Очистка сточных вод

Очистка сточных вод

ВВЕДЕНИЕ

Сточные воды образуются при производстве спирта в результате нагрева или охлаждения полупродуктов с помощью теплообменных аппаратов мойки и дезинфекции оборудования. Эти воды в зависимости от загрязненности подвергаются механической или биологической очистке.

ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД

Очистка сточных вод спиртовых заводов. По характеру загрязнений сточные воды спиртовых заводов, перерабатывающих картофель и зерновые культуры, делятся на три категории:

I -- охлаждающие (отработавшие после теплообменников); II -- транспортерно-моечные (после гидравлической транспортировки и мойки картофеля);

III -- производственно-загрязненные (после замачивания зерна, дезинфекции и гидроподачи солода, мойки технологического оборудования, помещений, а также лютерная вода, хозяйственно-бытовые стоки).

На спиртовых заводах, перерабатывающих только зерновое сырье, сточные воды делятся на две категории:

I -- охлаждающие;

II -- производственно-загрязненные.

Сточные воды мелассно-спиртовых заводов делятся на четыре категории:

I -- охлаждающие;

II -- после продувки паровых котлов и регенерации фильтров химической водоочистки;

ѕ лютерная вода, конденсаты вторичного пара, образующегося при упаривании барды;

ѕ производственно-загрязненные (после мойки оборудования, промывные и фильтр-прессные воды дрожжевых цехов, хозяйственно-бытовые стоки, первичная и вторичная барда).

Сточные воды II категории загрязнены главным образом минеральными веществами, в сточных водах IV категории (как и III категории в случае переработки зерно-картофельного сырья) имеются и органические, и минеральные вещества.

К отработавшим относятся все воды, выходящие из теплообменных аппаратов технологического оборудования и машин; включая барометрическую воду от вакуум-охлаждения разваренной массы и воду от наружного охлаждения дрожжерастильных чанов.

Вода от теплообменных аппаратов в условиях нормальной эксплуатации не загрязняется посторонними примесями органического характера.

Степень загрязнения сточных вод характеризуют по физико-химическим, биологическим, органолептическим показателям: рН, биологическому и химическому потреблению кислорода (БПК, ХПК), содержанию сухого остатка, запаху, прозрачности, цветности.

По величине рН определяют необходимость нейтрализации и возможность сброса сточных вод в естественные водоемы.

Показатель БПК служит для количественного определения расхода кислорода в миллиграммах, затрачиваемого на биологическое окисление органических веществ в 1 л стоков при температуре 20 °С.

Окисление, проводимое в течение 20 сут, считается полным (БПКп), но обычно его проводят в течение 5 суток показатель дополняют индексом (БП К5),

С целью ускорения анализа чаще оперируют показателем ХПК, который характеризует количество кислорода (в мг), расходуемое для окисления органических соединений в 1 л воды раствором бихромата или перманганата калия. Характеристики сточных вод спиртовых заводов, работающих на зерно-картофельном сырье и мелассе, представлены в табл. 8 -- 1, 8 -- 2.

Наибольшую загрязненность имеет мелассная барда, ХПК послеспиртовой барды достигает 4900--66 900, последрожже- вой -- 20 000--48 000 мг 02/л, БПКп -- соответственно 44 000-- 59 000 и 18 000--42 000 мг Оа/л, содержание взвешенных веществ--5300--7850 и 970--5610 мг/л. Стоки I и II категорий заводов, работающих на мелассе, являются условно-чистыми и после охлаждения, насыщения кислородом и предварительной очистки могут сбрасываться в водоемы. Сточные воды III и IV категорий направляют на очистку.

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРИОЗВОДСТВА СПИРТА

Для очистки сточных вод применяются механические, химические, физико-химические и биологические способы. При этом степень очистки от органических загрязнений может доходить до 65--90 %.

На первой этапе очистки из сточных вод удаляются взвешенные и плавающие частицы механическим способом (с помощью решеток, сит, песколовушек, отстойников, жироловушек).

Химическую очистку обычно применяют в комплексе с механической или биологической. Коллоиды и соли тяжелых металлов осаждаются в отстойниках в виде хлопьев при смешивании сточных вод с разными рН. Сточные воды обрабатывают также коагулянтами: хлоридами, известью, сульфатами окисного и закисного железа, алюминия.

Для интенсификации процессов окисления содержащихся в стоках органических веществ применяют аэраторы, которые обеспечивают соприкосновение перемешиваемых сточных вод с воздухом. Биологическая очистка сточных вод происходит в результате жизнедеятельности специальных микроорганизмов, разлагающих органические вещества.

