книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов

Эксплуатация установок биохимического обесфеноливания сточных вод 455

Лабораторный контроль за биохимическим

обесфеноливанием сточных вод

Объем и методика лабораторного контроля за механической очисткой сточных вод в смолоотстойнике и маслоотстойнике были приведены в гл. VIII, п. 2 и 9.

Содержание фенолов определяют в сточных водах

йодометрическим (при концентрации более 30 мг/л) и колори­

метрическим методами с диазопаранитроанилином (при кон­ центрации до 50 мг/л), как указано в гл. VIII, п. 10.

Окисляемость (понимается количество кислорода, иду­ щее на окисление органических веществ, растворенных в 1 л во­

ды) определяют (приближенно) перманганатным методом и вы­ ражают числом милиграммов перманганата калия (КМпО4),

требуемого для окисления 1 л сточной воды или в условном пере­

окисляемости пользуются для сравнительной оценки различных сточных вод и глубины их очистки по степени загрязненности этих вод органическими веществами.

Биохимическое пят и суточное (БПКз) и двадца­ тисуточное (БПК20) потребление кислорода. Ис­ следуемую сточную воду после ее двухчасового предваритель­ ного отстаивания (с целью освобождения от взвешенных ве­ ществ), разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве,

чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для

полного окисления всех органических веществ сточной воды.

Определив содержание растворенного кислорода в полученной

смеси, ее оставляют стоять в закрытой склянке на 5 или 20 су­ ток (период инкубации, который длится до начала явной нитри­ фикации), определяя содержание кислорода по истечении каж­ дого из перечисленных выше периодов времени. Уменьшение ко­ личества кислорода в воде показывает, сколько его за это время пошло на окисление органических веществ сточной воды. Это количество, отнесенное к 1 л сточной воды, и является биохими­ ческим потреблением кислорода сточной водой за данный про­ межуток времени (БПКз, БПКао).

Химическое потребление кислорода (ХПК)—

понимается общая окисляемость сточной воды, которая отражает содержание в ней и органических и неорганических восстанови­

телей.

ХПК определяют йодатным методом, разработанным ВНИИ ВОДГЕО Йодат калия в сернокислом растворе при опре­ деленной концентрации серной кислоты количественно окисляет

1 Лурье Ю. Ю. и Рыбников А. И. Химический анализ производ­ ственных сточных вод. Госхимиздат, 1958.

456 Эксплуатация сооружений для очистки производственных сточных вод

органические вещества. При этом углерод органических соеди­ нений переходит в углекислый газ, азот превращается в сульфат аммония, сера — в серную кислоту, фосфор — в фосфорную кислоту.

Кислород, входящий в состав органических соединений, рас­

ходуется на окисление этих веществ, а недостающее количество кислорода отнимается от йодата калия, согласно уравнению

21 Оз + 2Н' = /2 + Н2О + 50.

Количество израсходованного на это окисление йодата калия показывает общую окисляемость сточной воды, которая отра­ жает содержание в ней органических и неорганических восста­ новителей. Практическое использование результатов определения ХПК состоит в том, что разность ХПК—БПКго может служить показателем прироста микробиальной среды (ила). Для бытовых сточных вод эта разность не имеет существенного значения, так как БПКго бытовых сточных вод составляет 86% от ХПК, однако фенольные сточные воды имеют ХПК, превышающую БПКго на

49,1%.

Определение окисляемости, БПК и ХПК следует делать по методике, приведенной в специальной литературе.

§ 12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРУДОВ-ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ (ШЛАМОЗОЛОНАКОП ИТЕЛ ЕЙ)

После возведения основной ограждающей дамбы (гл. VI) на­ чинается эксплуатация пруда-осветлителя (шламозолонакопи-

теля): намыв шламов или золы на верховом откосе дамбы, пос­ тепенное увеличение высоты ограждающих дамб по мере накоп­ ления шлама в пруду и регулирование уровня воды в нем. Спо­ собы намыва шламов или золы и увеличения высоты дамб были описаны в гл. VI.

Необходимо иметь в виду, что в процессе эксплуатации отвер­ стия в насадках распределительных труб засоряют щепой,

галькой и другими предметами, транспортируемыми вместе со шламом и осадком в шламозолонакопитель. Работники, наблю­ дающие за процессом намыва, должны немедленно прочищать

засоренные отверстия металлическими крючками. Для этого до­ ступ к распределительному трубопроводу должен быть всегда свободен; это необходимо и для облегчения монтажа и демон­ тажа трубопровода и желобов.

