книги из ГПНТБ / Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов

Осадок удаляют из отстойника грейферным краном или другим механизмом. Уловленный осадок направля­ ют в технологический процесс или на обезвоживание.

Схему механической очистки производственных сточ­ ных вод в напорных гидроциклонах, показанную на рис. 64, можно применять при очистке оборотных сточ-

гель; 6 — камера реакции; / — отстойники; 8 — насосы

Рис. 40. Схема биологической очистки сточных вод в естественных условиях;

ных вод систем мокрой очистки воздуха или при пред­ варительной очистке производственных сточных вод.

Типичная схема биологической очистки сточных вод в естественных условиях приведена на рис. 40. Этой схе­ мой предусмотрена предварительная механическая очи­ стка с переработкой уловленного из сточных вод осадка. Схему можно применять при наличии поблизости боль­ ших территорий для размещения полей орошения или

112

полей фильтрации. Обеззараживания сточных вод в этой схеме не требуется.

Наиболее простая схема очистных сооружений пол­ ной биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях показана на рис. 41. Ее применяют для населенных пунктов или небольших предприятий,

выпускающих сточные воды, аналогичные по составу бытовым.

Схемы оборотного водоснабжения и очистки сточных вод приведены в-главе III. В отдельных случаях приме­ няют и другие сх^мы очистки сточных вод. Во всех схе­ мах, в которых предусмотрен сброс стоков в водоем, должны учитываться требования, изложенные в Прави­ лах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами [ 10].

7.ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ЗА РУБЕЖОМ

Взарубежной литературе не приводятся сведения по очистке сточных вод огнеупорных заводов. Поэтому ниже дается описание обработки сточных вод, содержа­ щих неорганические взвешенные и растворимые веще­ ства, аналогичные веществам сточных вод огнеупорных заводов.

Сточные воды должны подвергаться обработке физи­ ческими методами, такими как осаждение и фильтрация

сприменением в случае необходимости коагуляции [61].

ВСША сточные воды, содержащие взвешенные вещест­ ва, очищаются физическими (отстаивание и фнльтра-

ция) и химическими (химическое осаждение) методами [62], причем в качестве коагулянта применяются квас­ цы или известь с дозой 200—400 мг/л.

Для удаления взвешенных веществ сточную воду пропускают или через пористую перегородку, или через зернистую фильтрующую среду. Представляет интерес сброс сточной воды под землю вдоль морского побе­ режья, что предотвратит вторжение морской воды и явится дополнительным источником питания свежей водой.

Для удаления твердых веществ из воды применяют следующие способы: фильтрацию с диатомовой землей, химическую очистку, системы с различными фильтра­ ми. Самым эффективным способом очистки является процесс с применением диафрагмы [63]. В литературе [64] приводится описание механических и химических методов очистки сточных вод от взвешенных веществ. Нерастворенные компоненты сточной воды могут быть выделены по законам механики. Удаляемые вещества не влияют на химический состав воды, поэтому в сточ­ ной воде не образуется каких-то новых химических сое­ динений.

Химический метод основывается на взаимодействии компонентов сточных вод с определенными химически­ ми реагентами. При действии химических реагентов на компоненты стока могут возникать растворимые, оста­ ющиеся в сточной воде, или нерастворимые, удаляемые механическим способом продукты.

Влитературе [65] приводится описание удаления взвешенных веществ путем коагуляции известью или сернокислым алюминием, флокуляции при добавлении полимера, отстаивания, процеживания через сетки и быстрого фильтрования через песок.

ВАнглин на автомобильном заводе Форда в Дагенхейме сточные воды, загрязненные взвешенными веще­ ствами, подвергают отстаиванию, коагуляции и фильт­

рованию через скорые песчаные фильтры, после чего направляют на производство для вторичного использо­ вания [66].

Для очистки сточных вод предприятий черной ме­ таллургии Чехословакии в некоторых установках при отстаивании применяют коагулянты [67].