К биологическим методам относятся очистка на полях фильтрации, в биологических прудах на биологических фильтрах.

При прохождении сточных вод через почву взвешенные вещества задерживаются, а растворённые адсорбируются и затем подвергаются биологическому разложению. Орошение земли сточными водами спиртовых заводов, работающих на мелассе, повышает плодородие почвы. Для очистки мелассной барды применяют поля фильтрации, которые устраивают на песчаных почвах. Поля фильтрации представляют собой дренированные участки земли, разделенные на карты площадью 0,2--0,4 га, к которым по трубопроводам подводят сточные воды.

Биологические пруды представляют собой естественные или искусственные водоемы, в которых важную роль выполняют водоросли и бактерии, разлагающие органические соединения, а затем усваивающие образовавшиеся вещества. Под воздействием солнечного света водоросли выделяют кислород, используемый бактериями при аэробном окислении органических соединений. При оборудовании, биологических прудов аэрирующими устройствами, их производительность повышается в 5--10 раз.

Для искусственной биологической очистки сточных вод применяют биологические фильтры, в которых органические соединения окисляются кислородом воздуха при участии микроорганизмов, образующих биологическую пленку на поверхности наполнителя фильтра. При аэрировании сточных вод развиваются микроорганизмы, бактерии и простейшие, которые составляют активный ил.

Принципиальная схема механической очистки транспортерно-мосточных вод: 1,10-- колодцы; 2 -- шламонакопитель; 3 -- гидротранспортер; 4 --мойка; 5 -- сборник известкового молока; 6 -- измерительный лоток; 7 -- скребковый механизм; 8 -- отстойник; 9 песколовупша; //, 12 -- насосы; 13 -- смеситель

Транспортерно-моечные воды подвергаются только механической очистке. После осветления сточная вода многократно возвращается в гидротранспортер и используется для транспортировки клубней картофеля и сахарной свеклы к мойке.

Сточные воды III категории подвергают как механической, так и биологической очистке в естественных или искусственных условиях. В естественных условиях сточные воды очищают на полях фильтрации или полях орошения.

В последние годы все большее распространение получает биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях: в аэротенках, на биофильтрах или в аэрационных каналах. Окисление органических загрязнений сточных вод осуществляется в аэробных условиях с помощью микроорганизмов активного ила.

Механическая очистка транспортерно-моечных вод. Предложена принципиальная технологическая схема механической очистки сточных вод II категории, которая представлена на рис. 8--1. В гидротранспотер 3 подают отработавшую воду в количестве, обеспечивающем транспортировку клубней картофеля или корней сахарной свеклы к 'мойке 4.

Сточная вода из гидротранспортера и мойки по специальному лотку, поступает в смеситель 13, в который подается известковое молоко из специального сборника 5. Сточные воды из смесителя специальным насосом 12 непрерывно подаются в песколовушку 9, где отделяется песок, который удаляется в шламонакопители, а вода самотеком направляется в отстойник транспортерно-моечных вод 8.

Осветленная вода из отстойника 8 самотеком (а в отдельных случаях насосом) подается в гидротранспортер на повторное использование.

Осадок из отстойника 8 периодически удаляется в шла монакопитель 2. Для сгребания осадка с днища в отстойнике предусмотрена установка скребкового механизма 7. В процессе уплотнения осадка в шламонакопителе отделяется сточная вода, которая собирается в специальных колодцах /, 10.

Десять процентов транспортерно-моечных вод подают на сооружения биологической очистки, остальные насосом // -- в, гидротранспортер.

Биологическая очистка сточных вод. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод III категории представлена на рис. 8--2.

Производственно-загрязненные и хозяйственно-бытовые сточные воды самотеком двумя самостоятельными потоками поступают в насосную станцию 2, в здании которой расположены приемный сборник с решеткой для отделения крупных механических примесей и группа насосов. Из сборника сточные воды насосом подаются непрерывно, равномерно в биокоагулятор 3. Одновременно туда же подается из колодцев шламонакопителя осветленная транспортерно-моечная вода, количество которой измеряется с помощью измерительного лотка с треугольным водосливом 6. По другой коммуникации в биокоагуляторJ3 подается активный ил из вторичных отстойников 18 и 16,количество которого также заменяется с помощью измерительного лотка 1. Песок из биокоагулятора периодически удаляется самотеком или под гидростатическим напором в бункер 5. По мере заполнения бункера песком последний вывозится с территории завода в отвал.

