2015-02-27
962
В зависимости от происхождения и состава сточные воды подразделяют на хозяйственно-бытовые, промышленные и поверхностные. Хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды перерабатывают раздельно (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Упрощенная схема раздельной переработки сточных вод (А – точка отвода хозяйственно-бытовых сточных вод от канализационного коллектора к станциям восстановления).
Заслуживает внимания опыт работы Московского государственного унитарного предприятия «Промотходы» по раздельной переработке хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. На своих групповых очистных сооружениях они осуществляют совместную переработку поверхностных и промышленных (близких по составу к дождевой) сточных вод. Общая проектная мощность очистных сооружений составляет 97500 м3/сут.
Хозяйственно-бытовые сточные воды. Использование городских очищенных сточных вод в химической промышленности целесообразно при относительно невысоком уровне их загрязнений и значительных объёмах водопотребления (так, хозяйственно-бытовые сточные воды содержат лишь от 1 до 4 г/дм3 загрязнений, а водопотребление, например, предприятий азотной промышленности достигает 1200 м3/ч и более). Ниже приведены некоторые показатели хозяйственно-бытовых сточных вод:
| Взвешенные вещества, г/дм3 Жёсткость, ммоль/дм3 Щёлочность, ммоль/дм3 Общее солесодержание, г/дм3 Содержание ионов, г/дм3 ´ 10 –3 : NH41+ Cl 1– NО31– SO42– PO43– ПАВ | 0,3 – 0,5 12,5 – 25,0 3,0 – 4,0 1,5 – 6,0 2 – 20 25 – 100 1 – 20 10 – 40 15 – 30 1,5 – 3 |
Хозяйственно-бытовые сточные воды характеризуются повышенным содержанием минеральных примесей (в основном солей натрия) и биогенных компонентов (нитритов, нитратов, фосфатов и аммонийного азота). Из-за сложного и разнообразного состава, содержания отдельных примесей в микроколичествах определение и идентификация их аналитическими методами сопряжены со значительными трудностями.
Ниже приведены основные органические вещества, содержащиеся в хозяйственно-бытовых сточных водах.
| Органические вещества | Содержание органических веществ, мас. % |
| Жиры по кислоте: олеиновой | 8,7 |
| пальмитиновой | 5,5 |
| стеариновой | 1,1 |
| Мыла стеарат натрия | 18,7 |
| жирные кислоты | 4,8 |
| Карбамид | 37,9 |
| Креатин | 1,4 |
| Кислоты гиппуровая | 1,4 |
| аминокислоты | 0,2 |
| лимонная | 0,6 |
| связанные жирные | 9,4 |
| Фенол | 0,2 |
| Крахмал | 9,2 |
Промышленные сточные воды. Они образуются в результате использования воды в технологических процессах и при промывке оборудования (химическая очистка теплообменного оборудования от накипи, регенерация ионообменных фильтров и т.д.). Промышленные сточные воды более минерализованы, чем хозяйственно-бытовые. Способность к самоочищению природных водоемов практически себя исчерпала, поэтому для разбавления таких сточных вод требуется значительное количество свежей воды.
Количество оставшихся загрязнений в очищенных сточных водах превышают нормативные показатели, установленные из условий водоотведения для водоемов рыбохозяйственного или хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (табл. 4.1).
Сточные воды химических предприятий представляют собой многокомпонентные, концентрированные растворы сильных электролитов с высоким содержанием твердой фазы и обладающие значительной коррозионной и накипеобразующей активностью. В табл. 3.1 приведён состав сточных вод Россошанского химического завода после их усреднения в шламонакопителях.