В процессе эксплуатации могут иметь место следующие де­ фекты в сооружениях узла пруда-осветлителя (шламозолонако-

пителя):

1) обводнение нижнего бьефа в результате выхода фильтра­

ционного потока воды;

2)разрушение верхового откоса плотины при волнении во­

ды ветром;

3)оползание низового откоса из-за недостаточной защиты его от размыва и других причин;

4)утечка воды через недостаточно уплотненные швы в гале­

рее донного водоспуска;

5)разрушение каменной отмостки верхового откоса льдом в зимний период.

Все эти дефекты устраняют работники службы эксплуатации.

Эксплуатацией шламохранилища должен ведать мастер, тех­ ник по образованию или практик с достаточным стажем работы в области водоснабжения. В распоряжении мастера должен быть штат, необходимый для проведения работ по намыву шламов, наращиванию высоты ограждающих дамб и регулированию уров­

ня воды.

Регулирование уровня воды в пруду

При выборе уровня воды в пруду следует учитывать ряд соображений.

В период намыва ограждающей дамбы необходимо поддер­ живать в пруду-осветлителе достаточно высокий уровень воды, при котором из шлама осаждается наибольшее количество крупнозернистого материала вблизи дамбы. Мелкозернистые и глинистые фракции сносятся потоком с экрана в чашу шла­ мозолонакопителя. При просушке намытого экрана (перед перемещением из него материала для устройства пионерных дамб), наоборот, уровень воды в водоеме по соображениям удобства работ по устройству пионерных дамбочек должен быть как можно ниже.

При встрече с поверхностью воды в пруде поток, стекающий

сдамбы, теряет свою скорость, твердые частицы, находящиеся

впотоке, начинают осаждаться в неподвижной воде. Поэтому

чем ближе к дамбе урез воды, тем меньше ширина намываемого экрана, больше его уклон и быстрее намывается данный уча­

сток экрана.

С другой стороны, уровень воды в пруду должен поддержи­ ваться на такой высоте, чтобы были созданы условия, обеспе­ чивающие наилучшее осветление воды. Для наиболее эффек­ тивного осаждения взвешенных частиц уровень воды должен быть минимальным. Однако, если над выпавшим осадком небольшой слой воды, то при ветреной погоде осадок взмучи­ вается. Кроме того, в зимнее время вместе с водой промерзают и верхние слои осадка.

При изменении уровня воды в пруду изменяется и фильтра­ ция воды через дамбу. При повышении уровня воды фильтра­

458 Эксплуатация сооружений для очистки производственных сточных вод

ция усиливается. При выходе линии депрессии выше дренаж­ ной призмы низовой откос переувлажняется, появляется опас­

на низовом откосе и расслоение тела дамбы. Зато при чрезмер­ ном низком уровне воды и, как следствие этого, недостаточном увлажнении низового откоса понижается механическая связь между частицами, образующими его грунт, и низовой откос

может осыпаться до угла естественного откоса.

Вокруг дамбы при ветренной погоде образуются облака пыли.

Практика эксплуатации показывает, что, учитывая все выс­ казанные выше соображения, уровень воды в шламозолонакопителе должен быть к ледоставу (к зиме) на 1 м ниже отмет­ ки гребня дамбы (если есть верховой экран), считая от верха льда. Летом уровень воды может быть более высоким, но не выше чем 0,5 м до гребня, что необходимо для обеспечения сохранности дамбы.

Уровень воды регулируют соответствующим расположением порога окон водосливных колодцев. Если надо повысить уро­ вень, в пазы окон вставляют доски соответствующих размеров;

если надо понизить уровень, доски вынимают. Глубина воды перед водосборным колодцем должна быть не менее 0,5 м.

Особенности эксплуатации прудов-осветлителей

(шламозолонакопителей) в разное время года

В летний период основной задачей при эксплуатации шла­ мозолонакопителей является создание путем повышения ограж­

мелочь и т. п.). Для ускорения намыва грунта, состоящего из тяжелых фракций, рекомендуется при выпуске на откос дамбы потока шлама разделять его на максимальное число струй.

