Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Очистка сточных вод коксохимических предприятий

Сточные воды коксохимического производства — одни из наиболее опас­ных (как источник загрязнения водоемов) и трудных с точки зрения их очист­ки среди промышленных сточных вод. Поэтому проблема очистки сточных вод коксохимического производства решается комплексом физико-химичес­ких (отстаивание, флотация, коагуляция) механических и биохимических спо­собов, которые используются для очистки локальных стоков и общего феноль­ного стока на биохимических установках. Выбор способов и эффективность очистки во многом определяются тем, как используются очищенные сточные

БОДЫ.

На большинстве действующих коксохимических предприятий очищенные сточные воды используются для тушения кокса. Объемы образования сточных вод (0,4-0,5 м3 на 1 т кокса) соизмеримы с безвозвратными, потерями воды при тушении кокса. Поэтому на предприятиях с мокрым тушением кокса в принципе реализуется бессточность производства. Сточные воды перед туше­нием кокса должны быть очищены от летучих вредных веществ и не содер­жать те соединения, которые при контакте с раскаленным коксом могут разла­гаться с выделением вредных летучих компонентов.

Сточные воды коксовых цехов также используются для тушения кокса. Они подвергаются очистке от механических примесей — частиц кокса и коксового шлама размером соответственно до 25 и 15 мм в горизонтальных отстойни­ках. Типовой горизонтальный отстойник состоит из двух секций и имеет раз­меры в плане 5,3×12,5 м, общую глубину 4,5 м, в том числе проточной части — — 1,25 м и осадочной — 2,95 м. Осадок из отстойника выгружается грейфер­ным краном на площадку для подсушивания, после чего используется в каче­стве топлива. Осветленная вода направляется, на тушение.

К фенольным сточным водам относят:

• избыточную надсмольную воду, образующуюся за счет физической и пи — рогенетической влаги шихты;

• воды, образующиеся за счет контакта острого пара н технической, воды химическими продуктами коксования при их улавливании н переработке (се­параторные веды, отжимные воды из хранилищ, избыточная вода цикла ко­
немного охлаждения коксового газа при обновлении цикла технической во­дой).

Аэрация применяется в качестве предварительной обработки сточных вод для улучшения отстаивания. Мельчайшие нерастворимые примеси сточных вод, близкие по плотности к воде, в процессе аэрации изменяют свою гидрав­лическую крупность, приобретают способность к осаждению. Предваритель­ная аэрация фенольных вод осуществляется в отдельных емкостях ■—преаэра — торах, располагаемых перед первичными отстойниками.

Продолжительность аэрации 15-20 мин, удельный расход воздуха 0,5 м3/м3 сточных вод. Полезная глубина принимается аналогично усреднителям и аэро- тенкам. Число параллельно работающих секций преазраторов не менее двух, оба работающие. Распределение воздуха осуществляется с помощью перфо­рированных труб, укладываемых по дну преаэроторов.

В преазраторах благодаря аэрации одновременно обеспечивается перемеши­вание фенольных вод с вводимыми реагентами.

Надсмольные воды отделений конденсации и сепараторные воды смодопе — рерабатывающих цехов перед отведением в канализацию подвергаются реге­неративной очистки в аммиачных колоннах и обесфеноливающих скрубберах с целью улавливания аммиака и фенолов в виде товарных продуктов.

Целесообразность извлечения фенолов в виде товарного продукта опреде­ляется их концентрацией в сточной воде.

Сточные воды химических цехов очищаются по схеме, показанной на рис. 5.9.

Надсмольные воды для обессмоливания подаются в кварцевые фильтры, а затем поступают на аммиачную колонну для удаления аммиака и в обесфено- ливающий скруббер для извлечения фенолов.

Рис. 5.9. Схема очистки фенольных сточных йод коксохимического завода: А —избыточная надсмольная аммиачная вода; Б — конденсат газопроводов; В — вода от освежения никла конечного газового холодильника; Г — сепа­раторные воды; Д — сборник объединенного стока фенольных воц:

I —осветлители и отстойники воды; 2 ■—филь­тры для обессмоливания; 3 — аммиачная ко­лонна; 4—обеефеноливающий скруббер; 5— установка механической очистки; 6 — усред­нитель; 7 —установка тушения кокса; 8—био­химическая установка; 9 — городские очист­ные сооружения; 10 —■ водоем

Рис. 5.10. Схема механической очистки фенольных вод: 1 —сборник фенольных вод; 2—подъемная решетка; 3 — насосы; 4—песколовка; 5 — усреднитель; б—маслоотделитель: 7 — отстойник; 8— насос для перекачки смолы и масла; 9 — уравнительный резервуар:

/— фенольная сточная вода; II— надсмольная вода; 111— подача воды на тушение кокса или биоло­гическую очистку; IV— на склад смолы

После скруббера надсмольные сточные воды поступают в усреднитель.