Таблица 3.1
| Показатели | Вода | ||||
| сточная | оборотная охлаждающая | поливная | питательная для котлов (р = 1,5 мПа) | Питьевая (ГОСТ 2874-82) | |
| Взвешенные вещества, г/дм3 | 1,0 | - | - | - | |
| ХПК, мг О2/дм3 | - | - | 1,0 | 1,0 | |
| Общее солесодержание, г/дм3 | 11-15 | 1,5 | - | 10×10 -3 | - |
| Содержание ионов, г/дм3 ×103: | |||||
| Са +2 | - | ||||
| Mg +2 | 7,2 | - | - | ||
| Сl –1 | - | ||||
| SO4-2 | - | ||||
| Азот, г/дм3 ×103 аммонийный | - | - | 0,05 | ||
| нитратный | - | - | - | - | |
| рН | 7-10 | 6,3-8,5 | - | 6,5-8,5 | |
| Сухой остаток, г/дм3 ´103 | - | - | - | - | |
| Общая жесткость, ммоль/дм3 | - | - | 0,17 |
В шламонакопители (общим объёмом 380000 м3) поступают сточные воды после химической водоочистки. Основная доля в общем сбросе СВ приходится на стадию химической водоочистки (рис. 3.3).
Данные о распределении и объёмном расходе водных потоков (I – XIV) на стадии химической водоочистки приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
| Параметры | Потоки | |||||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | XIII | XIV | |
| Объемный расход, м3/ч | 3,4 | 7,6 | 18,7 | 22,3 | 41,0 | - | - | 6,6 | 1,0 | |||||
| Ca 2+, г/дм3 | 0,09 | 0,012 | 0,864 | 0,856 | 0,504 | 0,692 | - | - | - | - | - | - | - | 3,0 |
| Mg2-, г/дм3 | 0,019 | 0,005 | 0,346 | 0,572 | 0,336 | 0,460 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| CO32-, г/дм3 | - | 0,018 | - | - | - | - | - | 0,072 | 0,002 | - | - | - | - | - |
| OH1-, г/дм3 | - | 0,010 | - | - | - | - | 0,077 | 0,031 | 0,051 | - | - | - | - | - |
| SiO2, г/дм3 | 0,005 | 0,002 | - | - | - | - | - | 0,027 | 0,00 | - | - | - | - | - |
| Cl1-, г/дм3 | 0,036 | 0,054 | - | - | 3,02 | 1,44 | 0,684 | 0,734 | 0,713 | - | - | - | - | 102,0 |
| SO42-, г/дм3 | 0,074 | 0,117 | 3,46 | 3,43 | - | 1,8 | 4,49 | 5,76 | 5,18 | - | - | - | - | 123,0 |
| Na1+, г/дм3 | 0,035 | 0,095 | - | - | 9,67 | 0,46 | 2,69 | 3,35 | 3,05 | - | - | - | - | 86,0 |
| HCO31-, г/дм3 | 0,153 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Общее солесодержание, г/дм3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,05 | - |
| Шлам, г/дм3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| H2SO4, (мас.%) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1¸1,5 | - | - | - |
| NaOH, (мас.%) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 4,0 | - | - |
Объёмный расход подпитывающей минерализованной речной воды составляет 1200 м3/ч. Воду умягчают в осветлителе 1 (см. рис. 3.4), очищают от механических примесей в фильтре 2 и подают на химическое обессоливание в ионообменные установки 3, 5 и 6, где подготавливают воду для котлов-утилизаторов, производств азотной кислоты, аммиачной селитры, аммиака. На стадии химического обессоливания используют Н-катиониты типа КУ-2 (основа – сульфоуголь) и ОН-аниониты (основа – смолы АН–2Ф). Для регенерации Н-катионитов используют 8 – 10 (мас. %) раствор хлорида натрия, 1–1,5 (мас. %) раствор серной кислоты, а для регенерации ОН-анионитов – 4,0 (мас. %) раствор гидроксида натрия. Общий объёмный расход жестких стоков в шламонакопитель после регенерации составляет 16 м3/ч.