В Рурском бассейне (ФРГ) для очистки сточных вод рудников, рудообогатительных фабрик и вод от про­

114

мывки угля начали применять дисковые фильтры, обтя­ нутые перлоновой сеткой, которая задерживает загряз­ нения размером в несколько микрометров [68]. Приме­ няют также барабанные фильтры, по конструкции подобные микрофильтрам с сеткой из нержавеющей стали.

Как средство улучшения качества загрязненных сточных вод ранее использовались медленные песчаные фильтры. В дальнейшем была разработана так называе­ мая скорая фильтрация. При этом процессе требуется предварительная обработка загрязненной воды хими­ ческими реагентами, коагуляция и отстаивание.

Скорость фильтрации была повышена до 7,5—1 0 м3/ч на 1 м2. В ФРГ были созданы высокоскоростные фильт­ ры, не требующие применения химических реагентов. Использование более крупной фильтрующей среды по­ зволило повысить скорость фильтрации до 10—20 м3/ч на 1 м2. Такие фильтры широко применяют в Европе и Японии для промышленных целей [69, 70].

Фирма «Юнайтед Стейтс стал» (США) разработала новый весьма эффективный процесс фильтрации про­ мышленных сточных вод, известный под названием сверхскоростной фильтрации, или фильтрации с глубо­ кой постелью. При этом процессе скорость фильтрации может составлять 35—100 м3/ч на 1 м2. Такой процесс обычно служит для вторичной очистки сточных вод с со­ держанием взвешенных твердых частиц 100—300 мг/л и позволяет уменьшить содержание взвешенных частиц ниже 5 мг/л [71, 72]. Стоимость фильтрационной уста­ новки находится в пределах 130—220 долл, из расчета на 1 м3/ч для малых установок (до 2500 м3/ч).

Общие эксплуатационные затраты с учетом аморти­ зации, энергии и ремонтов составляют 1—2 цента на очистку каждых 250 м3/ч сточных вод в зависимости от скорости фильтрации и размеров установки. Первая ус­ тановка сверхскоростной фильтрации была пущена в августе 1966 г. на заводе фирмы «Ниппон Кокан»

вг. Фукуяма (Япония). Подобная установка построена

вСША на одном из заводов фирмы «Юнайтед Стейтс стил». Фирма «Нептун Микрофлок» нашла, что трубы небольшого диаметра являются эффективным средст­ вом осветления сточных вод. Продольный поток, проте­ кающий по трубе диаметром несколько дюймов, теоре­ тически обеспечивает оптимальные гидравлические ус­

ловия осаждения взвеси1. Например, при прохождении воды через трубу диаметром один дюйм и длиной 1,2 м со скоростью 0,05 л/мин на 1 см21 поперечного сечения число Рейнольдса равно всего 24, при этом обеспечива­ ются условия, аналогичные условиям при поверхност­ ном потоке, имеющем скорость 115 л/(мин-см2). Труб­ чатые осветлители эксплуатируются на многих сооруже­ ниях по очистке сточных вод и дают отличное осветление воды при времени отстаивания менее 10 мин. Использу­ ются два положения труб: горизонтальное п с большим наклоном.

При горизонтальном положении труб взвешенные ве­ щества отлагаются на дне и периодически удаляются. Если наклон труб достигает 45—60°, то взвешенные вещества, оседающие в трубках, непрерывно удаляются самотеком-. Взвешенные вещества оседают на дно тру­ бы, а затем удаляются из нее в результате сползания по дну. Создается поток, в котором оседающие на дно трубы частицы увлекаются направленной к низу струей концентрированных взвесей, которая способствует сли­ панию (агломерации) частиц. Принципиально установ­ ку труб под большим углом можно совместить с меха­ нической системой для сбора осадка в существующем или вновь проектируемом осветлителе любого размера для двухили трехстадийной очистки воды. Блоки труб, изготовленные из пластмасс, можно легко устанавли­ вать в емкостях различной формы, чтобы повысить производительность или эффект работы существующих отстойников, а также снизить стоимость н размеры но­ вых отстойников.