При наличии локальной биохимической установки надсмольные воды пе­ред поступлением в усреднитель охлаждаются в закрытой теплообменной ап­паратуре до температуры 30-35 °С. Для очистки надсмольной воды использу­ется кварцевые фильтры типа ТКЗ. Продолжительность фильтроцикла ориен­тировочно составляет 96 ч при эффекте очистки 95 %. Регенерацию фильтра производят потоком горячей надсмольной воды снизу вверх. Расход воды на регенерацию составляет около 3 % объема очищенной воды.

Прочие фенольные стоки проходят систему механической очистки (рис. 5.10), состоящую из первичных отстойников для удаления тяжелых смол и грубо­дисперсных примесей и флотационных маслоотделителей для более глубоко­го удаления смол и масел. Масла в сточных водах коксохимического произ­водства в основном представлены компонентами поглотительного масла (кон­денсированными двухядерными ароматическими углеводородами с темпера­турой кипения от 200 да 300 °С) и антраценового масла (полициклическим, в основном трех кольчатыми, конденсированными углеводородами с температу­рой кипения выше 300 °С).

Масла в сточных водах коксохимического производства по своему составу специфичны по сравнению со сточными водами других отраслей промышлен­ности.

Флотационные методы очистки от масел сточных вод обладают существен­ными технологическими достоинствами (простотой аппаратурного оформле­ния, высокой производительностью, отсутствием стадии регенерации) и воз­можностью довольно глубокой очистки сточных вод от диспергированных примесей — в пределе до полного удаления всех частиц, кроме высокодиспер­сных (такой возможностью обладает еще только способ фильтрации, который, однако, сложнее в эксплуатации и требует стадии регенерации).

Время очистки

Рис. 5.11. Эффективность методов очистки сточных вод от масел: I — отстой; 2 — бсзреагеитная флотация; 3 — реагентная флотация; 4 — высокодисперсные частицы масла (диаметром <1 мкм)

Достигается при использовании реагентиой флотации, в частности, при до­бавке в сточную воду неорганического электролита. Наиболее распростране­но использование сернокислого закисного железа (железного купороса FeS04-7H20), оптимальная доза которого от 30 до 70 мг/дм3 в расчете на FeS04.

Общее представление о возможностях методов очистки от масел дает рис. 5.11.

Маслоотделители работают по принципу импеллерной флотации. При этом обеспечивается стабильная очистка сточных вод от смоли масел до их оста­точного содержания 58-74 мг/дм3. Концентрация смол и масел в очищенной воде может быть понижена почти в 2 раза при добавлении в исходную воду коагулянта — сернокислого закисного железа в количестве 30-70 мг/дм3.

Очищенная вода поступает в усреднитель. После него сточные воды могут идти на тушение кокса или подвергаться биологической очистке, как ка ло­кальных сооружениях, так и на общегородских очистных сооружениях. Ло­кальная очистка производится в одну или две стадии в аэротенках с пневмати­ческой и пневмомеханической аэрацией. При двухступенчатой очистке на пер — пой ступени происходит окисление фенолов, а на второй — ироданидов и ци­анидов. При этом нагрузка по фенолам и роданидам составляет соответствен­но до 1,6 и 0,6 кг/(м3-сут).

Расход воздуха при пневматической аэрации составляет 120-160 м на 1 м3 очищаемой воды, при пневмомеханической — 50-70 м3 на 1 м3 очищаемой воды.

В последнее время намечается переход на одноступенчатую очистку, что позволяет в 1,5-1,6 раза сократить объем аэротенков. Степень очистки от фе­нолов достигает 99,8 %, от роданидов — 99,6 %. Конечное содержание фено­лов в очищенной воде составляет 0,1-0,3 мг/дм3, роданидов — 5-20 мг/дм3. Физико-химические методы очистки фенольных вод, такие как адсорбцион­ная очистка и озонирование, на коксохимических заводах не получили широ­кого распространения.

После маслоотделителя вода поступает в отстойник.

Отстаивание является наиболее простым, часто применяемым способом очи­стки сточных вод от грубодисперсных, нерастворимых примесей. Основным показателем скорости осаждения загрязняющих частиц является их гидравли­ческая крупность.

Загрязненность фенольных вод каменноугольной смолой обычно находится в пределах 0,5 г/дм3 в отдельные периоды может увеличиваться до 1 г/дм3 и более. Загрязненность взвешенными веществами, главным образом бактери­альным илом, происходит в процессе биохимической очистки сточных ВОД и находится в пределах до 1 г/дм3. По данным исследований, оптимальная тем­пература отстаивания фенольных вод 35-40 °С, pH 7,0—7,5.

