация растворенно-
го вещества в процессах разделения
жидких растворов и концентрация
компонента, обладающего лучшей
проницаемостью в процессах разде-
ления газов;
а — идеальный коэффициент
разделения;
п — осмотическое давление;
<р — наблюдаемая селективность
мембраны;
Фи — истинная селективность
мембраны.
Технологическая схема установки
обратного осмоса. Рассматривается
технологическая схема концентри-
рования растворов, в которой ос-
новным узлом является установка
обратного осмоса. Ее использование
позволяет существенно снизить об-
щие затраты на процесс концент-
рирования, поскольку большая
часть воды удаляется этим высоко-
экономичным методом и лишь ма-
лая часть — сравнительно дорогим
методом (выпариванием).
Технологическая схема установ-
ки представлена на рис. 2.131. Ис-
ходный раствор неорганической
соли из емкости I подается насо-
сом 2 на песочный фильтр 3, где
очищается от взвесей твердых час-
тиц. Далее раствор насосом высоко-
го давления 4 подается в аппараты
обратного осмоса 5, где его концен-
трация повышается в несколько раз.
Концентрат подогревается в тепло-
обменнике 6 и направляется для
окончательного концентрирования
в выпарной аппарат 7, работающий
под избыточным давлением. (В слу-
чае больших производительностей
целесообразно для экономии 1рсю-
щего пара использовать многокор-
пусную выпарную установку.) Упа-
ренный раствор стекает в емкость' 8.
Пермеат из аппаратов обратного
691
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.131. Технологическая схема установки для концентрирования растворов с приме-
нением обратного осмоса:
1 — емкость для исходного раствора; 2 — насос низкого давления; 3 — фильтр; 4 — насос
высокого давления; 5 — аппараты обратного осмоса; 6 — теплообменник; 7 — выпарной аппа-
рат; 8 — емкость для упаренного раствора
осмоса возвращается для использо-
вания на производстве либо сбра-
сывается в канализацию, в зависи-
мости от его качества. Вторичный
пар из выпарного аппарата 7 направ-
ляется для обогрева других произ-
водственных аппаратов, в том чис-
ле теплообменника 6. (В схеме мо-
жет быть предусмотрена система
вентилей для отключения мембран-
ных аппаратов, вышедших из строя,
и их замены без прекращения ра-
боты установки.)
Задание на проектирование. Спро-
ектировать установку для концент-
рирования 5,56 кг/с водного раство-
ра СаС12 от концентрации 0,8 % до
30 % (мае.). Первичное концентри-
рование провести обратным осмо-
сом, окончательное — выпаривани-
ем. Потери соли с пермеатом не
должны превышать 10 % от ее ко-
личества, содержащегося в исход-
ном растворе.
692
Степень концентрирования на
ступени обратного осмося.’При кон-
центрировании разбавленных ра-
створов обратный осмос экономич-
нее выпаривания. Однако начиная
с концентраций растворенных ве-
ществ 0,2—0,4 моль/л воды харак-
теристики обратного осмоса ухуд-
шаются: становится существенным
снижение удельной производи-
тельности мембран и начинает
уменьшаться их селективность,
которая для разбавленных раство-
ров (при концентрациях не менее
2 • 10 "4 моль/л) остается примерно
постоянной. Это приводит к увели-
чению необходимой поверхности
мембран и ухудшению качества пер-
меата, что снижает экономичность
обратного осмоса. Поэтому примем
концентрацию 0,3 моль/л воды в
качестве конечной для ступени об-
ратного осмоса. (Наиболее правиль-
ный путь — определять эту концен-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
трацию на основе технико-эконо-
мических расчетов.) Из справочных
данных находим, что выбранное
значение соответствует концентра-
ции 3,2 % (мае.). Таким образом, в
аппаратах обратного осмоса раствор
концентрируется от начальной кон-
центрации jcJh — 0,8 % (мае.) до
конечной х1к = 3,2 % (мае.). Сте-
пень концентрирования К = jq /х. —
= 3,2/0,8 = 4.
Выбор рабочей температуры и пе-
репада давления через мембрану. С по-
вышением температуры разделяемо-
го раствора селективность мембран
изменяется мало, а удельная про-
изводительность увеличивается в
первом приближении обратно про-
порционально вязкости пермеата (в
том диапазоне температур, где мем-
браны не разрушаются от термичес-
ких воздействий). Однако с повы-
шением температуры возрастает
скорость гидролиза полимерных
мембран и сокращается срок их
службы. Учитывая это, а также то,
что использование теплообменни-
ков усложняет и удорожает про-
цесс, обратный осмос целесообраз-
но проводить при температуре ок-
ружающей среды (обычно 20—25 °C).
В тех случаях, когда технологичес-
кий раствор, подвергаемый разде-
лению, уже имеет повышенную
температуру, экономически оправ-
дана работа и при температурах
выше 25 ’С.
С увеличением перепада рабоче-
го давления через мембрану возра-
стает движущая сила обратного ос-
моса и увеличивается удельная про-
изводительность мембран. Однако
при высоких давлениях полимерные
мембраны подвергаются уплотне-
нию, которое при определенном
давлении, зависящем от структуры
мембраны, может нейтрализовать
эффект, связанный с повышением
движущей силы. Кроме того, при
высоких давлениях мембраны быс-
трее загрязняются взвешенными в
растворе микрочастицами, посколь-
ку в этих условиях загрязняющим ча-
стицам легче внедриться в поры
мембраны, а на ее поверхности об-
разуется более плотный осадок за-
держанных микрочастиц. Практика
применения обратного осмоса по-
казывает, что в условиях длитель-
ной эксплуатации оптимальный пе-
репад давления для полимерных
плоских мембран составляет 5—
6 МПа, а для мембран в виде по-
лых волокон — 2—3 МПа.
Выбираем t = 25 °C, Др = 5 МПа.
Выбор мембраны. При выборе мем-
браны следует исходить из того, что
она должна обладать максимальной
удельной производительностью при
селективности, обеспечивающей вы-
полнение требований к качеству
пермеата (соответствие санитарным
нормам или нормам на техническую
воду, допустимым потерям раство-
ренного вещества и т.п.). Кроме того,
мембрана должна обладать высокой
химической стойкостью по отноше-
нию к разделяемому раствору.
При работе на нейтральных ра-
створах наибольшее распростране-
ние получили ацетатцеллюлозные
мембраны, которые характеризуют-
ся хорошими разделительными
свойствами, но не являются хими-
чески стойкими в щелочных и силь-
нокислых средах (рабочий диапазон
3 < pH < 8). Поскольку растворы
СаС12 укладываются в этот диапа-
зон, последующий выбор проводим
из ацетатцеллюлозных мембран.
693
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Предварительно осуществляем
подбор мембраны по истинной се-
лективности фн, от которой затем
следует перейти к наблюдаемой ф с
учетом концентрационной поляри-
зации в реальных мембранных аппа-
ратах. Истинная селективность фи =
— (х3 — х2)/х3, а наблюдаемая — ф =
= (х, — x2)/Xj (где хр х2 и х3 — кон-
центрация соли в произвольном се-
чении аппарата соответственно в
объеме разделяемого раствора, в пер-
меате и у поверхности мембраны со
стороны разделяемого раствора).
Истинную селективность мемб-
ран по отношению к сильным элек-
тролитам можно рассчитать по фор-
муле:
lg(l-<P„) = ^-blg(A^e.r/ZM), (2.65)
где а и b — константы для данной
мембраны при определенных дав-
лении и температуре;
ДЯСГ — среднее геометрическое
значение теплот гидратации ионов,
образующих соль,
ZM — валентность иона с мень-
шей теплотой гидратации.
Формула (2.65) с высокой точ-
ностью применима в диапазоне кон-
центраций от 2 10~4 до 2 I0-1 моль/л
и приближенно — до концентрации
4 10-1 моль/л.
В табл. 2.47 представлены харак-
теристики ацетатцеллюлозных мем-
бран для обратного осмоса, выпус-
каемых в РФ (характеристики уста-
новлены при перепаде рабочего дав-
ления через мембрану Др = 5 МПа
и рабочей температуре t = 25 °C,
что соответствует выбранным нами
рабочим параметрам; в качестве
удельной производительности по
воде указаны средние значения за
длительный период эксплуатации;
значения констант а и b отвечают
размерности ДЯ в кДж/моль).
Значения теплот гидратации
ионов, необходимые для расчета по
уравнению (2.65), находим из
справочных данных.
Для рассматриваемого случая
ДЯ^. = 1616 кДж/моль, ДЯа- ~ 352
кДж/моль, ZM = Za- = 1 Тогда
АЯСГ = ^/1616-352-352 =584 кДж/моль.
Рассчитаем истинную селектив-
ность для мембраны МГА-100:
lg (1 - Фи) = 6,70 - 3,215 1g 584 =
= 3,820;
1 — Ф = 0,0066;
<РК = 0,993.
Аналогичным образом опреде-
лим истинную селективность для
остальных мембран.
Таблица 2.47
Характеристики ацетатцеллюлозных мембран
Марка мембраны Удельная произво- дитсльность но воде Go 103, кг/(м2-с) Константы уравнения (2.65)
а b
МГА-100 1,4 6,70 3,215
МГА-95 2,3 3,47 1,844
МГА-90 3,0 2,67 1,420
МГА-80 4,9 1,00 0,625
694
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Получим:
Мембрана <РН
МГА-100 0,993
МГА-95 0,977
МГА-90 0,945
МГА-80 0,814
Приняв в первом приближении,
что наблюдаемая селективность рав-
на истинной, определим среднюю
концентрацию х2 растворенного ве-
щества в пермеате по формуле:
= х,„(1 - - К-'""). (2.66)
Расчет начнем с наиболее про-
изводительной мембраны МГА-80:
= 0,008(1-4-(,-°-8Н),0-8м)/(1 -4,zosi4) =
= 0,0028 кг соли/кг раствора.
Расход пермеата Ln найдем по
формуле:
£п=£м(1 -/^), (2.67)
где LK — расход исходного раствора.
Тогда
£п = 5,56(1 - 4-^’814) = 4,55 кг/с.
Расход соли с исходным раствором
£н х|н = 5,56 0,008 - 0,0445 кг/с.
Потери соли с пермеатом
Ln72 = 4,55 - 0,0028 = 0,0128 кг/с,
что в процентах от количества, со-
держащегося в исходном растворе,
составит: 0,0128 100/0,0445 = 28,7 %.
Полученное значение больше допу-
стимого (10 %), поэтому рассмотрим
следующую по удельной производи-
тельности мембрану — МГА-90 и
найдем по уравнению (2.66) сред-
нюю концентрацию:
72 =0,008(1 _4-<’-°-945^ws)/(l -д-"0-945) =
= 0,000806 кг соли/кг раствора;
£п = 5,56(1 - 4"^-945) = 4,28 кг/с;
Lnx2 = 4,28 - 0,000806 = 0,00345 кг/с.
Потери соли в процентах от ко-
личества, содержащегося в исход-
ном растворе:
0,00345 100/0,0445 = 7,75 %.
Это значение находится в пре-
делах допустимого, поэтому выби-
раем для дальнейших расчетов мем-
брану МГА-90, имеющую селектив-
ность по СаС12 фк = 0,945 и удель-
ную производительность по воде
Go = 3,0 10~3 кг/(м2 с).
Приближенный расчет рабочей по-
верхности мембран. Удельная произво-
дительность мембран по воде GB при
разделении обратным осмосом вод-
ных растворов электролитов в общем
случае определяется соотношением:
6 = СА 1ДР ~ (лз “ Эт2)1/Ип> (2.68)
где св — доля свободной воды в раз-
деляемом растворе (т.е. воды, не
связанной в первичных гидратных
оболочках ионов);
Ае — константа для данной мем-
браны в определенном диапазоне
изменения давления и температуры;
цп — вязкость пермеата;
Др — перепад рабочего давления
через мембрану;
л3 — осмотическое давление раз-
деляемого раствора у поверхности
мембраны;
л2 — осмотическое давление пер-
меата.
При концентрациях электроли-
та, не превышающих 0,4 моль/л
воды, можно считать, что удель-
ная производительность по воде
равна удельной производительнос-
ти по пермеату С, доля свободной
воды с= 1, вязкость пермеата рав-
на вязкости воды и не меняется в про-
цессе концентрирования раствора.
695
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
В этих условиях применимо урав-
нение
G = A [Др - (л3 - л2)], (2.69)
где А — GJbp — константа прони-
цаемости мембраны по воде.
В первом приближении пренеб-
регаем влиянием концентрационной
поляризации и будем считать, что
осмотическое давление у поверх-
ности мембраны равно осмотичес-
кому давлению в объеме разделяе-
мого раствора: л3 = пг Примем так-
же, что осмотическое давление пер-
меата пренебрежимо мало: п2 = 0.
С учетом этих допущений пере-
пишем выражение (2.69) в виде:
G = 60(1 - л/Др). (2.70)
По справочным данным строим
график зависимости осмотическо-
го давления от концентрации СаС12
(рис. 2.132). По графику находим
л1н ~ Мб МПа; 7t|K = 2,0 МПа.
Удельная производительность на
входе разделяемого раствора в ап-
параты обратного осмоса и на вы-
ходе соответственно равна:
= G0(l - л1н /Др) =
= 3,0 • 10~3 (1 - 0,46/5) =
= 2,7 • 1СГ3 кг/(м2 • с);
Рис. 2.132. Зависимость осмотического дав-
ления водного раствора СаСЦот его кон-
центрации при температуре 25 °C
Ск=С0(1-д1к/Др) =
= 3,0 . 10~3 (1 -2/5) =
= 1,8 -10"3 кг/(м2 - с).
В первом приближении прини-
маем, что средняя удельная произ-
водительность мембран может быть
выражена как средняя арифмети-
ческая величина:
G=(GH+ (?к)/2 =
= (2,7+1,8) 10-3/2 = 2,25 • 10-3 кг/(м2- с).
Тогда рабочая поверхность мем-
бран составит:
F = Ln/G = 4,28/(2,25 • 10’3) = 1900 м2.
Выбор аппарата и определение его
основных характеристик. Среди
мембранных аппаратов наиболее
распространены аппараты с рулон-
ными (спиральными) фильтрующи-
ми элементами, с плоскокамерны-
ми фильтрующими элементами
(типа «фильтр-пресс»), с трубчаты-
ми фильтрующими элементами, с
мембранами в виде полых волокон.
В установках большой производи-
тельности целесообразно использо-
вать аппараты первого или четвер-
того типа как наиболее компактные
(ввиду высокой удельной поверхно-
сти мембран).
Ориентируясь на отечественную
аппаратуру, выберем аппараты ру-
лонного типа. Среди них наиболее
перспективны аппараты, каждый
модуль которых состоит из несколь-
ких совместно навитых рулонных
фильтрующих элементов (РФЭ). Та-
кая конструкция позволяет умень-
шить гидравлическое сопротивле-
ние дренажа потоку пермеата бла-
годаря тому, что путь, проходимый
пермеатом в дренаже, обратно про-
порционален числу совместно на-
витых РФЭ. Выберем аппарат с РФЭ
696
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
типа ЭРО-Э-6,5/900, выпускаемы-
ми серийно отечественной промыш-
ленностью.
Аппарат (см. рис 2.133) состоит
из корпуса 4, выполненного в виде
трубы из нержавеющей стали, в ко-
торой размещается от одного до че-
тырех рулонных модулей 8. Модуль
Рис. 2.133. Схема устройства аппарата ру-
лонного типа:
1 — накидное кольцо, 2 — упорное кольцо; 3 —
крышка, 4 — корпус, 5 — решетка, 6 — трубка
для отвода пермеата, 7 — резиновое кольцо;
8 — рулонный модуль, 9 — резиновая манже-
та, 10 — резиновое кольцо, 11 — мембраны,
12— сетка-сепаратор; 13 — дренажный слой
формируется навивкой пяти мемб-
ранных пакетов на пермеатоотводя-
щую трубку 6. Пакет образуют две
мембраны 77, между которыми рас-
положен дренажный слой 13. Мем-
бранный пакет герметично соеди-
нен с пермеатоотводящей трубкой,
кромки его также герметизируют,
чтобы предотвратить смешение раз-
деляемого раствора с пермеатом
Для создания необходимого зазора
между мембранными пакетами при
навивке модуля вкладывают круп-
ноячеистую сетку-сепаратор 12, бла-
годаря чему образуются напорные
каналы для прохождения разделя-
емого раствора.
Герметизация пермеатоотводя-
щих трубок в аппарате обеспечива-
ется резиновыми кольцами 7 Гер-
метизация корпуса осуществляется
с помощью крышек 3, резиновых
колец 10 и упорных разрезных ко-
лец 2, помещаемых в прорези накид-
ного кольца /, привариваемого к
корпусу 4.
Исходный раствор через штуцер
поступает в аппарат и проходит че-
рез витки модуля (напорные кана-
лы) в осевом направлении. После-
довательно проходя все модули,
раствор концентрируется и удаля-
ется из аппарата через штуцер от-
вода концентрата. Прошедший че-
рез мембраны пермеат транспорти-
руется по дренажному слою к пер-
меатоотводящей трубке, проходит
через отверстия в ее стенке и внут-
ри трубки движется к выходному
штуцеру.
С целью предотвращения теле-
скопического эффекта (возникаю-
щего вследствие разности давлений
у торцов модулей и приводящего к
сдвигу слоев навивки в осевом на-
697
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
правлении) у заднего торца моду-
ля устанавливают антителескопи-
ческую решетку 5, в которую он упи-
рается.
Байпасирование жидкости в ап-
парате предотвращено резиновой
манжетой 9, перекрывающей зазор
между рулонным модулем и внут-
ренней стенкой корпуса.
Основные характеристики аппа-
рата ЭРО-Э-6,5/900 приведены ниже:
Длина рулонного модуля /м, м.0,90
Длина пакета /п, м...........0,95
Ширина пакета Ьп, м..........0,83
Высота напорного канала, равная
толщине сетки-сепаратора 8с, м.... 5 • 10-4
Толщина дренажной сетки 5д, м.... 3-10-4
Толщина подложки 5 , м..... 1 • 10'4
Толщина мембраны 82, м....... 1 • 10-4
Число элементов в модуле лэ.....5
Материал корпуса...Сталь 08Х18Н ЮТ
Диаметр корпуса, мм..........130 х 5
Толщина крышки, м.........2,5 • 10“2
Диаметр крышки, м...........0,108
Определим параметры аппарата,
необходимые для расчетов.
Поверхность мембран в одном
элементе определяется произведе-
нием 21пЬп. Учитывая, что часть этой
поверхности используется для скле-
ивания пакетов (примерно на дли-
не 0,05 м) и не участвует в процес-
се обратного осмоса, рабочую по-
верхность мембран в одном эле-
менте Гэ определим по соотноше-
нию:
Л = 2(7, - 0,05) (Ьп - 2 - 0,05) =
= 2(0,95 - 0,05)(0,83 - 0,1) =
= 1,315 м2.
Рабочая поверхность мембран в
одном модуле Гм равна произведению
F3 на число элементов в модуле:
/гм = ^«э= 1,315-5 = 6,57 м2.
Примем, что аппарат состоит из
двух модулей. Тогда рабочая поверх-
ность мембран в аппарате
Fa=2FM = 13,14 м2=»13 м2.
Сечение аппарата, по которому
проходит разделяемый раствор,
£ = п 8 (Г - 0,05) =
= 5 5 • 10"4 • 0,9 = 2,25 • 10”3 м2.
Общее число аппаратов в мемб-
ранной установке
n = F/Fa = 1900/13 = 146.
Секционирование аппаратов в ус-
тановке. Проведем секционирова-
ние аппаратов в установке, т.е. оп-
ределим число последовательно со-
единенных секций, в каждой из ко-
торых разделяемый раствор подает-
ся одновременно (параллельно) во
все аппараты.
Необходимость секционирова-
ния обусловлена тем, что при па-
раллельном соединении всех аппа-
ратов велико отрицательное влия-
ние концентрационной поляриза-
ции, а при последовательном со-
единении чрезмерно велико гидрав-
лическое сопротивление потоку раз-
деляемого раствора.
При секционировании будем
исходить из условий примерного
равенства средних скоростей разде-
ляемого раствора в каждом аппара-
те каждой секции и постоянства
снижения расхода по длине аппа-
рата:
Д=(Д, + 4)/2И/= const; (2.71)
? = Ди/^,= const, р72)
где LJL*.— соответственно началь-
ный и конечный расход разделяе-
мого раствора в Z-й секции;
698
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных в д
п. — число аппаратов в z-й сек-
ции.
Для упрощения расчетов в вы-
ражении (2.71) вместо средней ско-
рости используем средний массо-
вый расход разделяемого раствора
в каждом аппарате z-й секции Д,по-
скольку плотность раствора в про-
цессе концентрирования меняется
незначительно, а сечение аппара-
тов постоянно.
Представим расход раствора на
выходе из секции как разницу меж-
ду расходом раствора на входе в сек-
цию и расходом пермеата в секции
(при этом расход пермеата в каж-
дом аппарате £па будем считать по-
стоянным, равным расходу при
средней удельной производительно-
сти мембран):
L = L L п., (2.73)
Подставляя в соотношение (2.73)
значение £к/ из выражения (2.72) и
решая преобразованное уравнение
относительно числа аппаратов в
z-й секции, получим:
«,= £„,(1-1/?)^. (2.74)
Выражение (2.74) определяет
число аппаратов в каждой секции,
отвечающее принятому значению q.
Начальный расход разделяемо-
го раствора в каждой секции, на-
чиная со второй, равен конечному
расходу в предыдущей секции:
= А „-»• (2-75)
Отсюда с учетом выражения
(2.72), зная расход исходного раство-
ра £н, получим:
А, = А. <,-»/? “W"'- (2-76)
Преобразуем выражение (2.74) с
учетом соотношения (2.76):
(2.77)
Тогда для первой секции
«,= £ (1-1/^)/£11а. (2.78)
Сравнивая соотношения (2.77) и
(2.78), можно увидеть, что
л, = njq (2.79)
Проверим справедливость усло-
вия (2.71), т.е. соблюдение постоян-
ства среднего расхода (скорости) в
каждом аппарате каждой секции:
W+Д,/(<?'-’/<?)_
' 2п,
= (2.80)
2(9-1) '
Отсюда видно, что с учетом
принятых допущений условие (2.71)
соблюдается.
Для проведения операции сек-
ционирования необходимо выбрать
• допустимое снижение расхода по
длине аппарата q. Быстрое сниже-
ние расхода разделяемого раствора
при его течении по аппарату (вслед-
ствие образования пермеата) может
приводить к осаждению на поверх-
ности мембран взвешенных микро-
частиц, что ухудшает характерис-
тики разделения. С другой стороны,
небольшое изменение расхода по
длине аппарата возможно лишь при
последовательном соединении всех
аппаратов или же при чрезмерно
большом числе секций, что приве-
дет к значительному гидравличес-
кому сопротивлению. Поэтому вы-
бор величины q должен являться
задачей технико-экономического
расчета. Упрощенно значение q мож-
но найти, исходя из оптимального
расхода разделяемого раствора, по-
даваемого в аппарат с модулями
определенного типа. При этом под
699
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
оптимальным понимают такой рас-
ход, который обеспечивает прием-
лемое снижение концентрационной
поляризации при относительно не-
большом гидравлическом сопротив-
лении. Для модулей ЭРО-Э-6,5/900
экспериментально установлено,
что оптимальный расход составляет
1000 л/ч (0,278 кг/с).
Тогда число аппаратов в первой
секции можно найти, разделив рас-
ход исходного раствора на значение
оптимального расхода для каждого
аппарата: пх = 5,56/0,278 = 20
Из формулы (2.78) найдем зна-
чение q, соответствующее данному
значению пх.
1 - 1/9 = Л, /Д„
откуда
^=1/(1 -л,£па /£) =
1/(1 - /£и) =
= 1/(1 - 20 2,25 IO"3 13/5,56) =
= 1,117
Далее, используя это значение q,
по формуле (2.79) определим число
аппаратов в последующих секциях:
пг = 20/1,117 = 17,9 = 18;
п3 = 20/1,1172 = 16,1 = 16;
л4 = 20/1,1173 = 14,4 = 14,
и5 = 20/1,1174 = 12,9= 13;
л6 = 20/1,117s = 11,5= 12;
л7 = 20/1,1176 = 10,3 = 10;
п& = 20/1,1177 = 9,3 = 9;
я, = 20/1,1178 = 8,3 = 8;
я10 = 20/1,117’= 7,4 = 7;
«и = 20/1,11710 = 6,7 = 7;
л12 = 20/1,117п = 6;
л13 = 20/1,11712 = 5,3 = 5;
л|4 = 20/1,117” = 4,8 = 5.
Суммируя число аппаратов, за-
мечаем, что
=145, а 2^=150,
<=) i=i
те. в случае 13 секций недостает
одного аппарата до общего числа
146, а в случае 14 секций появляет-
ся четыре избыточных аппарата.
Ограничимся 13-ю секциями, доба-
вив один аппарат к первой секции.
(Поскольку в первой секции уста-
новлено больше всего аппаратов, то
изменение их числа на единицу
мало отразится на скоростях пото-
ков. В общем случае, если возник-
нет необходимость перераспределе-
ния двух и более аппаратов, сле-
дует добавлять или убавлять их про-
порционально рассчитанному чис-
лу аппаратов в секциях.)
На основании полученных дан-
ных имеем:
Секция Число аппаратов
в секции
1 21
2 18
3 16
4 14
5 13
6 12
7 10
8 9
9 8
10 7
11 7
12 6
13 5
Расчет наблюдаемой селективнос-
ти мембран. Наблюдаемую селектив-
ность рассчитываем по формуле
,gV=Up i8^T’ <2-81>
700
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
где U — скорость движения раство-
ра по направлению к мембране,
вызванного отводом пермеата;
0 — коэффициент массоотдачи
растворенного вещества от поверх-
ности мембраны к ядру потока раз-
деляемого раствора.
Коэффициент массоотдачи 0
определяем из диффузионного кри-.
терия Нуссельта Nu'. При расчетах
будем считать канал, по которому
движется разделяемый раствор,
полым, т.е. пренебрежем влиянием
на массообмен сепарирующей сет-
ки. При этом мы вносим некоторую
погрешность в сторону занижения
наблюдаемой селективности, что
обеспечивает определенный ее за-
пас на возможные дефекты в мем-
бране.
Проведем расчеты при средних
значениях рабочих параметров ус-
тановки.
Средняя удельная производи-
тельность G — 2,25 10“3 кг/(м2 • с);
средняя концентрация
=
= (0,8 + 3,2)/2 = 2 % (мае.).
Средняя линейная скорость дви-
жения разделяемого раствора в ка-
налах мембранных аппаратов
w = (wH + wK)/2 =
=[4/(рЛ«.)+4/(рЛ.«.)1/2,
где — расход концентрата. Под-
ставив значения, получим:
и> = [5,56/(1004-2,25- 10~3-21) +
+1,28/(1023 • 2,25 -10"3 • 5)]/2 =
= 0,114 м/с.
Значения плотности р и нужные
для последующих расчетов значения
коэффициентов кинематической
• вязкости v и диффузии D находим
по справочным данным.
Определим режим течения ра-
створа. Эквивалентный диаметр
кольцевого канала
J3 = 25c = 2-5- 10-4 = Ь 10‘3 м.
Критерий Рейнольдса
Re = wcLJv =
=0,114 • 1 • 10-3/(0,934 • IO6) = 122.
Таким образом, в аппаратах ре-
ализуется ламинарный режим тече-
ния разделяемого раствора.
Для нахождения среднего по
длине канала значения Nu' в слу-
чае ламинарного потока в щелевых
и кольцевых каналах можно исполь-
зовать критериальное уравнение:
Nu' = 1,67 Re0M.(Pr')0,33 (4/003, (2.82)
где Рг7 = v/D — диффузионный кри-
терий Прандтля;
I — длина канала, равная шири-
не пакета.
Подставив численные значения,
получим:
Р/ = 0,934 • 10-б/(1,281 • IO’9) = 729;
Nu' = 1,67 • 1220’34 • 7290 33( 1 • 10~3/
/0,83)0>3= 10,25.
Коэффициент массоотдачи
0 = Nu'4/Ч =
10,25 • 1,281 • 10-9/(1 • IO’3) =
= 1,31 • 10"5 м/с.
Поперечный поток
i/=G/p = 2,25-10-71014 =
= 2,219- 10"6 м/с.
Теперь рассчитаем наблюдаемую
селективность по формуле (2.81):
, 1-ф 2,219-Ю"6 , 1-0,945
ф 2,3-1,31-Ю-5 0,945 ’
откуда ф = 0,932.
701
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Проверим пригодность выбран- •
ной мембраны. Для этого по фор-
муле (2.66) определим концентра-
цию соли в пермеате, используя по-
лученное значение наблюдаемой
селективности:
xj = 0,008 (1 - 4~ <* - о-932»/0-932)/
/(1 - 4“1/0-932) =
= 0,000994 кг соли/кг раствора.
По формуле (2.67) найдем рас-
ход пермеата:
Ln = 5,56 (1 - 4“,/0>932) = 4,3 кг/с.
Потери соли с пермеатом
4,3 • 0,000994 = 0,00427 кг/с,
что в процентах от исходного содер-
жания составляет 0,00427 • 100/0,0445 =
= 9,6 %. Это значение меньше до-
пустимого (10 %), поэтому нет не-
обходимости перехода к более се-
лективным мембранам.
Уточненный расчет поверхности
мембран. Рассчитаем удельную произ-
водительность мембран по формуле
(2.69) с учетом осмотического давле-
ния раствора у поверхности мембра-
ны и пермеата. Необходимые для рас-
чета концентрации х3 и х2 найдем сле-
дующим путем. Согласно определе-
нию,
Ф^х,— х2)/х,;
Фи = (*з - *з)/ *з-
Отсюда для каждого поперечного
сечения можно записать:
х2 = (1 — Ф) х, = (1 — фи) х3;
Х3 = */0 “ Фи)-
Рассмотрим два крайних сечения.
Сечение на входе в аппараты
первой секции:
х2н = (1 - Ф) х1н = (1 - 0,932) 0,008 =
= 0,000544 кг соли/кг раствора;
*3« = /О “ Ф„) =
= 0,000544/(1 - 0,945) =
=0,00989 кг соли/кг раствора.
По графику (см. рис. 2.132) находим:
л3н = МПа;
л,и = 0,03 МПа;
G„ = Л [Др - (л3н - nJ] =
= (О</Др)[Др - (я3„ - л!н)[ =
= Go [1 - (я3и - л2н)/Др] =
= 3,0 • 10-’[1 - (0,60 - 0,03)/5] = =
2,66-10-3 кг/(м2-с).
Сечение на выходе из аппара-
тов последней секции:
Хз. = (1 - Ф) =
= (1 - 0,932) 0,032 =
=0,00218 кг соли/кг раствора;
*3. = Х2. Л1 - Фи) =
= 0,002176/(1 - 0,945) =
= 0,0396 кг соли/кг раствора;
л3к = 2,40 МПа;
л2к = 0,12 МПа;
GK = 3,0 • 10“3[ 1 - (2,40 - 0,12)/5] =
= 1,63 10'3 кг/(м2- с).
Выразим удельную производи-
тельность в виде функции от кон-
центрации раствора по уравнению:
G = Go- cxv (2.83)
где с — константа для данной сис-
темы.
Найдем значение с для крайних
сечений:
= «Ь - QAm =
= (3,0 - 2,66) 10-3/0,008 = 0,0425;
ск ~ (GQ — Ск)/х1к =
= (3,0 - 1,63)10-3/0,032 = 0,0428.
Разница между полученными
значениями, выраженная в процен-
тах, составляет:
(ск - с„) 100/ск =
= (0,0428 - 0,0425)100/0,0428 = 0,7 %.
702
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Это расхождение невелико, по-
этому уравнение (2.83) применимо ко
всей установке при использовании
среднеарифметического значения с:
с = <сн + с«)/2 =
= (0,0425 + 0,0428)/2 = 0,0426.
Тогда удельная производитель-
ность G = 0,003 — 0,0426хг
Рабочую поверхность мембран
можно определить по формуле:
_ 4*;* у dx,
Ф (2-84)
Если бы разница между сн и ск
превысила 20 %, то уравнение (2.84)
нельзя было бы применять во всем
диапазоне концентраций. Тогда сле-
довало бы разбить интервал от х1н
до х1к’ на несколько частей, найти
для каждой части среднее значение
с и рассчитать рабочую поверхность
каждой части отдельно.
Значение интеграла в формуле
(2.84) находят методом численного
или графического интегрирования.
Если селективность ф > 0,9, то с до-
статочной для практики точностью
можно использовать аналитическое
решение уравнения (2.84), получа-
емое при ф = 1:
I у * 1 ,
р - н Ь У
<Л> (2.85)
х[- -— In + -----L],
(70 (<70 - crI(, X х1к
В нашем случае ф = 0,9345 > 0,9,
поэтому воспользуемся уравнением
(2.85):
5,56-0,008 г 0,0426
F = —---------[—’------х
0,003 0,003
(0,003 - 0,0426 • 0,032)0,008
П (0,003 - 0,0426 0,008)0,032 +
+-----------1 = 1785 м2.
0,008 0,032
Расхождение со значением, по-
лученным в первом приближении,
составляет (1900 — 1785) 100/1785 =
= 6,44 %.
Полученная разница не превы-
шает 10 %, поэтому перерасчета не
делаем. Если бы расхождение пре-
высило это значение, необходимо
было бы заново определить число
аппаратов, провести секционирова-
ние и расчет наблюдаемой селек-
тивности, определить рабочую по-
верхность мембран и сопоставить ее
с полученной в предыдущем рас-
чете.
Расчет гидравлического сопротив-
ления. Гидравлическое сопротивле-
ние необходимо рассчитать для оп-
ределения фактического давления
в аппаратах обратного осмоса (зна-
ние которого требуется при мехат
нических расчетах) и потребного
напора насоса.
Развиваемое насосом давление Дрн
расходуется на создание перепада ра-
бочего давления через мембрану Др,
преодоление гидравлического со-
противления потоку разделяемого
раствора в аппаратах Дра и потоку
пермеата в дренажах Дрд, а также
на компенсацию потерь давления на
трение и местные сопротивления в
трубопроводах и арматуре Дрп, и
подъем раствора на определенную
геометрическую высоту Дрг:
Дрн = Др + Дра + Дрд + дрп + дрг.
. (2.86)
Последней составляющей в ус-
тановках обратного осмоса можно
пренебречь ввиду ее малости по
сравнению с остальными. Потери на
703
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
трение и местные сопротивления в
трубопроводах и арматуре зависят
от компоновки аппаратов и исполь-
зуемой арматуры. Для практических
нужд можно приближенно считать,
что Дрп составляет 10 % от Дра. Та-
ким образом, выражение (2.86) пре-
образуется к виду:
Дри = Др + Дра + Дрд + &ра + 0,1 Дра.
(2.87)
Гидравлическое сопротивление
при течении жидкости в каналах,
образованных сеткам и-сепаратора-
ми и дренажным слоем, можно оп-
ределять по формулам:
ДЛ = дАм£р <2-88)
-Ч = (289)
где Дрпк — гидравлическое сопро-
тивление полых каналов;
и — коэффициенты, зави-
сящие от вида сепарирующей сетки
и дренажного материала. Обычно
= 5-10, = 100-200. Для рас-
сматриваемых рулонных модулей по
экспериментальным данным = 5,6.
Значение Дрпк определяют на
основе общего выражения
4Р„. . (2.90)
“э 2
При ламинарном режиме тече-
ния в кольцевых и щелевых каналах
X = 96/Re. Тогда
Арпж = 96/pw2/(2Red3) =
=96v/pv^/(2wJ3rf3) = 48v/pH/d32.
(2.91)
Определение &рЛ. Раствор течет от
первой до последней секции в ка-
налах кольцевого сечения вдоль оси
аппаратов. Общая длина канала I
равна произведению числа секций,
числа модулей в аппарате и длины
704.
пути в модуле, равной ширине мем-
бранного пакета: / = 13 • 2 • 0,83 =
= 21,6 м.
Поскольку скорость, плотность
и вязкость разделяемого раствора
мало меняются от первой к послед-
ней секции, подставим в формулу
(2.91) среднеарифметические значе-
ния этих параметров на входе в пер-
вую секцию и на выходе из послед-
ней:
Др к = 48 • 0,934.10"6 • 1014 • 21,6 х
х 0,114/(1 • 10'6) = 112 000 Па;
Дра = 112 000 • 5,6 — 627 000 Па.
Определение &рд. Пермеат прохо-
дит в каналах, образованных дре-
нажным слоем, причем его скорость
изменяется от нуля на внешней по-
верхности элемента (спирали) до
максимального значения при входе
в пермеатоотводящую трубку. Общая
длина канала равна длине пакета,
а ширина — ширине пакета за вы-
четом частей, используемых для
склеивания.
Поскольку дренажный матери-
ал характеризуется значительно бо-
лее крупными порами, чем мате-
риал подложки, его сопротивление
во много раз меньше, и можно счи-
тать, что пермеат течет только по
каналу, образованному дренажной
сеткой (5Д — 3 • 10-4 м).
Эквивалентный диаметр (в пе-
ресчете на полый канал) равен:
d = 25п = 6 • 10‘4 м.
э д
Перепад давления в произволь-
ном сечении на участке бесконеч-
но малой длины для полого канала
составит:
dp = 48vpwrf//J32. (2.92)
Скорость в произвольном сече-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
нии связана с длиной канала сле-
дующим образом:
G-2ft,-2-0,05)1 = 2G/
p(i„ -2-0,05)8, р8,’и’^
где Ьа — 2 • 0,05 — ширина канала,
представляющая собой ширину мем-
бранного пакета за вычетом части, ис-
пользуемой для склеивания пакетов;
2(6д — 2 - 0,05)/ — рабочая поверх-
ность мембраны от внешней поверх-
ности спирали до произвольного
сечения на расстоянии /;
выражение (ЬД — 2 • 0,05)5д — пло-
щадь поперечного сечения канала.
Подставим выражение (2.93) в
соотношение (2.92):
dp - 48- -dl = 96-т— al.
Учитывая, что 5д = rf/2, получим:
dp = 192v Gl dl/d*.
Проинтегрируем левую часть от
0 до Дрпк, а правую — от 0 до (/п —
— 0,05):
Afc. vC(/"~r'0S>
J dp = 192—j- | l-dl; (2.94)
0 “э 0
d’ 2 d?
Проведем расчет по формуле
(2.94), используя среднеарифмети-
ческое значение удельной произво-
дительности мембран:
G = «?н + Q/2 =
. = (2,66 • 10"3 + 1,63-10’3)/2 =
= 2,14 • 10-3 кг/(м2 • с);
к = 96 • 0,9 • 10’6- 2,14- 10“3х
х (0,95 - 0,05)2/(6 • 10“4)3 = 693 Па.
Примем £2 = 150. Тогда Дрд = 693 х
х150 = 104 000 Па.
Определим давление, которое
должен развивать насос, по форму-
ле (2.87):
Др = 5 • 106 + 0,627 • 106 + 0,104 х
х 1б6 + 0,1 • 0,627 • 106 = 5,79 • 106 Па.
Напор насоса (при плотности
исходного раствора рн)
Я = ApH/(p„g) =
= 5,79 • 106/(1004 • 9,81) = 588 м.
На основе полученных данных
подбираем насос.
2.8. Дегазационное оборудование
Дегазационные установки приме-
няются для удаления растворенных
газов из сточных вод. Наличие газов
затрудняет очистку и использование
сточных вод, вызывает или усилива-
ет коррозию конструкционных мате-
риалов трубопроводов и сооружений,
а также придает сточным водам не-
приятный запах. При дегазации чаще
всего из сточных вод удаляются кис-
лые (СО2, H2S, SO2, SO3, NO2) или
щелочные (NH3, СН3, NH2) газы.
Дегазацию сточных вод осущест-
вляют химическими (с применением
реагентов) или физико-химическими
методами (нагреванием и вакуумиро-
ванием) и, как указывалось выше,
продувкой воздухом — аэрацией.
Химические методы дегазации
сточных вод применяют при низ-
кой концентрации газов в воде, не-
целесообразности или невозможно-
сти их утилизации и при условии,
что продукты обработки не препят-
ствуют дальнейшей очистке или
использованию сточных вод. При
химическом методе дегазации сточ-
ные воды можно обрабатывать ра-
створенными (щелочными или кис-
лыми) или газообразными реаген-
тами либо поглотительными масса-
ми (например, гидратами окислов
705
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
железа). В качестве реагентов при-
меняют известковое молоко, соду,
едкие щелочи, аммиак и т.д., а так-
же различные кислоты.
В тех случаях, когда растворенные
газы являются восстановителями (на-
пример, сероводород, аммиак и т.д.),
дегазацию осуществляют сильными
окислителями (хлор, озон) или элек-
трохимическим методом. Дегазацию
жидкими реагентами производят в
емкостных аппаратах с мешалками, а
газообразные реагенты продувают че-
рез сточные воды под избыточным
давлением в колоннах с насадками.
Физико-химические методы дега-
зации включают нагревание или ва-
куумирование сточных вод. При на-
гревании или снижении давления
растворимость газов резко сни-
жается, вследствие чего происходит
их выделение из сточных вод.
Аэрацию осуществляют за счет
движения потока воздуха над зер-
калом обрабатываемой сточной
воды (реаэрация) либо интенсив-
ным смешением воздуха с обраба-
тываемой сточной водой, применяя
барботаж или разбрызгивание.
Удаление газов из сточных вод
аэрацией возможно только в том
случае, если парциальное давление
удаляемого газа в воздухе меньше
парциального давления над поверх-
ностью воды. Скорость удаления га-
зов при прочих равных условиях за-
висит от коэффициента диффузии
газа в воде (табл. 2.48).
При других температурах коэф-
фициент диффузии D(f) определя-
ется по формуле:
D, = Z)20[ I + 0,02(/ - 20)].
В сточных водах целлюлозно-бу-
мажной, нефтеперерабатывающей,
анилинокрасочной промышленно-
706
Таблица 2.48
Коэффициенты диффузии Z)20
некоторых газов в воде
при температуре 20 °C
Газ Значения коэффициен- тов £>20 • Ю'6, м2/ч
Двуокись углерода, закись азота 6,4
Хлор,сероводород 5,8
Хлористый водород (12 °C) 8,3
Водород 1,9
Азот 6,9
Кислород 7,5
Аммиак 6,6
сти, а также в производстве вис-
козного волокна содержится боль-
шое количество сероуглерода.
На установках для удаления
сероводорода аэрацией сточная вода
подкисляется в смесителе серной
или соляной кислотой (для перево-
да связанного сероводорода в сво-
бодный) и подается в верхнюю часть
десорбера с насадкой из колец Ра-
шига. Десорбер снизу продувается
сжатым воздухом, очищенная вода
сливается, а смесь воздуха и серо-
водорода поступает в скруббер, оро-
шаемый поглотительным щелочным
раствором. В результате поглощения
сероводорода происходит очистка
воздуха и образуется концентриро-
ванный раствор сульфидов, который
затем утилизируется.
Удельную нагрузку на дегазатор с
насадкой из колец Рашига принима-
ют равной 40 м3/(м2 • ч), расход воз-
духа — 20 м3 на 1 м3 очищаемой воды.
Необходимую поверхность насад-
ки F (м2) определяют по формулам:
F=g/^Cp; (2.95)
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
QIC -С )
О’ = V HCX ^ост 7 .
о
(2.96)
1000
760
с --— 04.4 - (2.97)
5,, - • 50,7 +-----
HlS со- 0,324
где g — количество удаляемого се-
роводорода, кг/ч;
Q — расход сточных вод, м3/ч;
Снсх — исходная концентрация се-
роводорода в очищаемой воде, мг/л;
— остаточная концентрация
сероводорода, принимается равной
0,1 мг/л;
К — общий коэффициент десорб-
ции, м/ч;
‘S'hjS— растворимость сероводо-
рода в воде, кг/м3 (приводится в
справочниках физико-химических
величин);
со — площадь поперечного сече-
ния дегазатора, м2;
ДСср — средняя движущая сила
десорбции, кг/м3, принимается по
рис. 2.133.
Объем загружаемых колец Ра-
шига W (м3) определяют по формуле:
= /7/,
ДСср, кг/м>
Рис. 2.133. График для определения средней
движущей силы десорбции при концентра-
ции сероводорода на выходе 0,1 мг/л:
Снет — исходная концентрация сероводорода,
мг/л; ДСср — средняя движущая сила десорб-
ции, кг/м3.
где f — площадь поверхности 1 м3
насадки из колец Рашига.
Высоту загрузки колец (в м) оп-
ределяют по формуле
h = W/f.
Очистка сточных вод от серово-
дорода путем окисления кислородом
воздуха осуществляется при атмос-
ферном давлении в присутствии ка-
тализаторов либо при повышенных
давлении и температуре.
На рис. 1.134 приведена схема ус-
тановки очистки сточных вод от
сероводорода путем окисления его
в присутствии катализатора.
Серосодержащие сточные воды,
например сернистые щелока, обра-
батывают в аэрационном бассейне,
где их продувают сжатым воздухом
в присутствии катализаторов (же-
лезной стружки, графитовых мате-
риалов и др.). При этом большая
часть серосодержащих соединений
окисляется до элементарной серы,
остающейся в сточной воде, а часть
сероводорода отдувается с воздухом.
Обработанную сточную воду отво-
Рис. 2.134. Схема установки очистки сточ-
ных вод от сероводорода путем его окис-
ления в присутствии катализатора:
1 — сточная пода; 2 — аэрационный бассейн;
3 — сжатый воздух; 4 — очищенная вода; 5 —
брызгоулавливатель; 6 — адсорбер; 7 — очи-
щенный воздух; 8 и 9 — емкости для сбора
сульфита аммония; 10 — холодильник; 11 —
конденсатор; 12 — кипятильник; 13 — цент-
рифуга
707
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
дят на дополнительную очистку от
серы, а отработанный воздух в сме-
си с сероводородом подают на спе-
циальную обработку. Вначале смесь
через брызгоулавливатель поступа-
ет в адсорбер, где сероводород по-
глощается активированным углем,
очищенный воздух сбрасывается в
атмосферу. Для регенерации угля ис-
пользуют раствор сульфата аммо-
ния, подаваемый насосом из емко-
стей. После окончания регенерации
адсорбер продувается острым паром.
Отработанный раствор сульфата ам-
мония подают в кипятильник для
разделения (регенерации). Парогазо-
вую смесь (Н2О, NH3 и H2S) ох-
лаждают, конденсируют и направ-
ляют в сборный бак регенерата, а
суспензию серы из кипятильника
подают на центрифугу для выделе-
ния серы.
При проектировании установки
следует принимать следующие расчет-
ные данные: продолжительность кон-
такта воды с воздухом — 60—90 мин;
расход воздуха — 10—12 м3/м3; коэф-
фициент пористости железной
стружки — 0,4; степень очистки во-
ды - 95-97 %.
Технологическая схема установ-
ки окисления сероводорода кисло-
родом воздуха под давлением пред-
ставлена на рис. 2.135.
Серосодержащие сточные воды
через расходомер подают в тепло-
обменник, где они подогреваются
до температуры 100° С, а затем по-
ступают в трубчатый реактор. По
ходу движения воды в реактор по-
дают сжатый воздух под давлением
1,5 МПа. При указанных температу-
ре и давлении в реакторе серо-
содержащие соединения окисляют-
ся до сульфатов. После реактора
смесь сточной воды с воздухом по-
дают в сепаратор, где происходит
их разделение. Количество подавае-
мого воздуха должно составлять по
кислороду 200 % ХПК сточных вод.
Степень очистки по сернистым со-
единениям составляет 90 %. ХПК
сточных вод снижается на 60—75 %.
Растворенную в сточных водах
углекислоту удаляют, как правило,
в пленочных дегазаторах. Расход воз-
Рис. 2.135. Технологическая схема установки очистки сточных вод от серосодержащих
соединений путем окисления под давлением:
1 — расходомер; 2 — насос; 3 — теплообменник; 4 — трубчатый реактор; 5 — сепаратор; 6 —
емкость; 7 — насос; / — сточная вода; // — пар; III — сжатый воздух
708
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
духа на отдувку углекислоты состав-
ляет 30 м3 на 1 м3 сточных вод.
Аммиак из сточных вод удаляют
методом нагрева воды до 100—105 °C
и продувкой водяным паром илИ
воздухом. Расход пара на 1 кг ото-
гнанного аммиака составляет 1200 кг.
Растворенный сероуглерод чаще
всего удаляют из сточных вод в бар-
ботажных аппаратах за счет подачи
в них сжатого воздуха.
В практике дегазации чаще все-
го используют насадочные, струй-
ные и пленочные дегазаторы; при
этом они могут работать под ваку-
умом, избыточным и атмосферным
давлением.
Рис. 2.136. Вакуумный дегазатор:
/ — подвод воды; 2 — отвод газов; 3 —
распределительная тарелка; 4 — отвод очищен-
ной (дегазированной) воды; 5 — патрубки во-
домерного стекла
Общий вид насадочного дегаза-
тора приведен на рис. 2.136.
При больших расходах сточных
вод в качестве дегазаторов могут при-
меняться колонные насадочные и
тарельчатые аппараты, приведенные
в томе 1 настоящего Справочника.
Большой опыт создания дегазаци-
онного и деаэрационного оборудова-
ния накоплен в теплоэнергетике.
На рис. 2.137 приведена конст-
рукция пленочного деаэратора. Про-
цесс дегазации происходит в тон-
ком слое пленки, стекающей по по-
верхности пластин или труб. Ско-
рость движения встречного потока
газа не должна превышать преде-
лы, при которых начинается раз-
рушение пленки.
На рис. 2.138—2.139 приведены
различные конструкции струйных
деаэраторов.
В струйных дегазаторах достига-
ется большая поверхность контакта
фаз, что обеспечивает высокую ин-
тенсивность процесса дегазации.
Рис. 2.137. Пленочный деаэратор
709
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Рис. 2.138. Деаэраторные колонки струйного типа:
а — с сегментными полками; б — с симметрично-сегментными полками; в — с круглыми и
кольцевыми тарелками; 7 — штуцер подачи воды на деаэрацию; 2 — штуцер подвода пара; 3 —
штуцер вывода деаэрируемой воды; 4 — штуцер отвода выпара; 5 — гаситель струи
Рис. 2.139. Схемы струйных деаэраторов:
а, б — атмосферного (повышенного) давления; в — вакуумного деаэратора; 7 — вода на деаэ-
рацию; 2 — пар; 3 — выпар; 4 — перегретая вода; 5 — деаэрированная вода
710
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Расчет деаэратора
(по В. С, Галустову)
Требуется разработать атмосфер-
ный деаэратор производительностью
300 т/ч. Вода поступает на деаэрацию
с температурой 50 °C и содержит рав-
новесное количество кислорода и
диоксида углерода (примерно 6,3 и
0,7 мг/л соответственно). Перепад
давления воды на форсунках рж ра-
вен 0,3 МПа, а корневой угол факе-
лов р = 40°. Выпар принимается рав-
ным 1,5 кг на 1 т деаэрируемой воды.
Греющая среда — пар отбора с дав-
лением 0,105—0,12 МПа.
1. Из теплового баланса найдем
требуемый расход греющей. среды:
1) тепловой баланс деаэратора:
Q, + Q2 = Q3 + Q4 + Q5,
где Qj = (?вЛв — количество тепло-
ты, подведенное с обрабатываемой
водой, кДж/с;
Q2 = Gnha — количество тепло-
ты, подведенное в аппарат с грею-
щим паром;
(?, = G„ h . — количество тепло-
ты, отводимое из деаэратора с де-
аэрированной водой;
Q4 = ^выЛып ~~ количество теп-
лоты, отводимое с выпаром;
Q5 — потери теплоты в окружа-
ющую среду;
Gn’ “ Расходы по-
ступающей на обработку воды, гре-
ющего пара, деаэрированной воды
и выпара соответственно;
А.. Ап> Ам> А.» - энтальпии воды,
поступающей на обработку, грею-
щего пара, деаэрированной воды,
выпара;
2) теплота, подводимая с обра-
батываемой водой:
Qi = бвЛв = 300 • 103 - 293/3600 =
= 24 417 кДж/с;
3) теплота, отводимая с выпаром:
а = G h =
4 выл вып
= (7В • 10“3 • 1,5 • 2685/3600 = 335 кДж/с.