Представляет интерес проект завода в США для регенерации питьевой воды из сточных вод с полным прекращением их сброса в водоемы [73].

Технологические схемы завода в будущем для реге­ нерации воды последовательного исполнения (а) и па­ раллельного (б) приведены на рис. 42. Очистка сточ­ ных вод и производственной чистой воды будет осуще­ ствляться в едином замкнутом цикле, в будущем исчез­ нет грань между очисткой сточных вод и получением питьевой воды. Из водооборотного цикла будут исклю­ чены реки или озера, которые в современных системах являются приемниками сточных вод, будет решена про­

1 Проспект № 724 фирмы «Neptune Microfloc», США, 1968, Бюл. NKL-4512.

116

блема охраны поверхностных водоемов от загрязнения. Между тем водооборотный цикл не будет находиться под угрозой дополнительного загрязнения со стороны поверхностных вод. По ориентировочным данным,

6

Рис. 42. Очистка сточных вод в будущем:

1 — механическая очистка; 2 — биологическая очистка;

9 — дистилляция

удельные затраты на параллельную схему будут ниже и составят около 10 центов на 1 м3; при последовательной схеме они составляют 12,5 цента на 1 м3.

1

Г л а в а III

ОБОРОТНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ1

1. ОБОРОТНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Строительство новых предприятий с одновременным завершением начатого технического перевооружения действующих заводов огнеупорной промышленности

117

Приведет к увеличению потребления воды. Во многих случаях водоемы не в состоянии удовлетворить этим по­ требностям. Поэтому приходится устраивать оборотные системы водоснабжения.

Большая часть потребляемой для производственных нужд воды используется для целей охлаждения. Рас­ ход охлаждающей воды зависит от ее температуры и ме­ няется по сезонам года. При большом нагреве расход охлаждающей воды уменьшается. Однако это может привести к выпадению из воды солей, в первую очередь солей карбонатной жесткости (бикарбонатов кальция и магния). Может происходить выпадение солей посто­ янной жесткости (CaS04 и др.). Выпадение солей вы­ зывает ухудшение условий теплопередачи. Увеличение расхода охлаждающей воды приводит к уменьшению опасности выпадения солей, но это может оказаться не­ экономичным. Допустимую величину нагрева воды в каждом отдельном случае можно определить расчета­ ми, например из уравнения равновесного насыщения СаСОз. Содержание взвешенных веществ в воде оказы­ вает влияние на выпадение солей, с увеличением содер­ жания взвеси происходит более интенсивное выпадение солей с образованием накипи.

Вода, используемая для охлаждения, часто лишь нагревается, но не загрязняется или мало загрязняется. Это обстоятельство дает основание осуществлять обо­ рот воды — охлаждать ее в специальных сооружениях и использовать снова для тех же целей. В оборотных системах водоснабжения воду можно охлаждать в брыз­ гальных бассейнах, охладительных прудах и градирнях.

Брызгальные бассейны просты в строительстве и экс­ плуатации и не требуют больших затрат на их сооруже­ ние. Но их охлаждающая способность зависит от на­ правления и скорости ветра, а следовательно она — сравнительно низкая. Поэтому применение брызгальных бассейнов не может быть рекомендовано в районах с продолжительными штилями в летнее время. Потери воды в брызгальных бассейнах больше, чем в градир­ нях, что обусловлено большим уносом брызг ветром. Туманообразование и возможность обмерзания окружа­ ющих зданий, железных дорог и проездов требуют рас­ положения бассейнов на значительных расстояниях от прочих сооружений. Это приводит к удлинению комму­ никаций и увеличению занимаемой площади. Необхо­