С прекращением летних работ (насыпки ограждающих дамб и намыва верховых экранов) образованный в шламозолонакопителе свободный объем следует заполнить водой, прекра­ тив сброс излишков воды или перекачав воду из источника.

В зимний период верховой экран и ’наращивание огражда­ ющих дамб в северных районах не намывают. Ограничивают­ ся лишь укладкой шламов под лед в воду путем сосредоточен­ ного выпуска шлама в полынью, образующуюся при растапли­

вании льда теплом шламов. В случае намыва шлама на лед

в районах с суровым климатом шламы растекались бы по ледя­

ному покрову и промерзали бы вместе с водой на такую глуби­ ну, что не могли бы оттаять летом. Поэтому в накопителе мог­

ли бы образоваться зоны, где мерзлота никогда не исчезла бы;

такие зоны бесполезно занимали бы большой объем шламозолонакопителя. При укладке же шламов зимой под лед и при правильной эксплуатации шламозолонакопителя работа шламохранилищ зимой протекает так же, как и летом, как это показывает, например, опыт уральских и сибирских рудообога­ тительных фабрик. Лед, покрывающий поверхность шламозо­ лонакопителя, предохраняет воду от дальнейшего охлаждения. Это создает нормальные условия для осаждения шламов зимой

мятся к максимальному разделению основного потока пульпы на большое число струй, то зимой этот способ не может быть рекомендован, так как разделение потока увеличивает охлаж­ дение шламов, поступающих в накопитель. При сильном же охлаждении температура их может оказаться недостаточной для

того, чтобы растопить ледяной покров в месте выпуска шлама.

Поэтому зимой предпочитают сбрасывать шламы в накопитель сосредоточенным потоком, периодически меняя местоположение

поддержания температуры воды в пруде в таких пределах, что­

замерзая в нем и в дренажной трубе. В период особенно низких температур воздуха температура осветленной воды также зна­

чительно' понижается, особенно в места перелива ее в колодец. В такие периоды для предупреждения намерзания осветленной воды на стенках колодца следует закрывать все его окна за исключением тех, через которые происходит перелив воды. Для предотвращения переохлаждения осветленной воды в месте перелива ее через сливные окна целесообразно устанавливать

460 Эксплуатация сооружений для очистки производственных сточных вод

и том же уровне, так как при снижении уровня уменьшается объем, доступный для укладки шламов. Весенний период явля­ ется наиболее опасным для шламозолонакопителей, имеющих намывные дамбы, которые легко могут быть размыты при подъ­ еме уровня воды выше отметки гребня насыпной дамбы за счет притока воды от таяния снегов. Поэтому ни при каких обстоя­

тельствах нельзя допускать даже незначительного перелива воды через гребень дамбы. До наступления таяния снега уро­ вень воды в пруде-шламозолонакопителе необходимо понизить

до минимального. Последний определяется обьемом воды, кото­ рый нужно оставить под ледяным покровом, чтобы можно было укладывать шламы под лед в течение 15—20 дней (в слу­ чае задержки таяния). Освобожденный объем выше минималь­ ного уровня является резервом на случай чрезмерного прито­

ка воды. Чем больше резервный объем в пруде весной, тем меньшую опасность представляет весеннее таяние снегов для шламозолонакопителя и других сооружений. Все сливные окна, расположенные выше уровня воды, должны быть открыты, а дверцы их закреплены так, чтобы их не могло случайно захлопнуть ветром. Чтобы сливные окна в период увеличения через них слива не забивались льдом и разными предметами,

занесенными в водоем весенним потоком, и был возможен сво­

бодный доступ к окнам, необходимо перед таянием снегов ско­ лоть лед около колодца, а куски льда выловить из воды и поме­ стить на льду водоема. Нельзя спускать куски льда в сливные окна, так как они могут забить водоотводящий трубопровод. Безопасный доступ к колодцу может быть обеспечен или по

прочному трапу, опирающемуся на лед и колодец, или, лучше всего, на лодке.