Здесь энтальпия выпара приня-
та равной энтальпии насыщенного
водяного пара при абсолютном дав-
лении в аппарате 0,12 МПа;
4) потери теплоты в окружаю-
щую среду найдем из уравнения
теплоотдачи:
Q5 = aF(t — Q,
где a — коэффициент теплоотдачи от
изоляции деаэратора к окружающему
воздуху, примем равным 30 Вт/(м2 • К);
F — площадь поверхности аппа-
рата (с учетом известных решений
примем равной 25 м2);
(т — температура на поверхнос-
ти изоляции (согласно требованиям
техники безопасности, не должна
превышать 45 °C, т.е. tm = 45 *С);
tBO3 “ температура окружающего
воздуха (примем равной температу-
ре, установленной санитарными
нормами для переходного периода
года, 'воз = 22 °с>:
Qs = 30-25• КГ3 (45 - 22) = 17,3 кДж/с;
5) из материального баланса
выразим связь расхода греющего
пара и деаэрированной воды:
G + G = G + G ,
в л еып д.в’
отсюда
С? = G + G — G = G + 83,4 кг/с;
Д.В В П ВЫЛ П 7/7
6) подставив полученное выра-
жение для Gaa в тепловой баланс,
найдем расход пара:
24 417+ (7 2685 =
(Gn + 83,4) • 425 + 355 + 17,6;
Gn = 5,04 кг/с или И = (7П /рп = 8,4 м3/с;
711
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
количество деаэрированной воды:
бп „ ~ 88 кг/с.
Отметим, что при данных пара-
метрах расход выпара составляет
примерно 2,5 % стехиометрически
необходимого расхода пара.
2. Произведем расчет основных
размеров аппарата:
1) принимаем диаметр сопла
форсунок dc = 20 мм. По номограм-
ме, приведенной на рис. 2.140, на-
ходим расход бф через форсунку,
бф ~ 20 м3/ч; отсюда находим необ-
ходимое число форсунок иф =
= б/бф = 15 шт.;
2) учитывая уменьшение расхо-
да пара по высоте контактной зо-
ны, принимаем его скорость во
входном сечении vnH = 3 м/с. Тогда
площадь сечения контактной зоны
аппарата
Г„ = W. = 2.8 м2;
3) принимаем конструкцию ап-
парата, показанную на рис. 2.139, б\
4) скорость выпара в сепарацион-
ной трубе увып примем равной 1 м/с.
Объемный расход выпара
V =G р -0,2м3/с.
Далее определяется площадь сече-
ния сепарационной трубы:
Faa - КыЛып = °,2 М2,
отсюда ее диаметр
2>от = (4^„/’')м = 0.5 м;
5) диаметр корпуса аппарата
2’.=V4(f«> + ^.)/" = 2,25 м,
следовательно, ширина кольцевого
зазора равна 0,5 (Da — DKI) - 0,875 м;
6) по номограммам на рис. 2.141
и 2.142 определяем, что минималь-
но необходимая высота контактной
зоны, при которой содержание ра-
створимых газов удовлетворяет нор-
мам ПТЭ, Нкз~ 1,66 м.
рж, МПа
г 1,0
L
'-0,4
-0,3
-0,2
-о,1
- 0,05
м3/с
25-Ada^M
50
1-10~3
5-10~4
1-10~4
5-10~4
0,05-.
:zl-1(T3
°'02^5-1(Ге
Рис. 2.140. Номограмма для определения производительности форсунки в зависи-
мости от перепада давления и диаметра сопла
712
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 2.141. Номограмма для определения концентраций кислорода и диоксида углерода
в деаэрируемой воде при рж = 0,2 МПа и Р = 40е
Рис. 2.142. Номограмма для определения концентраций кислорода и диоксида углерода
в деаэрируемой воде при рж = 0,4 МПа и Р = 40*
713
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Расчет деаэратора
(по И.А. Трубу и О.П. Литвину)
Расчет процесса деаэрации как
процесса массопередачи и нахожде-
ние на основе его размеров деаэра-
торной колонки следовало бы выпол-
нять по уравнению массопередачи:
G = ЛДСД (2.98)
где G — количество газа, удаляе-
мого в деаэраторе;
К — коэффициент массопередачи;
F — поверхность контакта воды
и пара.
Нахождение действительной по-
верхности контакта представляет
трудности. Надежных данных для
определения коэффициента массо-
передачи К в настоящее время не
имеется. Поэтому расчет деаэратора
с нагревом воды в нем производят
на основе уравнений теплопереда-
чи, поскольку параметры теплово-
го процесса легче определить. В теп-
ловой расчет закладывают условия
работы деаэраторной колонки, обес-
печивающие глубокую деаэрацию
воды в вакууме. Такими условиями
являются: выпар не менее 10 кг/т и
недогрев воды не более 0,2 °C. На
основании теплового расчета — рас-
чета нагрева струй определяются
число ступеней деаэраторной колон-
ки и их высота. Диаметр колонки и
размеры поперечных сечений для
прохода пара определяются на ос-
нове гидродинамического расчета.
Для расчета нагрева воды в сво-
бодно падающих круглых струях,
омываемых движущимся паром,
авторами на основе теоретического
анализа получена формула:
St *2
где tn — температура пара, набегаю-
щего на водяную струю, °C;
— температура воды на входе
в струю, “С;
t2 — температура воды на выхо-
де из струи, °C;
d0 — начальный диаметр струи, м;
у, — коэффициент расхода; для
дырчатых тарелок — у, = 0,72;
/ — высота струи, м;
h — высота слоя воды на тарел-
ке, м;
у — опытный коэффициент, за-
висящий от параметров парового
потока.
Коэффициент у вычисляется по
приближенной эмпирической фор-
муле, аппроксимирующей опытную
кривую и дающей некоторый запас
по нагреву круглых струй воды кон-
денсирующимся паром в вакууме.
При и>п2 р" > 0,3:
V = 0,003 (wn2 р")Ч (2.100)
где w(i — скорость пара, набегаю-
щего на водяную струю, м/с;
р" — плотность пара, кг/м3.
Для ускорения расчетов нагрева
круглых струй можно пользоваться
номограммой (рис. 2.143), состав-
ленной по формуле (2.99).
Для расчета нагрева воды в сво-
бодно падающих плоских и цилинд-
рических струях получена формула:
'n ~*2 W
(2.101)
где ф — опытный коэффициент,
зависящий от параметров парового
потока;
/ — высота струи, м;
§0 — начальная толщина струи, м;
w0 — начальная скорость паде-
ния струи воды, м/с.
Значения ф вычисляются по
714
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 2 6 10 14 18 22 26 30
Рис. 2.143. Номограмма для расчета нагрева круглых струй воды конденсирующимся
паром в вакууме
приближенной эмпирической фор-
муле, аппроксимирующей опытную
кривую, дающей некоторый запас
по нагреву плоских и цилиндричес-
ких струй воды конденсирующим-
ся паром в вакууме. При wn2 р"> 0,3:
V = 0,007(wn2p'')0-2, (2.102)
где wn — скорость пара, набегающе-
го на водяную струю, м/с;
р" — плотность пара, кг/м3.
Для ускорения расчетов нагрева
плоских и цилиндрических струй
можно пользоваться номограммой
(рис. 2.144), составленной по фор-
муле (2.101). Формулы (2.99) и
(2.101) являются приближенными,
однако для практических расчетов
они достаточно точны.
Для гидродинамического расче-
та вакуумных деаэраторов получена
формула:
Рис. 2.144. Номограмма для расчета нагре-
ва плоских и циллиндрических струй воды
конденсирующимся паром в вакууме
715
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
=AS^’ (2-103)
где Gn — расход пара, т/ч.
А — коэффициент, имеющий в
диапазоне вакуума 500—700 мм рт. ст.
значения: 54 — при распределении
воды круглыми струями; 43 — при
распределении воды плоскими и
цилиндрическими струями;
5 — сечение для прохода пара, м2;
(7В — расход воды, т/ч.
По этим формулам производит-
ся конструкторский расчет вакуум-
ного деаэратора с нагревом воды в
нем, рассчитываются диаметр и
высота колонки, число и размеры
ступеней. В проверочном расчете с
помощью тех же формул по разме-
рам и заданным параметрам опре-
деляется производительность деаэ-
ратора.
Деаэраторы перегретой воды рас-
считываются с помощью графика
(рис. 2.145), полученного на основе
опытов. По этим данным определя-
ется гидравлическая нагрузка пол-
ного горизонтального сечения ко-
лонки ga в зависимости от давления
в колонке Ра6с и величины перегре-
Рис. 2.145. График для расчета вакуумных
деаэраторов перегретой воды
ва поступающей воды ДЛ При Рабс в
пределах 0,08—0,25 бар и Д/ от 4 до
12 °C гидравлическая нагрузка ко-
лонки находится в пределах 30—
100 т/м2 • ч.
Пример расчета. Произвести по-
верочный расчет колонки вакуум-
ного деаэратора с круглыми и коль-
цевыми дырчатыми тарелками (см.
рис. 2.137, в) по следующим дан-
ным.
Размеры колонки деаэратора (в м):
внутренний диаметр D = 1,8; диа-
метр круглых тарелок d2 = dA = 1,4;
внутренний диаметр кольцевых та-
релок: = 0,8; = 1,1; сливные
отверстия в тарелках dQ= 0,008;
число отверстий в каждой тарел-
ке п = 1500; число ступеней — 4;
высоты ступеней: Ц — 0,40; 12 ~ ~
= /4 = 0,50; высота бортов на всех
тарелках Ло = 0,045.
Температура поступающей воды
Гв = 15° С. Требуемая температура
деаэрированной воды / = 60е С.
В деаэратор поступает сухой насы-
щенный пар.
Задачей поверочного расчета де-
аэратора является: определение про-
изводительности — расхода деаэри-
рованной воды (7Д (т/ч), расхода пара
(7П (т/ч), и нагревов воды по ступе-
ням, обеспечивающих получение
деаэрированной воды с содержани-
ем кислорода не более 0,05 мг/кг.
Расчет. В согласии с опытными
данными получение деаэрированной
воды с содержанием О2 < 0,05 мг/кг
требует расхода выпара 10—12 кг на
одну тонну поступающей воды и не-
догрева воды до температуры кипе-
ния на выходе из колонки Д/< 0,2 °C
при наличии бака-аккумулятора с
вскипанием воды в нем.
716
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Примем для расчета расход вы-
пара (7ВЫП = 0,012 (7В, где (7В — рас-
ход поступающей воды, и недогрев
воды Д/ = 0,2 °C. Температура пара
на четвертой (нижней) ступени:
zn(iv) = + Д/ = 60 + 0,2 = 60,2 °C.
По таблицам насыщенного пара
энтальпия zn(IV) = 2610 кДж/кг
(623,3 ккал/кг), плотность пара
P*n(iv> = 0,132 кг/м3. Расход пара на
деаэратор (7П находим из уравнения
теплового баланса деаэратора:
r gAh -О+~cta)
0,1 =-----7—------------*
где с — теплоемкость воды; с ~ 4,19
кДж/кг • град.
Согласно опытным данным, па-
дение температуры пара по высоте
деаэратора составляет в среднем один
градус на ступень. Тогда параметры
выпара = г - 4 = 60,2 - 4 =
= 56,2 °C. По таблицам насыщенно-
го пара /вып = 2603 кДж/кг:
G (7,-4,19(60-15) +
п 2610-
+0,012(7,(2603 - 4,19-60)
-4,19-6
откуда (7п = 0,092(7в.
Расход деаэрированной воды:
G = G + G — G =
д В п вып
= G + 0,092(7 - 0,012(7 = 1,08(7.
Производительность вакуумно-
го деаэратора определяется по фор-
муле (2.103):
G2,’ = 54Si[^,
VG-w
где (7п(т) — расход пара через гори-
зонтальное кольцевое сечение в
плоскости нижней тарелки.
Согласно опытным данным,
почти весь нагрев воды происходит
на верхних ступенях. На нижней сту-
пени конденсируется 1—3 % пара;
если примем 2 %, тогда (7п(т) =
= 0,98 (7п; 5 — сечение для прохода
пара в количестве. (7п(т):
S = -(D2-Jj) =—(1,82 -1,42) = 1,01 м2;
4 4
(7В(Т) — расход воды на нижней сту-
пени; G.. = G.
7 в(т) д
(0,98-0,092(7, )23 =
54-1,011
0,132
1,08(7,
откуда (7в ~ 135 т /ч.
Производительность деаэратора
(расход деаэрированной воды):
(7д = 1,08 (7в = 1,08 • 135 = 146 т/ч.
Расход пара на деаэратор:
(7„ = 0,092 (7 = 0,092 -135 = 12,4 т/ч,
в том числе расход выпара:
G = 0,012(7 = 0,012-135 = 1,63 т/ч.
ВЫП ’ в ’ ’ '
Расчет нагрева воды по ступе-
ням колонки. Нагрев воды в падаю-
щих линейных круглых струях рас-
считывается по формуле (2.101) или
с помощью номограммы (см. рис.
2.143), что проще.
Для расчета температуры воды /2
на выходе из ступени необходимо
вычислить высоту h слоя воды на та-
релке. Высота h вычисляется по фор-
муле истечения воды из отверстий:
=1X^2^»
где — начальная скорость исте-
чения, м/с;
ц — коэффициент расхода, р. = 0,72;
g — ускорение силы тяжести, g =
= 9,81 м/с2.
717
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
% вычисляем из уравнения рас-
хода воды:
Ga
------= И—-w0,
3600-4
откуда
4G, z
Ж =------Н- (м/с).
° 3600 m/2 и
Для первой (верхней) ступени
4-135 ,
w0 =---------------------= 0,50 м/с;
3600-3,14-0,0082 4500
0,50 = 0,72^2-9,81 А,
откуда h = 0,025 м.
Для четвертой (нижней) ступени
4446 ,
и>0 ---------------------= 0,54 м/с;
0 3600-3,14-0,0082 4500
0,54 = 0,72^2-9,81Л,
откуда = 0,029 м.
Принимаем для всех тарелок
среднее значение h = 0,027 м. Наи-
большая высота слоя воды на та-
релке должна быть ниже высоты
борта тарелки: h < h0, это условие
выдержано.
Высота струй. На первой ступени
4(1) = 4 - А = 0,400 - 0,027 = 0,373,
отношение
U _ 0,373 „ 0
* 1 О»
h Q,QZ1
На остальных ступенях I (П) =
= 4(Ш) = 4 (IV) = 0,500 - 0,027 = 0,473,
отношения
4(П) _ 4(1П) _ 4(IV) _ 0,473 _
h h h ~ 0,027 ” ’ *
Для определения температуры
воды t2 на выходе из ступени необ-
ходимо вычислить коэффициент у
по формуле (2.100):
у = 0,003 (wn2p")°-\.
здесь wn — скорость пара, набегаю-
щего на струи воды в среднем сече-
нии ступени;
р" — плотность пара в этом се-
чении.
Поскольку скорость пара о)п за-
висит от искомого значения темпе-
ратуры воды /2, расчет wn ведем ме-
тодом последовательного прибли-
жения. Задаемся расходом пара,
поступающего на ступень. Вычисля-
ем средний расход пара на ступени
как среднеарифметический из рас-
ходов пара на входе в ступень и вы-
ходе из нее. Находим среднюю ско-
рость пара в ступени. Вычисляем
значение у. Затем по номограмме
(см. рис. 2.143) находим значение
1g~~ ’, откуда вычисляем значе-
‘н ‘2 «,
ние tY Контрольным расчетом слу-
жит уравнение теплового баланса сту-
пени. Если баланс пара не сходится,
то задаемся новым значением расхо-
да пара на ступень. Ведем расчет в
той же последовательности, добива-
ясь минимальной невязки теплового
баланса — не выше 1 %.
Расчет нагрева воды ведем пос-
ледовательно, начиная с первой
(верхней) ступени.
Первая (верхняя) ступень.
Учитывая, что большая доля нагре-
ва воды приходится на верхнюю сту-
пень, задаемся расходом пара на эту
ступень, равным 85 % расхода пара
на деаэратор.
Средний расход пара по ступени
х-, 0,85(7 + G
Чко - 2 ”
Л.85-12.4-И,63=б>06т/ч_
2
718
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Средняя скорость пара
10000.(1)
ЗбООр'5,'
При температуре пара tn =
= 60,2 - 3 = 57,2 °C р;'= 0,116 кг/м3.
Цилиндрическая поверхность в
среднем сечении для набегающего
пара
'4 + 4
2
Вторая попытка. Задаемся рас-
ходом пара на первую ступень, рав-
ным 87 % от расхода пара на деаэ-
ратор, и повторяем расчет.
Средний расход пара по ступени:
= 0,87-12,4^1,63 = /ч
U(D 2
Средняя скорость пара по сту-
пени:
5, = 71
2. I =
с О
1000-6,21
= 3,14
|0,373 =1,29 м2;
2
1000-6,06 ,
vv,n =----------------11,3 м/с:
() 3600-0,116-1,29
у = 0,003(11,32-0,116)03 =0,0067.
,п =----------------11,6 м/с;
п(1) 3600-0,116-1,29
у = 0,003(11,62-0,116)од =0,0068.
Отношение — = 0,86.
do
По номограмме
~ у 0,0067 _ _.
Отношение — = —------= 0,84.
d0 0,0080
По номограмме (см. рис. 2.143)
lg(,(l> -^-=1,07; Д7’,2_ 15 = 11.7,
^п(о ^2(1) 57,2 Г2(1)
откуда /2(|) — 53,6 °C.
Тепловой баланс первой ступени:
Приход тепла:
- с паром G i = 1000 - 0,85 х
х!2,4 - 2605 = 27,4 -10^ кДж/ч;
— с водой GactB = 1000 • 135 • 4,19 х
х15 = 8,48 • 106 кДж/ч
Сумма: 35,88 • 106 кДж/ч.
Расход тепла:
— с выпаром G^ /8ЫП = 1000 • 1,63 х
x2603 = 4,25 • 106 кДж/ч;
— с водой Св(1)с/2(1) = 1000 (135 4-
+ 0,85 • 12,4 - 1,63) - 4,19 • 53,6 =
= 32,2 - 106 кДж/ч_______________
Сумма: 36,45 • 106 кДж/ч.
Невязка теплового баланса —
0,57 • 106 кДж/ч = 1,6 % — велика.
57,2-15 57,2-15
1g--------= 1,09 ---------= 12,3,
57,2-/2(1) 57,2-/2(1)
откуда Г2(|)= 53,8 °C.
Тепловой баланс первой ступени:
Приход тепла:
- с паром = 1000-0,87х
х12,4 • 2605 = 28,05 • 106 кДж/ч;
— с водой GBctB = 1000 • 135 • 4,19х
х15 = 8,48 • 106 кДж/ч
Сумма: 36,53 • 106 кДж/ч.
Расход тепла:
— с выпаром Свып/вып = 1000- 1,63х
х2603 = 4,25 • 106 кДж/ч;
— с водой GB(i)ct2( ~ 1000 (135 +
+ 0,87 • 12,4 - 1,63) - 4,19 • 53,8 =
= 32,5 • 106 кДж/ч
Сумма: 36,75 • 106 кДж/ч.
Невязка теплового баланса —
0,22 • 106 кДж/ч = 0,6 % — допустима.
Вторая ступень. Примем
расход пара на вторую ступень рав-
ным 94 % от расхода пара на деаэ-
ратор.
719
Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки
Средний расход пара по ступеням:
Средний расход пара по ступени:
"0,94 + 0,87
< 2
•12,4 =11,2 т/ч.
^11 (1П) -
" 0,98 +0,94"
< 2 >
•12,4 = 11,9 т/ч.
Средняя скорость пара:
Средняя скорость пара:
1000-11,2 ,
w_nn -----------------= 13,9 м/с,
П(И) 3600-0,121-1,86
(III)
1000-11,9
3600-0,125-1,86
= 14,0 м/с,
где 0,121 — плотность пара при тем-
пературе 58,2 °C;
Л11 +1 4 Л
3,14 ’ ’ -0,473 = 1,86 -
2
\ х 7
цилиндрическая поверхность в сред-
нем сечении для набегающего пара.
у = 0,003(13,92 -0,121) 01 =0,0078.
_ V
Отношение — = 0,98.
“о
По номограмме:
IgS<5> /'<”> =1,56; -^_-,8=36,3,
С (U) — Ч ап 58,2 —12 qij
откуда /2(11) = 58,08 ~ 58,1 °C.
Тепловой баланс второй ступени:
Приход тепла:
- с паром 1000 - 0,94 • 12,4 • 2607 =
= 30,4 • 106 кДж/ч;
— с водой 1000 (135 + 0,87 -12,4 -
- 1,63) - 4,19-53,8 = 32,4-106 кДж/ч
Сумма: 62,8 • 106 кДж/ч.
Расход тепла:
— - с паром 1000 • 0,87 -12,4 • 2605 =
= 28,05 • 106 кДж/ч;
— с водой 1000 (135 + 0,94 • 12,4 -
- 1,63) • 4,19-58,1 = 35,3 - 106 кДж/ч
Сумма: 63,35 • 106 кДж/ч.
Невязка теплового баланса’ —
0,55 • 106 кДж/ч = 0,87 % — допустима.
Третья ступень. Примем рас-
ход пара на третью ступень рав-
ным 98 % от расхода пара на деаэ-
ратор.
где 0,125 — плотность пара при тем-
пературе 59,2 “С;
1,86 — цилиндрическая поверх-
ность в среднем сечении для на-
бегающего пара.
V = 0,003(14,02 -0,125)w =0,0079.
Отношение — = 0,96.
По номограмме (рис. 2.141)
lg^p-—(”°- = 1,60; 59>2~58»1 =39>8>
^(iio_/2cu) 59,2 ~Л(ш)
откуда /2(||1)= 59,1 °C.
Тепловой баланс третьей ступени:
Приход тепла:
— с паром 1000 • 0,98 • 12,4 • 2608 =
= 31,7 -106 кДж/ч;
— с водой 1000 (135 + 0,94 • 12,4 -
- 1,63) -4,19 • 58,1 = 35,3 -106 кДж/ч
Сумма: 67,0 • 106 кДж/ч.
Расход тепла:
— с паром 1000 • 0,94 • 12,4 • 2607 =
= 30,4 • 106 кДж/ч;
— с водой 1000 (135 + 0,98 • 12,4 —
- 1,63) - 4,19-59,1 = 36,0-106 кДж/ч
Сумма: 66,4 • 106 кДж/ч.
Невязка теплового баланса —
0,6 • 10б кДж/ч = 0,9 % — допустима.
Четвертая (нижняя) сту-
пень. Средний расход пара по сту-
пени:
4(iv) = ---т---- -12,4 = 12,3 т/ч.
I X» I
720
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Средняя скорость пара:
1000-12,3 ,
к,пл =--------------= 13,9 м/с,
3600-0,132-1,86
где 0,132 — плотность пара при тем-
пературе 59,2 °C.
V = 0,003(13,92 -0,132)0,3 =0,0081.
_ V
Отношение — = 1,01
“о
По номограмме
= 40,8,
. ^ппу) ^i(iv) .х. 60,2 59,1
ig;———=1’61’ —
Si GV) *2(fV) uu, 4 ‘2 GV)
откуда /2(1V) = 60,1 °C > 60 eC.
Таким образом, заданный нагрев
воды до 1а ~ 60 вС обеспечен. При
этом недогрев воды до температу-
ры кипения < 0,2 °C. Следовательно,
обеспечена требуемая глубина деа-
эрации.
Тепловой баланс четвертой сту-
пени:
Приход тепла:
— с паром 1000 12,4 2610 =
= 32,3 106 кДж/ч;
— с водой 1000 (135 + 0,98 12,4 —
- 1,63) 4,19 -59,1 = 36,0 - 106 кДж/ч
Сумма: 68,3 106 кДж/ч.
Расход тепла:
— с паром 1000 0,98 12,4 2608 =
= 31,7 106 кДж/ч;
— с водой 1000-(135+ 12,4— 1,63)х
х4,19 60 = 36,6 10б кДж/ч________
Сумма: 68,3 10б кДж/ч.
Результаты расчета нагрева воды
по ступеням сведены в табл. 2.49.
Таблица 2.49
Результаты расчета нагрева воды по ступеням
№ ступени Конструктивная высота ступени, мм Активная высота ступени, мм Температура воды, °C Нагрев воды в ступени 6 —6, °с
на входе 6 на выходе 12
1 400 373 15,0 53,8 38,8
2 500 473 53,8 58,1 4,1
3 500 473 58,1 59,1 1,0
4 500 473 59,1 60,0 0,9
721
Глава 3. Оборудование для электрохимических методов очистки
ГЛАВА 3
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ОЧИСТКИ
3.1. Электролизеры
Электролизеры — это устрой-
ства, в которых проводят процессы
электрохимического воздействия на
водные растворы. Общая принципи-
альная схема таких устройств пред-
ставлена на рис. 3.1. Вода поступает
в емкость 2, в которую погружены
два электрода 3, 4, соединенные с
источником тока 5. Под действием
электрического поля положительно
заряженные ионы мигрируют к от-
рицательному электроду — катоду,
а отрицательно заряженные ионы —
к положительному электроду — ано-
ду. На электродах происходит пере-
ход электронов. Катод отдает элек-
троны в раствор, и в приэлектрод-
ном пространстве происходят про-
цессы, связанные с присоединени-
ем электронов к реагирующим час-
тицам, — восстановление. В при-
анодном пространстве протекают
процессы переноса электронов от
реагирующих частиц к электроду —
окисление.
Иногда представленную на рис. 3.1
схему усложняют, разделяя полу-
проницаемой перегородкой (диаф-
рагмой или ионообменной мембра-
ной) катодное и анодное простран-
ства. Тогда поступающая на обработ-
722
ку вода либо последовательно про-
ходит каждую из двух образовавших-
ся камер, либо циркулирует в од-
ной из них.
Электролизеры нашли широкое
применение при очистке сточных
вод гальванических производств, так
как сточные воды содержат разно-
образные ионы металлов, а сама
сточная вода является хорошим
электролитом.
Для увеличения интенсивности
процессов электроизвлечения ме-
таллов из сильно разбавленных по
ионам металла растворов использу-
ют объемные электроды. Принцип
работы электролизеров с такими
Рис. 3.1. Электролизер:
/ — внешняя цепь; 2 — емкость; 3 — анод;
4 — катод; 5 — источник питания
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
электродами заключается в том, что
подвергаемый обработке раствор
пропускают через каналы в теле
объемного электрода, потенциал
которого поддерживают на уровне,
обеспечивающем протекание про-
цесса извлечения с максимально
возможной скоростью, т.е. при пре-
дельной силе диффузионного тока.
Имеются три типа объемных
электродов: пластинчатые, объем-
но-пористые и псевдоожиженные.
В первых электродах двух типов очи-
щенный раствор проходит через
каналы электродов. Пластинчатый
электрод (рис. 3.2) представляет со-
бой блок из пластин, расположен-
ных перпендикулярно аноду и раз-
деленных шайбами таким образом,
что между соседними пластинами
остается зазор для протекания ра-
створа в направлении, перпендику-
лярном протеканию электрическо-
го тока. Условия электролиза выби-
рают такими, чтобы было возмож-
но получать металлы в порошкооб-
Рис. 3.2. Трехмерный катод пластинчатого
типа;
1 — токоподвод; 2 — рама; 3 — пластина
разной форме. Металл удаляют из
нижней части аппарата, где осаж-
даются частицы, оторвавшиеся от
катода под действием сил тяжести.
К объемно-пористым относят
электроды (насыпные) из измель-
ченного электропроводного матери-
ала, гранул металла, частиц или
волокон графита. Катодный блок с
объемно-пористым электродным
материалом представлен на рис. 3.3.
Он состоит из камеры, к боковым
перфорированным стенкам которой
прижат слой углеграфитового мате-
риала, служащего катодом. Волок-
нистые углеграфитовые материалы
получают прокаливанием текстиль-
ных материалов на основе вискозы.
Обрабатываемый раствор подает-
ся через штуцер внутрь блока и, про-
ходя через поры между углеродны-
ми нитями в направлении, парал-
Рис. 3.3. Катодный блок электрода из углегра-
фитового материала (конструкция Р.Ю. Бека);
1 — камера; 2 — прижимная рама; 3 — пер-
форированная стенка; 4 — графитовый мате-
риал; 5 — штуцер для подачи раствора
723
Глава 3. Оборудование для электрохимических методов очистки
дельном протеканию электрическо-
го тока, подвергается электролизу.
Металл (обычно благородный),
осажденный на такой электрод, при
возможности подвергается прямой
плавке вместе с основой.
Электроды третьего типа, так
называемые псевдоожиженные,
представляют собой подвижные
слои электропроводного дисперсно-
го материала (графита, металла),
контактирующие с расположенны-
ми в объеме слоя токосборниками.
Диаметр отверстий в токосборнике
меньше среднего размера частиц
подвижного слоя. Скорость движе-
ния потока такова, что основная
масса частиц циркулирует от вер-
шины слоя к основанию, постоян-
но контактируя с токосборником.
Рассмотренная аппаратура на-
шла применение в установках, обес-
печивающих выделение металлов из
сточных вод и жидких отходов раз-
личных производств. На электрохи-
мической установке (рис. 3.4) мож-
но выделять металлическую медь из
растворов, используемых для трав-
ления металла.
Процессы удаления меди с час-
ти изделий (травление) получили
широкое распространение, в част-
ности, в производстве печатных
плат. Травильные растворы содер-
жат обычно как минимум два ком-
понента: окислитель (FeCl3) и со-
ляную кислоту.
Отработанный раствор, содер-
жащий ионы меди и восстановлен-
ную форму окислителя (FeCl2), по-
ступает в теплообменник 4,.где его
охлаждают рассолом, циркулирую-
щим с помощью насоса 5 от холо-
дильной машины 6. Из теплообмен-
ных аппаратов через гидрозатворы 3
и дозирующие емкости 2 раствор
подается в электролизеры 7. Под
действием электрического тока в
Рис. 3.4. Установка электрохимической регенерации раствора для травления меди:
1 — электролизеры; 2 — напорные баки; 3 — гидрозатворы; 4, 9 — теплообменники; 5 — насос;
6 — холодильная машина; 7 — аппарат для снятия осадка меди; 8 — емкость с 2%-м раствором
соляной кислоты; 10 — сборник медного порошка
724
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
электролизерах на катоде выделя-
ется из раствора металлическая
медь: Си2+ + 2е -> Си. Анодная реак-
ция сопровождается окислением
ионов двухвалентного железа в трех-
валентное: Fe2+ —> Fe3+ + е. Суммар-
ная катодная и анодная реакции
обеспечивают регенерацию раство-
ра, который может быть возвращен
на повторное использование.
Металлическая медь выделяется
на катоде в виде мелкодисперсного
порошка, периодически удаляемо-
го с его поверхности. Наличие в ус-
тановке двух электролизеров позво-
ляет обеспечить ее непрерывную
работу. Цикл осаждения меди про-
должается в течение 2-х мин, после
этого блок катодов извлекают и пе-
реносят в аппарат 10, снабженный
механизмом для очистки катодов от
осадка металла. Более полному уда-
лению меди с титановых катодов
способствует подача в аппарат ра-
створа соляной кислоты. После очи-
стки осадка катодный блок возвра-
щают обратно в электролизер. Рабо-
та электролизеров согласованна, в
период удаления осадка в одном из
них другой работает в режиме осаж-
дения металла. Установка работает в
автоматическом режиме, что обес-
печивает выделение меди и поддер-
жание постоянной ее концентрации
в растворе.
Электрохимические установки
подобного рода позволяют решать
задачи, связанные с концентриро-
ванием солей металлов, содержа-
щихся в сточных водах, и возвра-
том концентрированных растворов
для повторного использования.
Принцип действия такой установ-
ки поясняется схемой, представ-
ленной на рис. 3.5. Электролиз сточ-
ной воды проводят в аппарате, раз-
деленном диафрагмой или ионооб-
менной мембраной на две камеры —
1 и 2. В каждой из них установлены
пластинчатые электроды. В процес-
се обработки воды периодически из-
меняют направление тока, с тем
чтобы изменялась полярность элек-
тродов в камерах 7 и 2.
Сточная вода, направляемая на
очистку, разделяется на два потока.
Один поток —- большая часть сточ-
ной воды — направляется в камеру 7,
в которой электроды работают в
режиме катода (рис. 3.5, о), и про-
исходит разряд ионов металла с
образованием осадка. Очищенная
Рис. 3.5. Установка для концентрирования растворов солей металлов:
а — в камере / выделяется металл на электродах, в камере 2 происходит растворение металла;
б — в камере 1 растворяется металл, в камере 2 выделяется металл на электродах; К — поток
сточной воды; — сточная вода, направляемая в катодную и анодную камеры электролизе-
ра соответственно
725
Глава 3. Оборудование для электрохимических методов очистки
вода в этом случае выходит из ка-
меры 1. Второй поток — меньшая
часть сточной воды — поступает в
камеру 2, где на аноде происходит
растворение металла, осажденного
в предыдущем цикле его работы как
катода (рис. 3.5, 6). При смене по-
лярности электродов одновременно
перераспределяют и потоки воды.
Таким образом, например, удается
повысить содержание сернокислых
солей меди в промывочных водах с
0,8 г/л до нескольких десятков и
вернуть раствор солей на повторное
использование.
3.2. Электрокоагуляторы
При использовании в качестве
анода железных или алюминиевых
электродов происходит их электро-
литическое растворение, при кото-
ром в сточную воду переходят ионы
этих металлов, превращающиеся в
гидроксиды, или основные соли
металлов, обладающие коагулиру-
ющей способностью. На этом прин-
ципе основан процесс электрокоа-
гуляции загрязнений сточных вод.
При электрокоагуляции сточных
вод, содержащих тонкодиспергиро-
ванные загрязнения, могут идти и
другие электрохимические и физи-
ко-химические процессы, такие
как: электрофорез, катодное восста-
новление растворенных в воде орга-
нических и неорганических ве-
ществ, химические реакции между
ионами железа или алюминия и со-
держащимися в воде ионами с об-
разованием нерастворимых солей.
Поэтому эффект очистки воды при
электрокоагуляции в ряде случаев
более высокий, чем при ее обра-
ботке одинаковыми, в пересчете на
металл, дозами солевых коагулян-
726
тов. При использовании нераство-
римых электродов пузырьки выде-
ляющихся газов сорбируют на сво-
ей поверхности загрязнения и, под-
нимаясь вверх, увлекают их за со-
бой. На этом принципе основан
процесс электрофлотации.
Электрокоагуляцию применяют
для удаления из сточных вод тон-
кодиспергированных примесей, на-
пример масел и нефтепродуктов,
органических взвесей и т.д. Для уда-
ления из воды истинно растворен-
ных веществ этот метод не исполь-
зуют. Рекомендуется применять этот
метод для очистки сточных вод,
имеющих нейтральную или слабоще-
лочную реакцию среды (pH = 5—9).
Поскольку для осуществления элек-
трокоагуляции требуются значи-
тельные затраты электроэнергии и
листовой металл, ее можно реко-
мендовать для локальных схем очи-
стки небольших количеств сточных
вод (30—50 м3/ч). При очистке элек-
трокоагуляцией сточные воды сна-
чала пропускают через электроли-
зер, а затем направляют в аппара-
ты для выделения продуктов реак-
ций. Расстояние между электрода-
ми в блоке (электролизере) зави-
сит от электропроводности сточной
воды и может составлять 6—20 мм.
Продолжительность электрообра-
ботки в электролизере определяет-
ся свойствами загрязнений и в
среднем может изменяться в пре-
делах 0,5—5 мин. Учитывая малое
расстояние между электродами и
возможность засорения электрод-
ного пространства, сточные воды
перед электрокоагуляцией необхо-
димо подвергать механической
очистке от крупнодиспергирован-
ных загрязнений.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Стандартные, или типовые,
конструкции аппаратов для элект-
рокоагуляции отсутствуют. Суще-
ствуют, однако, определенно сло-
жившиеся схемы конструктивного
оформления электрокоагуляторов.
Электрокоагулятор обычно пред-
ставляет собой корпус прямоуголь-
ной или цилиндрической формы,
в которой помещают электродную
систему — ряд электродов. Обраба-
тываемая вода протекает между
электродами. По форме и располо-
жению электродов электрокоагуля-
торы разделяют на аппараты с
плоскими и цилиндрическими
электродами, расположенными
обычно вертикально, хотя извест-
ны конструкции и с горизонталь-
ными плоскими электродами.
Предпочтительно вертикальное по-
ложение электродов, что объясня-
ется большей жесткостью конст-
рукции и неизменностью размеров
электродной системы, а также луч-
шими условиями удаления выделя-
ющихся газов и протекания про-
цесса флотации.
В зависимости от характера дви-
жения обрабатываемой воды элек-
трокоагуляторы можно разделить на
однопоточные, многопоточные с
горизонтальным или вертикальным
движением воды (рис. 3.6).
При вертикальном направлении
движения воды электрокоагулято-
ры могут быть противоточные (по-
дача воды сверху, т.е. в направле-
нии, противоположном движению
пузырьков газа, которые обеспечи-
вают флотацию) и прямоточные
(подача воды снизу).
Электрокоагуляторы снабжают
вытяжным вентиляционным уст-
ройством для удаления газов, ме-
ханическими устройствами для уда-
ления флотируемых продуктов с
поверхности очищаемой воды и
осадка из нижней части аппарата,
а также устройствами для очистки
поверхности электродов и межэлек-
тродного пространства.
При очистке сточных вод, со-
держащих вредные или опасные ве-
щества, электрокоагулятор должен
иметь снабженный вытяжкой и
в
Рис. 3.6. Электрокоагуляторы.
а — однопоточный, б — многопоточный с вертикальным движением воды, в — то же, со
смешанным движением воды
727
Глава 3. Оборудование для электрохимических методов очистки
уровнемером герметичный корпус,
в который можно подавать инерт-
ный газ. Аноды и катоды часто из-
готавливают из одного и того же ма-
териала, что позволяет повысить
ресурс работы аппарата, периоди-
чески изменяя полярность электро-
дов (реверс тока).
На рис. 3.7 представлена элект-
рокоагуляционная установка, в ко-
торой электрокоагулятор совмещен
с вертикальным отстойником, а
окончательное выделение скоагули-
рованных частиц происходит в гид-
роциклоне.
Институтом «Гипроморнефть»
разработан электрокоагуляционный
аппарат, в котором разделение элек-
трокоагулированной системы про-
исходит в тонкослойном отстойни-
ке (рис. 3.8). Авторы отмечают, что
этот комбинированный электроко-
агулятор позволяет отказаться от
громоздких отстойников. Аппарат
изготовлен из листовой стали. В каче-
стве электродов использованы сталь-
ные листы (СтЗ) толщиной 8 мм. Рас-
стояние между электродами состав-
ляет 8 мм. Тонкослойный трубчатый
блок набран из пластин с ребрами.
Размер ячейки трубчатого блока мо-
жет быть 50 х 50 мм или 100 х 100 мм.
Угол наклона пластин в блоке 50е.
Технические данные установки при-
ведены ниже:
Производительность, м3/сут......500
Напряжение, В..................До 18
Плотность тока, А/см2.....0,005—0,007
Расход электроэнергии,
кВт - ч/м3...................0,2—0,3
Содержание нефтепродуктов
в воде, мг/л:
исходной.....................2000
очищенной...................20—25
Содержание механических примесей в
воде, мг/л:
исходной....................До 500
очищенной....................< 30
Скорость потока в тонкослойном
отстойнике, мм/с.................45
Масса аппарата, кг.............4200
Как правило, электрокоагулятор
служит только для образования гид-
роксидов металлов и агрегации ча-
стиц; процесс разделения фаз про-
водят в других аппаратах: отстой-
Рис. 3.7. Установка электрокоагуляционной
очистки:
7 — насос; 2 — бункер для осадка; 3 — гидро-
никлон; 4 — выпрямитель; 5 — очищенная
вода; 6 — уловленные нефтепродукты; 7 —
вертикальный отстойник; 8 — электродный
блок; 9 — осадок
Рис. 3.8. Электрокоагулятор, совмещенный
с тонкослойным отстойником:
1 — ввод исходной сточной воды; 2 — элект-
родный блок; 3 — выпрямитель; 4 — отвод
уловленных нефтепродуктов; 5 — тонкослой-
ный блок; 6 — отвод очищенной воды; 7 —
отвод осадка
728
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
никах, гидроциклонах и др. Есть
конструкции, в которых эти про-
цессы совмещены и протекают в
одной камере. Пример конструктив-
ного оформления электрокоагуля-
тора с вертикальным расположени-
ем электродов для извлечения из
сточных вод полимерных соедине-
ний, которые после осуществления
процесса коагуляции удается отде-
лить седиментацией, представлен
на рис. 3.9.
Аппарат имеет герметичный
прямоугольный корпус I с гумми-
рованной внутренней поверхностью.
Блок электродов представляет со-
бой набор чередующихся пластин
анодов (А1) и катодов (нержавею-
щая сталь). Подача воды осущест-
вляется в нижнюю часть аппарата
через перфорированную трубу 6,
что позволяет равномерно распре-
делять суспензию по длине аппара-
та. Содержащиеся в воде мелкодис-
персные примеси после коагуляции
оседают на дно аппарата, откуда не-
прерывно удаляются лопастным
шнеком. Форма лопастей имеет
Г-образное сечение, что обеспечи-
вает захват осадка и части жидкой
массы, не взмучивая осевший по-
лимер.
Для очистки поверхности элек-
тродов от полимерных продуктов
между каждой парой электродов
установлен скребок 5, который пе-
ремещается при вращении вала.
Шнек и скребки имеют общий при-
вод, и их работа согласована. Верх-
няя часть шнека поднята выше
уровня воды в аппарате, так что
через разгрузочный патрубок шне-
ка вода не выливается.
Количество коагулянта, генери-
руемого в электрокоагуляторе, из
расчета на металл можно опреде-
лить из выражения:
= ^<7меДг»
где /яМе — количество металла, пе-
реходящего в раствор, г;
I — сила тока, протекающего
через аппарат, Л;
т — время обработки, ч;
^Мс — электрохимический экви-
валент металла, г/(А • ч);
ВТ — выход по току, доли еди-
ницы.
Рис. 3.9. Электрокоагулятор для
очистки воды от полимерных со-
единений:
/ — корпус; 2 — шнек; 3, 4 — элек-
троды; S — скребок; 6 — перфори-
рованная труба
729
Глава 3. Оборудование для электрохимических методов очистки
3.3. Электрофлотаторы
В электрофлотационных установ-
ках для проведения процесса фло-
тации используют газообразные про-
дукты — водород и кислород, вы-
деляющиеся на электродах при элек-
тролизе обрабатываемой воды. На
катоде происходит разряд молекул
воды с образованием водорода:
2Н2О + 2е -> Н2 + 2НО-
На аноде процесс окисления со-
провождается выделением кислорода:
2Н2О->О2 + 4Н* + 2е
Размер пузырьков газа определя-
ется природой и формой электродов,
а также условиями проведения элек-
тролиза (плотностью тока, темпера-
турой и др.). Принципиально элект-
ролиз позволяет получить заранее
заданное распределение пузырьков
газа по размерам. Электролитическое
диспергирование газа обеспечивает
также получение наиболее высоко-
дисперсной газовой фазы, что по-
зволяет использовать электрофлота-
торы для очистки воды от устойчи-
вых коллоидных загрязнителей.
Электрофлотационные установки
разделяют по направлению движения
воды и флотирующих в них газов на
противоточные (рис. 3.10, а) и пря-
моточные (рис. 3.10, б) с горизон-
тальным или вертикальным распо-
ложением электродов. Электрофлота-
ционные аппараты имеют одну или
несколько камер. Многокамерный
электрофлотатор состоит обычно из
успокоителя, электродных камер и
флотоотстойника. Сточная вода по-
ступает в приемную камеру (см. рис.
3.10, б), отделенную от основной ча-
сти перегородкой. Электродный блок
представляет собой набор катодов и
730
анодов. Проходя через электроды,
вода насыщается газообразными про-
дуктами реакции, что приводит к
всплыванию частиц.
Электрофлотаторы широко при-
меняются для очистки сточных вод,
содержащих ПАВ и нефтепродукты.
Электроды выполняют в виде
пластин, однако чаще применяют
их в виде проволочной сетки из
Рис. 3.10. Электрофлотаторы:
а — с противоточным движением воды и га-
зов (7 — механизм для удаления пены; 2, 5 —
перфорированные трубы для подачи и вывода
воды; 5 — сборник пены; 4 — электроды); б —
с горизонтально направленным потоком воды
(7, 3 — приемная и выпускная камеры; 2 —
рабочие камеры); в — смешанное направление
потоков в многокамерном аппарате (7 — при-
емная и выпускная камеры; 2 — рабочие ка-
меры; 3 — анод; 4 — катод; 5 — токоподводя-
щис шины; б — сепаратор)
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
меди или нержавеющей стали. Раз-
мер пузырьков газа, покидающих
электроды, зависит от величины
краевого угла смачивания и кривиз-
ны поверхности электродов, поэто-
му, изменяя диаметр проволоки,
удается регулировать дисперсность
газовой фазы. Оптимального распре-
деления по размерам газовых пу-
зырьков, а также газонаполнения
достигают варьированием плотнос-
ти тока на электродах.
При горизонтальном расположе-
нии электродов во флотационной ка-
мере на них могут оседать твердые
частицы, которые нарушают нор-
мальную работу аппарата. Имеются
конструкции, позволяющие изба-
виться от указанного недостатка. На
рис. 3.11 представлен электрофлота-
тор, в котором аноды выполнены в
форме трехгранных призм, располо-
женных в шахматном порядке на дне
аппарата. Катоды представляют собой
отдельные проволочные сетки, изог-
нутые под углом и расположенные
над анодами параллельно граням.
Очищаемая вода поступает в
приемную камеру 7, откуда пере-
ливается во флотационную каме-
ру, в которой насыщается пузырь-
ками газа. Пузырьки газа флотиру-
ют загрязняющие компоненты на
поверхность, где частицы скапли-
ваются в виде пены, удаляющейся
по наклонному желобу 2. Внутри
желоба проходит трубопровод 3 с
горячей водой.
Разработаны конструкции, в ко-
торых очистку электродов можно
осуществлять механическим, пнев-
могидравлическим или эрозионным
методами. Элсктрофлотационные
установки большой производитель-
ности обычно делают двухкамерны-
ми. Двухкамерная установка горизон-
тального типа, приведенная на рис.
3.12, состоит из электродного от-
деления и отстойной части. Перед
электродной системой вода попа-
дает в успокоитель, затем, проходя
межэлекгродное пространство, насы-
щается пузырьками газа. Всплывание
частиц происходит в отстойной час-
ти, шлам сгребается скребками в
шламоотводящий лоток. Осадок, вы-
павший на дно, удаляется через уст-
ройство в донной части.
Рис. 3.11. Электрофлотатор с анодами в форме трехгранных призм:
1 — корпус; 2 — наклонный желоб; 3 — трубопровод теплоносителя; 4 — выпускная камера; 5 —
выпускной штуцер; б — катод; 7 — приемная камера; 8 — анод
731
Глава 3, Оборудование для электрохимических методов очистки
Рис. 3.12. Горизонтальный электрофлотатор:
1 — впускная камера; 2 — решетка-успокоитель; 3 — электродная система; 4 — скребки; 5 —
регулятор отвода шлама; 6 — регулятор уровня на выпуске воды; 7 — шламоприемник; 8 —
отвод осадка
На рис. 3.13 приведена электро-
флотационная установка Союзводо-
каналпроекта.
Для интенсификации процесса
флотации предусматривают пода-
чу воздуха через диспергатор в элек-
трофлотационную камеру в коли-
честве 15 м3/(м2 • ч) под давлением
0,11 МПа.
Из электрофлотационной каме-
ры раствор движется вниз в отстой-
ную зону электрофлотатора, затем
Рис. 3.13. Электрофлотатор:
1 — механизм для сгребания пены и сбора осад-
ка; 2 — электродвигатели, 3 — кольцевой во-
досборный лоток; 4 — трубопровод отвода
пены; 5 — водораспределитель; 6 — трубопро-
вод для подачи сточных вод на электрофлота-
цию; 7 — электрофлотационная камера; 8 —
катод; 9 — анод; 10 — трубопровод отвода осад
ка, 11 — диспергатор воздуха; 12 — отстойная
зона, 13 — трубопровод подачи воздуха; 14 —
отводящий трубопровод; 15 — подача пара;
16 — подача воды на дождевание пены; 17 —
отвод конденсата; 18 — псносборный лоток
А-А
732
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
через отверстия в пеноудерживаю-
щей стенке поднимается вверх, по
кромке водослива сливается в от-
водящий кольцевой лоток и направ-
ляется на дальнейшую очистку.
На рис. 3.14 приведена конструк-
ция электрофлотатора фирмы
«Форд Моторе», в котором осуще-
ствлен принцип противотока. Отли-
чительной особенностью аппарата
являются вращающиеся подающее
и сборное устройства, что позво-
ляет более равномерно распределять
воду в объеме аппарата и повысить
тем самым эффективность очистки
сточных вод. Пена, накапливающа-
яся на поверхности флотатора, сгре-
бается скребком в радиальный ло-
ток, по которому транспортирует-
ся шнеком в пеносборник и затем
удаляется из аппарата.
На рис. 3.15—3.16 приведены схе-
мы организации очистки сточных
вод с помощью элсктрофлотаторов.
Схема опытно-промышленной
установки для удаления солей цин-
ка из сточных вод производства вис-
козы методом электрофлотации
Рис. 3.14. Электрофлотатор фирмы «Форд
Моторе».
1 — ввод исходной воды; 2 — вращающееся
водораспределительное устройство; 3 — элект-
родный блок; 4 — отвод очищенной воды; 5 —
отвод осадка; б — вращающееся водосборное
устройство; 7 — пеносборник; 8 — пеносбор-
ная труба со шнеком; 9 — скребок
Рис. 3.15. Схема опытно-промышленной установки д ля электрофлотационной очистки
сточных вод:
1 — чан для приготовления известкового молока; 2 — дозатор известкового молока; 3 — ме-
шалка; 4 — резервуар кислых стоков; 5 — резервуар щелочно-вискозных стоков; 6 — смеситель,
7 — элсктрофлотационный аппарат; 8 — холодильник для охлаждения электролита; 9 — ем-
кость с электролитом; 10 — декантатор; 11 — вакуумный фильтр; 12 — ершовый смеситель;
13 — дозатор кислоты; 14 — резервуар очищенных стоков
733
Глава 3 Оборудование для электрохимических методов очистки
представлена на рис. 3.15. В данном
случае сочетание электрофлотации
с реагентным методом позволяет су-
щественно интенсифицировать про-
цесс очистки сточных вод от гид-
роксида цинка и других взвешенных
частиц. Электрофлотационный ап-
парат состоит из трех камер, каме-
ры предварительного отстаивания
для удаления грубодисперсных при-
месей, камеры интенсивной фло-
тации и камеры доочистки На дне
камер флотации и доочистки уста-
новлены электролитические аэрато-
ры Каждый из них представляет
собой горизонтальный пакет, со-
стоящий из двух электродов, раз-
деленных ионитовой мембраной, и
сепаратора, по которому протекает
электролит (раствор соды или ед-
кого натра). Верхний — рабочий
электрод (катод) представляет со-
бой стальную сетку Применение
электрофлотации оказалось эффек-
тивным при очистке сточных вод
кожевенного завода от хрома, а так-
же сточных вод текстильных и пи-
щевых предприятий.
На рис. 3.16 приведена схема ус-
тановки УНИВХ «Элион» произво-
дительностью от 1 до 100 м3/ч сточ-
ных вод гальванических произ-
водств.
Расчет электрофлотатора. При
расчете определяют общий объем
W установки, объемы электродной
камеры РИ и отстойной части W2 и
другие необходимые конструктив-
ные и электрические параметры:
Объем электродной камеры оп-
ределяется необходимой мощнос-
тью электродной системы. Число
пластин п электродов, размещаемых
в установках шириной В (рис 3.12),
Рис. 3.16. Принципиальная схема установки «Элион»:
1 — электрофлотатор; 2 — флотатор, 3 — гидромеханический флокулятор; 4 — осветлитель, 5 —
тонкослойный отстойник; 6 — фильтр; 7 — электро корректор pH; 8 — сборник осадка; 9 —
отстойник промывной воды фильтра, 10 — бак католита, 11 — насос
734
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
принятой по табл. 3.1, определяет-
ся из соотношения:
B-2d'+c
п =-------,
8+с
где d — зазор между крайними пла-
стинами и стенками камеры, рав-
ный 100 мм;
с — зазор между пластинами,
равный 15—20 мм;
8 — толщина пластин 6—10 мм.
