книги из ГПНТБ / Грушко, Я. М. Сточные воды гидролизных заводов и санитарная охрана водоемов

эффективные мероприятия «по усилению охраны водо­ источников от загрязнения промышленными сточными водами»1.

Водные ресурсы СССР огромны. Среднегодовой сток рек составляет 36,3 тыс. км3, т. е. больше, чем в США или в любой другой стране. Но во многих местах, осо­ бенно в районах с развитой промышленностью и боль­ шой плотностью населения, реки загрязняются сточными водами и могут оказаться малопригодными для водо­ снабжения, рыболовства, отдыха и спорта.

В нашей стране меры по охране водоемов от загряз­ нения предусматриваются в народнохозяйственных пла­ нах, отпускаются средства и материалы на строительст­ во очистных сооружений канализации. Специалистытехнологи производства и химики разрабатывают ряд мер по уменьшению загрязнения водоемов (утилизация вредных отходов в самом производстве, уменьшение ко­ личества сточных вод, применение водооборота и т. п.); проводятся важные инженерные мероприятия по очистке сточных вод (А. И. Жуков, 1962).

По данным Н. А. Алексеевой и соавторов (1967), только в 1966 г. в нашей стране введено в эксплуатацию 1125 сооружений по очистке сточных вод мощностью 5,8 млн. м3 в сутки, объем загрязненных стоков снизился на 3,3 млн. м3, 25% сточных вод подвергается рецирку­ ляции.

Разработана Генеральная схема комплексного исполь­ зования водных ресурсов нашей страны Гидропроектом имени С. Я- Жука. Необходимы дальнейшие меры борь­ бы с загрязнением водоемов сточными водами.

Но и в нашей стране развитие промышленности, пот­ ребляющей большое количество воды для технологиче­ ских целей с последующим сбросом сточных вод с отхо­ дами производства, рост благоустройства городов, обе­ спеченных водопроводом и канализацией, применение ядохимикатов в сельском хозяйстве и поступление их в реки с поверхности почвы с ливневыми и талыми водами

бытовых и промышленных, в СССР составляет 30 млн, м3. К 1980 г. предусматривается увеличение промышленной

10

увеличения количества сточных вод также в несколько раз. А. И. Львович (1963), отмечая возрастающее за­ грязнение наших рек, указывал, что в маловодный год кратность разбавления сточных вод с речной водой составляет в центральных районах РСФСР 13,6 раза, на Северном Кавказе — 5,8 раза, на Украине — 1,2 раза.

Следвательно, если исходить из допустимой полной биохимической потребности в кислороде (БПКполн) воды в водоемах 3 мг О2л и фактического даже после так называемой полной очистки 15—20 мг О2 л, потре­ буется разбавление даже идеально очищенных сточных вод примерно в 5 раз, а в ряде мест это уже невозможно, поэтому важнейшей задачей в борьбе с загрязнением водоемов является очистка сточных вод.

Но нужно учитывать, что строительство и эксплуата­ ция очистных сооружений требуют огромных затрат. Стоимость строительства таких сооружений составляет примерно 50 руб. одного 1 м3 мощности и эксплуата­ ция — 5 руб. Следовательно, для борьбы с загрязнени­ ем водоемов наряду с очисткой сточных вод необходимо использовать и другой не менее важный метод уменьше­ ния степени загрязнения стоков — утилизацию в процес­

в самом производстве, а не загрязнять ими реки.

Для уменьшения загрязненности водоемов необходи­ мо принимать меры к уменьшению количества жидких

шое количество воды. Так, по официальным данным, опубликованным в США в 1963 г.1, на каждую тонну продукции потребляют воды в кубических метрах: алю­ миниевые заводы — 7267, предприятия по производству бутадиена — 1211, вискозные фабрики — от 75 до 132, целлюлозные заводы и бумажные фабрики — от 190 до

p. 734—736.

11

По данным В. А. Покровского (1966), количество сточных вод в кубических метрах на каждую тонну про­ дукции составляет для предприятий по производству капрона 2500, производству шелка — от 1000 до 1500, целлюлозы и бумаги — от 350 до 600.