В течение всего периода пропуска весенних вод необходимо вести наблюдение за уровнем воды в пруде с целью предуп­

реждения его подъема выше гребня дамбы, а также с целью

изучения режима весеннего притока воды. Уровень воды же­

лательно измерять не реже трех раз в день: утром, в полдень и вечером. Одновременно желательно замерять количество сбрасываемой из пруда воды. До наступления теплых весен­ них дней необходимо освободить от снега канаву, по которой

стекает осветленная вода из отводящей трубы, на протяжении,

обеспечивающем безопасный и полный отвод весенних вод из шламозолонакопителя. Должны быть очищены от снега и на­ горные канавы. В случае необходимости (при большой водо­ сборной площади) у дамбы шламозолонакопителя до наступ­ ления таяния снегов должны быть заготовлены необходимые

материалы. Если по местным климатическим условиям воз­ можны интенсивные линии (что особенно опасно при заполнен­ ном водой пруде), то необходимо создать запас аварийных ма­

териалов и инструментов, а из рабочих, занятых на эксплуа­ тации, организовать аварийные бригады, которые можно было

бы срочно вызывать и в нерабочее время.

При слишком высоком уровне воды в шламозолонакопителе может возникнуть опасность размыва ограждающей дамбы

волнами, нагоняемыми ветром. Чтобы предупредить это, гре­ бень дамбы делают выше возможной высоты волны в 1,5—2 раза.

Высота волны в пруде может быть определена по формуле

При меньшем отношении вводят поправку на мелководье, при­ нимая высоту волны

Контроль за работой пруда-осветлителя (шламозолонакопителя)

вдоль ограждающей дамбы;

3)температурой в пруду — один раз в день;

4)горизонтом воды в пруду — один раз в день;

5)степенью заполнения пруда осадками путем промера глубин по площади зеркал —один-два раза в год;

6)расходом воды по дренажам — один раз в день;

7)состоянием тела плотины, откосов и донного водоспуска —

один раз в день;

8)положением депрессионной кривой в теле плотины — один раз в день;

9)осадкой гребня дамбы и состоянием нижнего бьефа пло­ тины по установленным реперам — один раз в месяц.

Результаты наблюдений записывают в журнал. Соответственно проводимому учету составляют и отчетность.

462 Эксплуатация сооружений для очистки производственных сточных вод

Количество поступающих в пруд воды и пульпы измеряют в лотке на выпуске пульпы из обогатительной фабрики шиберным водосливом (см. гл. X), водомером или, если нет водомера, то по производительности и времени работы насосов, подающих во­

ду на обогатительную фабрику.

Один раз в смену определяют по эталонам содержание взве­ шенных веществ в воде и соотношение твердой и жидкой фаз

пульпы или шлама в разовой пробе воды, поступающей и выхо­ дящей из 1пруда-осветлителя. Если работа обогатительной фабри­ ки протекает без резкого изменения ее режима, то при наращи­ вании дамбы отложенным на экране материалом один раз в ме­

сяц определяют гранулометрический состав в сточной воде. При резких изменениях режима работы фабрики эти определения на­

(пульпы) и осветленной воды в шламозолонакопителе одной ру­ дообогатительной фабрики. Из приведенных данных видно, что

эффект осветления сточных вод составляет 99%. Количество во­

ды, забираемой из пруда на фабрику для повторного использо­ вания, учитывается также по показаниям водомера или по про­

изводительности к числу часов работы насосов. Количество сбра­ сываемой из пруда воды замеряется водосливом, установленным в лотке или отводной канаве (см. гл. VIII).

Состояние уровня воды в водоеме контролируют по рейке и фиксируют в журнале и на графике.

Один-два раза в год следует определять количество и поло­ жение уровня осадка (шлама) в накопителе. При этом один раз уровень шлама целесообразно измерять зимой со льда, для чего на льду разбивает створы через равные промежутки во взаим-

ноперпендикулярных направлениях. В точках пересечения ство­ ров устраивают лунки, через которые и замеряют расстояния от поверхности отложившегося шлама; одновременно измеряют и

влажности и анализа гранулометрического состава. Результаты наблюдений за состоянием ограждающих дамб и за фильтра­ цией воды через дамбы также записывают в журнал. О замечен­ ных нарушениях режима должен быть подан рапорт начальнику гидротехнических сооружений или непосредственно 'начальнику цеха водоснабжения. Кроме того, ведется журнал кратких лабо­ раторных анализов воды и шлама.

Мастер, обслуживающий пруд-осветлитель (шламозолонако-

питель), на основании записей наблюдений за дамбой, журнала работы насосных станций и данных лаборатории по анализам проб воды и шлама составляет ежемесячный и годовой техниче­

ские отчеты.

К отчетам должны быть приложены продольный и попереч­

ный разрезы накопленного шлама.