Необходимая площадь пластин:
где S — активная поверхность элек-
тродов, м2;
s^,
i
где У — удельное количество элек-
тричества, А • ч/м3;
Q4 ~~ расчетный расход сточных
вод, м3/ч;
i — плотность тока на электро-
дах, А/м2; У и I определяют из экс-
перимента. Длину пластин вычис-
ляют по соотношению (в м):
где b — высота пластин, которую
обычно принимают равной высоте
осветленной жидкости (^=1—1,5 м).
Длина электродной камеры L2 равна:
L2~l + 2d.
Тогда находят из соотношения:
Нх=1\+к2 +h3,
где Aj — высота осветленного слоя
1—1,5 м;
Л2 — защитный слой 0,3—0,5 м;
А3 — слой шлама 0,4—0,5 м. Объем
отстойной части W2 равен:
где Т — продолжительность освет-
ления, определяемая эксперимен-
тально и равная обычно 0,3—0,75 ч.
При использовании растворимых
электродов находят количество ме-
талла т, переходящего в 1 м3 ра-
створа (в г/м3), и срок службы элек-
тродной системы Тс (в сут):
т = кхАУ,
где кх — коэффициент выхода по
току, принимаемый эксперимен-
тально и равный - 0,5—0,95;
А — электрохимический эквива-
лент, г/(А • ч); для Fe2+ А - 1,042;
для Fen А = 0,695; для Л13+ А = 0,336;
Л/-Ю0
где Л/ — масса металла электродов,
растворяющихся при электролизе,
кг:
где у — объемная масса металла,
кг/м3;
к2 — коэффициент использова-
ния материала электродов, равный
0,8-0,9.
Таблица 3.1
Выбор ширины флотокамер
Производительность одной секции, м3/ч Ширина, мм
скребка секции
<90 1975 2000
90—120 2475 2500
120—180 2975 3000
735
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
ГЛАВА 4
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ОЧИСТКИ
Биохимические методы очистки
промышленных и хозяйственно-
бытовых вод основаны на способ-
ности микроорганизмов использо-
вать многие загрязняющие вещества
для питания в процессе жизнедея-
тельности.
Значительно упрощенный про-
цесс биохимического преобразования
происходит с веществами природного
происхождения, так как они явля-
ются «привычными» для микроорга-
низмов. Однако высокие концентра-
ции даже природных веществ явля-
ются причиной гибели микрофлоры
в системах биохимической очистки.
Сложнее организовать биохимичес-
кую очистку синтезированных соеди-
нений неприродного происхождения.
Для этого необходимо адаптировать
некоторые виды бактерий к синте-
тическим загрязнителям сточных вод,
создать оптимальные условия для их
жизнедеятельности путем добавле-
ния в сточные воды дополнительных
ингредиентов, обеспечить необходи-
мый температурный и кислотный
режим процесса метаболизма актив-
ного ила.
В табл. 4.1—4.2 приведены мак-
симальные концентрации неорга-
нических и органических веществ в
воде, поступающей на биологичес-
кие очистные сооружения.
Таблица 4.1
Максимальные концентрации неорганических веществ в сточных водах,
поступающих на биологические очистные сооружения
№ п/п Соединение Формула Молекуляр- ный вес M Раствори- мость а1, г/л Максималь- ная концен- трация МКб, мг/л
1 2 3 4 5 6
1 Алюминий азотно-кислый A1(NO3)3 9Н2О 375,15 610 2
2 Алюминий серно-кислый в пересчете на А13+ AI2(SO4)3 342,14 312 5
3 Алюминий фтористый A1F3 83,98 5,5925 50
4 Алюминий хлористый А1С1, 133,34 449 50
5 Аммоний азотно-кислый NH4NO3 80,04 1220
6 Аммоний роданистый nh4scn 76,12 1200 50
736
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4 5 6
7 Аммония перхлорат NH4CIO4 117,49 120 45*
8 Аммоний сернистый (NH4)2S 68,15 P- 0,2
9 Аммоний фосфорно-кислый (NH4)jPO4 140,00 37220 10
10 Аммоний хлористый (NH4)C1 50,46 1 — 10
11 Барий хлористый ВаС12 208,25 312 10
12 Бериллия соединения в пересчете на Вс2* — — — 0,01
13 Бор в 10,81 — 0,05
14 Ванадий V 50,95 — 0,1
15 Висмута соединения в пере- счете на Bi (V) — - —. 0,1
16 Висмута соединения в пере- счете на Bi3* — — 0,5
17 Гидразингидрат NjH4 • Н2О 50,06 — 0,1
18 Гидроксиламин соляно- кислый NH2OH-HC1 69,49 8307 5
19 Железо серно-кислое в пере- счете на Fe2* FeSO4-4H2O 223,97 P- 0,5
20 Железо хлорное FeClj 166,22 745 , 5
21 Кадмий хлористый в пере- счете на Cd2* CdCl2 183,31 900 0,1
22 Калий азотно-кислый в пе- ресчете на NO" KNO3 101,10 21210 £60
23 Калий марганцовисто- кислый KMnO4 158,03 28,3 < I
24 Калий железисто- синеродистый K4[Fc(CN)6] • 3H2O 422,41 24810 25
25 Калий йодистый KI 166,02 1278 <3,3
26 Калий роданистый KSCN 97,18 217020 10
27 Калий фосфорно-кислый K3PO4 212,27 19312i 560
28 Калий фтористый KF 58,10 92318 50
29 Калий хлорноватисто- кислый KC1O3 122,56 33 • 68
30 Калий цианистый KCN 65,12 71625 2
31 Калия соединения в пере- счете на К* — P- 100—200
32 Кальций фтористый в пере- счете на F" CaF2 78,08 4010"2 50
33 Кальций хлористый в пере- счете на Са2* CaCI2 110,99 595 300
34 Кобальт хлористый в пере- счете на Со2* CoCl2 129,84 52920 1
35 Лантан — . —— P- 0,4
36 Литий хлористый LiCl 42,40 692 1000
37 Магний хлористый MgCl2 95,23 528 1000
38 Марганец серно-кислый в пересчете на Мп2* MnSO4 151,00 530 £30
39 Марганца двуокись MnO2 86,93 — < 100
737
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4 5 6
40 Медь хлористая в пересчете на Си* CuCl . 63,54 .. 15 0,5
41 Медь сернокислая CuSO4 159,60 2022” 0,2
42 Молибдена соединения в пересчете на Mo (VI) — — • — 5
43 Мышьяка окись в пересчете на As3* As2O3 197,84 120 10
44 Натрий кремнекислый Na2SiO3 122,05 P- 10
45 Натрий кремнефтористый Na2SiF6 188,07 66 18
46 Натрий сернисто-кислый • Na2SOj 126,04 3072i <16,0
47 Натрий серноватисто-кислый Na2S2O3 158,12 525 2
48 Натрий серно-кислый Na2SO4 142,06 48040 <3000
49 Натрий теллурово-кислый Na2TeO4 • 2H2O 273,60 8,8 25
50 Натрий углекислый Na2CO3 106,00 68,6 <20
51 Натрий углекислый кислый NaHCOj 84,01 69 100
52 Натрий уксусно-кислый NaOOCCHj 82,03 123020 25**
53 Натрий фосфорно-кислый трехзамещенный Na3PO4 163,97 14,625 100
54 Натрий фосфорно-кислый однозамещенный NaH2PO4 • H2O 138,01 24O50 560
55 Натрий фосфорно-кислый (пиро) четырехзамещенный Na4P2O7 • 10H2O 446,11 11,625 1000
56 Натрий фтористый NaF 41,99 405,4 50
57 Натрий хлористый NaCl 58,45 356 1000
58 Натрий хлорноватисто- кислый NaC!O3 106,44 5020 . 20***
59 Натрия соединения в пере- счете на Na* — — — 500
60 Никель серно-кислый NiSO4 154,78 ' 383й 1
61 Никель хлористый в пере- счете на Ni2* NiCl2 129,62 59510 0,1
62 Ртуть хлористая в пересчете на Hg2* HgCl2 271,50 65,920 0,01
63 Свинец азотно-кислый в пе- ресчете на РЬ2* Pb(NO3)2 331,20 3430 0,8
64 Селена соединения в пере- счете на Se (IV) и Sc (VI) — — — 10
65 Сероводородной кислоты соли в пересчете на S2" — — — 1,0
66 Сероуглерод CS2 76,14 17,9O20 5
67 Стронция соединения в пе- ресчете на Sr2* — — — 26
68 Сурьмы соединения в пере- счете на Sb3* — — — 0,5
69 Сурьмы соединения в пере- счете на Sb (V) — — — 0,5
70 Тетраэтилсвинец Pb(C2Hs)4 323,44 — 0,001
71 Титана соединения в пере- счете на Ti (IV) — — • 0,1
738
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4 5 6
72 Углерода двуокись СО2 44,01 0,875 <50
73 Углерода окись СО 28,01 0,028 0,1
74 Хлор активный С12 70,91 0,3
75 Хлорамин NH2C1 51,47 — 0,07
76 Хром хлористый в пересчете на Сг3* СгС13 158,38 6
77 Хрома соединения в пере- счете на Cr (VI) — — — 0,1
78 Цинк сернокислый в пере- счете на Zn2* ZnSO4 161,43 53820 10
79 Цинк углекислый в пересче- те на Zn2+ ZnCO3 125,38 0,0115 10
80 Цинк хлористый в пересчете на Zn2+ ZnCl2 136,28 375020 10
*MK«AC для очистки на биофильтре составляет 150 мг/л. “♦МК&м для очистки на биофильтре составляет 200 мг/л, на аэротенке— 500 мг/л. ***’МК<;0 С для очистки на биофильтре составляет 100 мг/л.
Приведенные в табл. 4.2 соеди-
нения располагаются в алфавитном
порядке названий и сгруппированы
следующим образом: азотсодержа-
щие соединения, альдегиды, гало-
генорганические соединения, кето-
ны, красители, лекарственные пре-
параты, металл органические соеди-
нения, органические кислоты и их
соли, поверхностно-акгивые веще-
ства, полиорганосиликонаты, спир-
ты и их производные, серосодер-
жащие соединения, углеводороды,
углеводы, фенольные соединения,
фосфорорганические соединения,
эфиры простые и сложные.
Показатель бихроматной окисля-
емости веществ (ХПК) дается по
расчетным и экспериментальным
данным.
Экспериментальные значения
ХПК выделены курсивом. Расчетное
значение ХПК определялось по
полному окислению вещества:
-Ндо Н2О
• ^N, =NH, -NH2 до NH3
- NO2 до NO;
— F до F'
— SO3 до SOJ"
P до POJ-
— N=N до N2
Значения максимальной концен-
трации МК6ос даются для аэротен-
ков и биофильтров.
Например, 200А — означает,
что МКбос для аэротенка состав-
ляет 200 мг/л; или 150Б — означа-
ет, что МКбос для биофильтра рав-
на 150 мг/л. В связи с тем, что вели-
чина МКбос сильно зависит от ре-
жима очистки и состава стока, при-
водимые значения являются ориен-
тировочными и в каждом конкрет-
ном случае должны устанавливать-
ся экспериментально.
739
Максимальные концентрации органических веществ в сточных водах,
поступающих на биологические очистные сооружения
Таблица 4.2
№ п/п Соединение Формула Молекулярный вес M Раствори- мость а', г/л Потребность в кислороде, мг О2 /мг вещества Максималь- ная концен- трация МКб, мг/л Возможность биологического разрушения
ХПК бпк5 БПКП БПК„ ХПК ’ мкб МКао.с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Азотсодержащие соединения Адипиново-кислый гексаметилендиа- мин (соль АГ) H2N(CH2)6NH2 но- ОС(СН2)4СООН 261,37 — 1,90 0,5 1,5 79,0 1 — Поддается рас- паду
2 Адипонитрил NC(CH2)4CN 108,14 5О15 1,92 — 1,75 91,2 1 — Поддастся рас- паду при дли- тельной адапта- ции
3 Акриламид ch2-chconh2 71,08 х. р. — — — — — — Поддается рас- паду
4 Акрилонитрил ch2=chcn 58,06 Р 1,81 0,7 — 38,7 5 — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
5 Аланин CH3CH(NH2)COOH 89,10 16625 1,89 0,84 — 44,5 — — Поддается рас- паду
6 м-Аминофенол a<-HOC6H4NH2 109,14 26 — — — — 0,1 —
7 Амины: R от С? до С16 ИотСпДоСю rnh2 — 0,5 0,05 Поддаются распа- ду при длительно? адаптации
8 Анилин c6h5nh2 99,12 3420 2,41 1,76 1,90 79 0,5 — N> О О о > Поддается рас- паду
"лава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
родолжение табл. 4.
сч А “ “ я 1 о « с < rt < н = с U с « То же А А Поддается рас- паду л Практически не разрушается То же А А Поддается рас- паду А А
к «Ч S
й rt Е С S, ’= G 2 >> 3 я 3 Я =
С Е й Я
[ 1 1 Q О SO 1 1 1 1 1 1 1 1 1 [ 1 1 1
о 1 1 1 SA 1 1 1 50,0 1 1 1 1 5,0 о" 0.5 j
os 1 58,3 1 о' 00 Os 00 1 1 47,7 1 67,5 1 86,0 65,3 1 1 1 1 9,5
со 1 1 1 1 1 1 1 1,58 1 1 1 1 1 1 1 1
О- 1 0,63 1 1,10 1 1 1 1,25 1 0,03 0,03 0,55 0,64 0,0 1 1 1 1 0,25
SO 1 1 1,08: I о SO . «А 1 1 2,62 1 2,34 !• 0,64 0,98 1,47 1 1 1 2,64
SA о >а 975 J 1 8 * d -х S о Г-Ч 8 х. р. 0,1 й ГА 04 ¥"1 fNj хо СЧ 1 1 в. ci. р. 1 ti к Ъ
т 174,21 59,07 | С*) О «А О тГ 85,11 103,13 73,14 117,16 116,20 222,13 75,07 147,14 109,13 60,09 101,20 Os <о 121,19
ГА К О о о д о д о д Z Д -Z д Z и в Z д CHjCONH2 CHjCONHCHjCfbOH Z и д и Z и о о *< X о c6h5cn <ч X Z X и Z-ч СЧ X у, X и (CHj)2CHCH(NH2)COOH H2N(CH2)6NH2 Г* о г4 О t о H2NCH2COOH HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH Z X о Z X h2nch2ch2nh2 ((CHjhCHbNH >— Z HF* и ГЛ ЧИ б ч-z Z X 45 О
04 Аргинин Ацетамид Ацстилэтаноламин tt о. н Е 2 о я < Ацетонциангидрин Бензонитрил Бутиламин Валин Г сксамстилендиа- мин Гексоген (цикло- триметилентри- нитрамин Глицин Глутаминовая ки- слота Диаминопиридин Диаминоэтан Диизопропил амин 1 Диметиламин Димитиланилин
Os о СЧ R"4 ГА ^—4 SA ^ч so W“«4 00 чч Os 20 04 22 123 |24| 25
741
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
26 Диметилформамид (CH3)2NCHO 73,11 co 1,54 0,02 0,10 6,5 10 — Практически не разрушается
27 л-Динитробензол m-C6H4(NO2)2 168,11 0,5lS — — — — 1,0 — Не поддается распаду
28 Динитронафталин c10h6(NO2)2 218,17 h. p. — — — — 30 — Разрушается при адаптации
29 Дин итророданбен- зол C6H}(NO2)2(SCN) 225,19 — • — — — — 0,5 — —
30 Динитротолуол C6H3CH3(NO2)2 168,11 0,322 1,33 0 — 0 — — —
31 2,4-Динитрофенол (NO2)2C6H3OH 184,11 4,6 — — — — 4,0 — Поддается рас- паду
32 2,4-Динитрохлор- бензол (NO2)2C6HjCI 202,55 h. p. —. — — 0,5 — —
33 Дифенилгуанидин (меланилин) HN=-C(NHC6H5)2 211,27 в сл p — — — — 1 — —
34 Дициандиамид HN=C(NH2)NHCN 34,08 22,6*3 — — — — 2000 — —
35 Диэтаноламин HNCCHzCHjOHh 105,14 oO 1,06 0,1 — 9,5 1 — Поддается рас- паду
36 Диэтиламин (C2H$)2NH 73,14 CO 2,95 — 1,31 44,5 10 50б » »
37 Диэтиланилин C6H5N(C2H5)2 149,24 В.СЛ p. 2,79 0 —• 0 — — Практически не разрушается
38 Диэтилциануровои кислоты диэтил- амид NHCjHj HO-<2/N №\ nhc2h} 183,22 0,01 — — — ; 10 — —
39 Изопропиламин (CH3)2CHNH2 59,11 co 2,69 — 0,81 28,5 6 — Практически не разрушается
40 Изопропил-N- фенилкарбамат CbH3— NH 1 изо- CjH,OOC 179,23 0,032“ — — — — 2 То же
'лава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
41 Изопропил-Ы-З- хлорфенил- карбамат QH.C1NH 1 . изо-С3Н,ООС 213,67 O,O820 —• — — — 10 — »
42 Индол (2,3- бснзпиррол) Q j ' ^NH 117,15 сл. p. 3,07 2,07 91 — — Поддается рас- паду
43 Капролактам О 113,0 —— 2,13 — 2 85,7 1 260a 100е » »
44 Ксилидин (CH3)2C6H3NH2 121,19 В. сл. p. 2,64 0 — 0 — — Практически не разрушается
45 Лактонитрил (нит- рил молочной кис- лоты) CH3CHOHCN 71,08 p- 1,35 0,8 — 59,0 — — Распадается по- сле длительной адаптации
46 Лейцин (СН3)2СНСН 2СН (NH2)COOH 131,18 p- — — — — — — Поддается рас- паду
47 Мезидин (2,4,6- триметиланилин) н,с. Н^нГЛ-СНз 135,21 — — — — — 1 . — —
48 Меламин (цианур- триамид) HjN\_n . N\ УЖ ИХ" 26,12 в.сл.р. 1,42 0,0006 0 0 — Практически нс разрушается
49 Р-Меркаптоэтил- диэтиламин (C2H5)2NC2H4SH 133,27 — — — — — 10 —. Практически не разрушается
50 Метакриламид C1I2=C(CH3)CONH2 85,11 -— 1,70 0,17 0,90 53 — 25a Поддается рас- паду
51 Метилэтилпири- дин (CH3)(C2Hs)C5H3N 121,19 — — — — — 1 —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
52 Метионин CH3S(CH2)2CH(NH2)COOH 149,22 33,825 — — •— — — — Поддается рас- паду
53 Монометиламин ch3nh2 31,05 154,8 12,5 —— — — 2,5 — » »
54 Моноэтаноламин h2nch2ch2oh 61,09 OO 1,31 0,8 — 61,0 5 — » »
55 Моноэтиламин c2h5nh2 45,09 OO 2,13 0,8 — 37,5 10 —— » »
56 Моноэтиланилин C2HsC6H4NH2 121,19 в. сл.р. 0,378 0,048 — 12,7 — — Поддается рас- паду
57 Монурон h-C1C«H4NHCON(CH3)2 198,66 0,23 — — — ’ 25 — » »
58 Морфолин °Onh 87,12 OO 1,84 0,02 — 1,1 — — —
59 Мочевина H2NCONH2 60,05 1080 1,15 — — — Ho БПК — Поддается рас- паду
60 Нафтил амин ci0h7nh2 143,19 сл. p. 1,283 0,89 — 69,4 — — » »
61 о-Нитробензойная кислота o-N02C6H4C00H 167,13 6,8 — — — — — — » »
62 л-Нитробензойная кислота n-NO2C6H4COOH 167,13 0,2425 — — — — — » »
63 Нитробензол c6h5no2 123,12 1,9 1,91 0 —— 0 10 — Практически не разрушается
64 Нитрометан ch3no2 61,04 0.09520 — —— — — 5 . — —
65 Нитропропан c3h7no2 89,10 0,01420 — — — — 5 — —
66 .«-Нитрофенол a/-NO2C(.H<OH 139,12 13,525 1,54 — — — 3 — Поддается рас- паду
67 о-Нитрофенол o-N02C6H40H 139,12 2,1 1,54 — — — 0,6 — » »
68 л-Нитрофенол Л-М02С6Н4ОН 139,12 1625 1,54 — — — 0,4 — » »
69 Нитроформ CH(NO2)3 151,04 P- — 0 0 0 0,1 — Не разрушается
70 о-Нитрохлор- бензол o-N02C6H4C1 157,56 H. p. — 0 0 0 5 — » »
71 л-Нитрохлор- бензол л-ЫО2С6Н4С1 157,56 H. p. - 0 0 0 5 — » »
''лава 4 Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
72 11итроциклогексан C6BhNO2 129,17 — — — — — — — Поддается рас- паду
73 Нитроэтан c2h5no2 75,07 O,O4520 — — — 5 — —
74 РР '-Оксидипропил- нитрил ncc2h4oc2h4cn 124,15 — — — —. — —. Распадается при длительной адаптации
75 Оксихинолин HOCqH6N 145,17 в. сл. p. 2,09 0 —. 0 — — —
76 а-Пиколин Ql 93,14 x. p. — — — — 1 — —
77 Пиридин C5H5N 79,11 00 2,43 1.47 — 60,5 0,5 400е Поддастся рас- паду при адап- тации
78 Порофор (азоди- нитрил изомасля- ной кислоты) (CH3)2(CN)CN=NC(CN)(CH3)2 164,22 0,2 1,56 — 0,069 5,15 50 — Практически не разрушается
79 Прометрин NHCjH7-u3o CH‘S4^N 'ыНОД-изо 241,36 0,048 — — — — 5 — —
80 Пропазин NHCjH7-u30 N—/ ci-^ ;n N~\ NHC3H7-«3O 229,72 0,0086 — — — — 5 — —
81 Севин ГвТ 1 201,23 2,07 0,1 —’—• 4.8 0,5 — Поддается рас- паду
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
82 Семазин NHC.Hj N=Z NHCjH, 201,66 0,005 — — — 3,5 — —
83 Скатол OtT"' NH 131,18 0,5 2,95 1,51 — 51,2 — — Поддается рас- паду
84 Сукциноннтрил NC(CH2)2CN 80,08 л.р. 1,60 — 1,25 78,2 — — » »
85 Тетранитрометан C(NO2)4 196,04 н p — — — — 2 — —
86 Тирозин ( ( 2Н2С€Н4ОН :h(nh1)cooh 181,20 0,4120 1,93 — — — — — Поддается рас- паду
87 о-Толуидин /СИ, 107,16 15,O25 — — — — < 1 — » »
88 л-Толуидин 107,16 7,42* 2,54 1,43 — 56,3 — — » »
89 Толуилендиамин СНзСбНз(КН2)2 122,17 P- — — — — < 1 — » »
90 Треонин ( ( ?HOHCHj :h(NH2)cooh 119,12 x. p. 1,58 — — — — — » »
91 Триметиламин (CH3)3N 59,11 x. p. — — — — 0,4 — —
92 2,4,6 Тринитро- толуол (NO2)3C6H2CH3 227,14 0,2*s — — — — 0,5 12A Поддается рас- паду в малых концентрациях при адаптации
93 2,4,6-Тринитро- фенот (пикриновая кислота) (NO2)3C6II20H 229,11 14,0 — 0 0 0 25 — Практически нс разрушается
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
94 Триптофан (3-ин- долиланин) —|Г-СН— CH(NHj)COOH N н 204,22 P- 1,91 — — — —— — Поддастся рас- паду
95 Триэтаноламин (IIOC2II4)3N 149,20 oo 1,66 0,01 — 0,5 5 •— Практически не разрушается
96 Триэтиламин (C2H<hN 101,20 15,0 3,08 — 0,05 1,6 10 — То же
97 Уротропин в.стс /СИ, Nx\. с J H, CH, H, 140,19 813n . — — — — 60 ’ — Поддается рас- паду
98 Урсол Д (и-фс- нилендиамин) H,N~C3~NHa 108,14 3824 1,92 0,06 — 3,1 5 — Практически не разрушается
99 Фенилаланин CH-ОД CH(NH2)COOH 165,20 14,22S 2,20 — — -• — — — Поддается рас- паду
100 Фснилгидразин H2NNHC6II5 108,21 — — — —- — o.l — » »
101 Формамид HCONHj 45,04 0 0,35 0 — 0 — — Практически нс разрушается
102 Хинолин 129,17 60 1,97 1,77 — 71,2 — — Поддается рас- паду
103 л-Хинондиоксим hon=(Z)=noh 138,13 — — — — — 1 — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12
104 Циануровая кис- лота ОН НО-/N №\ ОН 129,07 2.517 — — — — 10 — —
105 Циклогексанонок- сим СбНюИОН 113,16 15’8 2,12 0,04 — 1,9 7,6 — —
106 Цистин CH(NH2)COOH ch—s— 1 240,29 0,Об25 — — — — — — Практически не разрушается при концентрации 1 г/л
107 Этанолам ин H2NCH2CH2OH 61,09 сю 1,31 0,78 — 59,5 5 — Поддается рас- паду при адап- тации
108 Этил амин c2h5nh2 45,10 со 2,13 0,8 — 37,5 10 — Биохимически окисляется
109 Этилендиамин c2h4(nh2)2 50,12 — — — — — — —
ПО Альдегиды Акролеин сн2=снсно 56,06 4ОО20 1,98 0,43 0,52 26,3 0,01 — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
111 Ацетальдегид СНзСНО 44,05 со 1,82 0,91 1,07 59,0 1 1000А Поддается рас- паду
112 Бензойный адено 106,13 3,3 2,41 1,5 — 62,1 — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
113 Изомасляный (СНз)2СНСНО 72,10 370 2,44 1,16 1,23 50,5 — — Поддается рас- паду
114 Кротоновый СН3СН=€НСНО 70,09 180 2,28 0,8 2,12 93,0 — 250б; 725а » »
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12
115 Метакролеин (СзН4О)з 168,19 в.сл.р. — — — — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
116 Пропионовый СН3СН2СНО 58,08 200 2,20 — — — — Поддастся рас- паду
117 Формальдегид НСНО 30,03 Р- 1,07 0,68 0,72 67,3 5 300Б 1000* » »
118 Фурфурол гп '•-О-А'СНО 96,09 83 1,54 0,77 — 57,8 1 — Поддается распа- ду при длитель- ной адаптации
119 Галогенорганиче- ские соединения Альдрин q ТсаТсщ Cl 364,94 0,0001* 0,7 — — — 1 — —
120 Винилиденхлорид Н2С=СС12 95,95 0,6 0,825 — 0 0 75е — Практически не разрушается
121 Гексахлоран СбНбС1б 290,82 0,008 0,66 — 0 0 2,5 — То же
122 Г ексахлорбснзол С6С16 284,77 н. р. — — 0 0 0,2 — »
123 Гексахлорбутан СдНдСи 264,81 —• — 0 0 0,3 —- »
124 Гсксахлорбутади- ен-1,3 С12=СС1—СС1=СС12 260,79 0,005 — — 0 0 0,3 — »
125 Г ексахлорцикло- пентадиен 1/икло-С5Н2С16 272,78 — — — — — 0,6 — »
126 Гексахлорэтан С13С—СС1з 236,76 0,05 — — — — 2 — »
127 Гептахлор а аж IfcciJ в С1 С1 373,32 0,0001 — — 2,5 — — — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
О
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
128 Диурон CI -ЛЛ~ННСОК(СН3)2 сГ 233,11 0,04 — — — — 10 — —
129 2,4-Дихлор- феноксиуксусной кислоты бутило- вый эфир (бутило- вый эфир 2,4-Д) с1-^^-осн2соос4н9 277,16 — — — — — 5 — —
130 ДДТ (л,л'-дихлор- дифинилтрихлорэ- тан) С13ССН(СбН4С1-л)2 354,48 н. р. 1,35 0 0 0 £50 — Практически не разрушается
131 Дихлоранилин .NH, ci-£V а 162,02 в. сл. р. 1,19 — — — 5 — То же
132 о-Дихлорбензол с6н4а2 147,0 0,145й 1,42 0 —•— 0 >0,2 — »
133 Дихлорбутен С4Н6С12 124,99 — 1,28 0,3 — 23,4 10 — »
134 1,2-Дихлоргек- сафторциклопсн- тен-1 С1С=СС1 1 1 f2c>. -cf2 cf2 244,96 — — — — — 16 — »
135 Дихлоргидрин глицерина Н2СС1СНОНСН2С1 128,98 110 0,79 — — — 1 — »
136 Дихлоргидрин пентаэритрита (СН2С1>2С(СИ2ОН)2 173,06 — — 1,11 — — — 500 — »
137 Дихлордифенил-' дихлорэтан (л-С1СбН4)2СНСНС12 320,06 — 0,95 — — — 0,1 — Практически не разрушается
138 Дихлорметан (хлористый мети- лен) СН2С12 84,94 20 0,38 — 0 0 75 250б То же
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
139 3,3-Ди (хлорме- тил)оксоциклобу- тан О-СН2 | | . CHjCl н2с-с^ ХСН2С1 155,04 — 0,565 * ~~ — 500 — »
140 2,3-Дихлор-1,4- нафтохинон о х^\Л/С1 ^V^ci о 227,06 — 1,34 0 — 0 5 — »
141 Дихлоруксусная кислота СНС12СООН 128,85 86,3 0,592 -— 0,2 53,9 — 100 Поддается рас- паду
142 Дихлорфснилук- сусно-кислый натрий Cl2C6H3CH2COONa 227,03 4615 1,13 — — — 20 — —
143 Дихлорцикло- гексан С6Н10С12 153,07 0,3 1,67 — — — *1,2 — —
144 1,2- Дихлорэтан СН2С1СН2С1 98,95 9 0,56 0 0 0 200 — Практически не разрушается
145 Метоксихлор Н3СО 345,67 — 1,67 — — ’ 0,1 — То же
146 Монохлоргидрин глицерина СН2С1СНОНСН2ОН 110,54 р- 0,92 — — — 5 — —
147 Немагон (3-хлор- 1,2-дибромпропан, фумазон) СН2С1СПВгСН2Вг 236,32 1 0,44 — — — 3 — —
148 Пснтахлорбутан С4Н5С15 230,34 — — — — 0,5
149 Пентахлорфснол С6С15ОН 266,35 250“ — — — — 5 — —
150 Пентахлорфенолят натрия C6ClsONa 288,3 х. р. — — — — 2,5 — —
151 Псрфторизобуте- нил-этиловый эфир F2OC~CF2OC2H5 CF, 221,12 0,4 --- — — 6 — —
152 Полихлорпинен — — — — — — ’ 1 — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
153 1,2,3,4-Тетрахлор- бензол С6Н2СЦ 215,89 0,1 — 0 0 0 £0,2 — Практически не разрушается
154 Т етрахлоргептан С7Н|2С14 237,9 0,005 1,21 — — — 1,0 — То же
155 Тетрахлорнонан ОНиСЬ 266,0 0,005 1,44 — — 1,0 — »
156 Т етрахлорпентан CsHgCU 209,9 0,005 0,92 — — — 2 — Практически не разрушается
157 Тетрахлорпропан CjH^CU 181,9 0,005 0,53 — — — 3 — То же
158 Тетрахлорундекан С11Н20С14 294,13 0,005 1,63 — — — 3 — »
159 1,1,2,2-Тетрахлор- этан С2Н2С14 168,86 2,88 — — — — 5,0 — »
160 Трифтохлорпро- пан (фреон-253) CF3CH2CH2C1 135,5 1,3320 0,35 0 0 0 100 — »
161 Трихлорацетат на- трия CCl3COONa 185,35 — — — — — 5 — —
162 1,2,4-Трихлор- бензоп C6H3C13 181,45 0,1 1,06 0,3 — 28,4 0,2 — Практически не разрушается
163 Трихлорэтилен HCCI=CC12 131,38 1,2 — — — — 100 — Поддается рас- паду
164 .и-Хлоранилин jk-C1C6H4NH2 127,58 — — — — — 0,75 — —
165 о-Хлоранилин о-аСбЩЫНз 127,58 и. р. — — — — 0.75 — —
166 Хлорбензол СбН5С1 112,56 0,5м 0,91 0,03 — 3,3 2,0 10А Практически не разрушается
167 Хлорн итрозоци к- логексан СбН10(МО)С1 147,61 0,6 — — — — 1,2 — —
168 Хлоропрен (2-хлор- бутадиен-1,3) Н2С=СН—СС1=СН2 88,53 0,05 — 0 0 0 10 — Практически не разрушается
169 Хлороформ СНС13 119,37 1015 0,335 0 0 * 0 50 50ь Тоже
170 Хлорпеларгоновая кислота С1СН2(СН2)тСООН 192,68 — — — — — 0,5 — —
171 Хлорундекановая кислота С1СН2(СН2)9СООН 220,73 — — — — — 0,5 — —
172 Хлорциклогексан С6НИС1 118,62 0,5м — 0 0 0 1 — Практически не разрушается
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
173 Хлорэнантовая ки- слота С1СН2(СН2)5СООН 164,63 — — — — — 0,5 -— —
174 Четыреххлорис- тый углерод СС14 153,80 0,825 0,21 0 0 0 10 50Б Практически не разрушается
175 Эпихлоргидрин < / СН2С1 о 92,52 50 — — — — 5 — —
176 Этилендихлорид С1НС=СНС1 96,94 н. р. — 0,05; 0,02 -— — — — —
177 Этиле нхлоргидри н СН2С1СН2ОН 80,51 оо 0,99 0,1 0,48 48,5 15 — Поддастся рас- паду
178 Кетоны Ацетон CHjCOCH3 58,08 00 2,17; 2,21 1,12 1,68 77,4 По БПК 800а » »
179 Ацетофенон CH3COC6HS 120,15 н. р. 3,03 1,30 — 42,5 0,1 ' - Поддается рас- паду при дапта- ции
180 Диэтилкетон C2H5COC2HS 86,14 47 2,60 1,00 — 38,5 — — Поддастся рас- паду при адап- тации
181 Метил-и-амил- кетон CH3CO(CH2)4CH3 114,19 « — 2,80 0,50 — 17,8 — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
182 Метилвинил кетон CH3COCH=CH2 70,10 — — — — — — • Практически не разрушается
183 Метилизобутилке- тон CH3COCH2CH(CH3)2 88,17 — 3,00 0,12 — 4,0 — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
184 Мети тэтилкстон СН3СОС2Н5 72,10 292 2,44 1,7 — 69,7 50 — Поддается рас- паду
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл 4 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
185 1.4-Нафтохинон 0 О 158.16 P 2.12 0.8) 38 2.5 -
186 Тетрагидрофуран 2р 70.10 x p >0.5 — -
187 Феназон NH, а о ъ 221.59 i — 20 —
188 Хинон 0=О^0 106.07 P 0 0 0 i Практически не распадается
>89 Циклогексанон о° 98.15 243’ 2.6) 1.00 — 38.4 50 Поддается рас- паду
190 Красители Анилиновый жел- тый HiN~CZy n=n-O 197.23 — 0 - 0 Практически не поддается рас паду
(9) Бромтимоловый синий Br HCkJs. L Br ch, h.o/^o 1 X '^CH(CHa er- 624.43 0 - 0 — — Практически не поддается рас паду
192 Конго красный NH. NH, XKltAr-N-N-/ V/ x«*- 1 ~ J SO.N* SO.N» 642.70 — 0 0 25Б То же
Глава 4 Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
193 Малахитовый зе- леный *С 1 3 ЛТ(СН3)2 364,91 — — 0 — 0 — — »
194 Метиловый оран- жевый желтый (CH,)1N-’^^-N=N-^^-SO,Na красный (CH03N=^N-NH-£ysO1H 327,34 306,37 х. р. х. р. — 0 0 —— 0 0 — — » »
195 Метиловый фио- летовый (СН,)2Г\ ^х^(СН,)2 ГД сг 1 NHCH, 393,94 — 0 —— 0 — — Практически не поддастся рас- паду
196 Тропеолин ООО №2 НО NaO3S-^^-N=N-/~A 350,34 — — 0 • 0 • 1 То же
197 Феноловый крас- ный NaO> к > С 1 s^SOjNa 398,35 — — 0 — 0 — — »
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл 4.2
1 2 J 4 5 6 7 8 9 10 11 12
198 Флоксин Е NaOxJ Вг"Ч С1 CI 1г Вг Y Т 7 ^kxCOONa I I Cl 829,64 — — 0 — 0 — — »
199 Лекарственные препараты Биомицин (7-хлор- тетрациклин,аур- сомнцин) СН,- НО—г HjNOC-J -N- 1 |C 0 СНЭ ( нзсрн OCX H| 1 ОН О 21 ЭН 478,88 0,55 — — — — 0,1 — —
200 Норсульфазол [2- (л-аминобензо- лсульф амидо) тиазол] J H2NC6H4SO2NH-k J s 255,31 О,520 — 0 0 0 0,1 — Практически не разрушается
201 Стрептомицин к'0' Г\ сно сн, он HO/I О, UCH.OH К CH.N у он ^он HN — — — — — — 0.1 —
он C=NH | I КН NH,
Глава 4, Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
202 Стрептоцид белый (сульфаниламид) n-H2NC6H4SONH2 172,21 4’5 — — — 0,5 — —
203 Сульгин (сульфа- гуанизин) w-HjNCjH^OjHN—C^Hj. н о 232,27 в. сл р. — — — — 0,01 — —
204 Сульфадимезин СН, ,N С ’| СН, 278,34 — — — — — 1 — —
205 Металлорганиче- ские соединения Дихлорбутилолово (C4H9)2SnCl2 303,83 0,08 — — — —. 1 — Практически не разрушается
206 Диэтилртуть (C.HjhHg 258,73 0,0001 0 0 0 0,005 — То же
207 Тетраэтилсвинец (C2Hs)4Pb 323,46 н. р — — — 0,001 — »
208 Этилмсркурхлорид C2H5HgCl 265,11 н р —. 0 0 0 0,001 — »
209 Органические кис- лоты и их соли Адипиновой ки- слоты натриевая соль (CH2)4(COONa)2 166,15 р- — — ——' — 1,0 0,5 50Б Биохимически окисляется Поддается рас- паду
210 Акриловая CH2=CHCOOH 72,06 00 1,33 1,1 0,83 62,3 — — —
211 Антраниловая o-H2NC6H4COOH 137,15 3.514 1,64 1,32 — 80,6 —— —
212 Антрахинонсуль- фокислота о c&>« 1 о 288,28 — — 0 — 0 10 150б Поддается рас- паду
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
сч Поддается рас- паду (Тоже а я Л Практически не разрушается | 1 1 1 Не поддается распаду 1 Поддается рас- паду То же
gOSI 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 001 1 1 1 1 1 1 1 1
о о 50 1 1 I 1 1 1 1 1 1П 1 о 1 1 1 1
СЛ 80,5 1 о 30,0 57,7 \*L 15,7 27,8 52,5 20,9 1 53,8 1 1 1 1 35,4 57,1 36,7
00 19*1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1*0 0,2 1 1 1 1 1 СЧ" 1
г* 0,96 1 СП 1,05 0,48 а о' 0,08 0,33 0,175 0,52 1*0 о 1 СП О 1 1 0,57 009*0 0,76 |
о 2,00 1 \о 2,04 \о [ 0,52 1,13 1 2,10 0,63 0,99 1 | 0,592 | 1 1 1 1 1,61 2,2 2,07
2,718 d d ЧЭ ь* сн d d X *45 1 d 1 00 о 1 86,3 I 1 1 1 1 1 1 d
122,05 160,22 о 102,14 24,12 СЛ о о* 170,13 152,17 76,05 178,16 164,96 I 128,86 I 249,11 1 1 1 124,12 1 166,20
сп с6н5соон О О и и я Z О о q X ю и X О о и <4 К и х и rt § о о X и о НООССН(ОН)СН(ОН)СООН .ОН К О и о о X X о Я Z о о и <N X о X о СН2НОСООН сн,носнснонснонснонсо ( Л 1 > CH3CCl2COONa СНС12СООН С12СбН3О(СН2)зСООН 1 RC00H 1 я Z О о и X и X и Зм и X о к X и | CH3(CH2)6COONa
сч Бензойная Бензоат калия Бензоат натрия Валериановая Валерат натрия Винная Галловая Гептилат натрия Гликолевая Глюконат-5-лак- тон 2,2-Дихлорпропи- оновой кислоты натриевая соль (HOUBITBV) I Дихлоруксусная 2,4-Дихлор- феноксимасляная Дубильная Жирные кислоты (R от С$ до C2Q) Жировое мыло к d и я X й & § QQ О СО S Канифолевое мыло Каприлат натрия
213 214 CN 216 217 218 219 220 ни сч сч 222 223 224 225 226 227 227а 228 229 230
758
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
231 Капронат натрия CH3(CH2)4COONa 138.14 P- 2,03 0,69 — 34,0 — — »
232 Капроновая СН3(СН2)4СООН 116,16 8,8620 — — — — — »
233 Лимонная НООССП2С(ОН) (СООН)СИзСООН 192,13 1330 0,74 — — — — 2500А; 1250б »
234 Малеиновая нооснс=снсоон 116,07 78825 0,83 0,57 — 68,7 60 — »
235 Малеиновый ан- гидрид Л° % 98,06 — 0,98 0,60 — 61,2 10 —
236 Масляная СП3(СН2)2СООН 88,10 56Z1,1; 86м 1,82 0,89 1.4 76,6 10 500б Поддается рас- паду
237 Маслянокислый натрий CH3(CH2)2COONa 110,08 — 1,38 0,41 — ' 29,7 — — —
238 Метакриловая СН2=С(СН3)СООН 85,05 р- 1,70 0,89 — 52,3 — — Поддается рас- паду
239 Метилметакрило- вая С4Н6СООН 100,08 р- 1,98 0,14 — 7,1 — ’—
240 Миндальная C6HSCHOHCOOH 152,15 160 2,27 0,31 — 13,7 — — —-
241 Молочная СН3СНОНСООН 90,08 р- 1,07 0,96 — 90 10 Поддастся рас- паду
242 Мукохлорная 1 - — 169,00 — — — — — 10 — —
243 Монохлоруксусная СН2С1СООН 94,49 Л-Р- 0,59 — 0,3 51 100 — "
244- Муравьиная нсоон 46,03 оо 0,35 0,19 0,276 78,8 5 —— Поддается рас- паду
245 Муравьино- кислый натрий HCOONa 68,01 р- — — — — — — Тоже
246 Муравьино- кислый калий НСООК 84,12 р- — 0,20 — ! — — »
247 Нониловая (пелар- гоновая) СН3(СН2)7СООН 158,24 в. сл. р. 2,52 0,59 — 23,4 — — »
248 Олеат натрия C8Hl7CH=CH(CH2)7COONa 305,46 н. р. 2,68 1,29 — 48,2 — — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
249 Олеиновая С8Н17СН=СН(СН2)7СООН 282,47 н.р. 2,54 — — — — — Поддается рас- паду
250 Пальмитат натрия CisH3ICOONa 279,42 — 2,61 0,45 — 17,2 — — Тоже
25! Пальмитиновая Ct5H3ICOOH 256,43 н. р. 2,87 Ы 2,03 70,5 — — »
252 Пропионат натрия CH3CH2COONa 97,07 00 1,07 0,52 — 48,7 — — »
253 Пропионовая СН3СН2СООН 74,08 СО 1,51 0,84 — — — — »
254 Салициловая о-НОС6Н4СООН 138,13 1,8 2,90 0,95 32,8 — — »
255 Слизевая НООС(СНОН)4СО 210,15 3,3 й 0,68 0,245 — 36,1 — — —
256 Стеарат натрия CH3(CH2)l6COONa 307,47 сл. р. 2,69 1,20 44,7 — — —
257 Стеариновая СН3(СН2)16СООН 284,48 0,3425 2,94 1,66 1,79 60,8 -— 300Б Поддается рас- паду
258 Терефталевая и-(НООС)2С6Н4 166,14 0,016 0,94 1,00 — 106 0,1 — —
259 «-Толуиловая л/-СН3СбН4СООН 136,15 О,85‘5 — — — — — 120 Поддается рас паду
260 Т ол уолсул ьфан и- ловая ЫН2(СН3)СбН38О3Н 2Н2О 223,27 — — 0 — 0 — — —
261 2,4,5-Трихлор- феноксиуксусная ChCJ^OCHjCOOH 255,48 1210 — — — — — — Поддается рас- паду с трудом
262 Уксусная СН3СООН 60,03 00 1,07 0,77 0,86 80,5 10 Поддается рас- паду
263 У ксусно-кисл ый аммоний CH3COONH4 77,09 00 — — — — — 500 Тоже
264 У ксусно-кислый калий СНзСООК 98,15 2550м 0,64 0,32 — 50 — — »
265 Уксусно-кислый кальций (СН3СОО)2Са 158,17 34325 0,71 0,42 — 59,2 — — »
266 Уксусно-кислый натрий CH3COONa 82,03 1230м 0,68 0,52 — 76,5 16 — »
267 Фталевая о-(НООС)2С6Н4 166,14 5,1414 1,14 0,85 1,0 87,8 0,5 — »
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
268 Фталевый ангид- рид О о 148,12 в. сл.р. 1,62 1,20 — 74,2 0,5 — —
269 Фумаровая /пранс-НООССН=НС—СООН 116,07 7,025 0,77 0,6 — 78,0 — — —
270 Циануровой ки- слоты натриевая соль NaO. V-n 151,04 0,7 — — — — 40 — —
271 Щавелевая ноос—соон 90,03 9515 0,17 0,14 — 82,3 0,1 10 000А Поддается рас- паду
272 Щавеле в о- кислый натрий NaOOC—COONa 134,0 34,1м — 0,08 — — —— 5000б —
273 Этилендиаминтет- рауксусная (CH2)2N2(CH2COOH)4 292,27 0,99 — 0,01 — 1,0 — — —
274 Яблочная НООССН2СНОНСООН 134,09 14402S — — — — — —- Поддастся рас- паду
275 Янтарная НООССН2СН2СООН 118,09 68 0,92 0,64 — 69,6 — — То же
276 Поверхностно- активные вещества Амилбензолсуль- фонат натрия (С2Н5)2СНС6Н45ОзКа 250,31 — — — — — — Практически нс разрушается
277 трет-Амилбснзоя- сульфонат нат- рия mpem-CsIIi iCJhSOjNa 250,31 — — — — — — То же
278 АНП-1 — — — —- •— — — 0,2 — —
279 Бснзолсульфонат натрия C6H5SO3Na 180,16 470 — “ — — —— — Поддается рас- паду при адап- тации
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
280 втор- Бутилбен- золсульфонат на- трия e/nop-CJisCe^SOjNa 236,28 — — —— — — — Тоже
281 н-Бутилбензол- сульфонат натрия H-C4H9C6H4SO3Na 236,28 — — — — — — — »
282 трет- Бутилбен- золсульфонат на- трия (CH3)3CC6H4SO3Na 236,28 — — — — — — — Практически не разрушается
283 ВА-212 — — — —• —• —— — 5 —
284 Додецилбензол- сульфонат натрия (лаурилбензол- сульфонат) CH3(CH2)I0CH2C6H4SO3Na 348,52 — — — — — 20 —
285 Изопропилбензол- сульфонат натрия (CH3)2CHC6H4SO3Na 222,25 — — — — — — — Поддается рас- паду при адап- тации
286 ИМ-П — — — • — — — £2,4 —
287 ИМ-68 — — —- — — £2,0 —
288 Керилбензолсуль- фонат натрия — — — — — — — 5 —
289 Контакт Петрова (сульфокислоты нефтяные водорас- творимые) — — p- — — —— 17,0 — 50 ——
290 Метилбензолсуль- фонат натрия (то- луолсульфонат на- трия) CH3C6H4SO3Na 194,19 — — — — — — — Поддается рас- паду при адап- тации
291 Некаль (дибутил- нафталинсульфо- кислоты натриевая соль, смачиватель СВ-101) (C4H9)2CwH5SO3Na 342,66 x. p. — — — —— 10 100A Не поддается распаду
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
292 «Новость» CHjfCIlJ.OSOjNa Na2SO4 — — — — — — 50 100е Поддается рас- паду при адап- тации
293 ОП-7 — — — — — — — 40 10а; 40е Практически не разрушается
294 ОП-Ю — — — — — — — 40 10а; 40б То же
295 ОПС-Б (смесь мо- нобутиловых эфи- ров пропилснгли- коля) — — — — 0,39 — — 2 — »
296 ОПС-М (смесь ме- тиловых эфиров пропиленгликоля) — — — — 0,20 — — 490 — »
297 Пропилбензол- сульфонат натрия С3Н7СбН45ОзКа 225,25 — — — — — — — Поддается рас- паду при адап- тации
297а Сапонин — — — — 0,66 — — 10 — —-
298 СТЭК — — — — — — — 30 —
299 Сульфаноль — — — — — — 10 10А; 20б —
300 Тетрапроп илбен- золсульфонат на- (СзН7)4С6Н5О3Ка 391,62 — — — — 37,0 — 10Б —
301 Этилбензолсуль- фонат натрия C2H5C6H4SO3Na 208,22 — — — — — — — Поддастся рас- паду при адап- тации
302 Иолиорганосипи- конаты ГКЖ-10 20
303 ГКЖ-П — —“ —“ — — — — 5 — -—
304 ГКЖ-94 — — — — — — — 20 — —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
£
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
305 ГКЖ-94М — — — —— — — 20 — —
306 Полиэтилсилоксан — — — — — — 80 — —
307 X С-2-1 — — — — — — 100 — —
308 Спирты и их про- изводные Аллиловый СН2=СНСН2ОН 58,62 00 2,20 — 1,50 68,2 3 — Поддается рас- паду
309 Амиловый СН3(СН2)3СН2ОН 88,15 2722 2,73 1,23 — 45,0 — То же
310 Амиловый вторич- ный СН3СНОНС3Н7 88,15 сл. р. — — — — — — »
311 Бензиловый С6Н5СН2ОН 108,14 4017 2,51 1,5 — 59,8 — —— »
312 1,4-Бутандиол НОСН2(СН2)2СН2ОН 90,12 00 — — — — — — Биохимически окисляется
313 Бутиловый СН3(СН2)2СН2ОН 74,12 9015 2,60 1,26 1,43 55 20 420Б Поддается рас- паду
314 Бутиловый вто- ричный СН3СН2СНОНСН3 74,12 12520 — — — — — — Поддается рас- паду
315 Бутиловый тре- тичный (СН3)3СОН 74,12 00 — — — — — — То же
316 Г ексадециловый СН3(СН2)14СН2ОН 242,45 00 — ’— — — — — »
317 Гексиловый СН3(СН2)4СН2ОН 102,18 5,9 — — — — — — »
318 Гептиловый СН3(СН2)5СН2ОН 116,21 0,918 — — — 0,5 »
319 Глицерин СН2ОНСНОНСН2ОН 2,10 00 1,23 0,77 0,86 70 ’ 5 500а »
320 Диметилфенил- карбинол СбН3С(СН3)2ОН 136,21 — 2,70 0,8 1,8 66,7 1 — »
321 Диэтиленгл иколь (НОСН2СН2)2О 106,12 р- 1,27 0,06 0,176 13,8 200 200Б Практически не разрушается
322 Изоамиловый (СН3)2СНСН2СН2ОН 88,15 26 2,73 1,50 — 55,0 — — Поддастся рас- паду
323 Изобутиловый (СН3)зСНСН2ОН 74,12 95 2,6 1,66 1,40 53,8 100 — То же
324 Изопропиловый (СНзЪСНОН 60,10 со 2,40 1,59 66,2 — — »
325 Маннит СН2ОН(СНОН)4СН2ОН 182,17 15618 1,03 0,68 — 66,0 -—- — »
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
326 3-Метил-1,3-бу- тандиол (СП3)2С(ОН)СН2СН2ОН 104,15 Р- 2,15 — 1,35 62,8 2,3 — »
327 Метиловый CHjOH 32,04 сю 1,5 0,77 0,98 65,1 20 200б »
328 Метилфенилкар- бинол СН3СН(ОН)СбН5 122,18 и. р. 2,62 1,0 — 38,2 — — »
329 Нониловый СН3(СН2)7СН2ОН 144,26 0,075 — — — — 0,1 — »
330 Оксановый .СН2ОН of5<cH> voach, 134,2 — — — — — 2,4 — —
331 Октиловый СН3(СН2)бСН2ОН 130,24 Р-. 2,95 — 1,20 40,8 — - — Поддастся рас- паду при адап- тации
332 Пентаэритрит (СН2ОН)4С 136,15 55,615 — — — — 500 — Практически нс разрушается
333 Поливиниловый -сн-срн-’ 1 ОН J я — — — — — — 100 — —
334 Полиэтилеигли- коль '— 1 сн-сн-’ ОН ОН 1 —‘ —— — 0,3 — — — — —
335 Пропиленгликоль СН2ОНСНОНСН3 76,09 00 — — — — 1000 Поддается рас- паду
336 Пропиловый СН3СН2СН2ОН 60,09 ОС 2,40 1,5 — 62,5 — — Тоже
337 Тетрагидрофури- ловый —J-OH о 88,05 00 — — — — 1 — —
338 Тстраэтилснгли- коль (НОС2Н4ОС2Н4)2О 194,22 00 1,65 0,5 — 30,3 — — —
339 Триэтиленгликоль (СН2ОСН2СН2ОН)2 150,18 ОО 1,6 0,5 — 31,2 10 — Практически не разрушается
340 Циклогсксанол СЛпОН 100,16 3620 2,34 1,60 — 68,4 1 То же
341 Этиловый С2Н5ОН 46,07 00 2,08 — 1,82 87,5 — — Поддастся рас- паду
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
о.