118

При расположении площадки завода вблизи естест­ венного водоема или реки, на которых уже созданы или имеются благоприятные условия для сооружения водо­ хранилища, следует применять охладительные пруды. В некоторых случаях может оказаться целесообразным создание искусственного пруда с подкачкой в него воды из водоема. Охладительные пруды могут обеспечить в течение значительной части года более низкие темпе­ ратуры охлаждения воды по сравнению с брызгальными бассейнами и градирнями. Нет необходимости в раз­ брызгивании воды и подаче пополнения в оборотный цикл. Однако пруды-охладители требуют большой пло­ щади и значительных капитальных затрат на их строи­

лаждения воды близки к брызгальным бассейнам. Эф­ фект охлаждения в них также зависит в большей степе­ ни от силы ветра. Простота конструкции и невысокая строительная стоимость являются их достоинством. Сравнительно низкий охладительный эффект — недо­ статок брызгальных градирен.

Открытые капельные градирни обладают значитель­ но большей охладительной способностью, чем брыз­ гальные. Их можно рекомендовать для компрессорных станций и других небольших установок, нетребователь­ ных к постоянству температуры охлаждающей воды. Ориентировочная нагрузка на 1 м2 оросителя открытой брызгальной градирни составляет от 1,5 до 3 м3 воды в час, для открытой капельной — от 2 до 4 м3 в час, в за­ висимости от местных климатических условий и требуе­ мой температуры охлажденной воды или для охлажде­ ния 1 м а/ч требуется в среднем: для открытых брызгаль­ ных градирен от 0,6 до 0,35 м2 площади и для открытых капельных — от 0,5 до 0,25 м2.

Башенные градирни применяют при повышенных требованиях к температурам охлажденной воды. Этот

119

тип градирни обладает большей и более устойчивой ох­ лаждающей способностью, чем открытые градирни, что обусловлено наличием тяги воздуха, создаваемой баш­ ней. Расстояние от этих градирен до производственных

градирен. Эксплуатация обходится дорого, много за­ труднений вызывает обмерзание градирен в з и м и й пе­ риод. Поэтому при выборе размеров градирен необхо­ димо учитывать условия их работы зимой. Малые гид­ равлические нагрузки должны быть не менее 3 м3 на 1 м2 оросителя в час для капельных и 4—5 м3 для пленочных градирен. В случае меньших нагрузок необходимо пре­ дусматривать возможность отключения центральной ча­ сти градирни с тем, чтобы повысить плотность орошения на периферийной части.

На зимний период при отключении градирни необ­ ходимо предусматривать отепление бассейнов. От каче­ ства воды, поступающей на охладитель, зависит выбор типа оросителя. Для чистой воды рекомендуется приме­ нять пленочный ороситель, позволяющий при той же охлаждающей способности повысить в 1,5—2 раза гид­ равлическую нагрузку по сравнению с нагрузкой в ка­ пельном оросителе. Капельный ороситель целесообраз­ но применять в том случае, если в охлаждаемой воде присутствуют взвеси в сочетании с нефтепродуктами или маслами.

Башенные брызгальные градирни имеют недостаточ­ ную поверхность охлаждения, создаваемую разбрызги­ ванием воды соплами и более низкую охлаждающую способность, чем градирни с капельным и тем более пленочным оросителем. Для башенных градирен сред­ ние гидравлические нагрузки на 1 м2 площади брызгального, капельного и пленочного оросителя составля­ ют соответственно 3, 4 и 6 м3/ч, или на 1 м3 расхода ох­ лаждаемой воды требуемая площадь орошения состав­ ляет 0,3; 0,25 и 0,16—0,14 м2/ч.

Наиболее совершенным типом охладителя, обеспечи­ вающим устойчивое и наиболее глубокое охлаждение воды и позволяющим регулировать температуру охлаж­ дения воды, является вентиляторная градирня. Во всех случаях, когда технологический процесс требует пода­ чи охлаждающей воды с минимальной температурой;

120