Для борьбы с загрязнением водоемов нужны комп­ лексные мероприятия, особенно утилизация предприя­ тиями вредных отходов, ранее сбрасываемых в канали­ зацию, использование городских сточных вод в сельском хозяйстве, уменьшение путем рациональной технологии и применения водооборота количества потребляемой воды и сбрасываемых сточных вод, их очистка и дезин­ фекция, меры против загрязнения водоемов ядохимика­ тами.

В разработке этих мероприятий должны участвовать гигиенисты и санитарные врачи.

Важное значение санитарной охраны водоемов от за­ грязнения подчеркивали основоположники отечествен­ ной гигиены А. П. Доброславин (1874) и Ф. Ф. Эрисман (1884). Крупный вклад в разработку гигиенических тре­ бований и норм в области водоснабжения населенных мест внесли советские гигиенисты Г. É. Хлбпин (1930) и А. Н. Сысин (1940), а также биологи, работавшие в Научно-исследовательском институте общей и комму­ нальной гигиены имени А. Н. Сысина Академии меди­ цинских наук СССР, С. Н. Строганов (1939) и С. М.

Драчев (1945).

В связи с развитием в нашей стране химической про­ мышленности возникла необходимость научного гигиени­ ческого обоснования предельно допустимых концентра­

численные исследования, направленные на изучение вредного действия на организм и водоемы разных хими­ ческих веществ. Результаты этих исследований находят отражение в санитарном законодательстве. В последние годы проводится также изучение комбинированного действия нескольких веществ на организм теплокровных животных и на водоемы, разрабатываются методики оп­ ределения в воде и сточных водах нормируемых хими­ ческих веществ.

Итоги научных исследований гигиенистов по санитар­ ной охране водоемов и задачи на ближайшие годы

12

Основными видами продукции гидролизных заводов являются этиловый спирт, кормовые (белковые) дрож­ жи и фурфурол. В зависимости от вида основной продук­ ции гидролизные заводы называются гидролизно-спир­ товыми, гидролизно-дрожжевыми, гидролизно-фурфу- рольными. Если на заводе выпускается одновременно два вида основной продукции, то в название завода включаются оба вида, например спирт — дрожжи и фурфурол — дрожжи.

В начале развития гидролизной промышленности строились ТОЛЬКО' заводы спиртового профиля, при этом единственным видом их продукции был этиловый спирт. В дальнейшем, когда была освоена комплексная схема переработки сырья за счет утилизации отходов, стали выпускаться дополнительные продукты: дрожжи, фур­ фурол, углекислота (жидкая и твердая).

Возросшие потребностй народного хозяйства в кормо­ вых дрожжах и фурфуроле не могли быть удовлетворе­ ны за счет относительно небольших их количеств, полу­ чающихся попутно со спиртом. На большинстве гидро­ лизных заводов начали увеличивать мощность гидролиз­ ных отделений и дополнительно получаемый гидролизат применять для выработки дрожжей. Теперь на этих за­ водах получают спирт и дрожжи.

Основным направлением дальнейшего развития гидро­ лизной промышленности будет строительство завода дрожжевого профиля и в меньших масштабах — фур- фурольно-дрожжеврго.

Для производства спирта обычно применяют древеси­ ну хвойных пород с примесью (до 30—40%) древесины лиственных пород. Для производства дрожжей исполь­ зуют древесину хвойных и лиственных пород и расти­ тельные отходы сельского хозяйства — подсолнечную лузгу, кукурузную кочерыжку, хлопковую шелуху и др. Для производства фурфурола могут быть применены

14

все эти виды сырья, за исключением древесины хвойных пород.

Химический состав сырья гидролизных заводов. При­ меняемые в качестве сырья для гидролиза растительные

Количество лигнина в зависимости от вида раститель­ ного материала изменяется от 21 до 30%, а полисахари­ дов вместе с полиуроновыми кислотами — от 60 до

70%.

Лигнин после проведения процесса гидролиза в основ­ ном остается в виде нерастворимого остатка — техни­ ческого лигнина. Часть лигнина (5—10%) переходит в раствор, составляя основную часть (70—85%) взвешен­ ных веществ, содержащихся в производственных сточ­ ных водах. Количество лигнина, переходящего в раствор, больше при переработке однолетних растений и древеси­ ны березы, чем при переработке древесины хвойных пород.

В процессе гидролиза древесины в сточные воды по­ ступают органические вещества, лигнин, фурфурол и метиловый спирт.