о\
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
342 Этриол (тримети- лолпропан) CHjCH2C(CH2OH)3 134,20 — — — 0 0 — —— Не разрушается
343 Этиленгликоль НОСН2СН2ОН 62,07 00 1,50 0,54 1,26 84 1 1000 Поддается рас- паду
344 Серосодержащие соединения Диметилдитиокар- бамат аммония (CH3)2NCSSNH4 138,26 — — — — — 0,1 — —
345 Димстилсульфид (CH3)2s 62,13 — — — — 0,3 —
346 Мстиддитиокар- бамат натрия CH3NHCSSNa 119,17 — — — — — 0,1 — —
347 Тиофен 84,13 2,820 — 0 0 0 40 — Практически не разрушается
348 Углеводороды Бензин (крекинг) - - - — 3,54 0,11 3,1 3 100А
349 Бензол c6H6 78,12 0,8222 3,07 0,5 1,15 37,4 25 100А Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
350 н-Бутилбензол C6H5CH2(CH2)2CH3 134,22 0,01 3,22 0,49 — 15,3 10 — Тоже
351 mpem-Бутилбензол с6н5с(сн3)3 134,22 н. р. —- — — — — — Практически не разрушается
352 Бутен-2 CHjCH2CH=CH2 56,10 н. р. — — — — 10 —- —-
353 Винилацетилен носсн=сн2 52,08 — — — — 0,5 — —
354 Винилиденхлорид Н2С=СС12 96,94 — 0,825 — 0 0 — — Биохимически не окисляется
355 Диметилдиоксан н<?С0 144,13 200 1,20 0,40 0,45 20,5 11,5 Практически нс разрушается
356 Дифенилпропан (С6Н,СН2)2СН2 196,31 — — — — — 0,5 —
357 Изобутилен (2-метилпропен) (CHj)2C=CH2 56,10 н. р. — — — — 10 — —
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3' 4 5 6 7 8 9 10 11 12
358 Изопрси (2-метил- бугадисн-1,3) СН2=С(СН3)СН=СН2 68,12 0,164 3,24 0,425 0,55 17 27 — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
359 Керосин — — —• — 0,53 0,16 — — — —
360 Керосинбензол — — — — — 0,162 — 500 500Б Поддается час- тичному распа- ду
361 Ксилол С6Н,(СН3)2 106,17 0,1322 3,17 0,98 0,98 30,9 1,0 — Поддается рас- паду при адап- тации
362 Лигиии — — — — 0 — 0 — — Практически не разрушается
363 Мазут (крекинг- остаток) — — — 3,66 — 0,33 9,15 6 — То же
364 Масло ветл уже кос — — — — 0,44 -— — 20 —
365 Масло канифоль- ное — — — 2,1 0,6 1,2 57,2 — — —
366 Мстилгидропиран сн, <5 130,16 — — — — — 1 — —
367 1 -Метилнафталин СН, 140,20 Н. р. — — — — 0,05 — —
368 а-Мстил стирол СбН5С(СНз)=СН2 118,19 0,067 3,1 1,4 1,57 50,8 1,0 — Поддается рас- паду
369 Нафталин С|0Н8 128,17 0,03 — — — — 0,05 — —
370 Нафтеновые кис- лоты и их натрие- вые соли R(CH2)n(COOH)m, R(CH2UCOONa)„, R — нафтеновый радикал — — — — — 100 — —
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
О\
оо
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
371 Нефть: туймазинская балаханская ишимбаевская — ’ 1 — 3,6-4,3 3,0—3,6 3,1—3,7 — 0,43 0,30 0,31 ~10 ~10 ~10 3 — Практически не разрушается
372 Пирен 202,26 н. р. — — — — <1000 — —
373 Пропилбензол С6Н5СН2СН2СН3 120,19 0,0177 1,6 — 1,2 75 10 — Биохимически не разрушается
374 Пропилен (пропен) СН2=СН—сн3 42,08 0,82 — 0 0 0 10 — Не поддастся распаду
375 Скипидар — — — — 1,16 3 — 20 — Поддается рас- паду
376 Смола черемхов- ская — — — — 0,15 — — 1 — —
377 Стирол С6Н5СН=СН2 104,15 0,123го 2,12; 3,07 1,12 1,60 52,2 10 — Поддается рас- паду
378 Толуол С6Н5СН3 92,14 0,5716 1,87 0,19 1,10 58,8 25 200а Поддается рас- паду при адап- тации
379 Фенантрен 178,24 н. р. — — — — 40 — —
380 Фуран 0° 68,07 2320 — 0 0 0 20 — Практически не разрушается
381 Циклогексан с6н12 84,16 О,1230 — 0 0 0 100 — То же
382 Циклогексен C6Hiq 82,15 н.р. — 0 0 0 0,1 — »
383 Этилбензол CeHsC2H5 106,17 0,14’5 — — — - -— 10 — Поддается рас- паду при адап- тации
Глава 4. Оборудование для биохимическихметодов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
384 Этилен Н2С=СН2 28,05 0,32° — 0 0 0 10 — Практически не разрушается
385 Углеводы Глюкоза С6Н12О6 180,16 х. р. 0,6 0,53 1,01 168 — — Поддается рас- паду
386 Декстрин (С6Н10О5)я (162,15)я Р- 0,40 — — — — То же
387 Карбоксимстил- целлюлоза [СбН7О2(ОН)з _ — (OCH2COOHt)l„ — — 0,3 — — — — —
388 Крахмал (QHio05)n (162,15)я — 1,03 0,63 — 61,2 — — Поддается рас- паду
389 Ксилоза С5Н10О5 150,14 117020 — — — — — То же
390 Лактоза (молоч- ный сахар) С!2Н220ц • Н2О 360,32 17O12 1,07 0,55 — 51,5 — — »
391 Метилцсллюлоза [С6Н7О2(ОН),_/0СН?)г1я — — — 0,008 — ~0 — — —
392 Сахароза С|2Н22Оц 342,30 1790и 1,12 0,70 — 62,5 — — —
393 Целлюлоза (СбН]оО$)„ — н. р. — 0,08 — — — —— —
394 Целлюлоза-а — — „И- Р- — 0,15 — — — — —
395 Фенольные соеди- нения Гваякол OF Г [ ^осн, J 124,14 16” 2,06 1,40 — 68,0 — Поддастся рас- паду
396 Гидрохинон л-НОС6Н4ОН 110,12 5915 1,89 0,48 0,76 40 0,5 15а Поддастся рас- паду при малых концентрациях
397 2,4-Дихлорфенол ОН Cl 163,0 0,46 — —- — —— 1 —
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
397а Ксиленолы (СН3)2С6Н3ОН 122,17 Р- 2,62 0,82 — 31,3 — — Поддается рас- паду
398 л<-Крезол .м-СН3С6Н4ОН 108,14 24,225 2,52 1,40 — 55,6 0,1 243 Тоже
399 о-Крсзол о-СН3С6Н4ОН 108,14 3140 2,39 1,70 — 71,2 0,1 243 »
400 л-Крезол л-СН3С6Н4ОН 108,14 2440 2,52 1,64 — 65,2 — 243 »
401 о, м, л-Крезол ы СН3С6Н4ОН 108,14 Р- 2,52 1,54 1,56 62 0,1 100А »
402 а-Нафтол С10Н7ОН 144,17 0,712’ 2,50 1,69 — 67,6 1 »
403 Р-Нафтол С10НтОН 144,17 1,0321 2,50 1,75 — 70,0 0,4 — —
404 Пирогаллол (1,2,3- триоксибснзол) С6Н3(ОН)3 126,12 62525 1,48 0,016 — 1,0 — 100 Практически не разрушается
405 Пирокатехин (1,2- диоксибензол, о- диоксибензол) СбН4(ОН)2 110,12 451 1,89 0,69 1,47 77,8 — 100А Поддается рас- паду
406 Резорцин (1,3-ди- оксибензол, ,4-ДИ- оксибензол) С6Н4(ОН)2 110,12 229O30 1,89 1,15 1,50 79,4 100 450а То же
407 2,4,6-Трихлор- фенол НОС6Н2С13 — 0,925 — — — —“• 1 -—- —
408 Фенол С6Н5ОН 94,12 оо“ 2,38 1,1 1,1 46,2 0,3 1000А; 120б Поддается рас- паду
409 Флороглюцин (1,3,5-триокси- бензол) С6Н3(ОН)3 126,12 11,325 2,54 0,47 — 18,5 — —— —
410 о-Хлорфснол о-НОС6Н4С1 128,56 28,5 — — — — — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции и концен- трации не выше 1 мг/л
411 л-Хлорфснол л-НОС6Н4С1 128,56 27,1 — — — — — — То же
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
CN Поддастся рас- палу Практически не разрушается То же Практически не разрушается То же А А А А
о со 0,05 о »“Ч с е 5 Ч СП V с и 1 О СП
as 21,4 1 о о о о о о о
оо 1 о о о о о о
Г* <* с 1 г О гп о о" о о о о о о
SO ОС •S 1 1
МП 1 8 V) "Г o' 0,2 рн о 0,02
тГ О О V* с> ь г 310,38 158,18 220,99 с ч ОС 1 > > 224,34 330,36 246,36 258,341 258,34] 263,21
СО СЛ СЛ s_/ Рн Г—1 о о х1 о НН М-* СЛ СЛ о •ЧГ *т* m X о X СЛ Z—Ч сл *4-7 Q-. о *п X о О О 11 X и о Z“ч о ч«г о а? и (C2H5O)2P(S)SH (C2HsO)P(S)SK X =« ° Я о Я и Ч X X о-и GO 7-^ о, X о X CJ GO и сл сл 0- О X о (C2H5O)2P(S)OC2H4SC2H5 (I) (C2H5O)2P(O)SC2H4SC2H5 (II) 6 ТС X о о сл .л о **| X о
сч Фосфорорганиче- ские соединения Диизопропилди- тиофосфорно- кислый калий Дикрсзилдитио- фосфат Димстилдитио- фосфорная кисло- та (димстилдитио- фосфат) Диметил хлорви- нилфосфат Диэтилдитиофос- форная кислота Дизтилдитиофос- форно-кислый ка- лий Карбофос М-81 (0,0 диме- тил-5-этитмср- каптоэтиддитио- фосфат) Мсркаптофос [смесь тионового (I) и тиолового (II) изомеров 70:30] Метафос
412 413 414 415 416 417 418 419 420 421
771
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
гч А А А Поддается рас- паду 1 Практически не разрушается Тоже А 1 Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- |ции 1
1 1 100 из О 1 1 1 1 1 1
о гч о о 1 <*> О *•4 1 ... 1
Оч © о 4,5 59,0 1 о © © 13,2 сС 67,5
СО о о 1‘0 СП Р о о © 1 1 1,16
Г* о о 1 1 1 © о о И‘0 0,17 00 00 o'
'О ЧЭ сч ,06 1 .34 18‘ ,72
гч сч гч гч •“И
<Л р. 1‘0 0,25 н. р. d н >0,04 «ч СЧ гч О 00 © о’ V) —
32 ,36 ,28 ,25 гч ’Г 00 МП
сп сп" гч ««
Т 230, 230, Оч гч 266. 368, 326, • 321, 229 257, 130, 108, 130,
СП (CH3O)2P(S)OC2H4SC2Hs (1 (CH3O)2P(O)SC2H4SC2H5 (1 О •т X о о СЛ CU еч О X <ч о О ь. гл О X CJ Ч—Z (о-СН3С6Н4О)3РО (С6Н5О)3РО Ск (CHjO)jP(S)O—С V-C1 сг 5 X 5-о X и сл Л—Ч сл Ч— /—ч о X и (СН3О)2Р(О)СН(ОН)СС13 СН3СООС5НИ С6Н5ОСН3 СН3СОСН2СООС2Н5
ГЧ Метилмеркапто- фос [смесь тионо- вого (I) и тиолово- го (II) изомеров 70: : 30] (метилсистокс) | о о -е- о S Н Трибутилфосфат Три крезил фосф ат Трифенилфосфат Трихлорметафос-З Фасфамид • Хлорофос Эфиры простые и с южные Амилацетат Анизол (метокси- бензол) Ацетоуксусный эфир
422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432
112
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12
433 Бутилакрилат СН2=СНСООС4Н9 128,17 1,6 — — — — 60 — Поддается рас- паду при адап- тации
434 Бутилацетат СН3СООС4Н9 116,16 525 2,20 0,52 — 23,6 0,1 — —
435 Винилацетат СН3СООСН=СН2 86,09 2520 1,67 0,8 1,0 59,7 3 100Б Поддается рас- паду
436 Диацетат полиэти- ленгликоля CI {3СООСН2(СН2)ЛС112ООССН3 — — — 0,2 — — — —
437 Дибутилфталат о-С6Н4(СООС4Н9)2 278.35 О,425 2,24 0,43 19,2 — 0,2 — •—
438 Дибут илмалеат НССООС4Н, я ’ НССООС4Н, 228,32 1 2,45 — 1,25 51,0 — — —
439 Диглико тьдиаце- тат (СН3СООСН2СН2)2О 190,22 р- — — — — — —. Поддастся рас- паду при дли- тельной адапта- ции
440 4,4-Диметилди- оксан-1,3 (м-ди- оксан, метилено- вый эфир триме- тиленгликоля) Н,сч X Р Н3С х—7 116,16 оо 1,20 0,40 0,45 20,5 11,5 — —
441 Диметоксиметан (метилаль) Н2С(ОСН3)2 76,09 х. р. — — — — — — Поддается рас- паду
442 1,4-Диоксан 0 88,10 00 1,74 0 — 0 — — Практически не разрушается
443 Ди (2 этилгсксил) фенилфосфат (С,НП)2ОДОР=О но/хно 398,58 — — — — — — — Тоже
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
444 Диэтиловый эфир (С2Н5)2О 74,12 77,720 2,59 0,86 — 33,2 5 — »
445 Диэтиловый эфир диэтиленгликоля (диэтил карбинол, бис-Р-этокси- этиловый эфир) (С2Н5ОСН2С11г)2О 162,23 00 2,18 0,10 — 46,0 — — Практически трудно окисля- ется
446 Диэтиловый эфир малеиновой кисло- ты НССООС2Н5 II HCCOOQHi 172,18 10 — — — — 10 — То же
447 Диэтиловый эфир этиленгликоля H.COQH, 1 HjCOQHj 118,17 00 2,30 0,1 — 43,5 — Практически не разрушается
448 Изоамиловый эфир [(СН3)2СНСП2СН2]2О 158,28 н. р. — 0 — 0 — — —
449 Изобутилацетат СН3СООСН2СН(СН3)2 116,16 6,315 2,20 0,67 2,05 93,2 — — Поддастся рас- паду
450 Изопронилацстат СН3СООСН(СН3)2 102,14 30,9 2,02 0,26 — 12,9 — — —
451 Метилбензоат (ме- тиловый эфир бен- зойной кислоты) С6Н5СООСН3 136,16 0,157м — — — — 0,1 — —
452 2-Метоксиэтил- ацетат СН3СООСИ2СН2ОСН3 118,14 00 — — — — — — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
453 Монометиловый эфир этиленглико- ля (мстилцслло- зольв) СН3ОСН2СН2ОН 76,09 СО 1,68 1,10 — 65,5 — — —
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Продолжение табл. 4.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
454 Моноэтиловый эфир этиленглико- ля (этилцелло- зольв) С2Н5ОСН2СН2ОН 90,12 со 1,96 1,58 — 80,6 — — Поддается рас- паду
455 Моноэтиловый эфир диэтиленгли- коля (карбитол) НОСН2СН;О CjHjOCHjCHj 134,18 СО Практически не разрушается
456 Моноэтиловый эфир ацетилдиэти- ленгликоля СН3СООСН2СН2О CjHjOCHjCHj 176,22 00 1,81 1,10 — 60,8 — Поддается рас- паду при дли- тельной адапта- ции
457 Хлорекс (бис-р,р'- хлорэтиловый эфир) (С1С2Н4)2О 143,0 10,2 — — — — — — Нс разрушается
458 Этилацетат СН3СООС2Н5 83,10 Р- 1,88 0,86 1,5 80 10 500б Поддастся рас- паду
459 Этилформиат НСООС2Н5 74,08 11825 1,51 0,5 — 33,0 — — То же
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
4.1. Биохимическая очистка
в естественных условиях
Аэробные процессы биохими-
ческой очистки сточных вод могут
протекать в естественных условиях
на полях орошения, полях фильт-
рации и биологических прудах.
Поля орошения — это специаль-
но подготовленные земельные уча-
стки, используемые одновременно
для очистки сточных вод и агро-
культурных целей. Очистка в этих
условиях идет под действием поч-
венной микрофлоры, солнца, воз-
духа и под влиянием жизнедеятель-
ности растений.
Поля фильтрации — это участ-
ки земли, предназначенные для
полной биологической очистки
предварительно осветленных сточ-
ных вод.
При очистке сточных вод на по-
лях фильтрации используется само-
очищающая способность почвы:
наиболее интенсивно процесс окис-
ления органических загрязнений
идет в верхних слоях почвы (0,2—
0,3 м), где соблюдается благопри-
ятный кислородный режим.
Применение почвенных методов
очистки рекомендуется при расхо-
дах сточных вод до 5—10 тыс. м3/сут.
Поля орошения и поля фильт-
рации состоят из карт, спланиро-
ванных горизонтально или с незна-
чительным уклоном и разделенных
земляными оградительными вали-
ками. Сточная вода распределяется
по картам оросительной сетью;
вода, профильтрованная через слой
почвы, отводится осушительной
сетью (рис. 4.1).
Для полей следует выбирать уча-
стки со спокойным рельефом мест-
ности. Естественный уклон на этих
участках не должен превышать 0,02.
Для устройства полей наиболее
предпочтительны песчаные и су-
песчаные грунты: поля можно ус-
траивать также на суглинистых
Рис. 4.1. Схема полей орошения:
I — подача сточных вод; 2 — распределительный колодец; 3 — магистральный канал; 4 —
распределительный канал; 5 — картовый ороситель, 6 — дренажная сеть; 7 — отводная дренаж-
ная канава; 8 — выпуск; а—е — точки расчетных участков
776
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
грунтах и тощих глинах, однако
нагрузку по сточным водам в этом
случае снижают.
Тяжелые суглинки и глины не-
пригодны для устройства полей, так
как они заболачиваются. Торфяные
грунты нуждаются в предваритель-
ном осушении.
Уровень грунтовых вод на терри-
тории, используемой под поля, дол-
жен быть на глубине не менее 1,5 м
от поверхности. При более высоком
положении уровня грунтовых вод
необходимо устройство дренажа.
Для полей фильтрации межпо-
ливной период колеблется от 5 до 10
дней; для полей орошения он уста-
навливается в соответствии с режи-
мом полива выращиваемых культур.
При определении требуемой
площади полей орошения и полей
фильтрации исходят из так назы-
ваемой нормы нагрузки, т.е. объ-
ема сточной воды, которая может
быть подана на 1 га площади по-
лей за определенный промежуток
времени.
Нормы нагрузки зависят от мно-
гих факторов: характера почвы, ее
окислительной мощности, фильт-
рационной способности, пори-
стости; от типа полей, рода выра-
щиваемых на них культур, характера
и концентрации загрязнений сточ-
ных вод, от климатических условий
и др В табл. 4.3 приведены нормы
нагрузки на поля орошения.
Расчет полей фильтрации ведут
по среднесуточной норме нагрузки,
т.е. количеству сточных вод, прихо-
дящихся на 1 га площади полей в
среднем за сутки в течение года
Полную расчетную площадь по-
лей фильтрации (Гф, га) опре-
деляют по формуле:
F. = F + F + k (F. + F. ),
ф флоп ф.реэ ф.в' ф.пол фрез'’
где Гф1юя — полезная площадь по-
лей фильтрации, га,
Гф — резервная площадь по-
Таблица 4.3
Нормы нагрузки бытовых сточных вод на поля орошения для районов
со среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков 300—500 мм
Среднегодовая температура воздуха, °C Сельскохозяйственные культуры Нагрузка на поля орошения в зависимости от грунта, м3/(га сут)
Суглинок Супесь Песок
До 3,5 Огородные 30 40 60
Полевые 15 20 30
3,6—6 Огородные 35 50 75
Полевые 20 25 40
6,1—9,5 Огородные 45 60 80
Полевые 25 30 40
9,6—11 Огородные 60 70 85
Полевые 30 35 45
Более 11 Огородные 70 80 90
Полевые 35 40 45
Примечание. Для районов со среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков 500—
700 мм нормы нагрузки на поля орошения следует уменьшить на 10—15 %, а для районов со
среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков более 700 мм — па 15—25 %, причем
больший процент принимают при суглинистых j-рунтах, а меньший —при песчаных.
777
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
лей фильтрации, га, равна 10—25 %
от полезной площади;
£фв = 0,25—0,30 — коэффициент,
учитывающий увеличение площади
в связи с устройством вспомога-
тельных сооружений.
Полную расчетную площадь
полей орошения (Гпо, га) находят
из выражения.
F = F + F + k (F + F ),
п.о слоя срез о.в ' опал о.рез'’
где FonM — полезная площадь по-
лей орошения, га;
Fo — резервная площадь полей
орошения, га,
ков = 0,15—0,25 — коэффициент,
учитывающий увеличение площади
в связи с устройством вспомога-
тельных сооружений.
Полезная площадь полей филь-
трации
^ф.пол _
где Q — среднесуточный расход
сточных вод, м3/сут;
дф — нагрузка сточных вод на
поля фильтрации, м3/га сут, оп-
ределяется по СНиП 11-32—74.
Полезная площадь полей ороше-
ния
^о.лол — Ф/^о’
где qo — нагрузка сточных вод на
поля орошения, м3/(га сут), опре-
деляется как средневзвешенная ве-
личина из нагрузок на участки с
различными видами сельскохозяй-
ственных культур (см. табл. 4.3).
Для удобства эксплуатации поля
разделяют валиками на отдельные
карты. Размеры карт полей фильт-
рации определяют в зависимости от
рельефа местности, общей рабочей
площади полей, способа обработки
почвы, количества очищаемой сточ-
ной жидкости. При обработке почвы
тракторами площадь одной карты
должна быть не менее 1,5 га. Длина
карт в 2—4 раза больше ширины.
На полях орошения площадь карт
принимается по 5—8 га; при этом их
ширина зависит от вида грунта: для
песков — 50 м, супесей — 80—100 м,
суглинков — 120—150 м. Длина карт в
4—5 раз больше ширины.
Поскольку в некоторые перио-
ды года выпуск на поля орошения
сточной воды не допускается (при
подготовке полей к летнему ве-
гетационному периоду, при уборке
урожая, в период дождей), то для
приема сточных вод в это время слу-
жат резервные, не занимаемые под
сельскохозяйственные культуры
участки, выполняющие роль обыч-
ных полей фильтрации, их площадь
(в га) определяют по формуле:
Г,», = «'?/?<..
где а — коэффициент, учитываю-
щий часть расхода сточных вод,
поступающих на резервные участки
(значения а для районов со средне-
годовой температурой воздуха до 5,
10 и 15 °C принимают соответствен-
но равными 1; 0,75 и 0,5),
дф — норма нагрузки сточных вод
на резервные фильтрационные поля,
принимается по СНиП П-32—74,
м3/(га - суг).
Ширина карт резервных филь-
трационных участков принимает-
ся равной 50—100 м, а длина — в
2—4 раза больше.
В зимнее время после промерза-
ния почвы фильтрация сточной
воды практически прекращается и
начинается постепенное намо-
раживание поступающей сточной
воды. Поэтому необходимо сделать
проверку на намораживание.
778
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Требуемая для намораживания
площадь
F _
"ам -^)P-I04’
где Г|шм — продолжительность пери-
ода зимнего намораживания, сут;
определяется по кривой изолиний;
р — коэффициент зимней филь-
трации, зависящий от фильтрацион-
ной способности грунтов: для легких
суглинков, супеси и песков он соот-
ветственно равен 0,3; 0,45 и 0,55;
Лиам — высота слоя намораживания,
принимается равной не более 1 м,
обычно 0,5—0,6 м;
— слой зимних осадков, м;
р — плотность льда, равная
0,9 т/м3
Сточные воды подают в наивыс-
шую точку полей в распредели-
тельный колодец, откуда вода по
сети распределительных каналов
поступает в отдельные карты. Для
распределения воды внутри карт
полей орошения перед поливами
устраивают временную оросительную
сеть в виде полос или борозд.
Для равномерного заполнения
карты планируют с продольными
и поперечными уклонами; размер
уклона зависит от водопрони-
цаемости грунта. Продольные и по-
перечные уклоны равны: для лег-
ких суглинков — 0,001 и 0,002; для
супесей — 0,002 и 0,003; для пес-
ков — 0,003 и 0,004.
Оросительная сеть должна быть
запроектирована так, чтобы сточная
вода подавалась самотеком в любой
из участков обслуживаемой этой се-
тью территории. Земляные канавы
устраивают трапецеидального сече-
ния, каналы и лотки — с облицов-
кой прямоугольного сечения.
Ширина по верху оградительных
и разделительных валиков должна
быть не менее 0,7 м. Крутизну их
откосов принимают в зависимости
от грунта: в супесях и суглинках она
должна быть не более 1 1,5, а в
песках — I 2.
Размеры лотков и трубопроводов
определяют расчетом, наименьшие
размеры лотков принимают равными
0,2 х 0,2 м, а диаметр труб — 100 мм.
Магистральный канал рассчиты-
вают на общий максимальный се-
кундный расход, а распределитель-
ный канал — по максимальному се-
кундному расходу, который зависит
от числа карт 7Уод, одновременно
орошаемых и примыкающих к дан-
ному распределительному каналу:
N = N /t
1 од * пол' м.п’
где /мп — межполивной период, на-
значается в пределах 5—10 сут в за-
висимости от водно-воздушного ре-
жима полей, фильтрационной спо-
собности грунтов, уровня грунто-
вых вод. Расход воды, поступающий
на одну карту (в л/с):
o' - q /N .
мзкс *макс' од
Расчет каналов производят по
обычным формулам гидравлики для
равномерного движения жидкости с
соблюдением допустимых скоростей
потока и уклонов каналов. Минималь-
ная незаиливающая скорость (в м/с)
для картовых оросителей, распреде-
лительных и магистральных каналов
принимается равной 0,3; 0,4 и 0,5.
Наименьший уклон для картовых
оросителей принимают равным
0,001, а для распределительных и
магистральных каналов — 0,0005.
При неблагоприятных грунтовых
условиях на полях орошения и по-
лях фильтрации устраивают осуши-
779
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
тельную (водоотводящую) сеть. Она
состоит из дренажа, сборной сети,
отводящих линий и выпусков.
Дренаж является важным эле-
ментом полей. Он позволяет свое-
временно отводить излишнюю вла-
гу почвы и способствует проника-
нию воздуха в осушаемый деятель-
ный слой, без чего не может про-
ходить аэробный окислительный
процесс. Устройство дренажа обя-
зательно при залегании грунтовых
вод на глубине менее 1,5 м от по-
верхности карт.
В зависимости от характера грун-
тов дренажную сеть устраивают в
виде открытых осушительных канав
или закрытого дренажа. В слабопро-
ницаемых грунтах (суглинках) уст-
раивают закрытый дренаж, в силь-
нопроницаемых грунтах (песок, су-
песь) его или не устраивают, или
устраивают открытые осушительные
канавы.
На рис. 4.2 приведена схема осу-
шения полей с открытыми и за-
крытыми сетями.
Биологические пруды представля-
ют собой каскад прудов, состоящий
из трех-пяти ступеней, через кото-
Рис. 4.2. Схема осушения полей:
а — с закрытой осушительной сетью; б — с от-
крытой осушительной сетью, 1 — уровень
поверхности карт полей; 2 — кривая депрессии;
3 — дренажная труба; 4 — осушительная канава
780
рые с небольшой скоростью проте-
кает осветленная или биологичес-
ки очищенная сточная вода.
Процесс очистки в этих соору-
жениях аналогичен процессам, про-
исходящим при самоочищении во-
доемов. Для устройства био-
логических прудов могут быть ис-
пользованы естественные впадины
местности, заброшенные карьеры,
а также специально созданные во-
доемы.
Пруды используют в качестве 2-й
ступени биологической очистки, а
также для глубокой очистки био-
логически очищенных сточных вод
с доведением величины БПКпо;1н до
5—6 мг/л. Нагрузка пруда зависит от
исходной величины БПКПОЛ11 и тре-
буемой степени очистки.
Пруды проектируются на слабо-
фильтрующих грунтах; как правило,
их делают небольшой глубины — от
0,5 до 1 м. Это позволяет создать
значительную поверхность контак-
та обрабатываемой воды с возду-
хом, обеспечить прогрев всей тол-
щи воды и хорошее ее перемеши-
вание. Пруды применяют как с ес-
тественной, так и искусственной
аэрацией при расходах сточных вод
обычно до 5—6 тыс. м3/сут.
При соответствующем обоснова-
нии биологические пруды могут при-
меняться для очистки предваритель-
но отстоенных сточных вод (рис. 4.3).
В этом случае нагрузка по сточным
водам достигает 125—300 м3/(га сут),
продолжительность очистки — до
30 дней. Для обеспечения полной
биологической очистки до величи-
ны БПК_ 15—20 мг/л пруды устра-
ивают в четыре-пять ступеней (серий-
ные пруды) площадью по 2—2,5 га
каждая.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.3. Схема пятиступенчатого биологи-
ческого пруда:
1 — подача сточных вод; 2 — впуск; 3 — попе-
речные стенки из фашин или плетня; 4 — раз-
делительные валики; 5 — перепускные лотки;
6 — запасные выпуски для опорожнения пру-
дов; 7 — выпуски очищенных сточных вод; 8 —
отводная канава
4.2. Биохимическая очистка
в искусственных сооружениях
К искусственным сооружениям
биологической очистки относятся
биофильтры, аэротенки, окситен-
ки и метантенки. Аппаратура для
биохимической очистки сточных
вод, как правило, завершает про-
цесс очистки, и так как в нее сточ-
ные воды должны подаваться с оп-
ределенным составом, то техноло-
гические схемы весьма разнообраз-
ны. Ниже приводятся технологичес-
кие схемы организации очистки
сточных вод, включающих биохи-
мическую очистку.
Сточные воды предприятий со-
держат сложный комплекс различ-
ных соединений органического и
неорганического происхождения,
различающихся составом, свойства-
ми и фазово-дисперсионным состо-
янием, что в совокупности объек-
тивно обусловливает необходимость
разработки оптимальных условий
ведения технологического процес-
са очистки. Поэтому выбор схемы
биологической очистки сточных
вод представляет собой достаточно
сложную инженерную задачу, при
решении которой должны быть чет-
ко определены: общий объем очи-
щаемых сточных вод, все виды заг-
рязняющих их веществ и их биохи-
мические характеристики, перечень
преобладающих по концентрациям
загрязняющих веществ с учетом их
токсикологических свойств.
Сооружения биологической очи-
стки химических предприятий мо-
гут иметь различные технологичес-
кие схемы, которые выбирают в за-
висимости от характеристик посту-
пающих в них промышленных сточ-
ных вод. Наиболее простая схема
биологической очистки промыш-
ленных сточных вод химических
производств показана на рис. 4.4.
Сточные воды 1 подаются в смеси-
тельную камеру 2, где формируется
смешанный сток 4, который и по-
з
Рис. 4.4. Схема биологической очистки
сточных вод химических производств без
их усреднения. Пояснения в тексте
781
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
ступает в аэротенк 5. Иловая смесь 7
из аэротенка направляется во вто-
ричный отстойник 8, где очищен-
ная жидкость 9 отделяется от ак-
тивного ила и направляется в уст-
ройства доочистки или непосред-
ственно в водоем. Активный ил из
вторичных отстойников возвраща-
ется в аэротенк в виде возвратного
ила 10, а частично в виде избыточ-
ного ила 6 (11) направляется на об-
работку. Вместе с промышленными
сточными водами могут очищаться
и хозяйственно-бытовые сточные
воды 3, которые подаются в смеси-
тельную камеру 2.
Рассмотренная технологическая
схема биохимических очистных
сооружений наиболее проста по
аппаратурному оформлению, одна-
ко се целесообразно применять
только в том случае, если промыш-
ленные сточные воды имеют ста-
бильный состав и неизменные ос-
новные параметры: расход, pH,
температуру, содержание загрязня-
ющих веществ, состав загрязнений.
Практика эксплуатации очистных
сооружений на химических пред-
приятиях показала, что чаще всего
промышленные сточные воды име-
ют переменный состав, что деста-
билизирует технологический режим
работы очистных сооружений,
отрицательно влияет на активный
ил, препятствует адаптации послед-
него к загрязняющим веществам.
Поэтому более целесообразно ис-
пользовать технологическую схему
очистных сооружений с предвари-
тельным усреднением поступающих
в них промышленных сточных вод
(рис. 4.5).
В этом случае промышленные
сточные воды 1 поступают перво-
782
Рис. 4.5. Схема биологической очистки сточ-
ных вод химических производств с их пред-
варительным усреднением:
1 — промышленные сточные воды от хими-
ческих производств; 2 — усреднитсльныс ем-
кости; 3 — накопитель хозяйственно-бытовых
сточных вод; 4 — хозяйственно-бытовые сточ-
ные воды; 5 — смесительная камера: 6 — ус-
ловно чистая вода; 7 — смешанный сток. 8 —
аэротенк; 9 — воздух; 10 — иловая смесь, 11 —
вторичный отстойник; 12 — очищенная жид-
кость; 13 — возвратный активный ил; 14 —
избыточный активный ил
начально в усреднительные емкос-
ти 2, а затем уже в смесительную
камеру 5. Сюда же поступают хозяй-
ственно-бытовые сточные воды 4 из
накопителя 3, а также условно чи-
стая вода 6. Накопитель хозяйствен-
но-бытовых сточных вод 3 играет
роль усреднителя, что необходимо,
так как хозяйственно-бытовые сточ-
ные воды, поступающие на очист-
ные сооружения с промышленной
площадки, как показывает практи-
ка, часто содержат загрязняющие
вещества промышленного проис-
хождения (результаты разливов ис-
ходного сырья, готовой продукции,
уборка производственных помеще-
ний, утечки и т.п.), при этом их
состав и содержание имеют явно
переменный характер. Такая органи-
зация приема на биохимические
очистные сооружения очищаемых
сточных вод позволяет готовить в
Часть VIL Основное оборудование для очистки сточных вод
смесительной камере смешанный
сток заданного состава, с заданны-
ми параметрами.
Для улучшения осаждаемости
активного ила, повышения его
физиологической активности, окис-
ления содержащихся в нем колло-
идных и растворенных трудноокис-
ляемых примесей, ускорения окис-
ления продуктов метаболизма, улуч-
шения состава микроорганизмов,
омолаживания активного ила при-
меняют его регенерацию (рис. 4 6).
Смешанный сток 7, как и в опи-
санных выше технологических схе-
мах, готовится в смесительной ка-
мере 5, в которую из усреднителей 2
поступают промышленные сточные
воды 7, а также условно чистая
вода 6 и хозяйственно-бытовые сто-
Рис. 4.6. Схема биологической очистки сточ-
ных вод химических производств с реге-
нерацией активного ила:
1 — промышленные сточные воды химичес-
ких производств; 2— усреднительные емко-
сти; 3 — хозяйственные сточные воды; 4 —
накопитель хозяйственно-бытовых сточных
вод; 5 — смесительная камера; б — условно
чистая вода; 7 — смешанный сток; 8 — воз-
дух; 9 — аэротенк; 10 — иловая смесь, 11 —
вторичный отстойник; 12 — очищенная жид-
кость, 13 — избыточный активный ил; 14 —
возвратный ил перед регенератором; 15 — воз-
дух в регенератор активного ила; 16 — регене-
ратор активного ила, 17 — возвратный актив-
ный ия после регенератора
ки 3 из накопителя 4. Возвратный
ил 14 перед подачей в аэротенк 9
направляется в регенератор 76, где
он аэрируется воздухом 15.
Регенерация активного ила по-
зволяет повысить окислительную
мощность очистных сооружений на
10-15 %.
Для лучшего отделения жировых
и взвешенных веществ, а также для
насыщения сточных вод кислоро-
дом иногда проводят их предвари-
тельную аэрацию. В качестве пред-
варительных аэраторов используют
водоподводящие каналы или спе-
циальные емкости (преаэраторы).
Предварительная аэрация особенно
эффективна при совместной биохи-
мической очистке производствен-
ных сточных вод и хозяйственно-
бытовых стоков. Эффективность
предварительной аэрации повыша-
ется, если в преаэраторы подается
избыточный активный ил. В этом
случае помимо физико-химических
процессов (коагуляции, флокуля-
ции, сорбции), происходящих при
предварительной аэрации стоков, в
преаэраторе наблюдаются биосорб-
ция и окисление некоторой части
легкоусваиваемых загрязняющих ве-
ществ. Для усиления эффекта пред-
варительной аэрации сточных вод
рекомендуется в преаэратор пода-
вать регенерированный активный ил.
Продолжительность предваритель-
ной аэрации составляет 10—20 мин
при подаче 0,5 м3 воздуха на 1 м3
сточной жидкости.
Одним из направлений повыше-
ния эффективности функциониро-
вания биологических очистных со-
оружений является создание мно-
гоступенчатых технологических
схем, которые целесообразно при-
783
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
менять при поступлении в соору-
жения концентрированных сточных
вод, содержащих трудноокисляемые
загрязняющие вещества (рис. 4.7).
Смешанный сток готовится в
смесительной камере 5, в которую
поступают промышленные сточные
воды 1 из усреднителей 2, хозяй-
ственно-бытовые стоки 4 из нако-
пителя 3 и условно чистая вода 6.
Полученный смешанный сток 7 по-
дается в аэротенк 1-й ступени био-
химической очистки 9. Сюда же
подается воздух 8. Иловая смесь 16
поступает во вторичный отстойник
1-й ступени очистки 15, где актив-
ный ил 14 отделяется от очищен-
ной жидкости 17. Активный ил 14
частично направляется на обработ-
ку осадка 18 и частично в виде воз-
вратного ила 13 — в регенератор 11,
в который подается воздух 12, и пос-
ле регенерации 10 в аэротенк. Очи-
щенный сток 17 поступает в аэро-
тенк 2-й ступени биохимической
очистки 20. Сюда же подается воз-
дух 21. Иловая смесь 23 поступает
во вторичный отстойник 2-й сту-
пени очистки 24, где очищенная
жидкость 22 отделяется от актив-
ного ила и направляется либо в во-
доем, либо на последующую обра-
Рис. 4.7. Схема многоступенчатой биоло-
гической очистки сточных вод химических
производств. Пояснения в тексте
ботку (хлорирование, озонирование
и т.д.). Активный ил 25 из вторич-
ного отстойника 2-й ступени очис-
тки частично в виде избыточного
ила 26 направляется на обработку
осадка, частично в виде возвратно-
го ила 19 — в аэротенк 2-й ступени.
На 1-й ступени очистки происхо-
дит биохимическое окисление
основного количества загрязняющих
веществ. На 2-й ступени завершает-
ся очистка сточных вод от загряз-
няющих веществ. Для повышения
эффективности двухступенчатой
технологической схемы целесооб-
разно на 1-й ступени использовать
аэротенк-смеситель, а на 2-й —
аэротенк-вытеснитель.
Существует достаточно много
различных схем сооружений био-
логической очистки. Остановимся
только на некоторых из них, по-
зволяющих, на наш взгляд, интен-
сифицировать процесс биохими-
ческой очистки промышленных
сточных вод на различных предпри-
ятиях.
Очень часто сточные воды хи-
мических производств содержат
трудноокисляемые органические
вещества неприродного происхож-
дения. Для успешной биологичес-
кой очистки таких сточных вод
представляет интерес технологиче-
ская схема с предварительной аэра-
цией очищаемых сточных вод в ре-
акционных камерах (рис. 4.8). Про-
мышленные сточные воды 1, прой-
дя усреднители 2 и смесительную
камеру 3 в виде смешанного стока 7
с заданными параметрами, посту-
пают в аэрируемую реакционную
камеру 8. В эту же камеру подаются
воздух 9 и часть возвратного актив-
ного ила 11.
784
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.8. Схема биологической очистки
с аэрацией очищаемой сточной жидкости
в реакционной камере. Пояснения в тексте
Аэрированная смесь активного
ила и смешанного стока 10 из реак-
ционной камеры подается в аэро-
тенк 14. При прохождении смешан-
ного стока через реакционную ка-
меру 8 трудноокисляемые органи-
ческие вещества, содержащиеся в
смешанном стоке, попадают в аэро-
тенк 14 в полуокисленном состоя-
нии, что способствует их более бы-
строму окислению. Решение задачи
приготовления в смесительной ка-
мере 3 смешанного стока 7 с задан-
ными параметрами облетается по-
дачей в нее хозяйственно-бытовых
сточных вод 5 из накопителя 4 и
условно чистой воды 6.
Из аэротенка 14 иловая смесь 16
поступает во вторичный отстойник 17,
где происходит отделение активно-
го ила от очищенной жидкости 18.
Часть активного ила в виде избыточ-
ного ила 19 направляется на обра-
ботку, а возвратный ил 20 подается
в распределитель активного ила 12]
который распределяет возвратный
активный ил между реакционной
камерой 11 и аэротенком 13.
Аэрация аэротенка производит-
ся воздухом 75.
Технологическая схема очистных
сооружений, подобная описанной
выше, была применена в ФРГ для
очистки сточных вод, содержащих
трудноокисляемые органические
вещества неприродного происхож-
дения. Отмечается высокая эффек-
тивность использования такой схе-
мы. При необходимости в реакци-
онную камеру могут направляться
сточные воды, содержащие только
трудноокисляемые органические
вещества, а все остальные сточные
воды, в том числе и хозяйственно-
бытовые, могут подаваться непос-
редственно в аэротенк.
При биологической очистке
сточных вод, поступающих от ком-
плекса химических производств и
имеющих различный химический
состав, часто используют многосту-
пенчатую схему с раздельным впус-
ком очищаемых сточных вод. В этом
случае (рис. 4.9) концентрированные
сточные воды 7, а также сточные
воды, содержащие трудноокисляе-
мые органические вещества 3, пос-
ле усреднительных емкостей 2 по-
ступают в смесительную камеру 5.
В эту же камеру подают условно чис-
тую воду 4 и хозяйственно-бытовые
сточные воды 7 из накопителя 6.
Из смесительной камеры смешан-
ный сток 10, имеющий заданные па-
раметры, поступает в аэротенк 1-й
ступени 9, который работает с вы-
сокой нагрузкой, но с неполной
очисткой. В аэротенк 9 подают воз-
дух 8 и возвратный активный ил 77,
который предварительно регенери-
руется в регенераторе 28; в послед-
ний подают воздух 26. В регенера-
тор 28 поступает также ил 27 из от-
стойника 13.
Иловая смесь 12 из аэротенка 9
поступает во вторичный отстойник 13,
где активный ил отделяется от
785
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Рис. 4.9. Многоступенчатая схема биологической очистки с раздельным выпуском очи-
щаемых сточных вод. Пояснения в тексте
очищенной жидкости. Очищенная
жидкость 14 направляется в сме-
сительную камеру 2-й ступени очи-
стки 16. В эту же смесительную ка-
меру подаются сточные воды 75,
прошедшие предварительное ус-
реднение в усреднителях 2 и содер-
жащие легкоокисляемые загрязня-
ющие вещества. Из смесительной
камеры 16 смешанный сток 17 по-
ступает в аэротенк 2-й ступени 79,
где и происходит его полная очис-
тка. В аэротенк 19 подаются возврат-
ный ил 20 и воздух 18.
Из аэротенка 19 иловая смесь 27
поступает во вторичный отстойник 22.
Избыточный активный ил 25 после
вторичного отстойника 1-й ступени
и избыточный активный ил после
вторичного отстойника 2-й ступени
очистки 24 направляются на обра-
ботку осадка. Очищенная вода 23
выводится из системы. Описанная
многоступенчатая технологическая
схема особенно удобна, если име-
ются концентрированные промыш-
ленные сточные воды с повышен-
ной температурой, так как в этом
случае подача их в аэротенк 1-й сту-
пени увеличивает окислительную
786
мощность очистных сооружений,
поскольку обеспечивается работа
1-й ступени очистки при оптималь-
ных повышенных температурах.
При большом количестве кон-
центрированных промышленных
сточных вод и наличии источника
технического кислорода целесооб-
разно использовать в качестве 1-й
ступени биологической очистки
окситенк (рис. 4.10), а в качестве
2-й ступени — обычный аэротенк.
Окситенк не обеспечивает полную
очистку; доочистка сточной жидко-
сти до требуемых санитарно-хими-
ческих показателей происходит в
аэротенке.
Промышленные сточные воды 7
после усреднителей 2 поступают в
смесительную камеру 3, из которой
смешанный сток 4 направляется в
окситенк 5. В окситенк подают тех-
нический кислород 6; газы отводят-
ся через трубопровод 7.
Очищенный сток 10 из окситен-
ка поступает в смесительную каме-
ру 7 7, где смешивается с хозяйствен-
но-бытовыми сточными водами 8 из
накопителя 9. Сюда же поступают
и условно чистые воды 72. Смешан-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.10. Многоступенчатая схема сооружений биологической очистки сокситен-
ком на 1-й ступени. Пояснения в тексте
ный сток 13 направляется в аэро-
тенк 75, где полностью очищается.
В аэротенк подаются воздух 14 и воз-
вратный активный ил 16. Иловая
смесь 17 из аэротенка поступает во
вторичный отстойник 18, где от ак-
тивного ила отделяется очищенная
жидкость 19. Избыточный активный
ил 21 из окситенка и избыточный
активный ил 20 из вторичного от-
стойника 18 отправляются на обра-
ботку осадка.
При большом содержании аммо-
нийного азота в сточных водах не-
обходима их предварительная нит-
рификация. В этом случае для очист-
ки промышленных сточных вод ис-
пользовать технологическую схе-
му, приведенную на рис. 4.11. Про-
мышленные сточные воды 1, содер-
жащие большое количество аммо-
нийного азота, после усреднителя 2
поступают в смесительную каме-
ру 3. Смешанный сток 4, из смеси-
тельной камеры 3 подается в нит-
рификатор б, где происходит нитри-
фикация аммонийного азота нит-
рифицирующими микроорганизма-
ми активного ила. Иловая смесь 8
из нитрификатора направляется во
вторичный отстойник 9, где жид-
кость отделяется от активного ила.
Рис. 4.11. Схема биологической очистки с предварительной нитрификацией части
сточных вод. Пояснения в тексте
787
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Возвратный нитрифицирующий ак-
тивный ил 7 подается в нитрифи-
катор 6, в который также подается
необходимое количество воздуха 5.
После вторичного отстойника
нитрифицированный смешанный
сток 77 поступает в смесительную
камеру 72, куда также подаются про-
мышленные сточные воды 10, содер-
жащие органические загрязнения и
прошедшие усреднители 2.
Полученный новый смешанный
сток 13 направляется в аэротенк 75.
Аэрацию воздухом 14 в аэротенке
организуют таким образом, что в
нем вначале образуется зона денит-
рификации, в которой органичес-
кие загрязнения окисляются нитра-
тами с выделением свободного азо-
та, затем зона аэрации, где проис-
ходит окончательное окисление
органических загрязнений.
Иловая смесь 77 поступает из
аэротенка 75 во вторичной отстой-
ник 18, в котором очищенная жид-
кость 19 отделяется от активного
ила, который частично возвращает-
ся в аэротенк как возвратный ил 76,
а частично в качестве избыточного
ила 20 вместе с илом 27 подастся
на обработку осадка.
При поступлении на очистные
сооружения промышленных сточ-
ных вод, содержащих большое ко-
личество аммонийного азота и орга-
нические загрязнения, целесообраз-
но использовать схему, которую
иногда называют системой трех
культур (рис. 4.12), состоящую из
трех стадий (ступеней) очистки
(аэрация, нитрификация и денит-
рификация). Каждая ступень имеет
свой аэротенк, отстойник, систе-
му возврата активного ила.
Промышленные сточные воды 7,
содержащие аммонийный азот и
органические вещества, через ус-
реднители 2 поступают в смеси-
тель 3, в который также могут по-
даваться хозяйственно-бытовые
сточные воды 4 из накопителя 5 и
условно чистая вода 7. Смешанный
сток 6 поступает в аэротенк 9, в
который также подаются необхо-
димое количество воздуха 8 и воз-
вратный активный ил 10. В аэро-
тенке 9 происходит биохимичес-
кое окисление органических заг-
21
13
Рис. 4.12. Схема биологической очистки промышленных сточных вод с нитрификацией
и денитрификацией. Пояснения в тексте
788
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
рязнений и частичное потребле-
ние аммонийного азота.
Иловая смесь 11 поступает во
вторичный отстойник 72, из кото-
рого отделившаяся от активного ила
жидкость 14 поступает в нитрифи-
катор 16, где под воздействием нит-
рифицирующего активного ила и
воздуха 15 происходит нитрифика-
ция аммонийного азота. Затем ило-
вая смесь 18 поступает во вторич-
ный отстойник 20, из которого жид-
кость 19 поступает в смесительную
камеру 24 денитрификатора 26.
В смесительную камеру через усред-
нитель 22 подается промышленный
сток 23, содержащий только легко-
окисляемые органические вещества.
Смешанный сток 25 поступает в
денитрификатор 26, где происходит
процесс восстановления нитритов и
нитратов до свободного азота, а так-
же окисление сапрофитными мик-
роорганизмами органических загряз-
нений кислородом азотсодержащих
соединений. Иловая смесь 27 посту-
пает во вторичный отстойник 29, где
происходит отделение очищенной
жидкости 28 от активного ила. Ак-
тивный ил из вторичных отстойни-
ков 72, 20, 29 частично возвращается
на соответствующие стадии биохи-
мического процесса очистки как
возвратный ил 10, 17, 31, а частично
как избыточный ил 13, 21, 30 по-
ступает на обработку осадка.
Для минимизации влияния зал-
повых сбросов промышленных сточ-
ных вод рекомендуется технологи-
ческая схема, позволяющая поддер-
живать постоянной скорость потреб-
ления кислорода при изменяющих-
ся условиях функционирования
очистных сооружений (рис. 4.13).
В этой схеме аэротенк разделен на
Рис. 4.13. Схема биологической очистки
промышленных сточных вод с раз-
делением аэротенка на реакционные
камеры. Пояснения в тексте
реакционные камеры, представля-
ющие собой самостоятельные реак-
торы-смесители 9, суммарный объем
которых эквивалентен объему аэро-
тенка. Промышленные сточные
воды 7 через усреднители 2 и хозяй-
ственно-бытовые стоки 3 через ус-
реднитель 4 подаются в смеситель-
ную камеру 5, из которой смешан-
ный сток 7 через распределитель-
ное устройство 6 поступает во все
реакторы (потоки 8, 11 и 72). В ре-
акторы подается воздух 13.