Общий вид современного отстойника-смолоуловителя показан на рис. 5.12. Отстойник состоит из металлического корпуса 010 м, расположенного над

Рис. 5.12. Общий вид отстойника-смолоуловителя: 1 — подача сточных сод; 2— центральная труба; 3 — погружная перегородка; 4 — зубчатый водослив; 5—периферийный поток осветленной воды; б — отвод осветленной воды; 7—скребковое устройство; 8—устройство для перемещения осветлен­ной воды; 9 — насос для откачки смолы; 10-—подача смолы в складируемые емкости; 11—электро­двигатель: 12 — редукторы; 13 — коническая передача; 14 — вал скребковых устройств; 15 —элас­тичное скребковое устройство; 16—радиальный лоток для сброса всплывающих загрязнений; 17 отвод всплывающих загрязнений

поверхностью земли, оснащенного нижними скребковыми устройствами для перемещения осажденной смолы в центральный зумпф и верхним для удале­ния всплывающих загрязнений.

Подаваемая в отстойник сточная вода поступает через центральную трубу в осадочную часть, отстаивается, двигаясь радиально к периферии, затем через погружную перегородку и зубчатый водослив поступает в периферийный ло­ток осветленной воды, из которого отводится за пределы отстойника.

Скребковое устройство, расположенное в центральном зумпфе, служит для перемешивания в нем смолы с целью предотвращения ее уплотнения. Смола из зумпфа отстойника по мере ее накопления откачивается насосом в склади­рующие емкости. Всплывающие загрязнения из радиального лотка отводятся через самотечный трубопровод в складирующую емкость. Поверхности дна и зумпфа отстойника обогреваются с наружной стороны паром до 55-60 °С для уменьшения вязкости отстоявшейся смолы.

Основные данные по отстойнику: 010 м; рабочая высота 2,8 м; полезный объем 220 м3; водная поверхность 78 м2′ скорость вращения скребковых уст­ройств 1 об/ч; мощность электродвигателя скребковых устройств 0,8 кВт.

С переходом на сухое тушение кокса возможно изменение баланса сточных вод на коксохимических заводах, что необходимо учитывать при проектирова­нии очистных сооружений.

Весьма перспективным способом очистки фенольных сточных вод на пред­приятиях коксохимии переработки твердых топлив является способ экстрак­ционной очистки.

Сущность экстракционного способа обесфеноливания заключается в обра­ботке сточной воды нерастворяющимися в воде экстрагентами, в которых ра­створимость экстрагируемого (улавливаемого) вещества происходит лучше, чем в воде.

При экстракционной очистке фенольных сточных вод в качестве экстраген­та применяют бутилацетат, диизодропиловый эфир, бензол и др. Для повыше­ния эффективности извлечения фенолов используются смешанные раствори­тели: бутилацетат в смеси с бутиловым спиртом, с диизопропиловым эфиром и др. Однако наиболее часто применяют бутилацетат или смесь бутилацетати

Рис. 5.13. Кривая динамики осаждения смолы і радиальном отстойніже-шолоуловителе.

о с изобутилацетатом (феносольван), обладающие высокой экстрагирующей способностью по отношению к фенолам.

В процессе экстракции, растворенные в сточной воде вещества, подлежа­щие извлечению распределяются между водой и вводимым растворителем — экстрагентом до достижения полного равновесия, выражаемого коэффициен­том распределения:

/с = С /С = const,

р Э О ’

где С и Св — соответственно концентрации растворенного вещества в экстра­генте и воде.

Коэффициент распределения фенола между некоторыми растворителями и водой при 20 °С составляет для бензола 2,2, трикризол-фосфата 28, бутилаце — тата48,5; при 22 °С для феносольвана 49.

Растворитель должен удовлетворять следующим требованиям: иметь, воз­можно, высокий коэффициент распределения; обладать селекционирующей способностью экстрагировать из сложной среды один вид загрязнения, пред­назначенный для улавливания; обладать низкой растворимостью в воде; суще­ственно отличаться от плотности воды и иметь температуру кипения, отлича­ющуюся от температуры кипения экстрагируемого вещества.

Процесс экстракционного обесфеноливания заключается в смешении сточ­ной воды с экстрагентом до установления равновесного растворения в них фенолов, последующего разделения образовавшихся фаз (сточной воды и на­сыщенного фенолами экстрагента) и затем регенерации экстрагента выделе­нием фенолов.

Для экстракционной очистки сточных вод коксохимических заводов могут быть применены различные растворители (бензол, сложные эфиры, поглоти­тельное масло и др.), однако наибольшее распространение нашел бензол, по­лучаемый при коксовании угля. В связи с тем, что коэффициент распределе­ния бензола по отношению к феншу невелик (около 2,2 при 20 °С), использу­ются значительные объемы бензола и концентрация фенолов в экстракте мала.