Из биокоагулятора смесь сточной воды с активным илом непрерывно поступает в первичный отстойник 23, осадок из которого с содержанием' сухих веществ около 5 % периодически отводится в аэробный минерализатор (стабилизатор)-уплотнитель 7. Осветленная вода с содержанием взвешенных веществ 100-- 120 мг/л из сборных лотков первичного отстойника по специальному лотку непрерывно поступает в аэротенк-смеситель первой ступени 19. По пути движения сточной воды в лоток непрерывно подается насосом-дозатором 20 раствор биогенных веществ.

Принципиальная схема биологической очистки сточных вод: 1, 6, 12, 22 -измерительные лотки с треугольным сливам; 2 --насосная станция; 3- биокоагулятор; 8 -- механические аэраторы; 5 --бункер для песка; 7 --минерализатор-уплотнитель; 9 -- дегельминтиаатор; .10 -- шламонакопитель; 11,-- система водосливов; 13 резервуар; 14 -- ершовый смеситель; 15 - гравийно-песчаный фильтр; 16, 18 -- вторичные вертикальные отстойники соответственно II и I ступеней; 17 -- аэротенк II ступени; 19 -- аэротенк I ступени; 20 -- насос-дозатор; 21 -- станция биогенных веществ; 23 -- первичный вертикальный отстойник; 24 -- илоуплотнитель; 25-- насос; 26 -- станция приготовления обеззараживающих реагентов

Иловая смесь с содержавшем активного ила 3--4 г/л из аэротенка-смесителя непрерывно отводится во вторичный отстойник первой ступени 18.

Осветленная сточная жидкость из вторичного отстойника первой ступени по специальному трубопроводу поступает в аэротенк-смеситель 17 второй ступени. Иловая смесь с содержанием активного ила 0,8--1,5 г/л поступает непрерывно в вертикальный вторичный отстойник второй ступени 16.

Осветленная сточная вода из вторичного отстойника второй ступени при необходимости поступает на доочистку в гравийно-песчаный фильтр 15.

Очищенная по такой технологической схеме вода имеет следующие показатели: рН 7,8--8,0, без запаха, концентрация взвешенных веществ 12--15 мг/л, БПКг 5--3 мг 02/л, ХПК 34--15 мг Оа/л.

Из фильтров сточная вода самотеком поступает в ершовый смеситель 14, в котором перемешивается с дезинфицирующим реагентом, поступающим со станции дезинфицирующих средств 26. .

Из ершового смесителя сточная вода поступает в контактный резервуар 13, в котором выдерживается в течение 30 мин.

Количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, замеряется измерительным лотком 12 с треугольным водосливом. Перед выпуском в водоем очищенная вода насыщается кислородом воздуха, переливаясь через систему водосливов 11.

Избыточный активный ил из вторичных отстойников первой и второй ступеней насосом 25 подается в илоуплотнитель 24. Около 50 % избыточного активного ила из вторичного отстойника первой ступени непрерывно поступает в биокоагулятор 3. В илоуплотнитель также периодически поступает осадок из контактного резервуара. После отстаивания активного ила вода самотеком поступает в лоток перед аэротенком. Уплотненный активный ил из илоуплотнителя 1 раз в смену самотеком поступает в аэробный минерализатор (стабилизатор) уплотнитель 7.

Окисление органических веществ осуществляется микроорганизмами в присутствии кислорода воздуха, подаваемого в массу механическим аэратором 8 дискового типа с вертикальной осью вращения. Механические поверхностные аэраторы установлены в биокоагуляторе 3, аэротенках первой 19и второй 17 ступени аэрационных сооружений и в аэробном минерализаторе-уплотнителе 7. Уплотненная минерализованная смесь активного ила и осадков из первичных отстойников подается в дегельминтизатор 9.

В дегельминтизаторе минерализованная смесь обезвреживается техническим способом. Осадок отстаивается. Вода из дегельмиитизатора самотеком отводится в лоток перед аэротенком, а уплотненный обезвреженный осадок вывозится в отвал-наполнитель, затем используется для удобрения.

Дезинфекция производственно-загрязненных сточных вод в смеси с хозяйственно-бытовыми после их биологической очистки производится для уничтожения патогенной (болезнетворной) микрофлоры с целью предотвращения опасности заражения водоема выпускаемыми в него очищенными сточными водами.

Не производится дезинфекция сточных вод, направляемых для очистки на поля фильтрации и в биологические пруды.