Иловая смесь, выходя из преды-
дущего реактора, смешивается с со-
ответствующим количеством сме-
шанного стока в смесителях 10 и по-
дается на вход следующего реакто-
ра. Из последнего реактора иловая
смесь 14 поступает во вторичный
отстойник 16, в котором очищенная
жидкость 75 отделяется от активно-
го ила. Активный ил частично воз-
вращается в технологическую схему
в виде возвратного ила 18, а частично
в виде избыточного активного ила на-
правляется на обработку осадка 77.
Возвратный активный ил 18 подает-
ся в первый реактор-смеситель.
789
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Перераспределение смешанного
стока 7 между реакторами приво-
дит к изменению концентрации ак-
тивного ила в них и наиболее бла-
гоприятным условиям работы соору-
жений биологической очистки при
залповых сбросах сточных вод.
Если на очистные сооружения
поступают промышленные сточные
воды, содержащие большое коли-
чество органических загрязняющих
веществ и минеральные соли не
более 30 тыс. мг/л, то целесообраз-
но перед подачей в аэротенки на-
править эти воды на установки ана-
эробного сбраживания (рис. 4.14).
Промышленные сточные волы 7
после усреднителей 2 поступают в
смесительную камеру 4, в которую
подается вода 3, прошедшая анаэ-
робную очистку Смешанный сток 5
поступает в метантенк 7, где про-
исходит его анаэробная очистка.
В метантенке смешанный сток очи-
щается не полностью, поэтому пос-
ле анаэробной очистки жидкость 10,
пройдя отстойник 9, поступает в сме-
сительную камеру 13, в которую по-
дается также после накопителя 11
хозяйственно-бытовой сток 12. Из
смесителя 13 смешанный сток 14 на-
правляется в аэротенк 16, в который
подается воздух 75. В аэротенке 16
достигается полная очистка смешан-
ного стока.
Иловая смесь 18 из аэротенка по-
ступает во вторичный отстойник 20,
где очищенная жидкость 19 отделя-
ется от активного ила 21. Активный
ил частично возвращается в аэро-
тенк в виде возвратного ила 17, а
частично 22 направляется на обра-
ботку в виде осадка. Образующиеся
в метантенке газы 6 отводятся в га-
зосборник. Из отстойника 9 актив-
ный ил 8 возвращается в метантенк.
Анаэробно-аэробная система
биологической очистки сточных
вод, обеспечивая высокую степень
очистки их от загрязняющих ве-
ществ, позволяет снизить энергоем-
кость очистных сооружений за счет
использования образующихся газов
в качестве источника энергии; при
этом общие энергозатраты снижа-
ются в 7—10 раз.
Каждая из рассмотренных выше
технологических схем биологиче-
ской очистки имеет свои достоин-
ства и недостатки. Поэтому выбору
той или иной схемы должен пред-
шествовать тщательный анализ по-
Рис. 4.14. Схема биологической очистки промышленных сточных вод с предварительным
анаэробным сбраживанием смешанного стока. Пояснения в тексте
790
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ступающих на очистные сооруже-
ния сточных вод, особенностей тех-
нологических схем и режимов ра-
боты химических производств, а
также особенностей условий, в ко-
торых будут функционировать или
уже функционируют очистные со-
оружения.
Биохимическая очистка являет-
ся одним из основных методов очи-
стки сточных вод НПЗ как перед
сбросом их в водоем, так и перед
повторным использованием в сис-
темах оборотного водоснабжения.
Микроорганизмы способны окис-
лять все органические вещества, за
исключением тех искусственно син-
тезированных, которым нет анало-
гов в природе. Интенсивность и пос-
ледовательность окисления микро-
организмами того или иного веще-
ства зависят от многих факторов,
но решающее влияние на эти про-
цессы оказывает химическое стро-
ение вещества. Наименее доступны-
ми источниками углерода являют-
ся вещества, не содержащие атомов
кислорода, — углеводороды. Тем нс
менее, углеводороды в отсутствие
в сточных водах в достаточном ко-
личестве других легко разлагаемых
источников питания также расщеп-
ляются микроорганизмами активно-
го ила.
Биохимическую очистку сточ-
ных вод первой системы канализа-
ции НПЗ рекомендуется осуществ-
лять в одноступенчатых аэротенках
без разбавления хозбытовыми сточ-
ными водами (рис. 4.15). Поэтому в
эти воды в случае необходимости
добавляют биогенные элементы —
азот и фосфор в соотношении
«БПКпалн : азот : фосфор» = 100.5: 1.
В процессе эксплуатации сооруже-
ний приведенное соотношение
уточняется. Поэтому для приготов-
ления и добавления биогенных эле-
ментов в состав сооружений вклю-
чают установку биогенной подпит-
ки. Обычно добавляют только фос-
фор, так как аммонийный азот, как
правило, находится в достаточном
количестве в промливневых сточных
водах.
Перед использованием в оборот-
ных системах биохимически очи-
щенные промливневые сточные
воды подвергают дополнительной
очистке на фильтрах.
Характеристика сточных вод пер-
вой системы канализации НПЗ до
и после сооружений биохимической
очистки приведена в табл. 4.4.
Рис. 4.15. Схема биохимической очистки и
доочистки сточных вод первой системы
канализации:
I — промливневые сточные воды после меха-
нической и физико-химической очистки; II —
очищенная вода в систему оборотного
водоснабжения; /// — раствор биогенных эле-
ментов; IV— воздух; V —воздух или кисло-
род; VI — возвратный активный ил; VII —
избыточный активный ил; VIII — иловая вода;
IX — уплотненный ил на дальнейшую обработ-
ку; 1 — установка биогенной подпитки; 2 —
смеситель; 3 — аэротенки или окситенки; 4 —
воздуходувная или кислородная станция; 5 —
вторичные отстойники; 6 — фильтры; 7 —
насосная станция; 8 — илоуплотнители
791
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Таблица 4.4
Характеристика сточных вод первой системы канализации НПЗ
до и после сооружений биохимической очистки
Показатели Концентрация загрязнений
до биохимической очистки после биохими- ческой очистки после доочистки (фильтрования)
ХПК, мг/л 170—400 — —
БГП<5, мг/л 60—130 6—10 2—3
БПКцолш MI /л 100—250 12—20 5—7
Нефтепродукты, мг/л До 25 3—5 2—3
Фенолы, мг/л 5—9 — —
Взвешенные вещества, мг/л 30—40 До 25 4—6
Азот аммонийный, мг N/л 25—30 — —
Фосфор, мг Р/л Отсутствие 0,5—0,8 0,5—0,8
Общее солссодсржаяис (сухой остаток), мг/л 700—2000 — До 2000
pH 7—8,5 6,9—8,5 6,9—8,5
Растворенный кисло- род, мг/л — 2 1,5
Сточные воды второй системы
канализации подвергают биохими-
ческой очистке как отдельно, так
и в смеси с бытовыми, химически
загрязненными и промливневыми
сточными водами, прошедшими ме-
ханическую или физико-химичес-
кую очистку (рис. 4.16). При биохи-
мической очистке на одной площад-
ке городских и нефтесодержащих
сточных вод следует предусматри-
вать две параллельные технологи-
ческие линии очистных сооруже-
ний: первую — для нефтесодержа-
Рис. 4.16. Схема двухступенчатой биохимической очистки сточных вод второй системы
канализации:
/ — сточные воды второй системы канализации после механической и физико-химической
очистки; II — хозбытовые сточные воды после механической очистки или раствор биогенных
элементов; III — воздух; IV — возвратный активный ил; V — избыточный активный ил 2-й
ступени; VI — избыточный активный ил 1-й и 2-й ступеней; VII— уплотненный ил на обра-
ботку; VIII— иловая вода, IX — очищенная вода; X — хлорная вода; / — смеситель, 2 —
аэротенки 1-й ступени; 3 — воздуходувная станция; 4 — вторичный отстойник; 5 — насосная
станция; 6 — илоуплотнители; 7 — аэротенки 2-й ступени; 8 — третичные отстойники; 9 —
биологический пруд; 10 — контактные резервуары; II — хлораторная установка; 12 — водоем
792
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
щих сточных вод или их смеси с бы-
товыми сточными водами в соотно-
шении не более 1 1, вторую — толь-
ко для бытовых сточных вод. Подоб-
ные решения позволяют предохра-
нить комплекс сооружений биохи-
мической очистки бытовых сточных
вод в случае нарушения их работы
по очистке нефтесодержащих сточ-
ных вод, а также снизить количе-
ство нефтепродуктов, сбрасываемых
со сточными водами в водоем. Кро-
ме того, снимается проблема обра-
ботки и использования осадка и
избыточного активного ила, обра-
зующихся при совместной очистке
сточных вод города и НПЗ.
Нормативные параметры соору-
жений биохимической очистки сточ-
ных вод НПЗ приведены в табл. 4.5
Сточные воды второй системы
канализации в зависимости от кон-
центрации органических загрязнений
и сульфидов подвергаются биохими-
ческой очистке в одну или две сту-
пени. Характеристика сточных вод,
обусловливающая применение той
или иной схемы, дана в табл. 4.6.
Применение двухступенчатой
очистки определяется главным об-
разом присутствием сернистых со-
единений, фенолов и других ве-
ществ, обладающих наряду с ток-
сичностью для активного ила бо-
лее высокими по сравнению с не-
фтью скоростями окисления и обус-
ловливающих более высокое значе-
ние БПКнолн сточных вод Кроме
того, двухступенчатая схема очист-
ки обеспечивает более глубокую сте-
пень очистки от нефтепродуктов и
других трудноокисляемых органи-
ческих загрязнений, поэтому ее при-
меняют на большей части очистных
станций НПЗ. Характеристика био-
химически очищенных сточных вод
второй системы канализации при-
ведена в табл. 4.7
Таблица 4.5
Нормативные параметры сооружений биохимической очистки
сточных вод НПЗ для первой и второй систем канализации
Параметры Первая система, односту- пенчатая схема Зторая система
односту- пенчатая схема двухступенчатая схема
1-я ступень 2-я ступень
Продолжительность аэрации, ч 6 6—8 3—4 6—8
Объем регенератора, % общего объ- ема 30 30 30 —
Удельный расход воздуха при высо- те слоя воды в аэротенке 4.м (для фильтросных труб, пластин), м5/м3 15—25 20—25 25—30 10—15
Концентрация активного ила (на су- хое вещество), г/л 2—4 2—3 3—4,5 0,5—1
Количество возвратного активного ила, % от расхода стоков 50—70 50—70 50—70 50—70
Прирост активного ила (на сухое вещество), г/л 25—50 25 25— -50*
Продолжительность отстаивания во вторичных отстойниках, ч 3 3 1,5 3
* Прирост ила на обе ступени.
793
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Таблица 4.6
Характеристика сточных вод второй системы канализации,
обусловливающая выбор схемы биохимической очистки
Загрязнения Концентрация загрязнений при схеме очистки
одноступенчатой двухступенчатой
мг/л До 250 До 500
БПК5, мг/л » 135 »320
Сульфиды (из расчета на серу), мг/л »20 » 50
Нефтепродукты, мг/л »25 »25
Фенолы, мг/л »50 » 50
Общее солесодсржание, г/л » 10 » 10
Деэмульгатор Биохимически окисляемый по предельно допустимой концентрации
Прочие загрязнения
Таблица 4.7
Характеристика сточных вод второй системы канализации
после сооружений биохимической очистки (по нормам ВНТП 25—79)
Показатели Концентрация загрязнений после очистки
одноступенчатой двухступенчатой
БПК„от„ мг/л 15—20 10—20
БПК5, мг/л 8—10 6—8
Нефтепродукты, мг/л 3—5 3—5
Сульфиды, мг/л Отсутствует
Фенолы, мг/л 0,1 0,1
Взвешенные вещества, мг/л 20—25 20—25
Растворенный кислород, мг/л Не менее 2
Запах нефтепродуктов Отсутствует
Выбор схемы биохимической
очистки сточных вод второй систе-
мы канализации (рис. 4.17) зависит
от состава вод, типа сооружения, а
также от того, как осуществляется
очистка производственных сточных
вод: в смеси с бытовыми водами или
отдельно. При этом сооружения
можно располагать как в одну, так
и последовательно в две ступени.
Биохимическая очистка сточных
вод второй системы канализации в
одну ступень применяется на НПЗ
сравнительно редко: при незначи-
тельных загрязнениях нефтесодер-
жащих стоков и очистке их в смеси
с большим количеством бытовых
сточных вод. Двуступенчатая схема
обеспечивает более глубокую био-
химическую очистку сточных вод
второй системы канализации перед
сбросом их в водоем и применяет-
ся на большинстве НПЗ.
794
Часть VII. Основное оборудование дм очистки сточных вод
Рис 4.17. Схемы биохимической очистки и доочистки сточных вод второй системы
канализации:
а, б — одноступенчатые схемы; в, г, д, е— двухступенчатые схемы; I — сточные воды второй
системы канализации после механической и физико-химической очистки, II — хозбытовые
сточные воды после механической очистки или раствор биогенных элементов, III — очищен-
ная вода; IV — возвратный активный ил; V — избыточный ил или биопленка на обработку, I —
аэротенк-смеситель или аэротенк с рассредоточенным впуском воды, 2 — вторичный отстой-
ник; 3 — водоем; 4 — биологический пруд, 5 — аэротенк-вытеснитель или аэротенк с рассредо-
точенным впуском воды; 6 — третичный отстойник; 7 — фильтр доочистки, 8 — биофильтр
4.2.1. Биофильтры
Биологический фильтр — очистное
сооружение, заполненное загрузоч-
ным материалом, через который
фильтруется сточная вода и на по-
верхности которого развивается био-
логическая пленка, состоящая пре-
имущественно из аэробных микроор-
ганизмов. Очистка сточных вод осу-
ществляется вследствие жизнедеятель-
ности указанных микроорганизмов.
По конструктивным особеннос-
тям загрузочного материала все су-
ществующие биофильтры делятся
на два вида: 1) с объемной загруз-
кой; 2) с плоскостной загрузкой.
В свою очередь, биофильтры с
объемной загрузкой можно разделить
на следующие группы:
а) капельные, имеющие круп-
ность фракций загрузочного ма-
териала 20—30 мм и высоту слоя
загрузки 1—2 м;
795
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
б) высоконагружаемые, имею-
щие крупность фракций загрузоч-
ного материала 40—60 мм и высоту
слоя загрузки 2—4 м;
в) башенные (большой высоты),
имеющие крупность фракций заг-
рузочного материала 60—80 мм и
высоту слоя загрузки 8—16 м;
Капельные биофильтры можно
рекомендовать при расходах сточ-
ных вод до 1000 м3/сут, высоконаг-
ружаемые и башенные — при рас-
ходах до 30—50 тыс. м3/сут; при обо-
сновании применение высоконагру-
жаемых биофильтров допускается на
станциях большей пропускной спо-
собности.
В качестве загрузочного матери-
ала в биофильтрах с объемной заг-
рузкой используют щебень, гравий,
шлак, керамзит и другие материа-
лы плотностью 500—1500 кг/м3 и
пористостью 40—50 %.
Биофильтры с плоскостной заг-
рузкой можно разделить на группы
по типу загрузки:
а) жесткая засыпная в виде ко-
лец, обрезков труб и других элемен-
тов — могут быть использованы ке-
рамические, пластмассовые и ме-
таллические засыпные элементы
плотностью 100—600 кг/м3 и порис-
тостью 70—90 % при высоте слоя
1—6 м;
б) жесткая блочная в виде ре-
шеток или блоков, собранных из
чередующихся плоских и гофриро-
ванных листов, — могут быть исполь-
зованы различные виды пластмасс
(поливинилхлорид, полиэтилен,
полипропилен, полистирол и др.)
плотностью 40—100 кг/м3 и порис-
тостью 90—97 % при высоте слоя
2—16 м, а также асбестоцементные
листы плотностью 200—250 кг/м3 и
796
пористостью 80—90 % при высоте
слоя 2—6 м;
в) мягкая из металлических се-
ток, пластмассовых пленок или
синтетических тканей (нейлон,
капрон), которые крепят на спе-
циальных каркасах или укладывают
в виде рулонов — такая загрузка
имеет плотность 5—60 кг/м3 и по-
ристость 94—99 % при высоте слоя
до 3—8 м.
К биофильтрам с плоскостной
загрузкой следует отнести и погруж-
ные биофильтры, представляющие
собой, как правило, резервуары с
днищем вогнутой формы, заполнен-
ные сточной водой. Вдоль резервуа-
ра, несколько выше уровня обраба-
тываемой сточной жидкости, уста-
новлен вал, на котором насажены
пластмассовые, асбестоцементные
или металлические диски диаметром
0,6—3 м. Расстояние между дисками
составляет 10—20 мм, частота вра-
щения вала с дисками 1—40 мин -I.
Биофильтры с жесткой засыпной
и мягкой загрузкой рекомендуется
применять при расходах сточных вод
до 10 тыс. м3/сут, а биофильтры с
жесткой блочной загрузкой — при
расходах до 50 тыс. м3/сут. Погруж-
ные биофильтры с успехом приме-
няются при малых расходах сточ-
ных вод, до 500 м3/сут.
Применяемый в строительной от-
расли термин «пористость» следует
понимать как порозность (отноше-
ние объема пустот в загрузке к об-
щему объему загрузки), принятую в
академической научно-технической
литературе.
Конструктивно капельные, вы-
соконагруженные, башенные, с же-
сткой и мягкой загрузкой биофиль-
тры представляют собой прямо-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
угольные и цилиндрические резер-
вуары, заполненные загрузкой (в хи-
мической технологии загрузка име-
нуется насадкой). Сверху биофиль-
тры имеют оросители для распре-
деления сточных вод по загрузке, в
нижней части резервуаров имеются
окна, обеспечивающие естествен-
ную или принудительную аэрацию
поверхности биопленки, формиру-
ющейся на поверхности загрузки.
Принципиально все перечислен-
ные выше биофильтры отличаются
видом загрузки и удельной нагруз-
кой по сточным водам.
Погружные биофильтры пред-
ставляют собой вращающиеся дис-
ки, барабаны, частично погружен-
ные в сточную воду Конструктивно
они весьма схожи с конструкция-
ми дисковых и барабанных вакуум-
ных фильтров с наружной поверх-
ностью фильтрования.
Капельные биофильтры. Капель-
ные биофильтры характеризуются
капельным режимом орошения заг-
рузки.
Окислительная мощность ка-
пельного биофильтра составляет
0,15—0,3 кг/(м3 сут) по снятой
БПК, гидравлическая нагрузка на
1 м2 поверхности биофильтра — 1—
3 м3/сут. В капельных биофильтрах
используют загрузочный материал
с крупностью фракций 25—40 мм;
рабочая высота фильтра 1,5—2 м.
Нижний поддерживающий слой
высотой 0,2 м загружается мате-
риалом крупностью 70—100 мм.
Вентиляция биофильтра есте-
ственная и происходит через отвер-
стия в его стенах, располагаемые
равномерно по периметру между-
донного пространства и оборудован-
ные устройствами, позволяющими
их закрывать. Площадь вентиляци-
онных отверстий должна составлять
не менее 1 % площади биофильтра.
При расчете биофильтров, со-
гласно СНиП П-32—74, необходи-
мо определять коэффициент
к = ДА.
где La — БПКполн исходной сточной
воды, мг/л;
Lt — БПКполн очищенной сточной
воды, принимаемая равной 15 мг/л.
Высоту фильтра Н и гидравли-
ческую нагрузку q определяют с уче-
том среднезимней температуры
сточной воды Т и вычисленного
значения К (табл. 4.8).
БПКполн сточных вод, поступа-
ющих на капельные биофильтры,
должна быть не более 220 мг/л, а
при большей величине БПК сле-
дует предусматривать рециркуляцию.
При БПКполн < 220 мг/л рециркуля-
ция необходима в том случае, когда
вычисленная величина К превыша-
ет значение, приведенное в табл. 4.8
для расчетной температуры сточ-
ной воды. При этом допустимую
БПК_ смеси исходной и рецир-
куляционной сточной воды вы-
числяют по формуле:
Коэффициент рециркуляции
будет равен:
ZCM -L,
Площадь биофильтра f (м2) оп-
ределяют по формуле:
/ =<?/<?,
где Q — расчетный расход сточных
вод, м3/сут;
q — гидравлическая нагрузка,
м3/(м2 • сут).
797
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Таблица 4.8
Параметры капельного биофильтра
Гидравлическая нагрузка q, ^/(м2 сут) Значения К в зависимости от температуры сточной воды Т, °C, высоты биофильтра Н, м, и гидравлической нагрузки ц, м3/(м2 сут)
Г=8 Г= 10 Т= 12 Т = 14
Н~ 1,5 Н=2 //=1,5 // = 2 //=1,5 // = 2 //=1,5 Н = 2
1 8 11,6 9,8 12,6 10,7 13,8 11,4 15,1
1,5 5,9 10,2 7 10,9 8,2 11,7 10 12,8
2 4,9 8,2 5,7 10 6,6 10,7 8 11,5
2,5 4,3 6,9 4,9 8,3 5,6 10,1 6,7 10,7
3 3,8 6 4,4 7,1 6 8,9 6,9 10,2
При очистке сточных вод с
рециркуляцией площадь биофиль-
тра составит:
z,Q(h + 1)
<1
Количество избыточной биоло-
гической пленки на станциях очи-
стки хозяйственно-бытовых сточных
вод с капельными биофильтрами
принимается равным 8 г/сут по
сухому веществу на одного челове-
ка, а влажность пленки — 96 %.
Капельные биофильтры любой
производительности при среднего-
довой температуре воздуха до 3 °C и
производительностью до 500 м3/сут
при среднегодовой температуре
воздуха 3—6 °C следует размещать в
отапливаемых помещениях. Филь-
тры производительностью более
500 м3/сут при среднегодовой тем-
пературе воздуха 3—6 °C рекомен-
дуется располагать в неотапли-
ваемых помещениях облегченной
конструкции.
При поступлении сточных вод
с перерывами в течение суток стро-
ительство открытых биофильтров
или их размещение в не-
отапливаемых помещениях облег-
ченной конструкции должно быть
обосновано теплотехническим рас-
четом с учетом опыта эксплуата-
ции биофильтров в аналогичных
условиях.
При размещении биофильтров в
отапливаемых помещениях должна
быть обеспечена расчетная темпе-
ратура воздуха на 2 °C выше средне-
зимней температуры сточной воды
при 5-кратном воздухообмене в те-
чение 1 ч.
Высоконагружаемые биофильтры
(аэрофильтры). Высоконагружаемые
биофильтры отличаются от капель-
ных большей окислительной мощно-
стью, равной 0,75—2,25 кг/(м3 сут)
БПК, обусловленной лучшим обме-
ном воздуха и незаиляемостью заг-
рузки. Достигается это применени-
ем загрузочного материала повы-
шенной крупности — 40—70 мм, уве-
личением рабочей высоты загрузки
до 2—4 м и гидравлической нагруз-
ки до 10—30 м3/(м2 • сут).
Высоконагружаемые биофильт-
ры могут быть с естественной и ис-
кусственной аэрацией. В отечествен-
ной практике широкое распрост-
ранение получили сооружения с
искусственной вентиляцией —
798
Часть VII. Основное оборудование д1я очистки сточных вод
аэрофильтры. Особенностью аэро-
фильтров является специальная
конструкция днища и дренажа,
обеспечивающая возможность
искусственной продувки материала
загрузки воздухом. Воздух в между-
донное пространство подается вен-
тиляторами под давлением 100 мм
вод. ст. (981 Па) у ввода в аэрофильтр.
Удельный расход воздуха принима-
ется равным 8—12 м3 на 1 м3 очища-
емой воды Для предотвращения
потери воздуха на отводных трубо-
проводах необходимо устраивать
гидравлические затворы глубиной
200 мм.
При расчете аэрофильтров для
очистки бытовых и близких к ним
по составу производственных сточ-
ных вод определяют также коэффи-
циент К.
Высоту аэрофильтра Н, гидрав-
лическую нагрузку q, удельный рас-
ход воздуха В определяют в зависи-
мости от среднезимней температу-
ры сточной воды Т и вычисленно-
го значения К (табл. 4.9).
Для значений Т ниже 8° (до 6°)
и выше 14 °C (до 30°) величину К
следует определять по формуле:
К = 10^+₽,
где F - HB^K^/qW — критериаль-
ный комплекс;
Кг = 0,2 1,047т-2° — константа
потребления кислорода;
а и р — коэффициенты, прини-
маемые в зависимости от удельно-
го расхода воздуха и величины кри-
териального комплекса (табл. 4.10).
Наибольшая БПКполн сточных вод,
подаваемых на аэрофильтры без ре-
циркуляции, допускается 300 мг/л;
если исходная вода имеет больший
показатель БПКполн, то необходимо
предусматривать рециркуляцию,
определяя ее коэффициент как для
капельного фильтра.
Если БПК^ < 300 мг/л, необхо-
димость рециркуляции рассматрива-
ется в том случае, если в табл. 4.9
нет значений К, равных вычислен-
ному по формуле К — LJLt В этом
случае параметры аэрофильтра Н,
Таблица 4.9
Параметры аэрофильтра
Значения коэффициента К при средпезимнсй температуре сточной воды Т, °C
8 10 12 14
Гидравличсская нагрузка q, м3/(м2 сут)
10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30
2 3,02 2,32 2,04 3,38 2,5 2,18 3,76 2,74 2,36 4,3 3,02 2,56
3 8 5,25 3,53 2,89 6,2 3,96 3,22 7,32 4,64 3,62 8,95 5,25 4,09
4 9,05 5,37 4,14 10,4 6,25 4,73 11,2 7,54 5,56 12,1 9,05 6,54
2 3,69 2,89 2,58 4,08 з,п 2,76 4,5 3,36 2,93 5,09 3,67 3,16
3 10 6,1 4,24 3,56 7,08 4,74 3,94 8,23 5,31 4,36 9,9 6,04 4,84
4 10,1 6,23 4,9 12,3 7,18 5,68 15,1 8,45 6,88 16,4 10 7,42
2 4,32 3,38 3,01 4,76 3,72 3,28 5,31 3,98 3,44 5,97 4,31 3,7
3 12 7,25 5,01 4,18 8,35 5,55 4,78 9,9 6,35 5,14 11,7 7,2 5,72
4 12 7,35 5,83 14,8 8,5 6,92 18,4 10,4 7,69 23,1 12 8,83
799
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Таблица 4.10
Значения коэффициентов аир
Удельный расход воздуха В, м3/ м3 Критериальный комплекс F а Р
8 < 0,662 > 0,662 1,51 0,47 0 0,69
10 <0,85 >0,85 1,2 0,4 0,13 0,83
12 <1,06 > 1,06 1,1 0,2 0,19 1,15
q и В для очистки с рециркуляци-
ей следует принимать по ближай-
шему меньшему табличному значе-
нию К, а для очистки без рецирку-
ляции — по большему.
При расчете биофильтров для
очистки исходной сточной воды с
БПКполк > 300 мг/л следует прини-
мать К = 300/Lt, если в табл. 4.9 име-
ются значения К > 300/£;, при этом
п определяют исходя из £см, равной
300 мг/л. При отсутствии указанной
величины К в таблице надо при-
нимать меньшее значение К и по
нему определять L^, как для капель-
ного фильтра, и соответственно п.
Площадь аэрофильтров опреде-
ляют исходя из суточного количе-
ства поступающей сточной воды и
гидравлической нагрузки при очи-
стке без рециркуляции и с рецир-
куляцией по вышеприведенным
формулам.
Окончательно параметры аэро-
фильтра выбирают на основании
технико-экономического сравнения.
Количество избыточной биологи-
ческой пленки на станциях очист-
ки с аэрофильтрами принимается
равным 28 г/сут по сухому веществу
на одного человека при очистке хо-
зяйственно-бытовых вод, влажность
пленки — 96 %. Расчет аэрофильт-
ров для очистки производственных
сточных вод может производиться
по изложенному методу или по
окислительной мощности и другим
параметрам, определяемым экспе-
риментальным путем.
На рис. 4.18 приведена конструк-
ция биофильтра с блочной пласт-
массовой загрузкой. На рис. 4.19—4.23
представлены типы загрузок, ис-
пользуемые в биофильтрах.
В Англии и ФРГ предложена ру-
лонная загрузка (рис. 4.23), обра-
зованная путем спиральной намотки
двух поливинилхлоридных лент
(плоской и гофрированной) толщи-
ной 0,5 мм, скрепляемых между
Рис. 4.18. Биофильтр с блочной пласт-
массовой загрузкой:
1 — реактивный ороситель; 2 — пластмассо-
вые блоки; 3 — вентиляционные окна; 4 —
приямок для выпуска сточных вод
Рис. 4.19. Поливинилхлоридные трубы:
а — с перегородками; б — без перегородок
800
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.21. Жесткие засыпные загрузочные
изделия:
а — кольца Рашига; б — кольца с перегородкой;
в — кольца с крестообразной перегородкой; г —
кольца Палля; д — седла Берля; е — седла
«Инталокс»
А
в
Рис. 4.22. Блок из пластмассовых труб:
а — секция из 64-х труб; б — устройство для
разделения секций
/
I
ллс
А-А
ки^А»АШЛуАуАуАукуАуАуА
ЬуА^А^А^АуАуА^АуАуАГАуАу
гАуАуАгАуАуАуАуАуАуЛуАуА
ЬуАуАуАуАуАуАуАуАуАвАуАуЗ
тАуА^Ах1хАуАуАуАуАу№уЬ
^AvAvAvAyAr^rAyAyAyAyAy
^АуАуАуАГХуАхАуАгАуАук
^АуАуАуАуАуАуАуАужуАуАу
ГАУАуАуАуАуАуАуАуАуАуАу^
X,
/
Рис. 4.20. Загрузочный материал типа «Фло-
кор».
а — обший вид блока; б — плоский лист
с отверстиями; в — гофрированный лист
Рис. 4.23. Элемент спиральной загрузки
801
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
собой. Рулоны загрузки устанавливают
вертикально, вплотную друг к другу.
В табл. 4.11 приведены показатели
основных видов загрузочных мате-
риалов из пластмасс, применяемых
за рубежом.
В качестве загрузочного материала
может быть использована винипла-
стовая пленка в виде рулонов или
вертикально подвешенных изделий.
В РФ выпускают гладкую виниплас-
товую пленку, а также перфориро-
ванную и гофрированную. Толщина
такой пленки 0,35—0,9 мм, ширина
составляет 0,4—0,8 м; площадь от-
верстий на перфорированной плен-
ке составляет свыше 50 % общей
площади (диаметр отверстий 2,8 мм,
высота гофра до 2,5 мм). Масса 1 м2
перфорированной и гофрированной
пленки составляет 280 г. Возможный
температурный диапазон эксплуата-
ции от —20 до +60 °C. Перфориро-
ванно-гофрированная пленка (без
учета отверстий, поскольку они бы-
стро зарастают биопленкой) массой
1 т имеет площадь поверхности, рав-
ную 7140 м2.
На рис. 4.24 представлен био-
фильтр-стабилизатор, который со-
стоит из высоконагружаемого био-
фильтра с рулонной пластмассовой
загрузкой и расположенного под
ним резервуара, который разделен
на зону минерализации (стабили-
затор) и зону отстаивания. Изъятие
загрязнений из сточных вод осуще-
ствляется как закрепленной на сет-
ке биопленкой, так и избыточной
биопленкой, которая возвращается
вместе с рециркулирующей водой
на биофильтр. Сточная вода посту-
пает в приемный резервуар, в ко-
торый направляется и рециркули-
руемая вода из нижней части ста-
билизатора вместе с избыточной
биопленкой. Смесь этих вод из при-
емного резервуара насосом подает-
ся на распределительное устройство
биофильтра. Очищенная вода из
стабилизатора попадает в зону от-
стаивания (отделенную от зоны
минерализации глухими перегород-
ками), где она осветляется, и по
сборным лоткам отводится из уста-
новки. Загрузка биофильтра выпол-
нена из винипластовой перфориро-
ванной пленки в виде вертикальных
полотен с расстоянием между ними
50 мм.
Таблица 4.11
Основные типы блочных загрузочных материалов для биофильтров,
применяемых в зарубежной практике
Загрузочный материал Страна Плотность, кг/м3 Удельная площадь по- верхности, м2/м3 Пористость, % Материал
Полигрид США 80 45 95 Полистирол
Доупак » 60 80 94 Саран
Сэфпак » 64 82 94 Полистирол
Флокор Великобри- 39 90 96 Поливинил-
тания хлорид
Фловик » 38—76 86—160 92—96 То же
Гидропак ФРГ 44—60 200 95—97 «
Клоузенил Франция 80 220 92 «
802
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.24. Биофильтр-стабилизатор:
/ — распределитель, 2 — загрузка: 3 — корпус
установки; -/—лоток очищенной сточной воды;
5 — зона отстаивания; 6 — стабилизатор; 7 —
трубопровод рециркуляционной воды; 8 —
трубопровод очищенной сточной воды
Башенные биофильтры. Высота
загрузки башенных биофильтров
при БПК20 подаваемой на очистку
сточной воды, равной 250, 300, 350,
450 и 500 мг/л, принимается соот-
ветственно 8, 10, 12, 14 и 16 м. Такие
биофильтры могут быть одно- и
двухступенчатыми. При наличии
второй ступени следует устраивать
промежуточный отстойник с пе-
риодом пребывания воды 1 ч. Размер
фракций загрузки принимается рав-
ным 40—100 мм. Загрузка размещает-
ся на колосниковых решетках слоя-
ми по 2—4,5 м. Отношение диаметра
шахты к ее высоте составляет 1 . 6—
1 : 8, высота поддона равна 0,4 м.
Аэрация загрузки —- естественная.
Количество вымываемой биоло-
гической пленки принимается, как
и для высоконагружаемых биофиль-
тров, равным 28 г/сут на одного че-
ловека, влажность пленки — 96 %.
Расчет башенных биофильтров про-
изводится в соответствии с данны-
ми, приведенными в табл. 4.12.
В отечественной практике ба-
шенные биофильтры широкого рас-
пространения не получили.
Биофильтры с пластмассовой заг-
рузкой. Пластмассовая загрузка име-
ет большую пористость (73—99 %)
по сравнению с загрузкой из фрак-
ционных материалов (50 %), благо-
даря чему обеспечиваются лучшие
условия обтекания биологической
пленки воздухом и соответственно
повышается производительность
сооружений.
Окислительная мощность рассмат-
риваемых биофильтров по снятой
БПК может достигать при полной
очистке 2,7 кг/(м3 сут), а при непол-
ной очистке — 4,5 кг/(м3 суг) [по за-
рубежным данным — 7 кг/(м3 сут)].
Наибольший технико-экономи-
ческий эффект может быть полу-
чен при использовании биофильт-
ров с пластмассовой загрузкой для
неполной биологической очистки в
качестве первой ступени двухсту-
Таблица 4.12
Допустимая нагрузка на башенные
биофильтры
БПКго очи- щенной воды Нагрузка по БПК20, кг/(м3 сут), при среднезимней темпера- туре сточной жидкости Т, °C
8 10 12 14
20 0,8 1 1,2 1,4
30 1,3 1,5 1,6 1,8
40 1,6 1,7 2 2,2
50 1,9 2 2,2 2,5
803
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
пенчатой биологической очистки,
а также при очистке сточных вод
от небольших городов, поселков,
промышленных предприятий и
объектов. Пластмассовая загрузка
может также успешно применяться
при реконструкции и расширении
станций очистки сточных вод с
биофильтрами.
Биофильтры с пластмассовой
загрузкой делятся на следующие
группы:
а) с жесткой засыпной загруз-
кой в виде колец; обрезков труб и
других элементов плотностью 40—
100 кг/м3 и пористостью 70—90 %;
б) с жесткой блочной загрузкой
в виде решеток или блоков, собран-
ных из чередующихся плоских и гоф-
рированных листов; в качестве заг-
рузки могут быть использованы раз-
личные виды пластмасс (поливинил-
хлорид, полиэтилен, полистирол,
полипропилен и др.) плотностью
40—100 кг/м3 и пористостью загру-
зочного материала 90—97 %;
в) с мягкой загрузкой из плас-
тмассовых пленок, которые крепят
на специальных каркасах или ук-
ладывают в виде рулонов с плот-
ностью 5—60 кг/м3 и пористостью
94-99 %.
В качестве загрузки фильтров
применяют пластмассы, способные
выдержать температуру 6—30 еС без
потери прочности.
Биофильтры с пластмассовой
загрузкой размещают в отапливае-
мых помещениях.
Согласно СНиП П-32—74, БПК^
сточных вод, подаваемых на био-
фильтры с пластмассовой загрузкой,
следует принимать равной не более
250 мг/л, а рабочую высоту загруз-
ки — 3—4 м и предусматривать
естественную аэрацию
При расчете биофильтров с
пластмассовой загрузкой гидравли-
ческая нагрузка и допускаемая на-
грузка по БПК5 определяются по
табл. 4.13 и 4.14 в зависимости от за-
данной степени очистки, темпера-
туры сточной воды и высоты слоя
загрузки.
Союзводоканалпроектом сов-
местно с кафедрой канализации
МИСИ им. Куйбышева разработаны
проект 2, 4 и 6-секционных био-
фильтров с пластмассовой загруз-
кой на производительность 1000—
9600 м3/сут (рис 4.25). Для указан-
ных биофильтров может быть
использована загрузка двух видов
(табл. 4.15).
Таблица 4.13
Допустимая гидравлическая нагрузка на биофильтры
с пластмассовой загрузкой
Требуемая степень Гидравлическая нагрузка, м3/(м3 сут), при высоте слоя загрузки, м
3 4
очистки, % при среднезимней температуре сточной воды ,°с
8 10 12 14 8 10 12 14
90 6,3 6 7,5 8,2 8,3 9,1 10 10,9
85 8,4 9,2 10 11 11,2 12,3 13,5 14,7
80 10,2 11,2 12,3 13,3 13,7 15 16,4 17,9
804
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 4.14
Допустимая нагрузка по БПК5на биофильтры с пластмассовой загрузкой
Нагрузка по БПК}, кг/(м3 сут), при высоте слоя загрузки, м
БПК} очищенной 3 4
воды, мг/л при срелнезимнсй температуре сточной волы, °C
10—12 13—15 16—20 10—12 13—15 16—20
15 1,15 1,3 1,55 1,5 1,75 2,1
20 1,35 1,55 1,85 1,8 2,1 2,5
25 1,65 1,85 2,2 2,1 2,4 2,9
30 1,85 2,1 2,5 2,45 2,85 3,4
40 2,15 2,5 3 2,9 3,2 4
Рис. 4.25. Биофильтр с пластмассовой загрузкой:
1 — реактивный ороситель; 2 — подающий трубопровод; 3 — блок загрузки из гофрированных
листов полиэтилена; Б—1, Б—2 и т.д. — блоки пластмассовой загрузки
Основные показатели загрузочных материалов
экспериментальных биофильтров
Таблица 4.15
Загрузка Удельная площадь поверхности, м2/м3 Пористость, % Плотность, кг/м3
Полиэтиленовые листы с гофром тина «сложная волна» (лист, гофрирован- 90 96 40
ный в двух направлениях) Полиэтиленовые листы гофрированные 126 93 70
805
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Листы полиэтилена сваривают в
блоки прямоугольной и треуголь-
ной формы высотой 0,5—1 м. Ниж-
ний ряд блоков укладывают на под-
держивающую решетку, после-
дующие ряды — друг на друга с
поворотом каждого ряда блоков на
45е относительно предыдущего.
Объем загрузочного материала од-
ной секции биофильтра 56 м3.
Погружные (дисковые) биофиль-
тры представляют собой вращаю-
щиеся диски, насаженные на одну
ось параллельно друг другу и по-
груженные почти до оси в сточную
воду. Очистка осуществляется био-
логической пленкой, развивающей-
ся на поверхности дисков.
Очищаемая вода поступает в ко-
рыто с полукруглым днищем через
впускное отверстие или перелив,
устраиваемый вдоль одной стороны,
расположенной перпендикулярно
дискам, а отводится через отвер-
стие или перелив с противополож-
ной стороны. Иногда сточная вода
впускается и выпускается через
стенки, расположенные парал-
лельно дискам, что позволяет всем
им работать последовательно
На рис. 4.26 приведены конструк-
ции одноступенчатого и многосту-
пенчатого дисковых погружных био-
фильтров.
На рис. 4.27—4.28 представлены
конструкции односекционного и мно-
госекционых погружных биофильтров.
Дисковые биофильтры рассчи-
тывают исходя из нагрузки на 1 м2
поверхности диска, которая, по за-
рубежным данным, составляет 7—
100 г/сут БПК на 1 м2. При этом
для достижения степени очистки,
равной 60 %, принимается нагрузка
80 г/сут при расположении дисков в
одну-две ступени, для получения
степени очистки 80 % — 40 г/суг при
расположении дисков в две-три ступе-
ни, для степени очистки 90 % —
20 г/сут при расположении дисков
Рис. 4.26. Погружные биофильтры:
а — одноступенчатый погружной; б — пятиступенчатый погружной с промежуточным отстой-
ником; 1 — подводящий лоток; 2 — резервуар; 3 — вал; 4 — диски; 5 — отводящий лоток; 6 —
перепускной канал; 7 — отстойник
806
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.27. Односекционный погружной барабанный биофильтр;
/ — подводящий лоток; 2 — электродвигатель с редуктором; 3 — резервуар; 4 — вал; 5 —
барабан из металлической сетки; 6 — каркас жесткости; 7 — отводящий лоток; 8 — перегород-
ки; 9 — секторы барабана; 10 — загрузочные плоские и гофрированные листы; II — загрузоч-
ные блоки; 12 — засыпной материал (пластмассовые шарики, обрезки труб и др.)
Рис. 4.28. Восьмисекционный погружной барабанный биофильтр:
1 — подводящий лоток, 2 — электродвигатель с редуктором; 3 — бетонный резервуар; 4 —
секция биофильтра; 5 — вал; 6 — промежуточная опора со стойками; 7 — брусья секции со-
стержнями; 8 — отводящий лоток; 9 — гибкая пластмассовая пленка; 10 — кожух биофильтра
807
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
в три-четыре ступени. Диаметр дис-
ка принимается равным 2—3 м,
частота его вращения 1—40 об/мин,
расстояние между дисками 15—20 мм,
зазор между днищем и дисками 25—
50 мм.
В настоящее время дисковые
биофильтры широко используют за
рубежом в виде полносборных ус-
тановок заводского изготовления
для очистки небольших количеств
сточных вод — до 1000 м3/сут, т.е.
когда велик коэффициент неравно-
мерности поступления сточных вод.
Их можно применять и для очист-
ки производственных сточных вод.
Преимущества погружных био-
фильтров — незначительные гидрав-
лические потери и малая потреб-
ность в энергии для насыщения
сточных вод кислородом (в 5—6 раз
меньше, чем в аэротенках).
Примеры расчета биофильтров
(по С.В. Яковлеву, Ю.В. Воронову)
Пример 1. Рассчитать капельный
биофильтр при следующих исход-
ных данных: расход сточных вод
Q = 820 м3/сут; БПКполн поступаю-
щих сточных вод = 190 мг/л;
БПКполн очищенных сточных вод
L2 = 18 мг/л; среднезимняя темпе-
ратура сточных вод Т= 12 °C; сред-
негодовая температура воздуха
Твоз = 5 °C.
Решение, Определяем коэффи-
циент К:
К= LJL2 = 190/18 = 10,5.
По табл. 4.8 в зависимости от
среднезимней температуры сточных
вод Т и высоты биофильтра Н на-
ходим ближайшее большее значе-
ние Ктлйл. Принимаем Н = 2 м и на-
ходим К = 10,7
1 tlUzi
808
При этих условиях гидравличес-
кая нагрузка q = 2 м3/(м2 - сут). Под-
считываем площадь биофильтров:
S = Q/q = 820/2 = 410 м2.
Принимаем четыре секции пря-
моугольной формы в плане с разме-
рами сторон 9 х 12 и высотой Н = 2 м.
Площадь одной секции S' = 108 м2,
а объем W' — 216 м3
В соответствии со среднегодовой
температурой воздуха Twi = 5 °C и про-
пускной способностью Q = 820 м3/суг
биофильтры располагаем в неотап-
ливаемом помещении облегченной
конструкции.
Пример 2. Рассчитать высоконаг-
ружаемый биофильтр при следующих
исходных данных: расход сточных вод
Q = 42 тыс. м3/сут; БПКполи посту-
пающих сточных вод = 180 мг/л;
БПКполн очищенных сточных вод
Ь2 = 20 мг/л; среднезимняя темпе-
ратура сточных вод Т = 10 °C.
Решение. Определяем коэффи-
циент К:
К= 180/20 = 9.
Высоту биофильтра находим для
двух значений объема подаваемого
воздуха Вуд при гидравлической на-
грузке q = 10 м3/(м2 сут).
1. При Вуа = 8 м3/м3
По табл. 4.8 при высоте биофиль-
тра Я| = 3 м величина К = 6,2, а
при Нг = 4 м величина К= 10,4. Так
как 6,2 < 9, то при высоте биофиль-
тра = 3 м необходима рецирку-
ляция.
Определяем £см, коэффициент
рециркуляции пр и площадь био-
фильтров
£см = КЬ2 = 6,2 20 = 124 мг/л;
= (180 - 124)/(124 - 20) = 0,54;
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
= Q (лр + О/? =
= 42 000 (0,54 + 1)/10 = 6468 м2.
При Н = 4 м рециркуляции не
требуется, а площадь биофильтров
•S = Q/q = 42 000/10 = 4200 м2.
Объемы фильтрующей загрузки
соответственно составят:
FT, = = 6468 3 = 19 404 м3;
W2 = S2H2 = 4200 4=16 800 м3.
2. При Вуа =12 м3/м3
По табл. 4.8 при высоте биофиль-
тра Н3 = 3 м величина К — 8,35, а
при НА — 4 м К — 14,8.
Следовательно, при Н3 = 3 м не-
обходима рециркуляция.
Расчеты производим так же, как
и в первом случае. При Н3 = 3 м
£см = 8,35 20 = 167 мг/л;
лр= (180 - 167)/(167 - 20) = 0,09;
= 42 000 (0,09 + 1)/10 = 4578 м2.
При Н4 = 4 м рециркуляции не
требуется и 54 = 4200 м2.
Объемы фильтрующей загрузки
соответственно составляют: W3 =
= 13 734 м3 и 16 800 м3.
Окончательный выбор варианта
следует принимать на основе техни-
ко-экономического расчета. Прини-
маем В^ = 8 м3/м3; Н = 4 м и к про-
екту назначаем шесть биофильтров
D = 30 м с общим объемом фильт-
рующей загрузки FK = 16 956 м3.
Подсчитаем расход воздуха В^.
В^ = В Q = 8 42 000 =
= 336 000 м3/сут.
Для подачи воздуха в высоконаг-
ружаемые биофильтры устанавли-
ваем два рабочих и один резервный
вентиляторы низкого давления
ЭВР-5 с подачей по воздуху 7500 м3/ч
и напором до 800 Па.
Проектные решения размещения
биофильтров. На рис. 4.29 приведен ше-
стисекционный биофильтр с пласт-
массовой загрузкой, на рис. 4.30 —
установка погружных дисковых
фильтров.
План
А—А
Рис. 4.29 Шестисекционный биофильтр
с пластмассовой загрузкой:
1 — напорный трубопровод сточных вод; 2 —
самотечный трубопровод сточных вод; 3 —
реактивный ороситель, 4 — секции биофильтра
объемом 56 м1; 5 — лоток для отвода обработан-
ных сточных вод; 6 — подвесной ручной кран
809
co
A—A
3.00
3500
3500
3500
0.00
3000
1500
3000
1500
План
5250
3000
3000
2000
5250
1500
Б
Рис. 4.30. Установка погружных вращаю-
щихся биофильтров:
1 — трубопровод для подачи сточных вод; 2 —
распределительный лоток с зубчатым водосли-
вом; 3 — циркуляционный канал; 4 — погруж-
ные дисковые вращающиеся биофильтры; 5 —
сборный лоток с зубчатым водосливом; 6 —
трубопровод для опорожнения циркуляцион-
ного канала, 7 — трубопровод для отвода обра-
ботанных сточных вод, 8 — погружные бара-
банные вращающиеся биофильтры; 9 — кры-
тый павильон
3000
500
14200
4000
3000
27500
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
-0.20
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
На рис. 4.31 приведен биофильтр
круглой формы с пластмассовой
загрузкой и производительностью
200 м3/сут.
На рис. 4.32 представлен био-
фильтр прямоугольной формы с
пластмассовой загрузкой и произ-
водительностью 200 м3/сут.
Рис. 4.31. Биофильтр круглой формы в плане пропускной способностью 200 м’/сут
с пластмассовой загрузкой:
1 — корпус из железобетонной трубы; 2 — пластмассовая загрузка, 3 — решетка, 4 — бетонные
столбовые опоры, 5 — подводящий трубопровод; б — реактивный ороситель; 7 — отводящие
лотки
811
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
А-А
1000 ! 10Q0
Рис. 4.32. Биофильтр прямоугольной формы в плане пропускной способностью 200 м3/сут
с пластмассовой загрузкой:
1 — корпус из асбестоцементных листов по металлическому каркасу; 2 — пластмассовая за-
грузка, 3 — решетка, 4 — бетонные столбовые опоры; 5 — подводящий трубопровод, 6 —
реактивный ороситель, 7 — отводящие лотки
812
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
4.2.2. Аэротенки
Аэротенк представляет собой
аппарат с постоянно протекающей
сточной водой, во всей толще ко-
торой развиваются аэробные мик-
роорганизмы, потребляющие суб-
страт, т.е. «загрязнение» этой сточ-
ной воды.
Биологическая очистка сточных
вод в аэротенках происходит в ре-
зультате жизнедеятельности микро-
организмов активного ила. Сточная
вода непрерывно перемешивается и
аэрируется до насыщения кислоро-
дом воздуха. Активный ил представ-
ляет собой суспензию микроорга-
низмов, способную к флокуляции.
При биологической очистке
сточных вод протекают два процес-
са: сорбция загрязнений активным
илом и их внутриклеточное окис-
ление микроорганизмами. Скорость
сорбции значительно превышает
скорость биоокисления, поэтому
после окончания процесса сорбции
и достижения требуемого эффекта
очистки по БПК отделившийся в
отстойнике ил направляют в реге-
нератор (секцию аэротенка) с це-
лью биоокисления остаточных заг-
рязнений сточных вод.
Аэротенки могут быть классифи-
цированы по гидродинамическому
режиму их работы: 1) аэротенки
идеального вытеснения; 2) аэротен-
ки идеального смешения; 3) аэро-
тенки промежуточного типа.
Гидродинамический режим ра-
боты аэротенков оказывает принци-
пиальное влияние на условия куль-
тивирования микроорганизмов, а
следовательно, на эффективность и
экономичность биологической очи-
стки сточных вод.
Схема аэротенков идеального
вытеснения и идеального смешения
представлена на рис. 4.33.
Конструкции аэротенков могут
быть различными и зависят от сис-
темы аэрации, способа распреде-
ления потоков сточных вод и воз-
вратного ила и т.д. Имеются также
конструкции аэротенков, совме-
щенных с отстойниками и фильт-
рами, с регенерацией активного ила
и без нее.
Существует также классифика-
ция аэротенков по величине «на-
грузки» на активный ил: высоконаг-
ружаемые (аэротенки на неполную
очистку), обычные и низконагру-
жаемые (аэротенки продленной
аэрации).
Большое значение в конструк-
ции аэротенков имеет система аэра-
ции. Применяются аэротенки с
пневматической, пневмомеханичес-
кой, механической и эжекционной
системами аэрации.
Аэрационные системы предназ-
начены для подачи и распределе-
ние 4.33. Схемы аэротенка:
а — идеального вытеснения; б — идеального смешения
813
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
ния кислорода или воздуха в аэро-
тенке, а также поддержания актив-
ного ила во взвешенном состоянии.
Пневматическая система аэрации,
Пневматические аэраторы подраз-
деляют на типы в зависимости от
крупности получаемых пузырьков:
мелкопузырчатые (d = 1—4 мм),
среднепузырчатые (d = 5—10 мм) и
крупнопузырчатые (d >10 мм).
К мелкопузырчатым относятся, на-
пример, аэраторы форсуночного и
ударного типа, а также керамические,
тканевые и пластиковые аэраторы;
к среднепузырчатым — перфориро-
ванные трубы, щелевые и другие ус-
тройства, к крупнопузырчатым — от-
крытые трубы, сопла и т.п.
При массовом всплывании пу-
зырьков в воде различают следую-
щие гидродинамические режимы:
барботажный, барботажно-струй-
ный, струйный и режим подвиж-
ной пены. Исследования показали,
что мелкопузырчатые аэраторы ра-
ботают в барботажном режиме, а
среднепузырчатые — в барботаж-
но-струйном.