Технология производства спирта. Технологическая схема производства спирта слагается из следующих опе­ раций: гидролиз сырья с получением раствора сахаров (гидролизата), охлаждение гидролизата, подготовка гидролизата к .брожению, спиртовое брожение, выделе­ ние,- укрепление и очистка спирта (схема 1).

К числу загрязненных стоков при-^отдельных техноло­ гических процессах производства спирта на гидролизных

15

ляет 0,04—0,08 м3 на 1 т асд, БПКб его составляет 26,4 — 27 г Ог/л. Кроме этого, имеет место сток, образующийся при промывке деталей сепараторов, в количестве 0,5— 1,3 м3 на 1 т асд с БПКб 0,4—0,5 г Ог/л.

В сточные воды поступает лютерная жидкость из бражной колонны (барда); последняя содержит пример­ но 35—40% всей суммы органических веществ, перешед; ших в гидролизат. Количество барды составляет 14— 16 м3 на 1 т асд при БПКэ 11 г Ог/л.

на 1 т асд. Из этого количества 13—15 м3 передается на гидролиз и 1,5—2 м3 — во вспомогательный корпус. От спиртового производства в канализацию сливается 20—30 м3 условно чистых вод на 1 т асд. Общее коли­ чество промышленных стоков составляет 40—60 м3 на 1 т асд.

Сопоставление реличин загрязнений, удаляемых с тем или иным стоком, также дано в табл. 2.

Мы видим, что основная часть органических соедине­ ний, содержащая 70—80% редуцирующих веществ, вы­ водится из цикла спиртового производства с бардой бражных колонн.

Следующим по степени загрязнения сточных вод явля­ ется конденсат решоферов и поверхностных конденсато­ ров вакуум-охладительной установки, содержащий боль­ ше половины летучих веществ, находившихся в гидроли­ зате. В частности, в конденсатах содержится 70—75% фурфурола от его количества в гидролизате.

В настоящее время на гидролизных заводах всю бар­ ду бражных колонн используют для выработки кормовых белковых дрожжей. На ряде гидролизных заводов из конденсатов паров самоиспарения методами ректифи­

18

кации извлекают фурфурол и так .называемую головную фракцию. На некоторых гидролизных заводах лютер спиртовой колонны передают в дрожжевой цех, где его перерабатывают совместно со спиртовой бардой.

Таким образом, на гидролизных заводах при производ­ стве спирта в сточные воды поступают органические ве­ щества (БПКб их составляет 9000 мг О2/л и ХПК — 12730 мг О2/л), взвешенные вещества (гипс, лигнин, остатки мертвых дрожжей), кислоты, фурфурол, мета­ нол, сивушные масла, скипидар.

Технология получения дрожжей из барды спиртового производства. Технологическая схема производства дрожжей из спиртовой барды состоит из следующих операций: подготовка барды, процесс выращивания дрожжей, выделение, промывка, сгущение, сушка и упаковка (схема 2).

Подготовка барды заключается в охлаждении ее до температуры 32—34° и в осветлении методами осажде­ ния. Последняя операция осуществляется только на не­ которых заводах, но и там применяемая аппаратура (отстойники) далека от совершенства.

Охлаждение производится на теплообменниках плас­ тинчатого типа. Теплообменники поочередно останавли­ вают (примерно один раз в сутки) для промывки ще­ лочью. Перед щелочением барда должна вытесняться из теплообменника водой или воздухом. Вытесненная барда должна быть возвращена в производственный цикл. При несоблюдении этого правила в канализацию с этим стоком может поступить 0,30—0,46 кг органиче­ ских веществ (по БПК5) в расчете на 1 т асд. Осадок, выделяемый при осветлении барды, не должен поступать в канализацию. Его нужно удалять вместе со шламом, получаемым в отстойниках нейтрализата.

Дрожжи выращивают непрерывным способом в дрож­ жерастительных аппаратах. Отводимая из аппарата от­ работанная жидкость, содержащая дрожжи (последрожжевая бражка), направляется во флотатор для разделения потока на две фазы. Пенная фаза содержит почти все дрожжи (98—93% их общего количества), поступившие во флотатор дрожжерастительного аппа­

рата.

Концентрация дрожжей в полученной после сжижения пены жидкости составляет 70—120 г/л (считая на прес­ сованные дрожжи с влажностью 75%). Суспензия по-

19