Рис. 3.4. Схема химической водоочистки: 1-осветлитель; 2-механический фильтр; 3, 5, 6-ионообменные установки; 4, 7-сборники жестких и мягких стоков; 8-шламонакопитель; 9-установка термического обезвреживания сточных вод. Обессоленная вода: а-на подпитку котлов-утилизаторов; б-на производство азотной кислоты и сложных удобрений; в-на производство аммиака. (Потоки – см. табл. 3.2)
Сточные воды из шламонакопителя направляют на установки термического обезвреживания. Полученный вторичный водный конденсат с общим солесодержанием 0,05 г/дм3 и более используют на технологические нужды завода, а упаренный раствор возвращают в шламонакопитель. При этом потери натриевых солей (сульфата натрия, хлорида натрия) и кальциевых (сульфата и карбоната кальция) достигают 8 тыс.т в год.
Поверхностные сточные воды. Эти воды (дождевая, талая и поливочно-моечная) характеризуются высоким содержанием взвешенных веществ органического и неорганического происхождения, нефтепродуктов и бактериальных загрязнений. Ниже приведена характеристика городских поверхностных сточных вод:
| Сточные воды | Взвешенные вещества, г/дм3 | Сухой остаток, г/дм3 | БПК5, мг О2/дм3 | Нефтепродукты, мг/дм3 | Коли-титр |
| Дождевые | 1,2-2,5 | 0,36-0,75 | - | 0,02-0,06 | 0,1-0,0001 |
| Поливочно-моечные | 0,7-3,0 | 0,21-0,9 | 60-160 | 0,01-10,0 | - |
Лекция №4 Источники образования сточных вод.
Пример производства экстракционной фосфорной кислоты (см. источники загрязнения).
Рис. 4.1 Функциональная схема (описывает основные стадии производства)
Характеристика сырья:
апатитовый концентрат получают из минерального сырья - апатита
серная кислота - концентрация 92-95%, получена контактным методом
Химическая схема
-совокупность химических реакций, лежащих в основе получения продуктов.
В экстракторе протекает гетерогенный процесс:
Ca5F (Р04)3 + H2S04 + 10Н2О - ЗНЗР04 + 5CaS04*2H20 + HF (4.1)
CaS04*2H20 -(темп.)— CaS04*l/2H20 + 1,5Н20 (4.2)
CaS04*2H20 -(темп.)— CaS04 + 2Н20 (4.3)
Реакции 2.2, 2.3 лежат в основе переработки твердых отходов
Рис. 4.2 Технологическая схема
-совокупность аппаратов, предназначенных для переработки сырья и получения продукта, причем аппараты (элементы схемы) соединены между собой определенным образом.
1 — экстрактор
2 - бункер с парообразным сырьем
3-ленточный дозатор
4-емкость с серной кислотой
- насос
6- фильтр
ГЦ - гидроциклон
Экстрактор (Pl) - газовые загрязнения, содержащие F - токсичное вещество, газообразное - 2 класс опасности, воздействие на верхние дыхательные пути, разрушение слизистой оболочки.
ИБС - общий принцип действия - абсорбция, поглощение газа жидкостью (абсорбент) Требования к абсорбенту - высокая поглощающая способность (объемы поглощаемого газа к объемам абсорбента» 1,0)
NНЗ - Н20 = 100:1 (хладогент)
-способность к регенерации
Н20
NНЗ - Н20 = NH40H -темп.-
NH3
-низкая стоимость
ФГ (Р2) - собирает после фильтра (смесь твердого + жидкость)
-осадок
λ (относительная влажность) = 40%
λ = mвлаги /mосадка * 100%
состав осадка = 40% НЗР04 60% ФГ (CaS04 * 2Н20)
НБС (утилизация осадка стадия кондиционирования), химическая реакция 4.2, 4.3 с получением нового индивидуального товарного продукта, высоковяжущего материала
В процессе производства экстракционной фосфорной кислоты и фосфорных удобрений образуются условно чистые сточные воды и сточные воды (загрязненный сток) от промывки выпарных установок и фильтров, а также систем аварийных сбросов и смыва с производственной территории (табл. 4.1).
Таблица 4.1