В аэротенках-вытеснителях ши-
рокое применение получили пори-
стые аэраторы — фильтросные пла-
стины, а также перфорированные
трубы. Сжатый воздух подается к
каналу, расположенному по всей
длине дна аэротенка. Этот канал
перекрывается фильтросами Филь-
тросы обычно размещают на дне
аэротенка с одной стороны (одно-
сторонняя аэрация), с двух сторон
или равномерно через некоторое
расстояние по всему дну. Средний
размер пор отечественных фильтро-
сов составляет 100 мкм Затраты
энергии — 1,15—1,40 кВт ч на 1 кг
удаленной примеси (по ЬПК5).
За рубежом распространены,
наряду с фильтросными плитами,
дисковые пористые диффузоры,
пористые трубы и др.
Основным недостатком порис-
тых мелкопузырчатых аэраторов яв-
ляется их засорение пылью, посту-
пающей с воздухом. Содержание
пыли в воздухе не должно превы-
шать 0,05 мг/м3 Перерывы в аэра-
ции приводят к фильтрованию
жидкости через пористые аэраторы
и забиванию их частицами актив-
ного ила. Среднепузырчатые аэра-
торы — перфорированные трубы
(J = 6 + 10 мм) — менее эффектив-
ны, но и меньше засоряются.
В зарубежной практике очистки
применяются купольные и тарель-
чатые клапаны, которые во избе-
жание попадания воды в воздухо-
провод при отключении подачи воз-
духа закрываются под тяжестью соб-
ственной массы.
Для предотвращения осаждения
активного ила в аэротенке мини-
мальные донные скорости воды дол-
жны быть в пределах 15—30 см/с.
Механическая и пневмомеханичес-
кая системы аэрации При механичес-
кой системе аэрации перемешивание
иловой смеси и воздуха осуществля-
ется механическими устройствами,
например вращающимися мешалка-
ми, щетками, турбинками и т.п.
Механические аэраторы подраз-
деляются на аэраторы малого и глу-
бокого погружения. В первом случае
кислород вовлекается в поверхност-
ную зону жидкости, а затем пере-
мешивается со всем объемом воды
за счет энергии аэратора, во вто-
ром — обеспечивается активное на-
сыщение кислородом придонных
слоев сточной воды, которые ин-
814
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
тенсивно перемешиваются со всем
объемом воды.
По конструктивным особеннос-
тям механические аэраторы подраз-
деляются на аэраторы с горизон-
тальной и вертикальной осью вра-
щения. Глубинные аэраторы с при-
нудительной подачей воздуха назы-
ваются пневмомеханическими.
Критериями оценки эффектив-
ности аэраторов являются их про-
изводительность по кислороду и
удельные затраты энергии на раство-
рение кислорода. При использова-
нии механических аэраторов затра-
ты электроэнергии составляют 0,3—
0,7 кВт ч на I кг растворенного кис-
лорода и зависят от конструкции и
мощности аэратора. Аэраторы с вер-
тикальным валом обычно на 10—30 %
экономичнее аэраторов с горизон-
тальным валом. При полной биоло-
гической очистке для удаления 1 кг
примеси (по БПК5) требуется око-
ло 1 кВт ч электроэнергии.
Схемы основных механических
аэраторов приведены на рис. 4.34.
Другие типы аэраторов. Действие
эжекционных аэраторов основано
на использовании энергии струи
жидкости для эжектирования и
дробления воздуха. Эффективными
оказались аэраторы типа Вентури,
расход электроэнергии у которых
составляет около 1 кВт ч на 0,6—
0,9 кг перенесенного кислорода.
Аэротенки-смесители (аэротен-
ки полного смешения) характери-
зуются равномерной подачей по
длине сооружения исходной воды
и активного ила и равномерным
отводом иловой смеси. Полное сме-
шение в них сточных вод с иловой
смесью обеспечивает выравнивание
концентраций ила и скоростей про-
цесса биохимического окисления,
поэтому аэротенки-смесители более
приспособлены для очистки кон-
центрированных производственных
сточных вод (БПК. „ до 1000 мг/л)
Рис. 4.34. Механические аэраторы:
о — турбинный; б — турбинный с центральной трубой; е — всасывающий глубинный; г —
глубинный с подачей воздуха под лопасти ротора; д — то же, с подачей воздуха через лопасти
ротора, е — щеточный; ж — колесный
815
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
при резких колебаниях их расхода,
состава и количества загрязнений.
Аэротенки-вытеснители (аэро-
тенки полного вытеснения) имеют
сосредоточенный впуск исходной
воды и циркуляционного ила в на-
чале сооружения и отвод иловой
смеси в конце его. Повышенная кон-
центрация загрязнений в начале со-
оружения обеспечивает увеличение
скорости их окисления, что несколь-
ко сокращает общий период аэра-
ции, но изменение состава воды по
длине аэротенка затрудняет адапта-
цию ила и снижает его активность.
В связи с этим аэротенки-вытесни-
тели применяют для очистки срав-
нительно слабо загрязненных город-
ских и подобных им производствен-
ных вод (БПКполн до 500 мг/л).
Разновидностью аэротенков-вы-
теснителей является секциониро-
ванный аэротенк, в котором для
предотвращения возвратного движе-
ния воды коридоры сооружения
разделены поперечными перего-
родками на пять-шесть последова-
тельно проточных секций (ячеек).
Секционирование оказывается це-
лесообразным при длине коридоров
в аэротенках менее 60—80 м.
Аэротенки с рассредоточенным
впуском сточной воды занимают
промежуточное положение между
смесителями и вытеснителями; их
применяют для очистки смесей
промышленных и городских сточ-
ных вод.
Двухступенчатая схема очистки,
состоящая из аэротенков со вторич-
ными отстойниками после каждой
ступени, применяется для очист-
ки концентрированных сточных вод
(БПКполн более 1000 мг/л) или вод,
содержащих трудноокисляемые
примеси. Для первой ступени це-
лесообразно использовать аэротен-
ки-смесители, для второй — вы-
теснители
Аэротенки можно компоновать с
отдельно стоящими вторичными
отстойниками или объединять в
блок при прямоугольной форме обо-
их сооружений в плане. Наиболее
компактны комбинированные со-
оружения — аэротенки-отстойники.
За рубежом этот тип сооружения
круглой в плане формы с механи-
ческими аэраторами получил назва-
ние аэроакселатора. Совмещение
аэротенка с отстойником позволяет
увеличить рециркуляцию иловой
смеси без применения специальных
насосных станций, улучшить кисло-
родный режим в отстойнике и по-
высить дозу ила до 3—5 г/л, соот-
ветственно увеличив окислительную
мощность сооружения.
На рис. 4.35 представлена схема
двухступенчатых аэротенков различ-
ных типов.
На рис. 4.36 приведена типовая
конструкция четырехкоридорного
аэротенка с пневматической систе-
мой аэрации.
Рис. 4.37—4.38 содержат конст-
рукции аэротенков-смесителей с
пневматической системой аэрации
В промышленности имеется так-
же и большое число аэротенков-
смесителей с механической аэра-
цией (рис. 4.39—4.40).
816
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Ступень 1
а
Ступень 2
Рис. 4.35. Схемы двухступенчатых аэротенков:
а — ступень I — аэротенк-смеситель совмещен с обычным аэротенком; ступень 2 — аэротенк с
рассредоточенным впуском воды; б — блок-аэротенк — вторичный отстойник с рассредоточен-
ным впуском воды; в — ступень I — аэротенк с рассредоточенным впуском воды; ступень 2 —
аэротенк-вытеснитель; г — ступень 1 — аэротенк-смеситель, ступень 2 — аэротенк-вытесни-
тель; 1 — сточная вода второй системы канализации после механической или физико-химичес-
кой очистки; II — иловая смесь; III — возвратный активный ил; IV — избыточный активный
ил; V — очищенные сточные воды; 1 — регенератор; 2 — аэротенк-смеситель, 3 — аэротенк-
вытеснитель; 4 — вторичный отстойник; 5 — насосная станция; 6 — аэротенк с рассредоточен-
ным впуском воды; 7 — третичный отстойник; 8 — эрлифт
Рис. 4.36. Типовой четырехкоридорный аэротенк:
1 — воздушный коллектор; 2 — воздуховоды аэратора; 3 — аэратор; I—1V — секции аэротска
817
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Рис. 4.37. Схема аэротенка-смесителя:
I — камера приема сточных вод; 2 — камеры
аэрации; 3 — смесительные камеры; 4 — аэра-
торы; 5 — устройства отвода очищенной воды;
6 — переточные окна; 7 — штуцер подвода
сточных вод; 8 — распределительный коллектор
сточных вод; 9 — аэраторные гребенки; 10 —
возвратный коллектор сточных вод; //и 12 —
коллектор и штуцер отвода очищенной воды
Рис. 4.38. Аэротенки-смесители с пневматической системой аэрации:
а — конструкция АКХ им. К.Д. Памфилова; б — с двойным отделением дегазации ила (США);
в — «Оксиконтакт Т-2» (Франция); 1 — устройство для подачи исходной сточной воды; 2 — зона
аэрации; 3 — трубопровод для подачи сжатого воздуха; 4 — пневматический аэратор; 5 — зона
отстаивания; 6 — устройство для отвода очищенной воды; 7 — отделение дегазирования ила
818
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Исходная
вода
Очищен-
ная вода
'/Избыточное
количество
активного ила
о
Й
L. Очищенная
{Е вода
Избыточное
4 количество
/// 'активного ила
Рис. 4.39. Аэротенки-отстойники с механической системой аэрации:
а — с центрально расположенной зоной аэрации (Франция); б — с сосредоточенным возвратом
активного ила конструкции МГСУ; 1 — зона аэрации; 2 — механический аэратор, 3 — стаби-
лизатор потока; 4 — зона отстаивания; 5 — дегазатор активного ила
Рис. 4.40. Аэротенк-отстойник с использо-
ванием механического аэратора для транс-
портирования ила из вторичного отстой-
ника:
1 — аэротенк; 2 — аэратор; 3 — циркуляцион-
ная труба; 4 — вторичный отстойник
Аэротенки-вытеснители. В отли-
чие от аэротенков других типов
(аэротенков-смесителей и аэротен-
ков промежуточного типа), аэро-
тенки-вытеснители представляют
собой сооружения, в которых очи-
щаемая сточная вода постепенно
перемещается от места впуска к ме-
сту ее выпуска. При этом практи-
чески не происходит активного пе-
ремешивания поступающей сточ-
ной воды с ранее поступившей.
Процессы, протекающие в этих со-
оружениях, характеризуются пере-
менной скоростью реакции, по-
скольку концентрация органичес-
ких загрязнений уменьшается по
ходу движения воды. Аэротенки-вы-
теснители весьма чувствительны к
изменению концентрации органи-
ческих веществ в поступающей
воде, особенно к залповым поступ-
лениям со сточными водами ток-
сических веществ, поэтому такие
сооружения рекомендуется приме-
нять для очистки городских и близ-
ких по составу к бытовым промыш-
ленных сточных вод.
При отсутствии резких колеба-
ний расхода сточных вод и содер-
жания токсических веществ вместо
аэротенков-смесителей предпочти-
тельнее применять аэротенки-вы-
теснители, которые отличаются
меньшим объемом и простотой кон-
струкции.
819
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Типовые проекты аэротенков- мов) разработаны ЦНИИЭП инже-
вытеснителей с большим диапазо- нерного оборудования (табл. 4.15).
ном производительностей (объе-
Таблица 4.15
Основные параметры типовых аэротенков-вытеснителей
конструкции ЦНИИЭП инженерного оборудования
Ширина коридора, м Рабочая глубина аэротенка, м Число коридоров Рабочий объем одной секции, м3, при ее длине, м Номер типового проекта
42 48— 54 60— 66 72— 78 84— 90 102 108— 114
4,5 3,2 2 1040— 1213 1386— 1559 1732 — — — — 902-2-195
3 1560— 1820 2080— 2340 2600 — — — — 902-2-192
4 2070— 2416 2762— 3108 3494— 3200 — — — — 902-2-178
4,4 2 1420— 1658 1896— 2134 2372 — — — — 902-2-195
3 2140— 2496 2852— 3208 3564 — — — — 902-2-192
4 2850— 3325 3800— 4275 4750— 5225 — — — — 902-2-178
6 4,4 2 2530— 2847 3154— 3471 3788 — — — 902-2-196
3 3800— 4275 4750— 5225 5700 — — — 902-2-193
4 5700 5334— 6968 7602— 8230 6870 — 902-2-179
5 2 2880— 3240 3600— 3960 4320 — — — 902-2-196
3 4320— 4860 5400— 5940 6480 — — — 902-2-193
4 6500 7220— 7940 8666— 9380 10 100 — — 902-2-179
9 4,4 2 — — 6180 6655— 7130 7505— 7980 8455 902-2-197
3 — — 9270 9983— 10 696 11409— 12 122 12 835 902-2-194
4 — — — 18300— 14250 15200— 16150 17100— 18050 902-2-180
5 2 7020 7560— 8100 8640— 9180 9720 902-2-197
3 10 530 11340— 12150 12960— 13 770 14 580 902-2-194
4 15120— 16200 17280— 18 360 19440— 20520 902-2-180
820
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Коридорный аэротенк работает
практически как вытеснитель при
отношении расстояния от впуска
очищаемой воды до конца послед-
него коридора к ширине коридора
не менее 50 • 1. При ширине кори-
дора 6 или 9 м минимальное рас-
стояние от впуска сточной воды до
конца последнего коридора долж-
но составлять соответственно 300
и 450 м.
При использовании аэротенков
с коридорами меньшей длины на-
блюдается процесс значительного
осевого смешения, которое искажа-
ет эффект вытеснения. Для недопу-
щения продольного перемешивания
и приближения процесса к режиму
вытеснения в этом случае необхо-
димо предусматривать секциониро-
вание аэротенков. Секционирование
может быть осуществлено путем ус-
тановки в коридорах аэротенков лег-
ких вертикальных перегородок с
отверстиями в нижней части. Ско-
рость движения иловой смеси в от-
верстиях перегородок принимается
равной не менее 0,2 м/с.
Для исключения отрицательно-
го влияния залповых поступлений
концентрированных сточных вод
первая секция аэротенка должна
иметь больший объем. Конструктив-
но такая секция оформляется как
аэротенк-смеситель, что достигает-
ся рассредоточенным впуском в нее
сточных вод. Расстояние между вы-
пусками следует принимать не ме-
нее ширины коридора. Размер вы-
пускных отверстий в распредели-
тельных лотках должен быть рассчи-
тан на пропуск 50 % расхода сто-
ков, поступающих в секцию. Кон-
струкция аэротенков-вытеснителей
(в том числе и секционированных)
должна обеспечивать работу по схе-
ме с регенерацией активного ила.
Регенерация ила принимается рав-
ной 25—50 % объема сооружений.
При проектировании необходи-
мо принимать не менее пяти-шес-
ти камер для секционированного
аэротенка. Объем первой секции
должен составлять приблизительно
30 % общего объема сооружений.
Например, при исходной концент-
рации загрязнений в очищаемой
воде (по БПКюл11) 500 мг/л камеры
аэротенков могут быть рассчитаны
следующим образом:
Номер камеры Диапазон
(по ходу движения снижения
жидкости) загрязнения
по БПКполн, мг/л
1 500-200
2 200-100
3 100-70
4 70-50
5 50-30
6 30—15
Известные конструкции секци-
онированного аэротенка с после-
довательным перетеканием очища-
емой воды имеют недостатки, ко-
торые препятствуют их широкому
использованию. Основной недоста-
ток — неудовлетворительные усло-
вия адаптации активного ила в свя-
зи с различными режимами рабо-
ты ячеек.
Этот недостаток устранен в кон-
струкции ячеистого аэротенка с
пневмомеханической аэрацией, раз-
работанного Союзводоканалпроек-
то.м по рекомендации ВНПО Бум-
прома для очистных сооружений
Камского ЦБК. Производительность
аэротенков 400 тыс. м3/сут, исход-
ная концентрация загрязнений в
821
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
промышленных стоках по БПКполн
равна 200 мг/л. Принципиальное
отличие такой конструкции заклю-
чается в том, что гидравлическое
сообщение между секциями проис-
ходит не путем последовательного
перелива стоков через разделитель-
ные перегородки, а только через
специальные камеры, установлен-
ные в узловых точках ячеек. При та-
кой конструкции аэротенка исполь-
зуются одновременно два техноло-
гических режима очистки: смеше-
ние и вытеснение, благодаря чему
повышается стабильность качества
очищенных стоков; кроме того,
представляется возможным создать
условия для удовлетворительной
адаптации активного ила в ячейках.
Варианты схем работы ячеистого
аэротенка новой конструкции при-
ведены на рис. 4.41.
Аэротенки с пневмомеханичес-
кой аэрацией, камеры в которых
образованы путем устройства пере-
городок в типовых трех-четырехко-
ридорных аэротенках, используют
для очистки сточных вод целлюлоз-
но-бумажной промышленности.
Разновидность аэротенка-от-
стойника — аэроакселатор, предло-
женный НИКТИ ГХ, представляет
собой круглое в плане сооружение
(рис. 4.42). Осветленные сточные
воды поступают в нижнюю часть
зоны аэрации, куда пневматичес-
ки,м или пневмомеханическим спо-
собом подается воздух, что обеспе-
чивает процесс биохимического
окисления, а также создает цирку-
ляционное движение жидкости в
этой зоне и подсос иловой смеси
из циркуляционной зоны отстойни-
ка. Из зоны аэрации иловая смесь
через затопленные регулируемые
а
Рис. 4.41. Схемы работы ячеистого аэротен-
ка с пневмомеханической аэрацией:
а, б — в режиме вытеснителя при объеме реге-
нератора 20 и 40 % объема аэротенка, в — в
режиме смесителя при объеме регенератора 20 %
объема аэротенка, р — регенератор, Q — пода-
ча воды; q — подача активного ила
переливные окна поступает в воз-
духоотделитель и далее в циркуля-
ционную зону отстойника. Значи-
тельная часть иловой смеси через
щель возвращается в зону аэрации,
а отводимые очищенные сточные
воды через слой взвешенного осад-
ка поступают в отстойную зону,
822
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.42. Схема аэроакселатора:
1 — подача сточной жидкости; 2 — зона аэра-
ции; 3 — циркуляционная зона; 4 — слой
взвешенного осадка; 5 — трубопровод избы-
точного активного ила; 6 — зона отстаивания;
7 — воздухоотделитель, 8 — переливные окна;
9 — механический турбоаэратор; 10 — трубо-
проводы пеногашения; 11 — разделительная
перегородка (перфузор); 12 — водосборный
лоток; 14 — перегородка воздухоотделителя;
15 — юбка перфузора; 16 — дырчатый возду-
ховод для взмучивания осадка; 17 — дырча-
тый воздуховод для подсоса ила; 18 — струс-
направляющий козырек; 19 — фильтросные
пластины; 20 — придонная щель
откуда через круговой сборный ло-
ток удаляются из сооружения.
Для создания постоянной цир-
куляции в нижней зоне в щели меж-
ду струенаправляющим козырьком и
разделяющей зоны перегородкой
укладывается воздуховод, рассчиты-
ваемый на подачу 5—8 м3/ч воздуха
на 1 м длины трубопровода. Под-
держание слоя активного ила во
взвешенном состоянии обеспечива-
ется соответствующей степенью ре-
циркуляции иловой смеси путем
регулирования площади перелив-
ных окон. Они рассчитываются из
условия 5-кратной циркуляции рас-
хода иловой смеси со скоростью
движения 0,1—0,2 м/с. Выпуск из-
быточного активного ила — перио-
дический.
Аэротенки с системой аэрации
«затопленной струей». Аэротенки
этого типа относятся к сооружени-
ям интенсифицированной биоло-
гической очистки сточных вод. Как
известно, интенсификация работы
аэротенков может быть достигнута
за счет увеличения степени диспер-
гирования воздуха в воде или пу-
тем повышения дозы активного ила.
Сочетание этих факторов позволя-
ет создать оптимальные условия для
развития биомассы (активного
ила) и, следовательно, увеличить
нагрузку на сооружение по органи-
ческим веществам и ускорить их
окисление.
Аэротенки с системой аэрации
«затопленной струей» обеспечива-
ют эффективную подачу и диспер-
гирование воздуха в воде [не ниже
0,7 кг О2 на 1 м3 полезного объема
сооружения в 1 ч, тогда как при
пневматической аэрации обычно не
выше 0,4 кг/(м3 • ч)]. В аэротенках с
регенератором при аэрации затоп-
ленной струей можно повысить
окислительную мощность сооруже-
ния в 1,8—2,5 раза при концентра-
ции активного ила около 3 г/л по
сравнению с аэротенками с пнев-
матической аэрацией.
Система аэрации затопленной
струей основана на подаче в аэро-
тенк воздуха, увлекаемого струями
воды. Забор воды производится на-
сосом непосредственно из аэротен-
ка. Для насыщения воздухом вода
проходит через аэраторы, располо-
женные над уровнем жидкости в
аэротенке. Конструкция аэратора
способствует образованию водовоз-
душной струи, проникающей в глу-
бину слоя жидкости, перемешива-
ющей и насыщающей ее всплываю-
823
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
щими пузырьками воздуха. Значи-
тельное количество воздуха захва-
тывается дополнительно в месте
пересечения поверхности жидкости
падающей струей.
Рассматриваемая система аэра-
ции отличается достаточной просто-
той: отсутствуют механические уст-
ройства для перемешивания жидко-
сти, не требуется подачи сжатого
воздуха. В качестве аэротенков могут
быть использованы любые емкост-
ные сооружения, причем обеспечи-
вается практически быстрое и мно-
гократное разбавление поступающей
воды уже очищенной водой, что
способствует выравниванию концен-
трации загрязняющих веществ. Для
подачи воды в аэраторы применяют
низконапорные насосы давлением
5—7 м вод. ст. [(50—70)103 Па].
На рис. 4.43 изображен напорный
аэратор «Кольцевое сопло», пред-
ставляющий собой цилиндр, пере-
ходящий в нижней части в конус
для выхода воды. Вода поступает
через входной патрубок. По воздуш-
ной трубке, проходящей внутри
аэратора почти до конца конусного
Рис. 4.43. Струйный аэратор:
1 — воздушная трубка; 2 — сжатое сечение
сужения, эжектируется воздух за
счет разрежения, образующегося
при обтекании трубки струей воды.
Аэротенки-осветлители. Аэротен-
ки-осветлители предназначены для
очистки бытовых и близких к ним
по составу промышленных сточных
вод с концентрацией загрязнений
БПКполн до 500 мг/л, по взвешен-
ным веществам — до 150 мг/л на
очистных станциях производитель-
ностью 1,4—280 тыс. м3/сут. При при-
менении аэротенков-осветлителей
можно уменьшить объем очистных
сооружений за счет сокращения
продолжительности аэрации до 3—
5 ч и исключения из схемы очистки
вторичных отстойников как само-
стоятельных сооружений и насос-
ной станции активного ила. В отли-
чие от аэротенков-отстойников, в
аэротенках-осветлителях создается
значительно более высокая степень
рециркуляции ила, что позволяет
рассматривать взвешенный слой ила
в отстойной зоне как дополнитель-
ную реакционную зону.
Аэротенки-осветлители пред-
ставляют собой прямоугольные в
плане бассейны с наклонными
(рис. 4.44, а) или вертикальными
боковыми стенками (рис. 4.44, б).
В аэротенках с наклонными бо-
ковыми стенками зона аэрации на-
ходится в центральной части соору-
жения между симметрично распо-
ложенными по периферии зонами
осветления, а при вертикальных бо-
ковых стенках зоны осветления с
обеих сторон ограничены зонами
аэрации. Зоны осветления отделе-
ны от зон аэрации наклонными раз-
делительными, не доходящими до
дна бассейна перегородками, обо-
рудованными в верхней части пе-
824
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 4.44. Аэротенк-осветлитель с наклонными (а) и вертикальными (б) боковыми стен-
ками?
/ — зона аэрации, 2 — переливные окна, 3 — козырек; 4 — зона осветления, 5 — лоток, 6 —
трубопровод избыточного ила; 7 — циркуляционная щель, 8 — трубопровод подачи воздуха в
щель, 9 — «зуб», 10 — перфорированный трубопровод подачи сточной воды; 11 — аэратор, 12 —
перегородка, 13 — зона дегазации, 14 — шибер
реливными окнами для подачи ило-
вой смеси из зоны аэрации в зону
осветления. В нижней части разде-
лительные перегородки образуют
сплошную щель, через которую воз-
вратный ил подсасывается из зоны
осветления в зону аэрации. Степень
рециркуляции смеси между зонами
достигает 6—12 и зависит от разме-
ра сечения переливных окон, регу-
лируемого шиберами. Побудителем
рециркуляции является система
аэрации, обеспечивающая перепад
гидростатического давления между
зонами аэрации и осветления. В зону
аэрации воздух подается через пер-
форированные трубки или мелко-
пузырча^ые диффузоры.
Осветленная сточная вода посту-
пает в сооружение по перфориро-
ванному трубопроводу, уложенному
отверстиями вниз у днища зоны по
всей длине, смешивается с актив-
ным илом и подвергается аэрации.
825
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Аэрированная иловая смесь че-
рез переливные окна поступает в
зоны осветления и направляется
вдоль разделительных перегородок
вниз к щелям, где разделяется на
два потока. Один поток через дон-
ные щели возвращается в зону аэра-
ции, другой направляется вверх,
создавая взвешенный слой активно-
го ила. Очищенная вода, пройдя
взвешенный слой ила, собирается
водоотводящими лотками. Избыточ-
ный ил из нижней части взвешен-
ного слоя удаляется по трубам, раз-
мещенным равномерно по всей дли-
не сооружения
Взвешенный слой ила в зоне ос-
ветления, работающий как фильтр
и реактор окисления, характеризу-
ется однородностью и устойчивос-
тью, что обеспечивается формой
зоны осветления, которая способ-
ствует вихревой направленной цир-
куляции потоков во всем объеме
слоя. Интенсивный обмен ила меж-
ду взвешенным слоем и зоной аэра-
ции позволяет поддерживать во
взвешенном слое оптимальный кис-
лородный режим и осуществлять
процесс окисления органических
веществ, что, в свою очередь, ин-
тенсифицирует процесс окисления
загрязнений сточных вод в аэротен-
ке-осветлителе
Расчет аэротенков-осветлителей
производится по скорости биохи-
мического окисления загрязнений
и гидравлической нагрузке на по-
верхность взвешенного слоя ила в
часы максимального притока. Для
аэротенков-осветлителей при кон-
центрации загрязнений в поступа-
ющей сточной воде по БПК олн
до 300 мг/л определяющим окон-
чательные размеры сооружения па-
раметром является гидравлическая
нагрузка на поверхность взвешенно-
го слоя ила, а при больших значе-
ниях БПКпси1Н — скорость окисления
загрязнений.
При разработке поперечного се-
чения аэротенка-осветлителя прини-
мают: рабочую глубину — 4—5,5 м;
угол наклона разделительных пере-
городок и наклонных боковых сте-
нок — 45—55°; расстояние от пере-
ливных окон до успокоительных сте-
нок зоны дегазации — 0,5—0,8 м,
толщину защитной зоны над взве-
шенным слоем ила — 1,5—1,8 м; ши-
рину средних зон аэрации — 1—2 м,
крайних зон — 0,7 м.
Реакционный объем в аэротен-
ке-осветлителе И (м3) складывает-
ся из объемов зон аэрации, дегаза-
ции и взвешенного слоя ила, т.е.
объема, занимаемого илом в соору-
жении.
Гидравлическая пропускная спо-
собность аэротенка-осветлителя
(м3/ч) зависит от площади поверх-
ности взвешенного слоя ила на
уровне низа наклонных козырьков
стенок зон дегазации и определя-
ется по формуле.
где Гвс — площадь поверхности взве-
шенного слоя ила, м2;
q — гидравлическая нагрузка на
поверхность взвешенного слоя ила
в часы максимального притока,
м3/(м2 ч), принимаемая равной:
Коэффициент Гидравлическая
неравномерности нагрузка
притока на поверхность
сточных вод взвешенного слоя
ила, м3/(м2 ч)
1,15 0,96
1,2 0,98
826
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
1,25 1,01
1,35 1,05
1,4 и более 1,08
Реакционный объем в аротенке-
осветлителе (в м3), определяют по
формуле:
Q (L -L,)
J7 _ 1П1.Х х а И
н" а(1-5)р ’
где Ze, Lt — БПКполи поступающей
и очищенной сточной воды, мг/л;
а — концентрация ила по сухо-
му веществу, г/л, принимаемая рав-
ной 4 г/л;
S — зольность ила, доли едини-
цы, принимаемая равной 0,3;
р — средняя скорость окисле-
ния загрязнений, мг БПКпалн на 1 г
беззольного вещества ила за 1 ч; при
Lt = 15 мг/л величина р принима-
ется равной 33 мг/(г ч).
Прирост ила Пр (г/сут) вычис-
ляют по формуле:
Пр = (2(£а-£х)^,
где Q — среднесуточный расход
сточных вод, м3/сут;
йуд “ УД^ьный прирост ила, г
на 1 г снимаемой БПК
ПОЛИ
аул = О,86-О,46еч’озо2₽;
при р = 33 мг/(г ч) удельный при-
рост равен 0,69.
Расход воздуха фв (м3/ч), опре-
деляют из уравнения
где Q' — максимальный часовой рас-
ход сточных вод, м3/ч,
D — удельный расход воздуха,
м3 на 1 кг снимаемой БПКполн. D =
= 16 + 480/р; при р = 33 мг/(г ч)
удельный расход воздуха составля-
ет 30,5 м3/кг БПК
’ ' ПОЛИ
Противоточные аэротенки Про-
тивоточный аэротенк, разработан-
ный ВНИИводгео, представляет со-
бой комбинированное сооружение,
в котором создается длительный
контакт иловой смеси с пузырька-
ми воздуха в условиях противотока
воздуха движению воды, что обес-
печивает высокую эффективность
использования кислорода. В проти-
воточных аэротенках расход возду-
ха может быть существенно снижен
по сравнению с типовыми решени-
ями аэротенков.
Противоточный аэротенк (рис.
4.45) состоит из трех зон: аэрации,
эрлифтной циркуляции и отстаи-
вания.
Зона эрлифтной циркуляции
отделена от зоны аэрации полупог-
руженной перегородкой и снабже-
на решеткой из дырчатых труб.
Зона отстаивания расположена
в центральной части зоны аэрации
и отделена от нее перегородками,
которые имеют циркуляционные
щели и впускные окна с козырька-
ми, закрепленными шарнирно на
эластичных резиновых подвесках, с
помощью которых регулируется се-
чение впускных окон.
Зона аэрации оборудована мел-
копористыми пневматическими
аэраторами, расположенными в ее
нижней части, и струенаправляю-
щими лопатками с винтовыми креп-
лениями, обеспечивающими равно-
мерное распределение сточной воды
по ширине зоны. Винтовые крепле-
ния позволяют регулировать глуби-
ну погружения лопаток.
Сточная вода подается в верх-
нюю часть зоны аэрации. В зоне аэра-
ции создается нисходящее движе-
ние сточной воды вследствие цир-
827
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Рис. 4.45. Схема противоточного аэротенка.
1 — зона аэрации; 2 — зона эрлифтной циркуляции, 3 — впускные окна, 4 — козырьки; 5 —
полупогруженная перегородка; 6 — струенаправляюшие лопатки, 7 — перегородки, 8 — зона
отстаивания, 9 — водосбросный лоток; 10 — воронки, 11 — винтовые крепления; 12 — иловые
эрлифты; 13 — циркуляционные щели, 14 — решетки из дырчатых труб; 15 — мелкопористые
пневматические аэраторы
куля ни и между зоной аэрации и зо-
ной эрлифтной циркуляции, возни-
кающей в результате действия эр-
лифта Нисходящее движение жид-
кости и восходящее движение воз-
духа создают противоток, обеспечи-
вающий длительный контакт иловой
смеси с пузырьками воздуха.
Иловая смесь через впускные
окна непрерывно поступает в от-
стойную зону, где она разделяется.
Иловая смесь уплотняется и частич-
но через циркуляционные щели воз-
вращается в зону аэрации, частич-
но выводится из сооружения в виде
избыточного ила. Часть смеси вмес-
те с транзитным расходом воды
поднимается
ный фильтр,
кие частицы
осветленной
и образует взвешен-
задерживающий мел-
ила. Граница раздела
воды и взвешенного
слоя ила обеспечивается непрерыв-
ным отсосом ила эрлифтами через
воронки. Осветленная вода через зуб-
чатые водосливы поступает в водо-
сбросный лоток. В качестве аэрато-
ров используют пористые фильтрос-
ные трубы диаметром 150—200 мм.
Противоточные аэротенки реко-
мендуются для очистки сточных
вод, БПКполк которых не превышает
500—700 мг/л. При более высоких
значениях БПК (до 1000—1200 мг/л)
можно использовать противоточные
аэротенки в две ступени. При этом
БПК,юлн снижается до 300 мг/л в пер-
вой ступени и до 15 мг/л во второй.
Объем эрлифтной зоны рассчи-
тывают исходя из скорости восхо-
дящего потока, равной 0,1 м/с. Глу-
бину аэротенка рекомендуется при-
нимать в размере 5 м.
828
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Площадь зоны отстаивания оп-
ределяют с учетом гидравлической
нагрузки q, м3/(м2 ч):
4,48т]/7о0,75
(ICOJa)" ”-"-”'’ ’
где л — коэффициент использова-
ния объема: для приведенной кон-
струкции встроенного отстойника
П = 0,7;
Но — рабочая глубина встроен-
ного отстойника, равная 3 м;
J — иловый индекс, л/г, зави-
сящий от р, принимается по экс-
периментальным данным в зависи-
мости от характера сточных вод;
а — концентрация ила в иловой
смеси, г/л;
а0 — концентрация ила в освет-
ленной воде, г/л; при полной био-
логической очистке ао = 0,015 г/л.
Площадь зоны отстаивания дол-
жна составлять треть общей площа-
ди аэротенка, соответственно и ши-
рина зоны отстаивания составит
треть общей ширины аэротенка.
Количество воздуха, необходи-
мое для подачи в противоточный
аэротенк, определяют следующим
образом. Интенсивность аэрации,
создаваемая эрлифтом, должна
обеспечить циркуляцию иловой
смеси в условиях противотока и по-
ступление достаточного количества
кислорода для процесса биохими-
ческого окисления. Циркуляция
иловой смеси должна преодолеть
гидравлическое сопротивление
ряда элементов конструкции аэро-
тенка (перелив через перегородки,
повороты и расширение потока,
прохождение через распредели-
тельную решетку и т.д.) и подпор,
создаваемый противоточной аэра-
цией.
Исходя из этого получаем следую-
щую зависимость для определения
интенсивности аэрации I , м3/(м2 ч):
Эрл уу ’
где Нп — гидравлические потери при
циркуляции, м;
Нт — подпор, создаваемый про-
тивоточной аэрацией, принимае-
мый равным 0,2 м;
и — скорость движения жид-
кости в зоне эрлифтной циркуля-
ции, м/с; при скорости противо-
тока DitT = 0,1 м/с
Чрл =0,1—;
Ва — ширина зоны аэрации, м;
Вэ — ширина зоны эрлифтной
циркуляции, м;
И — глубина погружения аэра-
тора эрлифта, м.
Расход воздуха, подаваемого эр-
лифтами, (?вэрл (м3/ч) равен:
О — IF
т^в.эрл эрл эрл»
где Гэрл — площадь поверхности
воды в зоне эрлифтной циркуля-
ции, м2.
Доля воздуха, подаваемого эр-
лифтами, составляет 0,31 общего
расхода воздуха, подаваемого на
аэрацию.
Необходимо проверить подпор,
создаваемый противоточной аэра-
цией, //т, м:
где /эр — интенсивность аэрации в
зоне аэрации, м3/(м2 ч):
г = ^|>*тр
Fa 3600’
где Fa — площадь зоны аэрации, м2
829
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
Если полученное значение Нт не
совпадает с ранее принятым 0,2 м,
следует произвести поправочный
расчет.
Общий расход воздуха (?во6щ,
м3/ч, составит:
Q , =Q +Q
^•.обш ^-гэрл '*».аэр‘
Расчет аэротенков
Объем аэротенков определяют
по среднечасовому притоку сточной
воды в течение суток, если общий
коэффициент неравномерности по-
ступления сточных вод в аэротенки
не превышает 1,25; при большем
коэффициенте неравномерности —
по среднечасовому поступлению
сточных вод в аэротенки за время
аэрации в часы максимального при-
тока. Количество циркуляционного
активного ила при определении
объема аэротенков не учитывается.
Продолжительность аэрации в
аэротенках / (ч), согласно СНиП II-
32-74, определяют по формуле:
<41>
где £а — БПКполн поступающей в
аэротенк сточной воды, мг/л;
L, — БПК очищенной воды,
мг/л;
а — доза ила, г/л; для бытовых
сточных вод а необходимо прини-
мать по табл. 4.16;
5 — зольность ила, в долях еди-
ницы; для аэротенков на полную и
неполную очистку следует принимать
S = 0,3. Однако для некоторых видов
аэротенков зольность может иметь
другое значение. Так, при введении
перед аэротенком реагентов с целью
удаления из сточных вод фосфора
зольность зависит от дозы реагентов;
р — средняя скорость окисле-
ния загрязнений, мг БПКполн на 1 г
беззольного вещества ила за 1 ч; для
бытовых сточных вод р следует при-
нимать по табл. 4.17.
Для аэротенков с регенератора-
ми доза ила йср (г/л) принимается
средневзвешенной, т.е.
ЦТ
(4.2)
где даэр, а — доза ила в аэротенке
и регенераторе, г/л;
Жа, ^>» “* объем аэротенка,
регенератора и суммарный объем, м3
Для аэротенков некоторых мо-
дификаций доза ила отличается от
указанной в табл. 4.16, что оговоре-
но в соответствующих разделах
Справочника.
В формулу (4.1) могут быть вне-
сены коррективы в связи с появле-
нием новых видов аэротенков. Так,
при значительном увеличении дозы
ила (высокопроизводительные аэро-
тенки, аэротенки с флотационным
разделением ила — окситенки) ско-
рость окисления загрязнений р
снижается, в связи с чем вводится
поправочный коэффициент на дозу
ила. При введении реагентов перед
аэротенком они также оказывают
влияние на скорость изъятия заг-
Таблица 4.16
Доза ила в аэротенках в зависимости
от БПКволн сточных вод
БПКцОЛН сточной воды, мг/л Доза ила, г/л
в аэротенках без регенератора в аэротенке- отстойнике
До 100 1,2 3
От 101до 150 1,5 3,4
От 151 до 200 1,8 3,7
Более 200 1,8—3 4,5
830
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Таблица 4.17
Средняя скорость окисления загрязнений для бытовых сточных вод
БПКполн СТОЧНОЙ ВОДЫ, поступающей в аэротенк, мг/л Средняя скорость окисления р, мг БПК|1ОЯН на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, при БПКполн очищенных сточных вод, мг/л
15 20 25 30 40 50 и более
100 200 / 150 200 300 400 500 и более Аэр< 20 22 эротенки без 18 20 22 23 24 утенки без ре 22 24 регенератор 21 23 26 28 29 генераторов 24 28 ов при а > l,t 23 26 30 33 35 при а £1,8 г/л 27 32 г/л и с регене 26 29 34 38 41 35 42 роторами 33 37 44 53 58 47 57 45 50 60 73 82
рязнений, в связи с чем вводится
соответствующий поправочный ко-
эффициент.
При расчете аэротенков с реге-
нераторами продолжительность аэра-
ции смеси сточной воды и циркуля-
ционного ила ta (ч) собственно в
аэротенке определяется по формуле
t -
‘ <8Д (4-3)
Доля циркуляционного ила от
расчетного притока составит
а
ci
per азр
(4.4)
Для аэротенков-вытеснителей и
аэротенков-смесителей дозу ила в
аэротенке рекомендуется принимать
равной 1,5 г/л, в регенераторе — 4 г/л.
Продолжительность окисления
снятых загрязнений /о (ч) опреде-
ляется по формуле: *
t - £.-А
° (4'5)
Продолжительность регенерации
ила /р (ч) определяется как разность:
Ч =h-ta-
Объем собственно аэротенка ра-
вен
и;=/о(1 + а)9, (4.6)
где q — часовой расход сточных вод.
Объем регенератора равен
Wv=at9q. (4.7)
Общий объем аэротенка с реге-
нератором составит:
W = WO + Wv. (4.8)
Расчетная продолжительность пре-
бывания сточной воды в аэротенке:
г = /Д1 + а) + /ра. (4.9)
Прирост ила Пр (мг/л) в аэротен-
ках определяют по формуле:
Пр = 0,85 + 0,3£а, (4.10)
где В — количество взвешенных ве-
ществ в сточной воде, поступаю-
щей в аэротенк, мг/л.
Удельный расход воздуха D (м3/м3)
в аэротенках определяют по формуле
D- , (4.11)
к,к1ПЛ(сг-С)' ' ’
831
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
где Z — удельный расход кислоро-
да, мг на 1 мг снятой БПКполн: для
полной очистки Z принимается
равным 1,1 мг/мг, для неполной —
0,9 мг/мг;
— коэффициент, учитываю-
щий тип аэратора: для мелкопузыр-
чатых аэраторов X, принимается по
табл. 4.18 в зависимости от отноше-
ния (f /F), площади аэрируемой
зоны к площади аэротенка; для
среднепузырчатых аэраторов, а так-
же для систем низконапорной аэра-
ции принимается равным 0,75;
К2 — коэффициент, зависящий
от глубины погружения аэраторов h
(табл. 4.19);
л, — коэффициент, учитываю-
щий температуру сточных вод:
я, =1 + 0,02^-20); (4.12)
/ — среднемесячная темпера-
тура воды за летний период, С;
п2 — коэффициент, учитываю-
щий отношение скорости переноса
кислорода в иловой смеси к скоро-
сти переноса его в чистой воде: для
бытовых сточных вод п2 = 0,85, при
наличии ПАВ п2 принимается в за-
висимости ot//F по табл. 4.18,
Ср — растворимость кислорода
воздуха в воде, мг/л, определяемая
по формуле
10,3 + -
с’=с’-ю/’ (4-,3)
Ст — растворимость кислорода
воздуха в воде в зависимости от тем-
пературы и давления, принимаемая
по таблицам растворимости кисло-
рода воздуха в воде;
С — средняя концентрация кис-
лорода в аэротенке, мг/л, прини-
маемая равной 2 мг/л.
Таблица 4.18
Значения коэффициентов Л,, пг и
максимальной интенсивности
аэрации
//F К ^пал «2
0,05 1,34 5 0,59
0,1 1,47 10 0,59
0,2 1,68 20 0,64
0,3 1,89 30 0,66
0,4 1,94 40 0,72
0,5 2 50 0,77
0,75 2,13 75 0,88
1 2,3 100 0,99
Таблица 4.19
Значения коэффициента и мини-
мальной интенсивности аэрации
Глубина погружения аэраторов Л, м «2 7min
0,5 0,4 48
0,6 0,46 42
0,7 0,6 38
0,8 0,8 32
0,9 0,9 28
1 1 24
3 2,08 4
4 2,52 3,5
5 2,92 3
6 3.3 2,5
Площадь аэрируемой зоны / за-
висит от площади, занимаемой
аэраторами, причем для мелкопу-
зырчатых аэраторов просветы меж-
ду ними до 0,3 м включаются в пло-
щадь аэрируемой зоны.
Интенсивность аэрации /, м3/
/(м2 ч), будет равна:
(4.14)
где Н — рабочая глубина аэротен-
ка, м.
832
Часть VII Основное оборудование для очистки сточных вод
Аэротенки с применением техни-
ческого кислорода (окситенки). Окси-
тенки предназначены для биологи-
ческой очистки сточных вод и мо-
гут быть использованы как самосто-
ятельные сооружения или в двух-
ступенчатой схеме в сочетании с
аэротенками. Двухступенчатая схе-
ма применяется для очистки высо-
коконцентрированных сточных вод
(БПКЛ0ЛН > 1000 мг/л), при этом ок-
ситенки целесообразно использо-
вать на первой ступени для удале-
ния основной массы загрязнений.
В окситенках вместо воздуха при-
меняется технический кислород,
благодаря чему создаются условия
для повышения дозы ила и его ак-
тивности, снижаются прирост ила
и энергозатраты на аэрацию, уве-
личивается окислительная мощ-
ность и снижаются эксплуатацион-
ные расходы очистных сооружений.
В практике применяют окситен-
ки двух модификаций:
1) комбинированный окситенк,
работающий по принципу реакто-
ра-смесителя;
2) секционированный окситенк-
вытеснитель с отдельным вторич-
ным отстойником. •
Комбинированный окситенк ре-
комендуется применять при строи-
тельстве новых сооружений, секци-
онированный — при реконструкции
станций аэрации.
Комбинированный-окситенк.
скомпонованный по принципу
аэротенка-отстойника (рис. 4.46), со-
стоит из цилиндрического резерву-
ара 7, внутри которого помещена
цилиндрическая перегородка 2 ди-
аметром, равным 0,7 наружного ди-
аметра. Внутренний объем окситен-
ка, ограниченный перегородкой 2,
является реактором 4. Для макси-
мального использования подаваемо-
го кислорода реактор, в котором
происходит насыщение иловой сме-
си кислородом, герметизируется
перекрытием. Внутри реактора раз-
мещен поверхностный турбинный
аэратор 8, который приводится во
вращение электродвигателем, рас-
положенным на перекрытии.
Сопряжение вала аэратора с пере-
крытием герметизируется гидравли-
ческим затвором 9.
В средней части перегородки 2
расположен ряд тангенциальных
насадок 5 с окнами и шиберами для
выпуска иловой смеси в илоотде-
Рис. 4 46. Комбинированный окситенк. Пояснения в тексте
833
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
литель. В нижней части перегород-
ки 2 устроены выпускные отвер-
стия 18, за ней находится полупог-
руженный щит 3.
В кольцевом пространстве между
перегородкой 2 и наружной стенкой
резервуара размещен илоотделитель,
в котором иловая смесь медленно
перемешивается и удаляется с дни-
ща илоскребами 75.
Сточная вода непрерывно по-
ступает в реактор 4 по трубе 19 и в
нем смешивается с активным илом.
Кислород подается по трубе б, ко-
торая снабжена автоматическим
клапаном 7, срабатывающим от дат-
чика давления 10. Накопившиеся
двуокись углерода (СО2) и азот из
газовой камеры 13 выпускаются че-
рез патрубок 77, снабженный авто-
матическим клапаном 12, который
связан с датчиком концентрации
растворенного кислорода в иловой
смеси 14. Перемешивание иловой
смеси и насыщение ее кислородом
осуществляется аэратором 8.
Очищенная сточная вода вместе
с активным илом поступает через
выпускные устройства 5 в илоотде-
литель. Осветленная сточная вода уда-
ляется через водоотводный лоток 76
и патрубок 77. Активный ил возвра-
щается в камеру реакции через дон-
ные отверстия 18. Избыточный актив-
ный ил удаляется через патрубок 20
на сооружения обработки осадка.
Концентрация растворенного
кислорода в камере реакции под-
держивается автоматически путем
регулирования состава газовой сме-
си над поверхностью жидкости в ре-
акторе. По мере потребления кис-
лорода иловой смесью падает абсо-
лютное давление газовой смеси над
поверхностью жидкости в реакторе.
834
При снижении давления до данной
величины датчик давления 10 пода-
ет импульс на открытие клапана 7 в
трубопроводе бив систему начи-
нает поступать кислород. Когда в
газовой смеси достигается заданное
давление, клапан закрывается. Та-
ким образом осуществляется под-
питка системы кислородом.
При снижении парциального
давления кислорода его концентра-
ция в иловой смеси уменьшается. Для
стабилизации состава газовой сме-
си в реакторе из системы необходи-
мо периодически удалять инертные
газы. Продувка производится через
патрубок 77, снабженный автомати-
ческим клапаном 12, который сра-
батывает от импульса датчика кон-
центрации растворенного кислоро-
да 14. Когда парциальное давление
кислорода в газовой смеси и кон-
центрация растворенного кислоро-
да в иловой смеси становится ниже
заданного предела, датчик концен-
трации растворенного кислорода
дает импульс на открытие автома-
тического клапана. Газовая смесь из
рабочей камеры выпускается в ат-
мосферу. Объем удаленной газовой
смеси замещается кислородом, по-
ступающим по трубопроводу б. Ког-
да данное парциальное давление
кислорода газовой смеси восстанав-
ливается, клапан 12 закрывается.
Для поддержания в газовой фазе
парциального давления кислорода
в пределах около 50 % продувоч-
ный расход не должен превышать
5—10 %. Для повышения надежности
система автоматической стабилиза-
ции кислородного режима может
быть дополнена дублирующей систе-
мой продувки газовой фазы, действие
которой основано на пропорциональ-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ности продувочного расхода газа ве-
личине потребления кислорода.
Секционированный окситенк
(рис. 4.47) — герметически перекры-
тый прямоугольный резервуар I (ко-
ридор аэротенка), разделенный на
четыре-шесть секций 2 поперечны-
ми перегородками 3 с отверстиями
для пропуска иловой смеси 4 и газа 5.
На перекрытии 6 размещаются ме-
ханические аэраторы 7 и стояк для
выброса газа 8. Исходная вода 10,
циркуляционный ил 11 и кисло-
род 12 вводятся в первую секцию;
из последней секции окситенка
иловая смесь по трубе 9 поступает
во вторичный отстойник. Для обес-
печения нормальной работы вто-
ричных отстойников при повышен-
ных дозах ила (6—8 г/л) целесооб-
разно предусматривать в них более
развитую водосборную систему или
в зоне отстаивания устанавливать
тонкослойные блоки. В этом случае
циркуляция ила, как и в обычных
аэротенках, осуществляется с по-
мощью насосов.
Средняя продолжительность
пребывания t (ч) сточных вод в ре-
акторе окситенка (период аэрации)
определяется по формуле:
La-L,
едр(1 -S)a
где Lg и Lt — БПК поступающей и
очищенной сточной воды, мг О2/л;
р — удельная скорость окисления,
мг БПК/(г ч), при дозе ила 3 г/л и
концентрации растворенного кис-
лорода 2 мг/л (см. табл. 4.16);
S — зольность ила, доли едини-
цы, принимается равной 0,3;
а — доза активного ила, г/л;
Ко — коэффициент, учитываю-
щий влияние концентрации раство-
ренного кислорода, принимаемый
равным:
Концентрация
растворенного
кислорода,
мг/л I 2 3 5 8 10 15
Ко 0,66 1 1,18 1,36 1,55 1,6 1,68
Кк — коэффициент, учитываю-
щий влияние дозы активного ила,
принимаемый равным:
Доза актив-
ного ила
л, г/л 1 2 3 5 8 10 15
Км 1,29 1,11 1 0,83 0,66 0,57 0,43
Расход кислорода (по массе)
пропорционален величине снятой
БПК к, т.е.
Qo =1,2(L -L,).
При расчете площади зоны ило-
отделения и вторичных отстойни-
ков нужно учитывать иловый ин-
Рис. 4.47. Секционированный окситенк. Пояснения в тексте
835
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
деке и концентрацию активного ила
в зоне реакции. Гидравлическую на-
грузку на илоотделитель и вторич-
ный отстойник q [м3/(м2 ч)] следу-
ет определять в зависимости от без-
размерного критерия Ja (где J — ило-
вый индекс, см3/г; а — концентра-
ция ила в зоне реакции, г/см3):
Ja 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
q 5,5 3,2 1,8 1 0,8 0,5
В качестве расчетного расхода
необходимо принимать максималь-
ный расход за период пребывания
сточной воды в окситенке.
Для интенсификации процесса
илоотделения и предотвращения
залеживания ила на дне илоотде-
лителя применяют перемешиваю-
щее устройство. Оно представляет
собой радиально расположенную
решетку из вертикальных стержней
диаметром 30—40 мм, находящих-
ся друг от друга на расстоянии 150—
200 мм. В нижней части решетки раз-
мещается шарнирно подвешенный
скребок. Обычно принимается четы-
ре-шесть решеток, частота вращения
их на периферии 10—20 мм/с.