Дезинфекция сточных вод может производиться различными способами, но наибольшее распространение получил способ хлорирования, т. е. введения в сточные воды определенного количества хлора, растворов хлорной извести или гипохлорита натрия. '

Очистка сточных вод спиртовых заводов, работающих на мелассе. Последрожжевую барду и другие сточные воды обычно сбрасывает на поля фильтрации. На рис. 3 представлена разработанная УкрНИИСПом технологическая схема очистки сточных вод на заводах, где последрожжевую барду упаривают или используют для производства кормового концентрата витамина В22.

По схеме предусмотрена механическая очистка бытовых вод от грубых взвешенных загрязнений на решетках 2 и песколовушках 3. Грубые взвеси органического происхождения измельчают в дробилке / и направляют в колодец 17. Очищенные от примеси бытовые воды смешивают в усреднителе 18 с водой от теплообменных аппаратов и технологические

стоки на усреднителя отводятся в колодец /7, куда постукает также избыточный активный - ил, который используется Как на первой, так и на второй ступенях очистки. По схеме в Первичные отстойники 5 насосом 13 из отстойников 7 перекачивают избыточный активный ил второй ступени очистки. После очистки сточных вод в первичных отстойниках их отводят на площадки 4 или подают на высушивание.

Сточные воды из первичных отстойников через 1--1,5 ч направляют в аэротенк-смеситель 6, куда также вводят биогенные элементы. Вместимость аэротенка-смесителя рассчитана на 12--18-часовую обработку сточных вод. Воздух подается из расчета 20--30 на 1 м3 стоков. В аэротенке имеется регенератор активного ила 15. Количество активного ила, возвращаемого с помощью его в аэротейк, регулируют, исходя из того, что концентрация его в очищаемых сточных водах должна быть в пределах 3--3,5 г/л.

После биологического окисления стоки поступают во вторичные отстойники 7, рассчитанные на 2--2,5-часовое пребывание в них стоков. Активный ил направляют из них в колодец 12, затем в первичные отстойники 5, 16 и аэротенк 6.

Очищенная вода после вторичного отстойника имеет следующие показатели: рН 7,8--8,1, содержание: минеральных веществ 350 г/л, общего азота 14--25 мг/л, аммиачного азота 0-- 2,8, нитратов 8--22 мг/л, летучие кислоты, отсутствуют, БПКп 15--20 мг Oil л, цвет желтоватый, исчезающий при разбавлении в соотношении 1:25.

Биологически, очищенные сточные воды из вторичных отстойников поступают в приемный колодец 10, затем в фильтрационную установку 9, в которой происходит отделение активного ила для повторного использования. Уходящие с фильтрационной установки стоки обрабатывают хлором (из расчета 5 г/м3) и отводят насосом 8 в водоем.

Для очистки мелассной барды, содержащей значительное количество органических веществ, рекомендуется трехступенчатая очистка: сначала анаэробное разложение органических соединений, затем биологическое окисление в аэротенках, после чего окончательная очистка в биологических прудах или физико-химическими методами.

Получила применение на мелассных спиртозаводах утилизация послеспиртовой и последрожжевой барды путем упаривания.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

При эксплуатации очистных сооружений спиртовых заводов должны строго соблюдаться инструкции по технике безопасности, разработанные применительно к действующим схеме и оборудованию.

Производственные станции; насосная, хлораторная приготовления гипохлорита натрия -- должны иметь хорошую вентиляцию. Помещения хлораторной и станции приготовления гипохлорита натрия должны быть, изолированы, двери в них должны открываться наружу. Перед входом в хлораторную устанавливается шкаф для хранения противогазов. Рабочий, входящий в хлораторную, должен иметь противогаз. При приготовлении раствора хлорной извести работа ведется, в резиновых сапогах, резиновом фартуке, резиновых перчатках и предохранительных очках.

Все аппараты и механизмы устанавливаются с соблюдением необходимых проходов и оборудуются ограждениями, обеспечивающими безопасную работу обслуживающего персонала. В ночное время каждый агрегат должен хорошо освещаться.

Ремонт аэратора, стабилизатора, илопровода, лотков, аэротенка, отстойников проводится при прекращении подачи сточной воды или иловой смеси, обесточивании агрегата и освобождении соответствующего сооружения от сточной воды. Спускаться в емкость для ремонта и проводить работу в одиночку запрещается. Необходимо соблюдать требования, предъявляемые к работе в емкостях, канализационных колодцах, траншеях, а также в специальных емкостях биологической очистки.