Если зимой промывка руды не проводится, то технический от­ чет составляется после окончания летней камлании за весь про­ работанный период.

Улучшение осветления воды коагулированием взвеси

За последнее время все большее применение получает флота­ ция хвостов (шламов) рудопромывных фабрик. При этом хвосты подвергаются дополнительному дроблению и классификации, в

результате чего содержание крупных взвешенных веществ в сточ­ ных водах уменьшается, а мелких (глинистых) веществ увеличи­

вается, оседание последних в пруду-осветлителе затрудняется.

Кроме того, присутствующие в сточной воде флотореагенты —

окисленный уайт-спирит или керосин, растворы соды и сульфит­ ного мыла, а также другие примеси, тормозят оседание мелкой

взвеси.

В сточной воде от флотационных фабрик после обычной ее очистки осаждением взвеси в пруду-осветлителе остается такое количество взвеси, при котором очищенная вода непригодна для повторного использования на флотационной фабрике и не может быть выпущена в водоем без дополнительной очистки. В воде остаются флотореагенты, в том числе вещества, относящиеся к ядовитым (например, уайт-спирит, окисленный керосин и др.). Согласно исследованиям, проведенным ВНИИ ВОДГЕО, улучше­ ние осветления сточной воды от рудопромывочных и флотацион­ ных фабрик железных и марганцевых руд может быть достиг­

нуто предварительным коагулированием сточной воды, направ­ ляемой в пруд-осветлитель. В качестве коагулянта может быть использовано сернокислое железо — FeSO4 • 7Н2О в количест­ ве примерно 200—300 мг/л.

464 Эксплуатация сооружений для очистки производственных сточных вод

Сернокислое железо (железный купорос) растворяется в во­ де и дозируется в очищаемую сточную воду, направляемую в

пруд-осветлитель (шламозолонакопитель). Реакция коагулянта

со взвешенными веществами происходит на пути от флотацион­ ной фабрики до шламозолонакопителя. Сооружать какие-либо камеры реакции нет необходимости.

Если при осветлении некоагулированной сточной воды флота­ ционной фабрики общее содержание взвеси в ней снижается с

30—120 до 0,08—0,10 г/л, то в коагулированной и осветленной в том же пруду-осветлителе (шламозолонакопителё) воде общее

содержание взвешенных веществ снижается до 0,02—0,03 г/л и

вода становится пригодной для повторного использования в замк­ нутом цикле водоснабжения рудообогатительных фабрик без вы­ пуска их в водоемы. При этом сернокислое железо попутно очи­ щает воду и от ядовитых флотореагентов, например от уайт-спи­ рита, снижая его содержание в воде с 60 до 6 мг/л (хотя любое содержание уайт-спирита или окисленного керосина в оборотной воде, подаваемой на рудопромывочную или флотационную фаб­ рику,— не противопоказано). В случае неизбежного выпуска сточных вод в водоем, после очистки их в пруду-осветлителе, можно дополнительно очистить воду и от ядовитых флотореаген­ тов, как-то: от уайт-спирита или окисленного керосина — филь­ трованием воды через поглотитель (например, сульфоуголь); от

цианидов и крезола — хлорированием воды хлорной известью или жидким хлором и др. В каждом случае применению того или ино­ го метода должны предшествовать лабораторные и производст­ венные эксперименты.

Очищенная тем или иным путем сточная вода подлежит по­

вторному использованию в замкнутом цикле водоснабжения ру­ дообогатительных фабрик.

Очистка пруда-осветлителя от осадков

Если шламозолонакопитель расположен вблизи территории предприятия, то в ряде случаев из-за отсутствия места для ново­

го. шламозолонакопителя приходится делить его-на две-три сек­ ции и периодически очищать их от осадков, освобождая место

для нового поступления последних без создания новой емкости. На рис. 175 показана секция пруда-осветлителя, емкость ко­ торой заполнена осадками и подлежит очистке. При этом задер­ живают поступление воды в секцию, сливают отстоявшуюся на поверхности осадка (шлама) воду, открывают выход воды из всех дренажей дамбы и оставляют осадок на 2—3 мес. для обез­ воживания. После того, как осадок отдаст свою воду фильтра­

цией и испарением и влажность его будет не выше 35% (рис. 176), приступают к уборке осадка из шламозолонакопителя.