При очистке сточных вод в ок-
ситенках иловый индекс снижает-
ся на 70 % по сравнению с величи-
нами, приведенными в табл. 4.20.
Повышение концентрации кис-
лорода обычно снижает прирост
ила, поэтому для различных сточ-
ных вод прирост ила Пр определя-
ют по формуле:
0,82? + Кп(Д,-Д)
пр-------К.-------
где В — вынос извести из первич-
ных отстойников, мг/л;
Кп — коэффициент пропорци-
ональности; для городских стоков
* = 0,3;
836
L — L, — снятая ВПК „„ сточ-
а t поли
ных вод, мг/л;
Ко — коэффициент, учитываю-
щий влияние концентрации раство-
ренного кислорода.
В зависимости от состава сточ-
ных вод оптимальная концентрация
кислорода составляет 10—12 мг/л,
доза ила — 7—10 г/л.
Стабилизация взвешенного слоя
ила и предотвращение его выноса
из илоотделителя обеспечиваются с
помощью специальных эжекторных
устройств. Эжекторные стабилизато-
ры представляют собой насадки,
равномерно размещенные у наруж-
ной стенки зоны реакции на уровне
взвешенного слоя ила. Эти устрой-
ства обеспечивают циркуляцию ила
из илоотделителя в зону реакции.
Приемные отверстия стабилизаторов
направлены навстречу вращающему-
ся потоку в зоне илоотделителя,
выходные отверстия — по ходу вра-
щения жидкости в зоне окисления.
Окситенки рекомендуется при-
менять на городских очистных стан-
циях производительностью свыше
50 тыс. м3/сут, а также на станциях
меньшей производительности при
получении технического кислорода
от промышленных предприятий. Для
Таблица 4.20
Значение илового индекса J для
сточных вод различных производств
Производства J, см3/г
Нефтеперерабатывающие за- воды 70—100
Заводы синтетического каучука 40—70
Комбинаты искусственного волокна 200—250
Целлюлозно-бумажные ком- бинаты 150—200
Химические комбинаты 60—90
Бытовые сточные воды 80—120
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
промышленных предприятий при-
менение окситенков обосновывается
технико-экономическим сравнени-
ем с учетом характера и величины
загрязнения сточных вод и источ-
ника получения кислорода.
В табл. 4.21 приведены сравни-
тельные данные по очистке сточ-
ных вод в аэротенке и окситенке.
4.2.3. Биотенки
Биотенк — аэрационное сооруже-
ние со специальной загрузкой, спо-
собствующей увеличению общего ко-
личества биомассы. Процесс биоло-
гической очистки в биотенке проис-
ходит с использованием как свобод-
но плавающего активного ила, так и
биологической пленки, наращивае-
мой на загрузочном материале, бла-
годаря чему биотенки имеют более
высокую окислительную мощность по
сравнению с обычными аэротенками.
Загрузка выполняется в виде от-
дельных кассет или блоков из пласт-
массовых жестких или гибких рулон-
ных материалов. Между дном, стен-
ками биотенка и загрузкой имеются
зазоры для циркуляции сточной
воды, препятствующей выпадению
ила на дно сооружения. Сама загруз-
ка находится в зоне сравнительно
Таблица 4.21
Показатели биохимической очистки сточных вод НПЗ
при аэрации воздухом и техническим кислородом
Показатели Первая система кана- лизации ЭЛОУ Смешанные воды НПЗ и НХЗ
Воздух Кислород Воздух Кислород Воздух Кислород
Период аэрации, ч 6 1 12 3 8 1;2
Окислительная мощ- ность, г БПК/См3 сут) 1020 6840 202 1440 750 7992;3780
Нагрузка на ил, мг БПК/(г сут) 387 1455 315 448 463 1037; 1682
Удельная скорость окис- ления, мг БПК7(г ч) 15,6 57,2 11,5 17,2 17,8 41,9; 67,1
Концентрация ила, г/л 3,5 6 1,1 5,2 2,5 9,8; 3,13
Зольность ила, % 22 17 33 33 30 19; 25
Иловый индекс, см3/г 74 100 65 29 52 55; 53
ХПК, мг/л 422/56 453/86 405/183 347/75 500/98 518/91; 509/83
БПКцддн, мг/л 264/9 302/17 116/15 195/15 270/20 343/10; 329/14
Нефтепродукты (из- влекаемые СС14), мг/л 46/6 40/10 38/11 26/9 34/18 30/12; 36/9
Фенолы, мг/л 6,8/0,014 8/0,025 0,94/0,015 1,07/0,005 3,8/0,012 6,8/0,015; 3/0,045
Взвешенные вещест- ва, мг/л 79/6 50/8 64/7 62/11 94/20 58/4; 67/8
Азот аммонийный, мг N/л 80/37 81/58 33/9 20/2 25/4 52/25; 30/2,4
Нитриты, мг N/л —/0,5 —/1,8 —/0,2 -/1,1 —/0,1 -/1,4;-/1,2
Нитраты, мг N/л —/21 —/6 —/12 —/6 —/6 —/15;—/8
Сухой остаток, мг/л 978 1097 3600 4180 1350 2260;1390
рн 7,9/6,9 8,3/7,6 7,3/6,6 7,5/7,4 8/7,9 8/7,7; 7,7/7,3
Растворенный кисло- род, мг/л —/3,3 —/10,7 —/3,6 —/18 —/3,7 —/15,1;—/6,4
837
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
небольших скоростей движения
воды, что способствует наращиванию
биологической массы на загрузочном
материале. Предусмотрена возмож-
ность извлечения отдельных кассет
или блоков из биотенка.
Биотенки целесообразно приме-
нять для очистки сточных вод с вы-
сокой концентрацией органических
веществ. Запасы биологической мас-
сы обеспечивают стабильную работу
биотенка при резких колебаниях со-
става поступающих сточных вод или
залповых сбросах.
При использовании биотенков
снижается вероятность «вспухания»
активного ила, так как нитчатые
бактерии, вызывающие это явление,
хорошо закрепляются на загрузке и
не попадают с иловой смесью во
вторичные отстойники. Это обеспе-
чивает более высокое качество очи-
щенной воды и позволяет значитель-
но повысить рабочую дозу активно-
го ила и, соответственно, окисли-
тельную мощность сооружения.
В связи с этим биотенки рекомен-
дуется использовать для биологичес-
кой очистки производственных сточ-
ных вод, для которых характерно
образование активного ила с интен-
сивным развитием нитчатых бакте-
рий и высоким иловым индексом
(например, сточные воды молокопе-
рерабатывающей промышленности).
Работа биотенков, как и обыч-
ных аэротенков, может осущест-
вляться в режимах неполной и пол-
ной биологической очистки, с от-
дельной регенерацией ила или без
нее, в режиме продленной аэрации
с окислением избыточного актив-
ного ила. В биотенки могут быть пе-
реоборудованы существующие аэро-
тенки путем установки в них загру-
зочных блоков или кассет.
838
На рис. 4.48 представлена конст-
рукция биотенка, разработанная ка-
федрой канализации СПбГАСУ со-
вместно с институтом «Ленводока-
налпроект». Биотенк выполнен на
базе аэротенка коридорного типа с
низконапорной аэрацией. Кассеты, в
которых натянута перфорированная
винипластовая пленка, установлены
перпендикулярно продольным стен-
кам аэротенка по направляющим; их
можно извлекать из биотенка для
осмотра и ремонта. Часть кассет ус-
тановлена над аэраторами под углом
60° к горизонту. Благодаря примене-
нию перфорированной винипласто-
вой пленки создана облегченная кон-
струкция загрузки и обеспечиваются
условия для надежного закрепления
микроорганизмов активного ила.
Биотенк этой конструкции был
испытан при очистке сточных вод
предприятий рыбообрабатывающей
промышленности (табл. 4.22).
Как видно из таблицы, окисли-
тельная мощность биотенка более
6
Рис. 4.48. Конструкция коридорного био-
тенка с низконапорной аэрацией:
1 — подача сточных вод; 2 — подача воздуха;
3 — основная загрузка; 4 — загрузка над аэра-
тором; 5 — аэратор; 6 — направляющие; 7 —
скоба
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
чем в 1,5 раза превышала окислитель-
ную мощность аэротенка при одина-
ковой степени очистки сточных вод.
Гидравлические исследования
показали, что в биотенках с загруз-
кой над аэраторами придонная ско-
рость потока воды снижается на 10—
20 % по сравнению с аэротенками,
обеспечиваются лучшее использова-
ние воздуха и увеличение окисли-
тельной способности на 30 %. Для
предотвращения выпадения активно-
го ила и биологической пленки ми-
нимальная интенсивность аэрации в
биотенках с загрузкой над аэратора-
ми должна быть увеличена на 10—
15 % по сравнению с аэротенками.
На рис. 4.49 показана конструк-
ция биотенка, разработанная кафед-
рой канализации СПбГСЛУ на базе
аэротенка-отстойника с низконапор-
ной пневматической аэрацией. Заг-
рузка биотенка выполнена в виде
блоков из рядов перфорированной
винипластовой пленки толщиной
1 мм. При работе биотенка на сточ-
ных водах молочного завода в режи-
ме продленной аэрации достигнута
окислительная мощность примерно
в 1,5 раза выше, чем в аэротенках,
работающих в аналогичном режиме
На основании опыта эксплуата-
ции биотенков, используемых для
очистки производственных сточных
вод с высокой концентрацией орга-
нических загрязнений, разработаны
следующие рекомендации для рас-
чета и проектирования биотенков:
1) нагрузку по органическим заг-
рязнениям следует назначать, ис-
ходя из суммарной концентрации
активного ила и наращиваемой на
загрузке биологической пленки;
2) удельное количество биологи-
ческой пленки принимать равным
0,6—0,8 кг на 1 м2 поверхности загруз-
ки, ее влажность — 96,5—97 %, золь-
ность — 25—30 %;
3) необходимую площадь загрузки,
F (м2) в биотенке для обеспечения
Таблица 4.22
Результаты работы биотенка и аэротенка при очистке
сточных вод рыбообрабатывающего предприятия
Продолжительность аэрации,ч Характеристика сточных вод Нагрузка по БПКП(МШ, мг/г сухого беззольного вещества ила и биопленки в I сут Концентрация по сухому беззольному веществу, г/л Окислительная мощность, г БПКпол,, на 1 м3/сут
исходных очищенных
Содержание взвешенных веществ, мг/л БПК™™, мг/л Содержание взвешенных веществ, мг/л БПКПОЛН, мг/л активного ила биологической пленки
24 451 1638 18,7 Биотенк 14,3 885 1 1,35 2080
12 424 1874 20,3 24,8 1050 2,5 1 3690
8 519 1792 23,2 23,3 1350 2,5 1,5 5420
24 433 1436 19,4 Аэротенк 16,7 505 2,7 1360
15 323 1428 22,2 22,2 745 3 .— 2235
839
Глава 4. Оборудование для биохимических методов очистки
10
Рис. 4.49. Конструкция биотенка-отстойника:
1 — подача воздуха; 2 — подача сточных вод;
3 — аэратор; 4 — подача иловой смеси в зону
отстаивания; 5 — центральный короб; 6 —
блочная загрузка; 7 — отстойник; 8 — отвод
очищенной жидкости; 9 — окно для возврата
циркулирующего активного ила; 10 — отвод
избыточной биомассы
матном порядке гофрированных эле-
ментов, имеющих отверстия в верх-
ней выпуклой части. Обрабатываемая
сточная вода поступает в верхнюю
часть биотенка и, наполнив распо-
ложенные выше элементы, стекает
вниз. Наружные части элементов омы-
ваются сточной водой, благодаря
чему на них формируется биопленка.
В самих элементах образуется биомас-
са, напоминающая по своей струк-
туре активный ил. Перемешивание
этой массы и насыщение ее кисло-
родом происходит вследствие движе-
ния обрабатываемой сточной воды.
На рис. 4.51 приведена загрузка
биотенка, выполненная из поливи-
нилхлорида, диаметр полуцилиндра
равен 80 мм, а его длина — 500 мм.
Удельная площадь такой загрузки
равна 60 м2/м3, а порозность — 85 %.
требуемого количества биологической
пленки определять по формуле
где аъ — требуемая концентрация
биологической пленки, кг/м3;
W — объем биотенка, м3;
Ь — удельное количество биоло-
гической пленки, кг/м2;
4) загрузку рекомендуется выпол-
нять из блоков перфорированной
винипластовой пленки при расстоя-
нии между рядами загрузки 10—30 см.
Биотенк, конструкция которого
разработана на кафедре канализации
МГСУ (рис. 4.50), представляет со-
бой сооружение, имеющее призна-
ки биофильтра и аэротенка. Он со-
стоит из корпуса и расположенных
внутри его друг над другом в шах-
840
Рис. 4.50. Принципиальная схема биотенка:
1 — корпус; 2 — элементы загрузки
Рис. 4.51. Элементы загрузки биотенка:
1 — стальные полосы; 2 — кассеты; 3 — эле-
менты кассеты
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ГЛАВА 5
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ
5.1. Установки для хлорирования
сточных вод
Хлорирование является хими-
ческим (окислительным) способом
обработки сточной воды, получив-
шим в настоящее время широкое
распространение. В технологии очи-
стки сточных вод хлорирование
применяется для обеззараживания
очищенных сточных вод от патоген-
ных бактерий и вирусов и удаления
из сточных вод фенолов, крезолов,
цианидов и других веществ, а так-
же для борьбы с биологическими
обрастаниями на сооружениях.
Для хлорирования сточных вод
используется главным образом эле-
ментарный хлор. Кроме того, при-
меняются следующие хлорсодержа-
щие соединения: хлорная известь и
другие сыпучие хлорсодержащие
продукты, растворы гипохлорита
натрия и кальция, двуокись хлора.
Хлор (элементарный) поступа-
ет на канализационные сооружения
в жидком виде в специальной таре.
По ГОСТ 6718—86 в жидком хлоре,
поставляемом потребителям, содер-
жание влаги должно быть не более
0,05 % (мае.), а треххлористого азо-
та — не более 0,005 %. Температура
кипения при атмосферном давле-
нии должна быть —34,5 °C.
В отдельных случаях на канали-
зационные сооружения хлор посту-
пает по трубопроводам от располо-
женных вблизи промышленных
предприятий. В этом случае требо-
вания к качеству хлора согласовы-
вают с предприятием-поставщиком.
Хлорную известь поставляют в
полиэтиленовых мешках массой 35 кг,
а для длительного хранения: известь
марки А — в стальных барабанах вме-
стимостью 100 л, марок Б и В — в
деревянных или фанерных бочках
вместимостью 100 и 275 л. Состав хлор-
ной извести приведен в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Состав хлорной извести
Показатели Марка извести (ГОСТ 1692—84)
А Б в
Внешний вид Содержание ак- тивного хлора, %, нс мснсс Разница между содержанием общего и актив- ного хлора, %, нс более Содержание влаги, %, не более: при длительном хранении при текущем хранении Поро ПрОДу! 35 2 2 2 шкообра <т белого 35 2 10 Не норк зный цвета 32 4 Не норми- руется щруется
841
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Установки по использованию
хлорной извести громоздки, а их
эксплуатация трудоемка. В связи с
этим для обеззараживания сточных
вод хлорную известь применяют
только на небольших канализаци-
онных станциях или для некоторых
процессов очистки сточных вод.
Оборудование для приготовле-
ния хлорной воды из хлорной из-
вести состоит из затворного бака, в
котором растворяют хлорную известь
водой, и рабочих баков с дозиро-
вочными устройствами. Затворные и
растворные баки обычно изготов-
ляют из древесины, арматуру и тру-
бы — из пластмасс, стойких к хлор-
ной воде. Хлорная вода к месту вво-
да ее в обрабатываемую среду по-
дается самотеком.
Гипохлорит кальция Са(ОС1)2 —
белое кристаллическое вещество
(табл. 5.2.). Насыпная объемная мас-
са безводного продукта в зависимо-
сти от условий сушки колеблется в
пределах 0,3—0,9 т/м3. Растворимость
в воде при температуре 0 °C равна
21,8 %, при температуре 25 °C — 25 %
(мае.).
Гипохлорит кальция обходится
значительно дороже (в пересчете на
активный хлор).
Необходимые дозы активного
хлора и продолжительность контак-
та его со сточной водой определя-
ют пробным хлорированием. Для пред-
варительных расчетов обеззаражива-
ния сточных вод принимают следую-
щие дозы активного хлора: после ме-
ханической очистки — 10 г/м3; после
полной искусственной биологичес-
кой очистки — 3 г/м3, после непол-
ной — 5 г/м3
Производительность установки
для хлорирования рассчитывают на
принятую дозу активного хлора с
коэффициентом 1,5. Продолжитель-
ность контакта хлора с обеззаражи-
ваемой водой зависит от формы со-
единений хлора. Для свободного ак-
тивного хлора продолжительность
контакта составляет 0,5 ч, для свя-
занного активного хлора — 1 ч. Оста-
точный хлор после контакта со сточ-
ной водой должен включать: свобод-
ный активный хлор — 1 г/м3, свя-
занный активный хлор — 1,5 г/м3.
При необходимости борьбы с
энтеровирусами предусматривают
двойное хлорирование: первичное
хлорирование после полной биоло-
гической очистки и вторичное —
после дополнительного фильтрова-
ния или отстаивания воды. Дозы
активного хлора для первичного
хлорирования при борьбе с энте-
ровирусами принимают в пределах
3—4 г/м3 при контакте продолжитель-
ностью 30 мин, для вторичного —
1,5—2 г/м3 при контакте 1,5—2 ч.
Таблица 5.2
Характеристика гипохлорита кальция
Показатели Нейтральный гипохлорит кальция,сорт Дветрстиосновная соль, сорт
I II III I II
Активный хлор, %, нс менее 70 60 50 55 50
Нерастворимый остаток, %, нс более 6 15 Не регламентиру ется
Влага, %, не более 2 3 3 _ 1 1,5
842
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Установки для хлорирования
сточных вод состоят из следующих
элементов: расходного склада хло-
ра; узлов испарения жидкого хло-
ра, дозирования газообразного хло-
ра и образования хлорной воды;
насосной для повышения напора
воды, подаваемой в эжектор; элек-
трощитовой и помещения КИП;
вентиляционных и дегазационных
устройств.
Поскольку ввод газообразного
хлора непосредственно в сточную
воду повышает его расход и нару-
шает безопасные условия обслужи-
вания сооружений, сточные воды
обеззараживают хлорной водой. Хлор
растворяется в воде только в газо-
образном виде, поэтому жидкий
хлор испаряют, превращая его в газ.
На испарение 1 кг жидкого хло-
ра расходуется 0,4 м3 воды при тем-
пературе 10 °C и 0,15 м3 воды при
температуре 30 °C. Из испарителя
газообразный хлор направляется для
получения хлорной воды к водо-
хлорному эжектору, который созда-
ет в газовой системе хлора вакуум,
обеспечивающий безопасность ее
эксплуатации.
Принципиальная технологичес-
кая схема установки для хлориро-
вания сточных вод с весовым конт-
ролем расхода хлора представлена
на рис. 5.1. При такой схеме обяза-
тельно устанавливают редукцион-
ный клапан на выходе из склада
хлора, чтобы линия газообразного
хлора, прокладываемая по терри-
тории очистных сооружений, все-
гда находилась под вакуумом.
Трубопроводы жидкого и газооб-
разного хлора по территории очист-
ных сооружений располагают на
эстакадах, внутри помещений — на
кронштейнах, укрепленных на сте-
нах или колоннах, обеспечивая ук-
лон для стока жидкого хлора при
опорожнении системы. Хлоропрово-
ды защищают от воздействия сол-
нечной радиации и пониженных
температур. Трубопроводы жидкого
Рис. 5.1. Принципиальная схема хлорирования сточных вод при весовом контроле дозы хлора:
а — контур склада; б — контур шкафа; 1 — весы платформенные; 2 — контейнер с жидким
хлором; 3 — линия сжатого воздуха; 4 — обводная линия для газообразного хлора; 5 — линия
жидкого хлора; 6 — манометр; 7 — линия газообразного хлора; 8 — регулятор давления газо-
образного хлора; 9 — водопроводная вода; 10 — нейтрализатор; И — сливная воронка; 12 — сток
воды; 13 — грязеуловитель; 14 — испаритель хлора; 15 — вентиль концевой на линии жидкого
хлора; 16 — вентиль на контейнере; 17 — сигнализатор наличия конденсата; 18 — обратный кла-
пан; 19 — водохлорный эжектор; 20 — линия хлорной воды; 21 — диффузоры для хлорной воды
843
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
хлора должны иметь малую протя-
женность (до 50 м) при расходе до
100 кг/ч на одну линию хлорирова-
ния. Расчетный диаметр трубопро-
вода незначителен, и на практике
его принимают равным (кроме хло-
ропроводов тенков) до 25 мм.
На трубопроводах жидкого и га-
зообразного хлора следует устанав-
ливать запорные устройства для от-
ключения, манометры и вакуум-
метры для контроля давления сре-
ды, клапаны для регулирования
давления, обратные клапаны для
предотвращения перетекания одной
среды в другую и компенсаторные
устройства. При недопустимости
перерыва в хлорировании сточной
воды трубопроводы хлорного газа
дублируют.
Хлоропроводы иготавливают из
стальных бесшовных труб, из угле-
родистой стали или стали марки
О8Х18Н1ОТ по ГОСТ 9941-72. Рас-
четное рабочее давление должно
быть 1,5 МПа. Трубы соединяются
на муфтах, обваренных после мон-
тажа. Фланцевые соединения на
болтах из нержавеющей стали не-
обходимо сводить к минимуму.
К хлорной воде с концентраци-
ей хлора 1—2 г/л при температуре
20 °C стойкими являются следую-
щие металлы и сплавы: стали —
хромоникелевая марки 12Х18Н10Т,
хромоникелемолибденовая марок
10Х17Н13М2Т и 06ХН28МДТ, высо-
кокремнистые чугуны марок С15 и
С15М4, титан марки ВТ1, никеле-
вый сплав марки Х15Н55М16В.
Практическое применение для
транспортирования хлорной воды
получили неметаллические трубы:
резиновые, фаолитовые, винипла-
стовые, полиэтиленовые, стеклян-
844
ные и фторопластовые. По конст-
руктивным соображениям, относи-
тельной дешевизне и стойкости к
хлорной воде наиболее целесооб-
разно применять трубопроводы из
полиэтилена высокой плотности
(ПВП).
Внутри помещений трубопрово-
ды хлорной воды располагают на
кронштейнах или в вентилируемых
каналах. На территории очистных
сооружений их устраивают в отдель-
ных каналах или футлярах из труб.
На поворотах трубопроводов и на
прямых участках через 20—30 м ста-
вят контрольные колодцы.
Ввод хлорной воды в обрабаты-
ваемые стоки осуществляют через
диффузоры, которые обеспечивают
смешение хлорной воды с обраба-
тываемыми стоками и уменьшают
проскоки хлора в атмосферу. Вер-
тикальные диффузоры применяют
в резервуарах глубиной более 2 м
(в зависимости от ширины резерву-
ара можно устанавливать два-три
диффузора), горизонтальные — в ре-
зервуарах и каналах глубиной менее
2 м. Материал диффузоров — ти-
тан, керамика или пластмасса.
У хлораторов напорного типа
малейшие неплотности в соедине-
ниях арматуры вызывают утечку
газа, создающую осложнения в ра-
боте, а иногда и угрозу отравления.
Этого недостатка лишены хлорато-
ры, работающие под вакуумом от
100 до 2500 Па.
На рис. 5.2 представлена схема
вакуумного хлоратора постоянного
расхода. Из промежуточного балло-
на (не показанного на рисунке)
хлор-газ через вентиль 1 направля-
ется в фильтр 2, где очищается от
пыли, оставшейся после прохода
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 5.2. Вакуумный хлоратор. Пояснения в тексте
его через промежуточный баллон.
Редуктор 5 понижает давление газа,
которое измеряется манометрами
высокого 3 и низкого 6 давлений.
Передача давления осуществляется
через мембранные камеры 4, что
исключает проникание агрессивно-
го хлор-газа в манометры. Затем хлор
через регулирующий кран 7 посту-
пает в ротаметр 8 — газовый изме-
ритель расхода хлора, который со-
стоит из стеклянной трубки; кон-
цы последней вставлены на саль-
никовом уплотнении во фланцевую
арматуру. Стеклянная трубка граду-
ирована в весовых единицах хлора.
Расход хлора указывает поплавок 9,
который перемещается в стеклян-
ной трубке вверх и вниз под дей-
ствием газового потока. После ро-
таметра хлор-газ направляется в
предохранительный клапан 10, слу-
жащий барьером против попадания
воды в газовую часть хлоратора. За-
тем в смесителе 11, куда подается
газ и поступает некоторое количе-
ство воды из бачка 12, образуется
хлорная вода, которая засасывает-
ся водоструйным эжектором 13. Вы-
ходящая отсюда хлорная вода по
резиновой трубке направляется к
месту ввода в обрабатываемую воду.
В промышленных установках
применяется хлоратор типа ЛО-
НИИ-100К, принцип действия ко-
торого аналогичен вышеописанно-
му хлоратору. Расход хлора в дан-
ном хлораторе регулируется вруч-
ную, производительность лежит в
пределах 1,28—12,8 кг/ч.
Хлораторы типа ХВ-200 и ХВ-260
имеют электрическое и пневмати-
ческое регулирование расхода, ко-
торый лежит соответственно в пре-
делах 2,5—25 кг/ч и 12,5—125 кг/ч.
Если сточная вода обрабатыва-
ется раствором С12 или С1О2, то про-
цесс хлорирования должен осуще-
ствляться в контактных аппаратах,
обеспечивающих эффективное сме-
шение и требуемое время контакта.
Принципиальная технологическая
схема вакуумной хлораторной уста-
новки с постоянным расходом хло-
ра представлена на рис. 5.3. Газооб-
разный хлор из промежуточного
баллона 1 поступает в фильтр 2,
предназначенный для очистки газа
от пыли, затем проходит редукци-
онный клапан 3, снижающий дав-
845
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Хлор
Вода
вода
Рис. 5.3. Схема вакуумной хлораторной установки постоянного расхода:
1 — баллон; 2 — фильтр; 3 — редуктор; 4 — ротаметр; 5,6 — манометр; 7 — предохранительный
клапан; 8 — смеситель; 9 — эжектор; 10 — контактный аппарат
ление газа перед поступлением в
расходомер — ротаметр 4. Маномет-
ры 5 и 6 предназначены для изме-
рения давления до и после редук-
ционного клапана. Далее газ прохо-
дит через предохранительный кла-
пан 7 и поступает в смеситель 8, в
котором смешивается с водой.
Хлорная вода из смесителя с по-
мощью эжектора 9 подается в кон-
тактный аппарат для смешения со
сточной водой.
Примеры расчета хлораторных
установок (по Ю.М. Ласкову,
Ю.В. Воронову, В. И. Калицуну)
Пример. Рассчитать хлораторную
установку и сооружения для сме-
шения и контакта воды с хлором
для очистной станции на полную
биологическую очистку производи-
тельностью Qcpc = 20 тыс. м3/сут.
Решение. Средний секундный
расход воды на очистную станцию
составит:
^=^/(24-3600) =
= 20 000/(24-3600) = 0,23 м3/с.
Общий коэффициент неравно-
мерности 1^= 1,39. Минимальный
часовой расход
=^^1.39 = 1158 м’/ч.
Принимаем дозу хлора для дезин-
фекции вод 7)м= 3 г/м3. Расход хлора
за 1 ч при максимальном расходе
^<?максч 3-1158 .
а = ,махс-4. =------= з 47 кг/ч.
1000 1000
Расход хлора в сутки
, = АяОщуг = з, 20 000 /1000 = 60 кг/сут.
™ 1000
В хлораторной предусматривает-
ся установка двух хлораторов ЛО-
НИ И-100 с ротаметром типа PC-5.
Один хлоратор — рабочий, а дру-
гой — резервный.
Для обеспечения полученной
производительности в 1 ч необхо-
димо иметь следующее количество
баллонов-испарителей:
«в. =^/^=3,47/0,5 = 7 шт.,
где 5бал = 0,5 -S- 0,7 кг/ч — съем хлора
с одного баллона. Принимаем бал-
846
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
лоны объемом 20 л содержащими
25 кг жидкого хлора.
Проектом предусматриваются две
самостоятельные установки для ис-
парения баллонов и дозирования хло-
ра. Одна из них является резервной.
Всего за сутки будет расходовать-
ся хлора в количестве 60 : 25 — 2,4
баллона. Таким образом, в момент на-
чала работы установки будет установ-
лено четырнадцать баллонов, запас
хлора будет достаточен для работы в
течение 14 : 2,4 = 5,8 суг. При выра-
ботке газа из семи баллонов на одних
весах запас хлора будет достаточен
для работы в течение 7 ; 2,4 = 2,9 суг.
В хлордозаторной помещают два
хлоратора Л О НИ И-100 и два бал-
лона (грязевика) емкостью 50 л.
Каждый хлоратор, баллон (грязе-
вик) и одни весы с баллонами-ис-
парителями, расположенные на
расходном складе, образуют само-
стоятельную технологическую схе-
му для испарения и дозирования
хлора, работающую периодически.
Хлордозаторная обеспечивается
подводом воды питьевого качества
с давлением не менее 300 кПа и рас-
ходом
<2 = gw<7XJl =3,47-0,6 = 2,08 м’/ч,
где qM = 0,6 м3/кг — норма водопот-
ребления, м3/кг хлора.
Подача хлорной воды для де-
зинфекции сточной воды произ-
водится перед смесителем. При-
нимают смеситель типа «лоток
Паршаля» с горловиной шириной
500 мм, потеря напора в котором
равна ДЛ = 0,2 м.
Для обеспечения контакта хло-
ра со сточной водой запроектируем
контактные резервуары по типу го-
ризонтальных отстойников.
Их объем
= ^..Г/бО = 1158 • 30/60 = 579 м’,
где 7 = 30 мин — продолжительность
контакта хлора со сточной водой.
При скорости движения сточ-
ных вод в контактных резервуарах
и = 10 мм/с
L = v>T = 10-30-60/1000 = 18 м.
Площадь поперечного сечения
F = ГГкр/£ = 579/18 = 32,2 м2
При глубине Н = 2,8 м и шири-
не каждой секции b = 6 м количе-
ство секций
п = F/bH = 32,27(6-2,8) = 2 шт.
Фактическая продолжительность
контакта воды с хлором в час мак-
симального притока воды
T = V^lQ^M=nbHLlQKMC^
= 2-6-2,8-18/1158 = 0,52ч = 31 мин.
5.2. Озонаторные установки
Озонирование применяется для
очистки сточных вод от фенолов,
нефтепродуктов, сероводорода, со-
единений мышьяка, ПАВ, циани-
дов, красителей, канцерогенных
ароматических углеводородов, пес-
тицидов и др. Для окисления этих
веществ озоновоздушную смесь вво-
дят в воду, в которой озон диссо-
циирует. Растворимость озона в воде
зависит от ее pH. В слабощелочной
среде озон диссоциирует очень бы-
стро, а в кислотной — проявляет
большую стойкость.
В обрабатываемую воду озон вво-
дят различными способами: барбо-
тированием воздуха, содержащего
озон, через слой воды (распределе-
847
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
ние воздуха происходит через
фильтросные пластины или пори-
стые трубки); смешением воды с
озоновоздушной смесью в эжекто-
рах или специальных роторных ме-
ханических смесителях, в абсорбе-
рах различной конструкции.
Перед озонированием сточные
воды подвергают предварительной
очистке механическими или физи-
ко-химическими методами.
Озон (О3) является аллотропным
видоизменением кислорода с моле-
кулярной массой 48. Окислительно-
восстановительный потенциал озо-
на выше, чем у кислорода и хлора,
вследствие чего он обладает более
высоким бактерицидным и окисли-
тельным действием.
Озонаторные установки для
сточных вод состоят из следующих
основных элементов: озонаторов для
синтеза озона, оборудования для
подготовки и транспортирования
воздуха, устройств электропитания,
камер контакта озона с обрабаты-
ваемой водой, оборудования для
утилизации остаточного озона в от-
работанной газовой смеси. В зави-
симости от производительности
озонаторных установок и места вве-
дения озона блоки озонаторной ус-
тановки могут компоноваться в од-
ном или нескольких помещениях.
Озон токсичен. Его предельно до-
пустимая концентрация в рабочих
помещениях составляет 0,1 мг/м3.
Оборудование для синтеза озона
нужно устанавливать в изолирован-
ном помещении на первом этаже
без подвала, с выходом на улицу
через тамбур; выходы в другие по-
мещения предусматривают через
герметические двери или тамбуры.
Помещения синтеза озона должны
848
быть оборудованы принудительной
приточно-вытяжной вентиляцией с
шестикратным воздухообменом за
час и, кроме того, аварийной вен-
тиляцией также с шестикратным
воздухообменом. Вытяжную венти-
ляторную установку снабжают ре-
зервным вентилятором, сблокиро-
ванным с рабочим.
Организация контакта озона со
сточными водами зависит от вида
загрязняющего компонента. Очист-
ку сточных вод от цианистых со-
единений чаще всего осуществля-
ют в барботажных аппаратах.
Очистку сточных вод от нефте-
продуктов проводят в барботажных
колоннах, контактных аппаратах с
рециркуляцией озона или рецирку-
ляцией сточных вод. Продолжитель-
ность контакта в каждой ступени
аппарата составляет 20—30 мин.
Сточные воды, загрязненные
тетраэтилсвинцом, обрабатывают
озоном в насадочных колоннах, за-
полненных силикагелем и кольца-
ми Рашига. При загрязнении вод
фенолом очистку ведут в напорных
емкостях и трубопроводах.
На рис. 5.4—5.9 представлены раз-
личные типы контактных аппаратов
для озонирования сточных вод.
На рис. 5.10 приведена принци-
пиальная технологическая схема
очистки сточных вод с использова-
нием озона.
Озон получают в озонаторах из
кислорода воздуха под действием
электрического разряда. Генераторы
озона подразделяются на цилиндри-
ческие с трубчатыми горизонтальны-
ми или вертикальными электродами;
плоские с пластинчатыми электро-
дами и центральным коллектором
или продольной циркуляцией.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 5.4. Барботажная колонна:
1 — контактная камера; 2 — сточная вода; 3 —
озоновоздушная смесь; 4 — вытяжная труба
для отвода нспрорсагировавшего озона; 5 —
сборный канал; 6 — боковой карман; 7—диф-
фузоры (пористые фильтросные пластины,
перфорированные трубки и т.п.)
Рис. 5.5. Контактный резервуар с рекупе-
рацией озона:
/ — диспергаторы (пористые фильтросные
пластины, перфорированные трубки и т.п.);
2 — трубопровод для подачи озоновоздушной
смеси; 3 — трубопровод для подачи сточных
вод на очистку; 4 — трубопровод для рекупе-
рации озона; 5 — газовые турбинки; 6 — отво-
дящий трубопровод
Рис. 5.6. Контактный резервуар с рецирку-
ляцией сточных вод:
1 — трубопровод для подачи сточных вод на
очистку; 2 — трубопровод для подачи цирку-
лирующих сточных вод; 3 — циркуляцион-
ный насос; 4 — всасывающий трубопровод
циркулирующих сточных вод; 5 — трубопро-
вод для подачи озоновоздушной смеси; 6 —
трубопровод для отвода очищенных сточных
вод; 7 — диспергатор (дырчатая труба) озо-
новоздушной смеси; 8 — сопла; 9 — трубо-
провод для отвода очищенных сточных вод
Рис. 5.7. Технологическая схема введения озо-
на с применением эжектора и змеевика:
1 — насос; 2 — эжектор; 3 — змеевик; 4 — воз-
духоотделитель; 5 — контактная камера; 6 —
выход непрореагировавшего озона; 7 — вы-
ход озонированной воды; 8 — циркуляцион-
ный трубопровод
849
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Рис. 5.9. Технологическая схема введения
озона в воду с применением эмульсатора:
1 — выброс нспрореагировавшего озона; 2 —
подвод озоновоздушной смеси; 3 — эмульса-
тор; 4 — насос для подачи воды на эмульсатор;
5 — вода, подлежащая озонированию; 6 — рас-
порки; 7 — труба-смеситель; 8 — контактная
колонна
Рис. 5.8. Механический смеситель турбин-
ного типа:
1 — аварийный перелив воды; 2 — выход не-
прореагировавшего озона; 3 — трехскорост-
ной электродвигатель; 4 — корпус смесителя;
5 — турбина; 6 — подвод воды; 7 — подвод
озоновоздушной смеси; 8 — отвод озониро-
ванной воды; 9 — переливная стенка
4
Рис. 5.10. Схема очистки сточных вод с использованием озона:
7 — приемный резервуар после флотации; 2 — насос для подачи сточных вод на фильтры
первой ступени; 3 — фильтры первой ступени; 4 — трубопровод озоновоздушной смеси; 5 —
контактные резервуары первой ступени; 6 — диафрагма; 7 — резервуар выделения озона после
первой ступени озонирования; 8 — приемный резервуар после первой ступени озонирования;
9 — насос для подачи сточных вод на фильтры второй ступени; 10 — фильтры второй ступени;
11 — контактные резервуары второй ступени; 12 — резервуар выделения озона после второй
ступени озонирования; 13 — на выпуск в водоем или в систему промводоснабжения; 14 — газо-
дувка; 15 — насосная станция; 16 — озонаторная установка с фильтрами
850
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Воздух перед подачей в озонатор,
очищают от механических примесей
и осушают до остаточного влагосодер-
жания 0,05 г/м3, для этой цели ис-
пользуют адсорбционные или холо-
дильные установки. На рис. 5.11 и 5.12
приведены схемы трубчатого горизон-
тального и пластинчатого с централь-
ным коллектором озонаторов.
Характеристики серийно выпус-
каемых озонаторов приведены в
табл. 5.3.
Расчет озонирующей установки
(по И.В. Кожинову)
Исходные данные: рассчитать ос-
новные размеры трубчатого озона-
тора для очистки 48 500 м3/сут сточ-
ных вод при максимальной расход-
ной дозе озона д™кс = 5 г/м3 и сред-
Рис. 5.11. Озонатор с горизонтальными
трубчатыми элементами:
1 — корпус; 2 — трубчатый элемент
негодовой^ =2,6 г/м3 при продол-
жительности контакта озона с во-
дой 6 мин.
Решение:
1. Максимальный часовой расход
озона
Ч Схс
__, В ХОЗ
" 24-1000
48 500-5
24-1000
= 10,1 кг/ч.
2. Расход озона через один озо-
натор.
В схеме необходимо с точки зре-
ния надежности иметь не менее двух
озонаторов. Тогда максимальный ча-
совой расход озона через один озо-
натор составит:
МО11 = ~ = 5,05 кг/ч.
°” 2 2
Рис. 5.12. Схема пластинчатого озонатора
с центральным коллектором:
7 — полые бруски; 2 — стеклянные пластины,
3 — высоковольтные электроды
Таблица 5.3
Характеристика озонаторов трубчатого типа
Тин озонатора Производи- тельность по озону, кг/ч Концентрация озоновоздуш- ной смеси, % Расход воз- духа, м3/ч Расход охлаж- дающей во- ды м3/ч Напряжение на электро- дах, кВт
O1I-4 1 16—17 40 I 10
ОП-6 2 14—16 80 3 10
ОП 121 1 б 14—16 120 10 16
ОП-315 3,8 12—14 300 30 18
ОПТ-510 6 12—14 450 50 18
Шуази 8,3 18—20 450 45 20 '
851
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
При выборе серийных озонато-
ров по табл. 5.3 в нашем примере
расчетным условиям отвечает озо-
натор типа ОПТ-510 с производи-
тельностью по озону 6 кг/ч. В уста-
новке должно быть три озонато-
ра: два работающих и один резерв-
ный.
3. Активная мощность разряда
озонатора рассчитывается по фор-
муле Ю.В. Филиппова
U = “ " С"МР ]’
где ир — напряжение в разрядном
промежутке, В;
со — круговая частота тока, Гц;
С и С - электрическая емкость
соответственно электродов и разряд-
ного промежутка, Ф;
иа — рабочее напряжение, под-
водимое к озонатору, В.
Основной деталью озонатора яв-
ляются стеклянные диэлектричес-
кие трубки, заплавленные с одно-
го конца и имеющие на внутрен-
ней поверхности графитовые по-
крытия. В стальные трубки внутрен-
ним диаметром = 103 мм вставле-
ны стеклянные трубки наружным
диаметром d2 = 98 мм. Концентри-
ческий зазор между трубками ши-
риной 2,5 мм служит разрядным
промежутком.
Для данных условий принима-
ем иа — 20 тыс. В; со = 50 Гц; Сэ —
= 26,1 мкФ и Сп = 0,4 мкФ.
Величина потенциала разряда
через разрядный промежуток со-
ставляет 2000 В на каждый его ли-
нейный миллиметр. Так как в озо-
наторе принятого трубчатого типа
ширина разрядного промежутка со-
ставляет 2,5 мм, то, потенциал раз-
ряда будет ир — 2,5 • 2000 = 5000 В.
Тогда активная мощность разря-
да озонатора будет равна
U = —5000’50*
3,14
|~26,1 -10’£ (20 000 - 5000) -1 ~
[ -0,4-10-6-5000 J
~ 62 020 Вт, или 62 кВт.
4. Мощность питающего транс-
форматора.
Следует различать активную
мощность озонатора U (кВт) и вольт-
амперную мощность Ua, выражен-
ную в кВА. Отношение £//£/ — т]с на-
зывается емкостным коэффициен-
том мощности.
При значении т] = 0,52 мощность
трансформатора будет U = U: т]с “
= 62 : 0,52 = 120 кВА.
5. Площадь поперечного сечения
кольцевого разрядного промежутка
определяется на основе данных о
трубчатом элементе:
/р=7«-^2) =
4
= 0,785(0,0922 -0,0872) =0,0007 м2.
6. Расход сухого воздуха через
одну трубку озонатора.
Скорость прохода сухого возду-
ха через кольцевой разрядный про-
межуток в целях наибольшей эко-
номии расхода электроэнергии ре-
комендуется в пределах ов = 0,15 +
+ 0,2 м/с.
Тогда расход сухого воздуха че-
рез одну трубку озонатора
?»=/РЧ-3600 =
= 0,0007-0,2-3600 = 0,5 м3/ч.
7. Расход сухого воздуха через озо-
натор, обеспечивающий расчетную
производительность по озону при
852
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
коэффициенте весовой концентра-
ции озона Коз = 20 г/м3
,, -Л/ 5,05 ___ .
Мят = —— = —— = 253 кг/ч.
вот Кт 0,02
8. Минимальное количество труб-
чатых элементов в озонаторе
п = ^- = — = 505 шт.
* Ч. 0,5
Примем четное число трубчатых
элементов 510 шт.
9. Длина корпуса озонатора.
Для равномерного распределения
воздушного потока на входе и озо-
новоздушного потока на выходе в
озонаторе должны быть распредели-
тельные камеры входа и выхода дли-
ной 1 м. Озонирующие трубки дол-
жны иметь длину, обеспечивающую
необходимое время пребывания су-
хого воздуха т = 10 с. Тогда длина
трубки при скорости движения в ней
воздуха 0,175 м/с будет равна:
/^=0,? = 0,175-10= 1,75 м.
Общая длина озонатора
£ = /K+/w+U =1 + 1,75 + 1 = 3,75 м.
10. Определение внутреннего ди-
аметра озонатора.
Стеклянные трубки концент-
рично размещаются в стальных
трубах диаметром d = ПО х 3,5 по
ГОСТ 9940—81. Внутренний диа-
метр трубы dm = 103 мм.
Суммарная площадь проходно-
го сечения стальных труб
У/ .«й =
Zj-/ тр 4
-3-14-0’1032 .510.8,5
4
Площадь поперечного сечения
цилиндрического корпуса озонато-
ра должна быть больше на 35+40 %
суммарного сечения стальных труб.
Тогда площадь поперечного се-
чения озонатора
Г, “1,35-JX = 1,35-8,5 = 11,5 мг.
Отсюда внутренний диаметр
корпуса озонатора
Расчет контактной камеры для
смешения озоновоздушной смеси с во-
дой. Необходимая площадь попереч-
ного сечения контактной камеры в
плане
F _Q-~T
где фчас — расход озонируемой воды,
М3/чГ
Т — продолжительность контак-
та озона с водой; принимается в
пределах 5—10 мин;
п — количество контактных камер;
Н — глубина слоя воды в кон-
тактной камере, м; принимается
обычно равной 4,5—5 м.
При (?час = 2020 м3/ч, Т = 0,1 ч,
= 2 и Я = 5 м
2020^1 = 2.
к 2-5
Для равномерного распыления
озонированного воздуха у дна кон-
тактной камеры размещают перфо-
рированные трубы (рис. 5.13). При-
нимаем керамические пористые
трубы.
Каркасом служит труба из не-
ржавеющей стали (наружный диа-
метр 57 мм) с отверстиями диамет-
ром 4—6 мм (рис. 5.14). На нее наде-
вается фильтросная труба — кера-
мический блок длиной / — 500 мм,
853
Глава 5 Оборудование для химических методов очистки
Рис. 5.13. Размещение перфорированных труб у дна контактной камеры:
1 — коллекторы; 2 — перфорированные трубы
Рис. 5.14 Детали фильтросныхтруб
1 — каркас-труба из нержавеющей стали; 2 — отверстия d = 4 + 6 мм; 3 — фильтросная труба
(керамический блок); 4 — прижимное устройство; 5 — приварной фланец, 6 — прокладки; 7 — резьба
внутренним диаметром 64 мм и на-
ружным 92 мм.
Активная поверхность блока, т.е.
площадь всех пор размером но 100 мк
на керамической трубе, занимает
25 % внутренней поверхности тру-
бы, тогда
f„ = 0,25 TtDj = 0,25 • 3,14 • 0,064 • 0,5 =
= 0,0251 м2.
854
При вводе озона в контакт с во-
дой способом барботажа количество
подаваемого воздуха не находится
в жесткой зависимости от количе-
ства обрабатываемой воды. Это по-
зволяет регулировать подачу возду-
ха. Производительность воздуходу-
вок обычно подбирают так, чтобы,
включая в действие одну, две или
три воздуходувки, можно было из-
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
менять отношение объема газовой
смеси к объему обрабатываемой
воды.
Величины этого отношения а
обычно принимают равными 0,27; 0,5
или 1. В данном случае а = (?ов: (?час=
= 550 : 2020=0,27.
Тогда количество озонирован-
ного воздуха, подаваемого по рас-
пределительным трубам, составит
qma = 2020 • 0,27 = 550 м3/ч, или 9,17
м’/мин, или 0,158 м3/с.
Площадь поперечного сечения
магистральной (каркасной) распре-
делительной трубы внутренним
диаметром d = 49 мм равна: f =
= 0,00188 м2 = 18,8 см2.
Принимаем в каждой контакт-
ной камере по четыре магистраль-
ных распределительных трубы, уло-
женных на взаимных расстояниях
(между осями) по 0,9 м. Каждая тру-
ба состоит из восьми керамических
блоков. При таком размещении труб
принимаем размеры контактной
камеры в плане 3,7 х 5,4 м.
Расход озонированного воздуха,
приходящегося на живое сечение
каждой из четырех труб в двух ка-
мерах, составит:
q - = s 0Д58 = мз
л-4 2-4
а скорость движения воздуха в тру-
бопроводе будет равна:
о = : Д = °, °2:0,00188 = 10,7 м/с.
(рекомендуемая скорость 10—15 м/с).
Суммарная активная площадь пор
всех керамических труб, уложенных
в одной камере,
2л="Л=4-8-°>0251=0>8м2
(где 4 — количество магистралей;
8 — количество керамических труб).
Расход озонированного воздуха,
поступающего в воду через порис-
тую поверхность всех труб одной
камеры:
ft... --2112-^5 73мг/(мин-м:).
2-0,8
Общее давление, которое дол-
жно быть на входе в распредели-
тельную систему озоновоздушной
смеси, определяется по формуле
Ю.Б. Багоцкого
D2
н^+г.С—+
2g
+0,00 lAq+0,3 м вод. ст.,
где — гидростатическое давле-
ние, м вод. ст. (равное высоте слоя
воды в камере);
уе — плотность воздуха;
Кы = J}co0/co — конструктивное
отношение (рекомендуется прини-
мать примерно равным 0,5);
со0 — площадь одного отверстия
на каркасной трубе, м2;
со — площадь сечения распреде-
лительной каркасной трубы, м2;
А — коэффициент, зависящий от
условного диаметра пор на керами-
ческой трубе d = 100 мк и равный
; 2-Ю4
А d'-’ :
0,3 — избыточное давление.
В данном примере при диамет-
ре одного отверстия 0,005 м со0 =
= 0,0000196 м2, при 50 отверстиях
на 1 пог. м 1соо = 0,00096 м2, а со =
— f~ 0,00188 м2. Следовательно,
Кш = 0,00096 : 0,00188 = 0,52.
855
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Таким образом,
10,72
2-9,81 +
/7 = 5 + 0,00125
+1
2,2
0,522
+0,001^^-5,73+0,3 «
1001'9
~ 5,39 м вод. ст. (53,9 кПа).
5.3. Установки нейтрализации
Кислые и щелочные воды перед
выпуском в водоем или подачей на
биологические очистные сооруже-
ния должны быть нейтрализованы.
Кроме того, нейтрализация сточ-
ных вод необходима для предотв-
ращения коррозии трубопроводов,
канализационных сооружений.
Применяют следующие способы
нейтрализации:
а) взаимная нейтрализация кислых
и щелочных сточных вод (если они
имеются на данном предприятии);
б) нейтрализация реагентами;
в) фильтрование через нейтра-
лизующие материалы (известняк —
СаСО3, доломит — СаСО3 • MgCO3,
магнезит — MgCO3, обожженный
магнезит — MgO).
Метод взаимной нейтрализации
кислых и щелочных сточных вод
широко используют на предприяти-
ях химической промышленности.
Вследствие различного режима об-
разования и сброса этих вод приме-
няют регулирующие и усредняющие
устройства, с помощью которых
сточные воды равномерно выпуска-
ются в канализацию и обеспечива-
ется максимальное использование
кислых или щелочных агентов, со-
держащихся в сточных водах.
Способ нейтрализации путем
фильтрования сточных вод через
нейтрализующие материалы не по-
лучил широкого распространения в
отечественной промышленности
из-за возникающих эксплуатацион-
ных трудностей, обусловленных
слеживаемостью и цементировани-
ем загрузки, выносом частиц с ней-
трализованной водой и т.д.
При наличии на предприятии
только кислых или только щелоч-
ных сточных вод их нейтрализацию
проводят реагентами (табл. 5.4).
Кроме реагентов, приведенных
в табл. 5.4, используют также кар-
бонат кальция (известняк, доло-
мит), диоксид углерода, аммиак.
Таблица 5.4
Характеристика основных нейтрализующих агентов
Агент Содержание основного ве- щества, % (мае.), нс менее
Натр едкий технический (сода каустическая): марка А, «Химический», сорт 1 « А, «Ртутный» « Б, «Диафрагменный жидкий» « Б, «Диафрагменный улучшенный» « В, «Диафрагменный» « Г, «Химический» « Д, «Химический» Сода кальцинированная (синтетическая) Известь строительная: воздушная негашеная, 1—3 сорт гидратная, 1—3 сорт комовая 96 42 92 50 42 43 42 99 85—60 67—50
856
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
В качестве нейтрализующих добавок
могут быть использованы отходы
производства: карбидный шлам аце-
тиленовых станций, шлам от уста-
новок химводоочистки.
Стоимость едкого натра и карбо-
ната натрия весьма велика, и исполь-
зование их целесообразно лишь в слу-
чае одновременного получения цен-
ных продуктов. Хорошая раствори-
мость натриевых солей в воде упро-
щает процесс нейтрализации, но уве-
личивает количество минеральных
примесей воды. Кроме того, СО2,
получающийся при использовании
карбоната натрия, обусловливает
пенообразование, коррозию оборудо-
вания, флотацию осадка и т.д.
Наибольшее применение для
нейтрализации сточных вод полу-
чили гашеная и негашеная известь.
Достоинствами извести являются
невысокая стоимость и меньшая
минерализация воды при нейтрали-
зации серной, сернистой, фосфор-
ной и угольной кислот. Однако об-
разование осадка при нейтрализа-
ции обусловливает необходимость
строительства устройств для освет-
ления нейтрализованной воды.
Наиболее часто применяют га-
шеную известь в виде известкового
молока, а при производительности
нейтрализационных установок бо-
лее 5 т/сут (по извести) целесооб-
разно применение сухого метода
дозирования извести.
Для получения известкового мо-
лока используют комовую (жела-
тельно без инертных добавок) или
порошкообразную строительную
известь. Наиболее эффективно ко-
мовую известь размельчать до час-
тиц крупностью 5—10 мкм (всего
60-70 %) и 10-100 мкм (30-40 %).
Порошкообразная известь делит-
ся на молотую и гидратную (пушон-
ку), получаемую путем гидратации
(гашения) кальциевой, магнезиаль-
ной и доломитовой извести. Нормы
качества различных видов извести
приведены в табл. 5.5.
При использовании комовой из-
вести 70%-й активности для приго-
товления известкового молока 5%-й
концентрации на 1 т товарной из-
вести требуется 13—14 м3 воды с
температурой не менее 25 °C. До
употребления молоко выдерживают
не менее 12 ч, непрерывно переме-
шивая гидравлическим или механи-
ческим способом; пневматическое
перемешивание не рекомендуется,
поскольку оно снижает количество
активной СаО.
На рис. 5.15—5.16 приведены тех-
нологические схемы для приготовле-
ния 5% -го известкового молока.
Дозирование известкового моло-
ка осуществляют с помощью авто-
матических бункерных дозаторов
(рис. 5.17). Типоразмеры бункерных
дозаторов приведены в табл. 5.6.
Таблица 5.5
Нормы качества негашеной и гидратной извести (по ГОСТ 9179—89)
Содержание активных СаО+ MgO в пересчете на сухое вещество, %, нс менее Известь негашеная комовая или молотая Известь гидратная, сорт
кальциевая, сорт магнезиальная и доломитовая, сорт I II
I 11 III I II III
Без инертных добавок С инертными добавками 90 64 80 52 70 85 64 75 52 65 67 50 60 40
857
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Рис. 5.15. Технологическая схема установки для приготовления 5%-го известкового мо-
лока из молотой негашеной извести;
1 — автоцементовоз; 2 — автоматизированный склад извести С-753А, 3 — камерный насос; 4 —
воздух; 5 — компрессор, б — фильтр для очистки воздуха, 7 — расходный бункер извести, 8 —
аппараты с перемешивающим устройством; 9 — известь, 10 — насос для перекачки концентри-
рованного известкового молока; 11 — вода; 12 — известковое молоко, 13 — гидроциклоны; 14 —
гидравлические мешалки; 15 — бункерные автоматические дозаторы известкового молока; 16 —
насос для известкового молока
Рис. 5.16. Технологическая схема установки для приготовления известкового молока
концентрацией 5 % при контейнерной доставке извести
1 — кран подвесной электрический, 2 —- резинокордный контейнер емкостью 1,5 т. 3 — бункер с
подставкой для опорожнения контейнера; 4 — вибропитатель; 5 — ротаметры для воды; 6 — изве-
стсгасилка термомеханическая или шаровая мельница с классификатором; 7 — растворонасос;
8 — насосы центробежные, 9— отходы гашения, 10 — гидравлическая мешалка объемом 8 м1; 11 —
перелив; 12 — насосы-дозаторы; 13 — элеватор, 14 — бункер с затвором, 15 — 5%-е известковое
молоко, 16 — вода, 17 — 30%-е известковое молоко
Рис. 5.17 Дозаторы известкового молока и
серно-кислого алюминия бункерные ав-
томатические:
1 — исполнительный механизм; 2 — нож-де-
литель, 3 — бункер подачи; 4 — бункер пере
лива; 5 — бункер дозирования, б — подача
известкового молока в смеситель, 7 — подача
известкового молока в дозатор; 5 — перелив
известкового молока
858
Таблица 5.6
Дозаторы бункерные автоматические растворов реагентов
№ типового про- екта (по перечню типовых конст- рукций П-00-5 ЦИТП) Дозируемый раствор Производительность по раствору, м3/ч Минимальная подача рас- твора в дозатор, м’/ч Материал корпуса Масса, кг Габаритные размеры, мм Исполнительный механизм
а b с di dz
4.901-21: вып 1 Известковое 1 2 Сталь 47 820 460 836 40 65 МЭО-4/60-0,63
« 2 молоко 3 6 « 65 1000 580 1005 50 65 МЭО-4/60-0,63
4.901-20: вып. 1 То же 10 20 « 123 1360 668 915 50 50 МЭО-25/160-0,63
« 2 20 40 « 184 1560 818 1200 80 100 МЭО-25/160-0,63
« 3 40 80 « 420 1967 1024 1730 100 100 МЭО-25/160-0,63
4.901-24: вып. 1 Серно-кислый 1,5 3 Пластмасса 33 896 510 846 40 60 МЭО-4/60-0,63
« 2 алюминий 5 10 То же 39 1075 630 1035 50 60 МЭО-4/60-0,63
Примечание. Подача раствора в дозатор превышает потребление дозируемого раствора не менее чем в 2 раза, что необходимо для
поддержания постоянного уровня в дозаторе. Избыток раствора возвращается в растворный бак.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
ОО
СП
|мэ
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Установки для нейтрализации
сточных вод (рис. 5.18) включают ре-
агентное хозяйство, усреднители,
смесители, контактные резервуары,
отстойники для выделения шлама.
Кислая вода из усреднителя
поступает в ершовый смеситель 7,
являющийся одновременно и кон-
тактным резервуаром. Погружной
датчик 2, установленный на выхо-
де из смесителя, а также приборы
системы автоматического регулиро-
вания 3 (электронный рН-метр,
потенциометр со встроенным рео-
статным датчиком и электронный
регулятор) позволяют осуществлять
автоматическое регулирование pH
воды на выходе из смесителя. Изве-
стковое молоко из сборника 4 насо-
сом 5 подается в приемную часть 6
дозатора 7
На рис. 5.19 приведена принци-
пиальная технологическая схема
водно-реагентной нейтрализации
сточных вод, когда на установку
нейтрализации поступают кислые и
щелочные сточные воды.
Рис. 5.19. Принципиальная технологическая
схема водно-реагентной нейтрализации
сточных вод:
/ — кислые сточные воды, II — щелочные
сточные воды, III — нейтрализованные сто-
ки, / — песколовка, 2 — усреднители, 3 —
смеситель; 4 — контактный резервуар; 5 — от-
стойник; 6 — уплотнитель осадка, 7 — меха-
ническое обезвоживание осадка, 8 — шламо-
вые площадки для обезвоживания осадка (при
отсутствии механического обезвоживания); 9 —
накопитель обезвоженного осадка; 10 — склад
реагентов; II — приготовление раствора реа-
гента, 12 — дозаторная реагента
Рис. 5.18. Схема установки нейтрализации сточных вод:
1 — смеситель, 2 — погружной датчик, 3 — приборы системы автоматического регулирования,
4 — сборник известкового молока, 5 — насос; 6 — приемная часть дозатора, 7 — дозатор; 8 —
исполнительный механизм
860
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Для организации эффективного
процесса водно-реагентной нейтра-
лизации используют различные сме-
сители.
Для смешения сточных вод с
реагентами применяют смесители
трех типов: ершовые — при расхо-
де сточных вод до 400 л/с, типа
«лоток Паршаля» и с пневмати-
ческим или механическим переме-
шиванием — для больших расхо-
дов. Для смешения сточных вод
различных видов, как правило,
используют смесители с пневма-
тическим или механическим пере-
мешиванием.
Ершовый смеситель представля-
ет собой канал, внутри которого в
шахматном порядке установлены
вертикальные перегородки, сужаю-
щие сечение и изменяющие направ-
ление сточной воды с образовани-
ем вихреобразного ее движения.
Наиболее распространенный вид
ершового смесителя представлен на
рис. 5.20. Основные характеристики
типовых ершовых смесителей при-
ведены в табл. 5.7.
Смеситель типа «лоток Паршаля»
состоит из подводящего раструба,
горловины и отводящего раструба.
В результате сужения сечения и рез-
кого изменения уклона дна в отво-
дящем раструбе образуется гидрав-
лический прыжок, в котором про-
исходит интенсивное перемешива-
ние потока. Основные характеристи-
ки смесителя типа «лоток Парша-
ля» (рис. 5.21) приведены в табл. 5.8.
Смесители с пневматическим
перемешиванием представляют со-
бой емкость, рассчитанную на вме-
стимость максимального расхода
сточных вод в течение 10—15 мин.
Конфигурация смесителей в
плане и глубина слоя жидкости в
них зависят от местных условий и
характеристики воздуходувного обо-
рудования. В качестве смесителей
могут быть использованы распреде-
лительные лотки и каналы очист-
ных сооружений. Расход воздуха на
перемешивание в зависимости от
наличия и характера взвешенных
веществ в сточных водах составляет
(1,5—3) — (4—6) м3/м3 воды.
Рис. 5.21. Смеситель типа «поток Паршаля»:
1 — подводящий лоток; 2 — переход; 3 — тру-
бопровод хлорной воды; 4 — подводящий ра-
струб; 5 — горловина; 6 — отводящий рас-
труб; 7 — отводящий лоток; 8 — створ полно-
го смешения
861
Таблица 5.7
Размеры ершовых смесителей (типовой проект), м
Пропускная способность, м3/сут (макс л/с) Л В С н L £, 6. bi ь. Ь<
12—700(17) 0,5 0,2 0,6 0,465 3,13 2,03 0,087 0,063 0,049 0,04 0,034
700—1400(30) 0,6 0,3 0,6 0,465 4,02 2,82 0,15 0,11 0,087 0,073 0,062
Таблица 5.8
Размеры смесителей типа «лоток Паршалл» (типовой проект), м
Пропускная способность, м3/сут А В С D Е нЛ Я' Я L /' / /" b
1400—4200 1,35 0,3 0,55 0,78 1,32 0,29 0,26 0,32 5,85 1.7 4.7 7,17 0,23
4200—7000 1,35 0,45 0,55 0,78 1,32 0.4 0,38 0.42 5,85 4 7 9,47 0,23
7000—32000 1,475 0,6 0,8 1,08 1.45 0,65 0,6 0,66 6,1 7.4 11 13,63 0,5
32000—80000 1,73 0,9 1.3 1,68 1.7 0,61 0,59 0,63 6,6 7.4 11 13,97 1
80 000— 160000 1.73 1.2 1.3 1,68 1.7 1 0,8 1 6,6 8.9 12,5 14,97 1
160 00Q- 280 000 1,995 1.5 1,8 2,28 1.95 1 0,85 1,15 7.1 10,2 14 15,3 1.5
Примечание. Размеры Я, Я' Я<, /, /'определены для максимального расхода в указанных диапазонах пропускной способности.
Глава 5 Оборудование для химических методов очистки
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Для перемешивания можно при-
менять механические или пневмо-
механические аэраторы. Для смеше-
ния могут быть использованы так-
же перепады на лотках и каналах,
в распределительных камерах и т.п.
Схема установки с применени-
ем механических мешалок 2, уста-
новленных в усреднителе 1 и каме-
ре нейтрализации 3 (контактном ре-
зервуаре) приведена на рис. 5.22.
Нейтрализация осуществляется в
две ступени с автоматическим ре-
гулированием дозы щелочного аген-
та с помощью pH-метра. Это обес-
печивает более точное регулирова-
ние конечного значения pH сточ-
ной воды.
Регулятор расхода 4 обеспечива-
ет регулирование уровня воды в ус-
реднителе с одновременным регу-
лированием дозы щелочного аген-
та па выходе из первой камеры. Это
позволяет сглаживать пиковые на-
грузки не только по концентрации
кислоты в сточной воде, но и при
изменении расхода сточных вод.
Продолжительность процесса
нейтрализации сточных вод зависит
от их состава, вида применяемого
нейтрализующего агента, темпера-
туры и т.д. При использовании ед-
кого натра нейтрализация протека-
ет практически мгновенно при лю-
бых температурах.
Время пребывания воды в каме-
ре нейтрализации при использова-
нии известкового молока составля-
ет 5—30 мин в зависимости от нали-
чия в воде солей тяжелых металлов
и других примесей. При нейтрализа-
ции сильных кислот (НС1, HNO3)
время нейтрализации не превышает
5 мин. С увеличением интенсивнос-
ти перемешивания или при исполь-
зовании аэрации, а также с повы-
шением температуры продолжитель-
ность контакта уменьшается.
Если нейтрализующими агента-
ми служат, например, известняк,
доломит, карбидный шлам ацети-
леновых станций, время контакта
их с водой следует увеличивать до
1—3 ч. Продолжительность пребы-
Рис. 5.22. Схема установки нейтрализации сточных вод с механическим перемешиванием:
7 — усреднитель; 2 — мешалка с механическим приводом; 3 — камера нейтрализации; 4 —
регулятор расхода; 5 — расходный резервуар раствора щелочного агента; б — регулирующий
рН-мстр; 7 — клапан
863
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
вания воды в камере нейтрализации
определяется экспериментально в
каждом конкретном случае.
При использовании сухих реа-
гентов значительно упрощается ре-
агентное хозяйство: отпадает необ-
ходимость строительства и эксплу-
атации растворных устройств и хра-
нения запасов растворов реагентов.
Вместе с тем к реагентам для су-
хого дозирования предъявляют спе-
циальные требования: они долж-
ны быть мелкого помола, иссле-
живающимися и быстрораствори-
мыми. К таким реагентам относят
соду, известь-пушонку и др. Дозу
реагента при этом увеличивают на
30—50 %, так как реакция между
твердой и жидкой фазами проте-
кает не до конца и идет более мед-
ленно.
Для нейтрализации сточных вод
дозирование сухих реагентов имеет
ограниченное применение из-за их
дефицита и высокой стоимости.
Пример расчета
нейтрализационной установки
(по Ю.М. Ласкову)
Требуется рассчитать установку
для нейтрализации сточных вод
металлургического завода при сле-
дующих исходных данных: расход
сточных вод, включающих отрабо-
тавшие травильные растворы, ре-
генерация которых экономически
нецелесообразна, промывные воды
и смывы с полов Q = 315 м3/сут;
поступление стоков на нейтрализаци-
онную установку носит периодичес-
кий характер; содержание серной кис-
лоты в сточных водах А = 12 кг/м3, а
сульфата железа С, = 10 кг/м3; объем
осадка 25 % от расхода сточных вод;
влажность осадка 86 %.
864
Решение. Ввиду неравномерного
поступления производственных
сточных вод металлургического за-
вода предусматривают приемный
регулирующий резервуар вместимо-
стью, равной количеству сточных
вод за одну смену, т.е. 105 м3 Из при-
емного резервуара (рис. 5.23) сточ-
ные воды выпускаются равномер-
но, q = 3,65 л/с.
Предусматривают нейтрализа-
цию отработавших травильных ра-
створов негашеной известью в виде
известкового молока, при этом про-
исходят следующие реакции:
— с серной кислотой:
H,SO4 + СаО + Н,О = CaSO,+ 2Н,0
2 4 2 4 2
98 56 18 136 36
— с сульфатом железа:
FeSO4 + СаО + Н2О = CaSO4 + Fe(OH)2
152 56 18 136 90
На основании вышеприведен-
ных реакций и исходных данных по
содержанию свободной кислоты и
связанного железа в сточных водах
определяем расход извести на ней-
трализацию кислых сточных вод и
осаждение железа по формуле
По табл. 5.9 определяем удельный
расход негашеной извести на нейт-
рализацию серной кислоты а = 0,56,
а по табл. 5.10 — количество негаше-
ной извести, требуемое для перево-
да железа из растворенного состоя-
ния в осадок, Ьх = 1,0 (в пересчете
на сульфат железа FeSO4 bx = 0,37).
Для известкового молока Кз= 1,1;
Я =50 %,
G = 1,1^у (0,56-12 + 0,37 • 10)315 =
= 7221 кг/суг.
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 5.23. Схема установки по нейтрализации отработавших травильных растворов:
1 — отработавшие травильные растворы; 2 — приемный резервуар; 3 — склад извести; 4 —
помещение для гашения извести; 5 — растворные баки; 6 — дозатор; 7 — смеситель, 8 — камера
нейтрализации; 9 — отстойники; 10 — нейтрализованный сток; 11 — осадок; 12 — шламовые
площадки
Таблица 5.9
Количество реагентов для нейтрализации 100%-х кислот и щелочей
Щелочи Кислоты
Серная Соляная Азотная Уксусная
Негашеная известь Гашеная известь Кальцинированная сода Каустическая сода Аммиак 0,56 1,79 0,76 1,32 1,08 0,93 0,82 1,22 0,35 2,88 0,77 1,30 1,01 0,99 1,45 0,69 1,1 0,91 0,47 2,12 0,46 2,2 0,59 1.7 0,84 1,19 0,64 1,57 0,27 3,71 0,47 2,15 0,62 1,62 0,88 1,14 0,67 1,5
Примечание. В числителе показан расход щелочи на 1 г кислоты, в знаменателе — расход кислоты на 1 г щелочи.
865
Глава 5. Оборудование для химических методов очистки
Таблица 5.10
Количество реагентов, требуемое для удаления металлов
Металлы Реагенты
СаО Са(ОН)2 Na2CO3 NaOH
Цинк 0,85 из 1,6 1,22
Никель 0,95 1,26 1,8 1,36
Мель 0,88 1,16 1,66 1,26
Железо 1,0 1,32 1,9 1,43
Свинец 0,27 0,36 0.51 0,38
Определим площадь закрытого
склада для извести F, исходя из
необходимости хранения месячно-
го запаса (Гмп = 30 сут), высоты слоя
извести при сухом способе хране-
ния hm = 1,5 м и ее насыпной плот-
ности р = 1 т/м3:
fA = 7,221-30 = 144m>
А»Р 1.5-1
Принимаем склад размером
6 х 24 м.
Для гашения извести применя-
ем механическую лопастную извес-
тегасилку марки С-322 производи-
тельностью 1 т/ч и устанавливаем
ее в помещении рядом со складом
извести.
Известь приготовляют в виде из-
весткового молока в растворных ба-
ках общей емкостью
И= —-100 = —^——100 = 16 м3,
р nz 6’7,5
где п — число заготовок известко-
вого молока в сутки;
Z — концентрация известкового
молока по гашеной извести, %.
Принимаем два железобетонных
бака прямоугольной формы’, раз-
мерами 3 х 3 и глубиной наполне-
ния 1,8 м; в баках устанавливают ло-
пастные мешалки с вертикальной
осью и частотой вращения 40 мин-1.
Известковое молоко из раствор-
ных баков подаем в дозатор. Расход
известкового молока
Яю =(^Vp -1000)786 400 =
= (6-16)786,4 = 1,11 л/с.
Общий расход нейтрализуемого
отработавшего травильного раство-
ра и известкового молока
9обш = Ясг = 3,65 +1,11 =4,76 л/с.
Смешение нейтрализуемого ра-
створа с известковым молоком про-
изводят в смесителе, время пере-
мешивания /м = 5 мин. Вместимость
смесителя
Км -60^/1000=
= 4,76-60-5/1000 = 1,43 м3
Смеситель принимают круглым
в плане со следующими размерами:
Дсм = 1,4 м; Ясм = 1 м. В смесителе
устанавливают лопастную мешалку
с частотой вращения 40 мин-1
Из смесителя сточные воды по-
дают в проточную камеру нейтра-
лизации, объем которой рассчиты-
вают, исходя из продолжительнос-
ти нейтрализации Гн = 30 мин:
К ^/1000 =
= 4,76-60-3071000 = 8,6 м3
866
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Размеры камеры нейтрализации в
плане 2,4 х 2,4 м, глубина 1,5 м; каме-
ру нейтрализации оборудуют мешал-
кой с частотой вращения 40 мин-1.
После нейтрализации сточные
воды подают в отстойники верти-
кального типа с продолжительнос-
тью отстаивания не менее 2 ч.
Приняв скорость восходящего
потока ц = 0,2 мм/с, определим
площадь отстойника:
F0T = ^-=4,76/0,2 = 23,8 м2
и
Диаметр отстойника
/4F 1---------
Пот = J—£=- = 74-23,8/3,14 = 5,5 м.
V л
Высоту отстойной части отстой-
ника Л, принимаем равной 1500 мм.
Продолжительность пребывания
сточных вод в отстойнике
t = А, /(и • 3600) = 1500 /(0,2.3600) = 2,08 ч.
Днище отстойника принимают
конусным с углом наклона к гори-
зонту, равным 45е. Объем осадочной
части Уж берут из расчета суточно-
го хранения осадка. Объем осадка
составляет 25 % суточного расхода
сточных вод и равен V* = 79 м3.
Осадок накапливается в цилиндри-
ческой части отстойника высотой
А3 = 1,8 м и конической части от-
стойника высотой hA = 3 м. Общий
объем осадочной части У*. = 80 м3
Высоту нейтрального слоя в от-
стойнике принимаем А2 = 0,2 м. Та-
ким образом, общая высота отстой-
ника
Яот — А] + А2 + А3 + /i4 =
= 1,5 + 0,2 +1,8 + 3 — 7,5 м.
Принимают два железобетонных
отстойника диаметром 6 м каждый
с кислотоупорной облицовкой. От-
стойники попеременно выключают-
ся для выгрузки осадка.
867
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания сточных вод
ГЛАВА 6
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ
СТОЧНЫХ ВОД
6.1. Огневое обезвреживание
Метод термического обезврежи-
вания сточных вод применяют при
небольших расходах, а также когда
другие методы нецелесообразны по
экономическим соображениям. Ог-
невой метод используют для ути-
лизации сточных вод, содержащих
высокотоксичные органические ве-
щества, и в случае наличия в сточ-
ных водах горючих отходов, кото-
рые можно использовать как топ-
ливо. Сущность метода заключается
в распылении сточных вод в поток
топочных газов, нагретых до 900—
1000 “С. При этом вода полностью
испаряется, органические примеси
сгорают, а неорганические мине-
ральные вещества образуют твердые
или оплавленные частицы.
Технологические схемы установок
«огневого» обезвреживания. Выбор
технологической схемы установки
«огневого» обезвреживания сточных
вод определяется рядом факторов:
расходом сточных вод, природой и
количеством примесей, методами
регенерации тепла, способами очи-
стки отходящих газов и др.
На рис. 6.1 представлены прин-
ципиальные схемы «огневого» обез-
вреживания сточных вод, загрязнен-
ных органическими примесями
(группа I — «малозольные» сточ-
ные воды). Наиболее простая схе-
ма (рис. 6.1, а) — без регенерации
тепла — применяется лишь для
обезвреживания очень небольших
количеств сточных вод, так как рас-
ход топлива в таких случаях велик
Рис. 6.1. Принципиальные технологические схемы установок «огневого» обезврежива-
ния сточных вод, содержащих органические вещества:
а — без регенерации тепла; б — с регенерацией тепла; 1 — сборник исходной сточной воды; 2 —
насос; 3 — печь, 4 — воздуходувка; 5 — дымовая труба; 6 — котел-утилизатор; 7 — воздухопо-
догреватель; 8 — дымосос
868
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
и достигает 300 кг на 1 м3 сточной
воды. Эта схема характеризуется не-
большими капитальными затрата-
ми, но высокими эксплуатационны-
ми расходами. Схема на рис. 6.1, б
применяется, например, для обез-
вреживания сточных вод, загрязнен-
ных органическими кислотами. Теп-
ло дымовых газов используется для
получения насыщенного пара (дав-
ление 2,55 МПа) в котле-утилиза-
торе 6 и для подогрева воздуха до
300 вС.
Для обезвреживания сточных вод
2-й группы, содержащих значитель-
ное количество минеральных при-
месей и небольшое количество не-
летучих органических веществ, с
целью снижения расхода топлива
применяют схемы с предваритель-
ным упариванием сточных вод об-
разующимися дымовыми газами
(рис. 6.2, а). Упаривание производит-
ся в скруббере 5, а упаренный ра-
створ сжигается в печи 6. Неорга-
нические соли выводятся из топки
в расплавленном состоянии. Дымо-
вые газы освобождаются в скруббе-
ре от уносимых частиц, охлаждают-
ся и затем сбрасываются в атмосфе-
ру. Сточные воды анилинокрасочной
промышленности, содержащие хло-
рид и сульфат натрия, до 2 % орга-
нических примесей, а также неболь-
шое количество минеральных кис-
лот, после предварительной нейт-
рализации в сборнике 1 (рис. 6.2, б)
и упаривания в выпарных аппара-
тах 10 подаются в скруббер 3 для
очистки дымовых газов от пыли, а
Рис. 6.2. Принципиальные технологи-
ческие схемы установок «огневого»
обезвреживания высокозольных сточ-
ных вод:
а — с предварительным упариванием
сточных вод, б — с упариванием сточных
вод и сушкой примесей, 1 — сборник
исходных сто 1ных вод; 2, 5, 12 — насо-
сы, 3 — скруббер, 4 — сборник упарен-
ных сточных вод; 6 — печь; 7 — воздухо-
дувка; 8 — дымосос, 9 — дымовая труба;
10 — выпарные аппараты, II — сборник
упаренных сточных вод, 13 — распыли-
тельная сушилка; 14 — циклон
б
869
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания сточных вод
затем поступают в распылительную
сушилку 13, в которой выпарива-
ются с получением солей влажнос-
тью 1—4 %. Высушенный продукт
пневмотранспортом подается в цик-
лонную печь 6, в которой произво-
дится выжигание органических ве-
ществ из солей. Плав солей исполь-
зуется в производстве, а газы после
распылительной сушилки проходят
сухой циклон 14, мокрый скруббер
и выбрасываются в атмосферу. Схе-
мы обезвреживания сточных вод с
предварительным упариванием зна-
чительно экономичнее по расходу
топлива (в 2—2,5 раза), чем простей-
шие схемы. Однако они имеют ог-
раниченное применение, так как в
сточных водах обычно содержатся
легколстучие примеси, переходя-
щие в дымовые газы и приводящие
к загрязнению атмосферы.
Обезвреживание «огневым» ме-
тодом сточных вод 2-й группы, со-
держащих минеральные компонен-
ты и органические примеси, в том
числе легколетучие, осуществляют
по схемам, приведенным на рис. 6.3.
При обезвреживании по схеме с
утилизацией тепла (рис. 6.3, а) сто-
ки подаются в выпарной аппарат,
в котором при атмосферном давле-
нии отгоняются летучие органичес-
кие примеси, поступающие с не-
которым количеством водяных па-
ров непосредственно в топку. Затем
сточные воды поступают в скруб-
бер, где они упариваются, и далее
направляются для «огневого» обез-
вреживания в топку.
Схема установки, представлен-
ная на рис. 6.3, б, предусматривает
мокрую очистку отходящих газов в
скруббере со сбросом рециркулиру-
ющего раствора в циклонную топку
Это позволяет получить 95 % и бо-
лее минеральных примесей сточной
воды в виде расплава солей.
Среди оборудования для терми-
ческого обезвреживания сточных вод
Рис. 6.3. Принципиальные технологические
схемы установок «огневого» обезврежива-
ния сточных вод, содержащих легколету-
чие примеси:
а — с утилизацией тепла; б — без утилизации
тепла; 1 — сборник исходных сточных вод; 2,
7, 12 — насосы; 3 — печь; 4 — воздуходувка;
5 — скруббер; 6 — сборник воды; 8 — дымо-
сос; 9 — дымовая труба; 10 — выпарной аппа-
рат; 11 — сборник упаренных сточных вод
870
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
наибольшее распространение полу-
чили камерные и шахтные печи,
реакторы с псевдоожиженным сло-
ем, циклонные реакторы.
Простейшим аппаратом для «ог-
невого» обезвреживания газообраз-
ных и жидких отходов является ка-
мерная печь (рис. 6.4), оборудован-
ная горелочными устройствами для
сжигания жидкого или газообраз-
ного топлива, форсунками для рас-
пыливания жидких отходов и сопла-
ми для подачи газовых выбросов.
Рис. 6.4. Схема камерной печи для «огне-
вого» обезвреживания сточных вод:
1 — форсунка для подачи мазута; 2 — форсун-
ка для распиливания стоков; 3 — взрывной
клапан; 4 — люк для термопары; 5 — камера
для осаждения летучей золы; 6 — затвор для
удаления жидкой золы
Печь представляет собой разделен-
ную двумя перевальными стенками
прямоугольную камеру из шамотно-
го кирпича с тепловой изоляцией.
На рис. 6.5 приведена схема ка-
мерной печи для огневого обезвре-
живания жидких отходов, оборудо-
ванной дожигательной решеткой.
Камерные печи характеризуют-
ся низкими удельными нагрузками
рабочего объема по жидким отхо-
дам — не более 100 кг/(м3 ч). Не-
смотря на это большинство камер-
ных печей не обеспечивает доста-
точно полного окисления токсич-
ных веществ.
Недостатки камерных печей свя-
заны, главным образом, с неудов-
летворительными условиями тспло-
и массообмена между продуктами
горения топлива и каплями жид-
ких отходов и плохим перемешива-
нием газообразных продуктов в ра-
бочей камере (низкие скорости и
отсутствие в большинстве печей зак-
рутки газового потока, трудность
равномерного распределения ка-
пельной смеси в продуктах сгора-
ния). При обезвреживании в камер-
ных печах жидких отходов, содер-
жащих наряду с органическими лег-
коплавкие минеральные вещества,
происходит быстрый износ огне-
Рис. 6.5. Схема камерной печи для
«огневого» обезвреживания жидких
отходов:
1 — футеровка; 2 — газораспредели-
тельная решетка; 3 — взрывной кла-
пан; 4 — кожух; 5 — горелка; 6 — фор-
сунка для распыливания жидких от-
ходов
871
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания сточных вод
упорной футеровки. Перевод печей
с низкими удельными нагрузками
на водоохлаждаемую гарниссажную
футеровку приведет к большим пе-
рерасходам топлива и охлаждающей
воды.
Для «огневого» обезвреживания
жидких и газообразных отходов
применяют печи шахтного типа
(рис. 6.6 и 6.7), представляющие
собой вертикальную цилиндричес-
кую камеру, оборудованную в го-
ловной части горелочными устрой-
ствами для жидкого или газообраз-
ного топлива. Установки огневого
обезвреживания жидких отходов с
шахтными печами эксплуатируют-
ся в настоящее время на некото-
рых химических предприятиях
Рис. 6.6. Схема шахтной печи ГИАП:
1 — форсунки для подачи жидких отходов; 2 —
горелки для жидкого и газообразного топлива
страны: удельные нагрузки печей
составляют 30—80 кг/(м3 ч).
В печах с псевдоожиженным
слоем (рис. 6.8) обезвреживание
сточных вод происходит в слое
инертного нагретого до 800—900 °C
твердого материала. Чаще всего в
качестве инертного материала ис-
пользуют кварцевый песок с разме-
ром частиц 1—5 мм. Удельная на-
грузка рабочего объема печей с псев-
доожиженным слоем достигает
150-200 кг/(м3 ч).
Рис. 6.7 Схема реактора фирмы «Asahi»
(Япония) для «огневого» обезвреживания
минерализованных жидких отходов:
/ — камера сжигания; 2 — распылитель жид-
ких отходов; 3 — горелка для топлива; 4 —
вертикальный газоход; 5 — сопла для распыла
воды; 6 — водяная камера; 7 — камера разде-
ления газа и жидкости; 8 — труба для отвода
минеральных солей, 9 — отвод газов
872
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
Рис. 6.8. Печь с псевдоожиженным слоем:
/ — сточная вода; II — дымовые газы; /// —
псевдоожижающий газ; IV — твердый продукт;
1 — псевдоожиженный слой; 2 — корпус печи;
3 — циклон; 4 — шнек; 5 — решетка
Рис. 6.9. Циклонная печь;
I — вторичный воздух; // — дымовые газы;
III — топливо; IV — сточная вода; V — воздух;
1 — крышка; 2 — корпус; 3 — штуцер для по-
дачи вторичного воздуха; 4 — экран; 5 — воз-
духодувка; 6 — горелка
Наиболее эффективными и уни-
версальными реакторами (печами)
для огневого обезвреживания сточ-
ных вод являются циклонные реак-
торы (печи). Их достоинства обуслов-
лены вихревой структурой потока,
обеспечивающей высокую напряжен-
ность рабочего объема по испарен-
ной влаге [(250 + 350 кг/(м3 ч)]. На
рис. 6.9 приведена схема циклонной
печи. Сточные воды в печь вводят-
ся тангенциально вместе с потоком
топлива.
На рис. 6.10 представлен турбо-
барботажный реактор Мосводока-
нал НИИпроекта.
Сущность процесса огневого
обезвреживания жидких отходов в
этих реакторах заключается в том,
что жидкость приводится во враще-
ние в кольцевом канале путем на-
правленного и рассредоточенного
подвода первичного воздуха с внут-
ренней и наружной сторон кольце-
вого канала, а продукты газифика-
ции горючих жидких отходов при-
водятся во вращение вторичным
воздухом, подаваемым выше барбо-
тажной ванны. МосводоканалНИИ-
проектом разработаны турбобарбо-
тажные реакторы следующих ти-
поразмеров: передвижной «Вихрь»
с нагрузкой по жидким горючим
отходам 0,2 т/ч; стационарный с
нагрузкой 3 и 10 т/ч; плавающий с
нагрузкой 3 т/ч.
В турбобарботажных реакторах
«Вихрь» значительно облегчена очи-
стка ванн от шлама и механических
примесей. Однако при обезврежи-
вании минерализованных жидких
отходов надежная эксплуатация ре-
873
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания сточных вод
Рис. 6.10. Турбобарботажный реактор МосводоканалНИИпроекта для сжигания жидких
горючих отходов:
/ — кольцевая камера сгорания; 2 — воздушная рубашка; 3, 4— сопла; 5 — барботажная ванна;
6 — жидкие отходы; 7 — решетка; 8 — распределительные трубы; 9 — патрубки; 10 — коллектор
акторов обеспечивается только при
полном выносе минеральных ве-
ществ. Кроме того, турбобарботаж-
ные реакторы эксплуатируют при
повышенных температуре отходя-
щих газов и коэффициенте расхода
воздуха, что приводит к перерасхо-
ду топлива на процесс обезврежи-
вания.
Расчет различных печей «огне-
вого» обезвреживания сточных вод
аналогичен расчету топок подобных
конструкций.
6.2. Жидкофазное окисление
Сущность термоокислительного
жидкофазного обезвреживания
сточных вод («мокрого» сжигания)
состоит в окислении кислородом
воздуха органических примесей
сточной воды при повышенной тем-
пературе (обычно до 350 °C) и
давлении, обеспечивающем нахож-
дение воды в жидкой фазе. Темпе-
ратура процесса должна быть ниже
874
374 °C — критической температуры
воды. Преимущество данного мето-
да обезвреживания сточных вод зак-
лючается в значительно меньших
затратах тепла вследствие отсут-
ствия необходимости испарения
воды и нагревания паров до высо-
ких температур. В зависимости от
температуры и времени контакта
окисление органических примесей
сточных вод происходит полностью
или частично (до карбоновых и ди-
карбоновых кислот или других про-
межуточных продуктов).
Принципиальная технологичес-
кая схема установки термоокисли-
тельного жидкофазного обезврежи-
вания сточных вод представлена на
рис. 6.11, а. Сточная вода из сбор-
ника 1 с помощью центробежного
насоса 2 и насоса высокого давле-
ния 3 подается через теплообмен-
ники 4 (1-я и 2-я ступени) в реак-
тор 5. В теплообменниках сточная
вода подогревается за счет тепла
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
очищенной сточной воды. Сжатый
воздух от компрессора 7 подается в
трубопровод сточной воды перед
теплообменником 1-й ступени, по-
этому процесс окислительной дес-
трукции примесей сточных вод на-
чинается в теплообменниках и тру-
бопроводах и продолжается в реак-
торе. Смесь продуктов окисления —
вода, пар, газы и зола — из реакто-
ра через теплообменник 4 (2-й сту-
пени) поступает в сепаратор 6, в
котором газовые продукты отделя-
ются от жидкости. Газовая фаза из
сепаратора поступает в блок утили-
зации энергии, состоящий из воз-
душного компрессора 7, газовой
турбины 8 и мотора-генератора 9.
Выхлопные газы из турбины выбра-
сываются в атмосферу. Жидкая фаза,
содержащая золу, проходит тепло-
обменник 1-й ступени и змеевико-
вый теплообменник, расположен-
ный в сборнике 7, в которых отдает
свое тепло исходной сточной воде.
Для обезвреживания сточных
вод, содержащих значительное ко-
личество органических примесей,
может применяться схема установ-
ки, изображенная на рис. 6.11, б.
Высокая концентрация примесей
исключает необходимость подогре-
ва воды в теплообменнике, кроме
пускового периода. В то же время
целесообразно осуществлять подо-
грев воздуха и увлажнять его в ув-
лажнителе 10.
Для очистки сточных вод, со-
держащих небольшое количество
органических примесей, более
пригодна схема, представленная на
рис. 6.11, в. По этой схеме произво-
дится циркуляция горячей очищен-
ной воды с целью более полной от-
дачи тепла исходной сточной воде.
Рис. 6.11. Схемы установок для обезврежи-
вания сточных вод, содержащих различ-
ные количества загрязнений (универсаль-
ная установка) (д), большие количества
загрязнений (б) и малые количества заг-
рязнений (в):
1 — сборник сточной воды; 2 — насос; 3 —
насос высокого давления; 4 — теплообменник;
5 — реактор; 6 — сепаратор; 7 — воздушный
компрессор; 8 — газовая турбина; 9 — син-
хронный мотор-генератор; 10 — увлажнитель;
II — циркуляционный насос
875
Глава 6. Оборудование для термического обезвреживания сточных вод
Метод жидкофазного окисления
имеет ряд преимуществ перед «ог-
невым» методом обезвреживания, а
именно: возможно обезвреживане
сточных вод с низким содержанием
различных веществ без предвари-
тельного концентрирования; продук-
ты окисления остаются в сточной
воде, но не содержат вредных ве-
ществ; не загрязняется воздух; ме-
тод легко контролируется и безопа-
сен для обслуживающего персонала.
Недостатки следующие: неполное
окисление некоторых органических
веществ; значительная стоимость
оборудования и высокая коррозия в
кислых средах.
Расчет установки
жидкофазного окисления
(по А. И. Родионову)
Для расчета установки задаются
ее производительностью, начальной
концентрацией органических ве-
ществ, давлением и температурой
в реакторе, временем контакта, на-
чальной температурой исходной
воды, давлением греющего пара.
Определяют: количество кислорода,
необходимое для окисления; коли-
чество тепла, необходимое для на-
грева сточной воды до заданной
температуры; объемы емкостей и
реактора; поверхность теплообмен-
ной аппаратуры.
При расчетах принимают следу-
ющие допущения: парогазовая фаза
системы описывается уравнением
идеальных газов; в реакторе нахо-
дятся вода с растворенным в ней
воздухом и влажный насыщенный
воздух, представляющий собой
смесь сухого воздуха и насыщенно-
го водяного пара с относительной
влажностью <р = 1.
876
Для определения количества
тепла, которое выделяется при
окислении органических веществ, в
первом приближении применима
формула
ф'=3,2ХПК, (6.1)
где Q'n— удельная теплота сгорания
сточных вод, кДж/кг.
Количество водяного пара в га-
зовой фазе Gn (кг/ч)
G,. = G.x, (6.2)
где (7В — общий расход воздуха, кг/ч;
х — влагосодержание воздуха в
условиях процесса, кг влаги на 1 кг
сухого воздуха, кг/ч.
Конечное содержание воды в
жидкой фазе (кг/ч)
(6.3)
где WH — начальное количество
воды в жидкой фазе, кг/л.
Количество воздуха в газовой
фазе с учетом его растворимости (7в
(кг/ч)
G’=G.-»r,a,„ (6.4)
где ан — растворимость воздуха при
температуре процесса и парциаль-
ном давлении воздуха, кг воздуха
на 1 кг воды.
Значение Gp подставляют в вы-
ражение (6.5) и выполняют расчет
по формулам (6.6) и (6.7) до совпа-
дения двух последних значений.
Объемный расход влажного воз-
духа К (м3/ч)
f-. - г г Уг (6.5)
или
К = z-G-^-r, (6.6)
где — коэффициенты сжимае-
мости воздуха и водяного пара при
Часть VII. Основное оборудование для очистки сточных вод
температуре и давлении процесса
соответственно;
RB, Rn, Ав+п — удельная газовая
постоянная воздуха, водяного пара
и влажного воздуха соответственно,
Дж/(кг К);
Т — температура процесса, К;
Р — общее давление системы, Па.
Объем реактора К (м3)
V =V т
где Им — объемный расход газожид-
костной смеси, м3/ч;
т — время пребывания газожид-
костной смеси в реакторе, ч.
Количество тепла, поступающе-
го с воздухом QB (кВт),
/J =(1,01 + 1,97х)(7’-237) + 249х;
количество тепла, поступающего с
жидкостью (?ж (кВт),
Q* = [ИА (Т ~ 273)] /3600; (6.8)
количество тепла, уносимого влажным
воздухом при температуре Т (кВт),
(£=<(773600; (6.9)
количество тепла, уносимого жид-
костью (кВт),
<?; =[<(»; +ИХХГ-273)]/3600;
(6.10)
количество тепла, выделяемого в
результате химической реакции
(квт>.
<?_ =3,55ХПК?,Т);
ХПК,-ХПК,
(6.11)
количество кислорода, необходимо-
го для окисления органических ве-
ществ,
?=?0ХПКт] (6.12)
где — теплосодержание воздуха,
кДж/кг сухого воздуха;
сх — удельная теплоемкость
жидкости, кДж/(кг • К);
сх— теплоемкость жидкости с
растворенным в ней воздухом, чис-
ленно равна сж, кДж/(кг • К);
q0 — количество органических
веществ в сточной воде, кг/ч;
Л — степень снижения ХПК.
Поверхность теплообменников
находят из уравнений теплопереда-
чи. Для этого определяют количество
тепла из теплового баланса, вычис-
ляют коэффициенты теплопередачи
и среднюю разность температур.
877
Список источников информации
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1 Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» —
М.; Республика, 1992. — 48 с.
2. Закон Российской Федерации «Об отходах производства и потребления». —
М.; Республика, 1992. — 48 с.
3. Закон Российской Федерации «О санитарно-эпидемиологическом благопо-
лучии населения». — М.. Республика, 1991. — 40 с.
4. Постановление Правительства РФ от 03.08.92 г. № 545 «Об утверждении
порядка разработки и утверждения экологических нормативов выбросов и сбро-
сов загрязняющих веществ в окружающую среду, лимитов использования при-
родных ресурсов, размещения отходов» — 8 с.
5. Временные правила охраны окружающей среды от отходов производства и
потребления в Российской Федерации. — М.. Минприроды, 1994 — 80 с
6. СНиП 1.02.01-85 «Инструкция о составе, порядке разработки, согласова-
ния и утверждения проектной документации на строительство предприятий, зда-
ний, сооружений».
7 Адамов А.П., Жихарев А.С Расчет выпарной установки. — М.: МИХМ,
1981 - 24 с.
8. Алабовский А.Н. Выпарные аппараты погружного горения. — Киев.. Вища
школа, 1980 — 120 с.
9. Белан Ф.И. Водоподготовка (расчеты, примеры, задачи). — М.. Энергия,
1980. - 256 с.
10. Беличенко Ю.П., Гордеев Л.С., Комиссаров Ю.А. Замкнутые системы
водообеспечения химических производств. — М.; Химия, 1996. — 272 с
11 Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание
промышленных отходов. — М.. Химия, 1990. — 304 с.
12. Беспамятной Г П и др Предельно допустимые концентрации вредных ве-
ществ в воздухе и воде. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л. Химия, 1975. — 456 с.
13 Беспамятнов Г.П. и др. Термические методы обезвреживания промышлен-
ных отходов. — Л.. Химия, 1969. — 112 с.
14 Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А Предельно допустимые концентрации хи-
мических веществ в окружающей среде: Справочник. — Л. Химия, 1985 — 528 с.
15 Бондарева Т.П Экология химических производств. — М.. МИХМ,
1986. - 92 с.
878
Список, источников информации
16. Брык М.Т. и др. Применение мембран для создания систем кругового
водопотребления. — М.; Химия, 1990. — 40 с.
17. Вавельский М.М., Чебан Ю.М Защита окружающей среды от химических
выбросов промышленных предприятий. — Кишинев.: Штиинца, 1990. — 200 с.
18 Веригин А.Н., Щупляк И.А., Михалев М.Ф Кристаллизация в дисперс-
ных системах. Инженерные методы расчета. — Л. Химия, 1986. — 248 с
19. Ветошкин А.Г Техника защиты окружающей среды. — Пенза: ПГТУ,
2003. - 180 с.
20 Галустов В.С Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. —
М. Энергоатомиздат, 1989 — 240 с.
21 Гамер П., Джексон Д., Серстон И. Очистка воды для промышленных
предприятий / Пер. с англ. — М.. Стройиздат, 1968. — 416 с.
22 Гельперин Н.И., Носов Г.А Основы техники фракционной кристаллиза-
ции. — М.; Химия, 1986. — 303 с.
23. Гордин И.В. Технологические системы водообработки. — Л.; Химия,
1987 - 264 с.
24. Гребенюк В.Д., Мазо А А. Обессоливание воды ионитами. — М. Химия,
1980. - 256 с.
25. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы: Теория и расчет. — М.;
Химия, 1986. — 272 с.
26. Инженерная защита окружающей среды / Под ред. О.Г Воробьева. — СПб..
Изд-во «Лань», 2002. — 288 с.
27. Кишневский В.А. Современные методы обработки воды в энергетике. —
Одесса. ОГПУ, 1999. - 196 с.
28. Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г Биохимическая очистка сточных вод пред-
приятий химической промышленности. — М.; Химия, 1987 — 160 с.
29. Когановский А.М. и др. Очистка и использование сточных вод в промыш-
ленном водоснабжении. — М.: Химия, 1983. — 288 с.
30. Кожинов В Ф Очистка питьевой и технической воды: Примеры и расчеты. —
3-е изд — М.. Стройиздат, 1974. — 302 с.
31 Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков. —
М.; Химия, 1992. — 144 с.
32. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая тех-
нология. — М„ Высшая школа, 1985. — 448 с.
33. Кутепов А.М., Адамов А.П., Иванов В.А. Сборник примеров и задач по
расчету машин и аппаратов промышленности реактивов и особо чистых веществ. —
М.. МИХМ, 1986. - 72 с.
34. Кучеренко Д.И., Гладков В.А. Оборотное водоснабжение. — М.. Стройиз-
дат, 1980. — 170 с.
35. Ласков Ю.М. Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализа-
ционных сооружений. — М.; Высшая школа, 1981 — 232 с.
36. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г Хрестоматия энергосбе-
режения: Справочное издание: В 2 кн. Кн. 1 — М.: ООО «Теплоэнергетик»,
2002. - 688 с.
879
Список источников информации
37. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи / Под
общ. ред. В.Н. Соколова. — Л.: Машиностроение, 1982. — 384 с.
38. Матусевич Л.Н Кристаллизация в химической промышленности. — М.:
Химия, 1968. — 304 с.
39 Найденко В.В., Губанов Л.Н. Очистка и утилизация промстоков гальва-
нического производства. — Н. Новгород: Деком, 1999. — 368 с.
40. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. — М.:
МГУИЭ, 2000. - 504 с.
41. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн. /
Под ред. В.Г. Айнштейна. — М.: Логос—Высшая школа, 2002. Кн. 1. — 912 с.,
кн. 2 — 872 с.
42. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по про-
ектированию. — 2-е изд. / Под ред. Ю.И. Дытнерского. — М.: Химия, 1991. — 496 с.
43. Основы жидкостной экстракции / Под ред. Г.А. Ягодина — М.: Химия,
1981.- 399 с.
44. Очистка и рекуперация промышленных выбросов / Под ред. В.Ф, Макси-
мова и И.В. Вольфа. — 2-е изд. — М.: Лесная промышленность, 1981. — 640 с.
45. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и
нефтехимической технологии. — М.: Химия, 1987. — 496 с.
46. Покровский В.Н., Аракчеев Е.П. Очистка сточных вод тепловых электро-
станций. — М.: Энергия, 1980. — 256 с.
47. Поникаров И.И. и др. Машины и аппараты химических производств. — М.:
Машиностроение, 1989. — 368 с.
48. Пономарев В.Г., Иоакимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод
нефтеперерабатывающих заводов. — М.: Химия, 1985. — 256 с.
49. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической про-
мышленности. — Л.: Химия, 1977. — 464 с.
50. Процессы и аппараты химической технологии: Справочник. Т. 2 / Под ред.
А.М. Кутепова — М.: Логос, 2001. — 600 с.
51. Родионов А.И. и др. Оборудование, сооружения, основы проектирования
химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбро-
сов. — М.: Химия, 1985. — 352 с.
52. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы
экологической безопасности. — Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2000. — 800 с.
53. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного
бассейнов от выбросов тепловых электростанций. — М.: Энергоиздат, 1981. — 296 с.
54. Скалкин Ф.В., Канаев А.А., Копп И.З. Энергетика и окружающая среда —
Л.: Энергоиздат, 1981. — 192 с.
55. Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтегазовой переработки и неф-
техимии. — 3-е изд. — М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2000. — 677 с.
56. Спейшер В.А. Огневое обезвреживание промышленных выбросов. — М.:
Энергия, 1977. — 262 с.
57. Справочник нефтехимика. Т. 1 / Под ред. С К. Огородникова. — Л.: Химия,
1978. - 496 с.
880
Список источников информации
58. Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Бог-
данова. — 2-е изд. — М.. Недра, 1983. — 381 с.
59. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промыш-
ленных предприятий / Под ред. В.Н. Самохина. — 2-е изд. — М.. Стройиздат,
1981. - 639 с.
60. Справочник химика-энергетика / Под общ. ред. С.М. Гурвича. Т 1; Во-
доподготовка и водный режим парогенераторов. — 2-е. изд. — М.; Энергия,
1972. - 456 с.
61. Тимонин А.С. Конструирование и расчет выпарных и кристаллизационных
аппаратов. —- М., 1989. — 68 с.
62. Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования химико-технологичес-
кого и природоохранного оборудования: Справочник: В 3 т. Т. 2. — 2-е изд.—
Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. — 996 с.
63. Труб И.А., Литвин О.П. Вакуумные деаэраторы. — М.: Энергия, 1967. — 100 с.
64. Ульянов В.М. и др. Поливинилхлорид. — М„ Химия, 1992. — 288 с.
65. Ульянов В.М. Экология. — Н. Новгород.; НГТУ, 2000. — 175 с.
66. Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности. — М.; Хи-
мия, 1979. — 344 с.
67. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Биологические фильтры. — 2-е изд. — М.;
Стройиздат, 1982. — 116 с.
68. Яковлев С.В. и др. Рациональное использование природных ресурсов. —
М.. Высшая школа, 1991. — 400 с.
69. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка про-
изводственных сточных вод. — М.; Стройиздат, 1979. — 320 с.
881
Справочное издание
Александр Семенович Тимонин
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК
Том 2
Лицензия ИД 06130 от 26.10.01
выдана Министерством РФ по делам печати,
телерадиовещания и средств массовых коммуникаций
Подписано в печать 26.07.2003. Формат 70x100 ’/ц.
Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».
Объем 55,25 п.л. Тираж 1000 экз. Заказ №
Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой.
248000, г. Калуга, ул. Королева, 49-24,
тел : (0842) 547-107.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ИПП «Гриф и К*»,
г Тула, ул. Октябрьская, 81-А
Издательство
научной литературы
приглашает к сотрудничеству авторов
и книготорговые организации.
По всем вопросам обращаться:
тел.: (0842) 547-107
Уважаемые господа!
По вопросам приобретения трехтомного Инженерно-экологического
справочника и трехтомного справочника «Основы конструирования и
расчета химико-технологического и природоохранного оборудования»
А.С. Тимонина следует обращаться по одному из адресов:
Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой.
248000, г. Калуга, ул. Королева, 49-24
Тел/факс: (0842) 547-107
E-mail: romario@kaluga.ru
ГП «Издательство «Мир».
107996, г. Москва, 1-ый Рижский пер., д. 2
Тел/факс: (095) 286-84-55
E-mail- com@mir-publishcrs.net
Московский государственный университет инженерной экологии.
105066, г. Москва, ГСП, ул. Старая Басманная, д. 21/4, МГУИЭ,
проф. А.С. Тимонину.
Факс: (095) 261-96-12 (проф. А.С. Тимонину)
Тел/факс: (095) 267-10-24
E-mail’ timonm@msuie.ru