лов включает четыре отделения: 1) подготовки фенольных сточных вод к экстракции: выделение смол отстаиванием и фильтрацией, охлаждение сточ­ной воды, улавливание паров растворителя и, в случае необходимости, карбо­низация; 2) экстракции; 3) регенерации экстрагента из воды; 4) регенерации растворителя из экстракта и получения товарных фенолов.

Принципиальная технологическая схема установки обесфеноливания сточ­ных вод газосланцевых заводов представлена на рис. 5.14. Сточная вода про­ходит кварцевый фильтр /, в котором очищается от смолы, и поступает в урав­нительную емкость 2. Далее фенольная вода насосом 5 через холодильник 4 подается в колонну 5 для улавливания неконденсирующихся паров раствори-

Рис. 5.14. Принципиальная технологическая схема установки экстракционного обесфеноливани** сточных вод термической переработки горючих сланцев: / — кварцевый фильтр; 2 — уравнитель!1 емкость; 3, 6, 10, 13, 19-22, 29 — насосы; 4, 15, 27 — холодильники; 5 — колонна для улавливані паров растворителя; 7,8 — экстракционные колонны 1-й и 2-й ступени; 9 — промежуточный сбор ник экстракта; 11, 24 — теплообменники; 12 — колонна регенерации растворителя нз обесфенолсн ной воды; 14,31 — конденсаторы-холодильники; 16, 32 — сепараторы; 17 — сборник обесфеноле*1 ной и отсепарированной воды; 18 — сборник регенерированного растворителя; 23 — сборник эксТ рата; 25 — подогреватель; 26—регенерационная колонна 1-й ступени; 28, 33 — кипятильники; регенерационная колонна 2-й степени; 34 — сборник товарных фенолов

теля, поступающих из разных аппаратов, а затем насосом б — в последов8′ телыю соединенные распылительные экстракционные колонны 7 и 8 (диаметР 2 м, высота 20 м). В экстракционную колонну 8 насосом 20 из сборника реге’ нерированного растворителя 18 подается растворитель (смесь бутилацетате с диизопропиловым эфиром). С верха колонны 8 слабый экстракт стекает в сбор’ ник 9, откуда насосом 10 подается в экстракционную колонну 7. Экстракт1,3 колонны 7 стекает в сборник 23.

Обесфеноленная вода поступает в сборник 17, из которого насосом 19 чере3 теплообменник 11 подается в колонну 12 регенерации растворителя из воД1’1

(02 м, высота 18 м). Снизу в регенерационную колонну подается острый пар. Очищенная вода насосом 13 прокачивается через теплообменник 11, іде отда­ет свое тепло поступающей воде, и направляется на использование или на до­очистку. Пары растворителя и воды (азеотропная смесь) проходят конденса­тор 14 и холодильник 15; конденсат поступает в сепаратор 16, в котором ра­створитель отделяется от воды. Растворитель из сепаратора сливается в сбор­ник 18, а вода — в сборник 17. Экстракт из сборника 23 насосом 22 через теплообменник 24 и подогреватель 25 подается в регенерационную (ректифи­кационную) колонну 1-й ступени 26, оборудованную кипятильником28 и пред­назначенную для сгущения экстракта. В эту колонну насосом 21 из сборника 18 подается флегма (растворитель). Диаметр тарельчатой ректификационной колонны — 1,6 м, высота — 19 м. Пары растворителя проходят теплообмен­ник конденсатор 24, холодильник 27, и регенерированный растворитель по­ступает в сепаратор 32 и далее в сборник 18. Сгущенный экстракт из кипя­тильника 28 ректификационной колонны насосом 29 направляется в регенера­ционную колонну 2-й ступени 30, оборудованную кипятильником 33 (диаметр около 0,5 м, высота 16 м). Снизу в колонну подается острый пар. Отгонка ра­створителя осуществляется в виде гетероазеотропной смеси с водой. Бары азеотропной смеси проходят конденсатор-холодильник 31, конденсат посту­пает в сепаратор 32, из которого растворитель сливается в сборник 18, а вода — в сборник 17. Товарные фенолы из кипятильника 33 поступают в сборник фенолов 34 и далее на склад.

Подученные растворы фенолятов после предварительного упаривания на­правляют на переработку.

Основные показатели работы установок обесфеноливания стсяных вод ме­тодом экстракции бензолом следующие:

Степень обесфеноливания, %……………………….. 90-92

Отношение объемов бензола и вода……………….. 1 ; 1

Расход 100 %-го едкого натра

на 1 кг фенолов, кг………………………………….. 0 6

Степень превращения едкого натра

в феноляты натрия, %……………………………….. 70

Концентрация едкого натра в растворе

для экстракции фенолов из бензола, % (масс.)… 15-20

Потери бензола с водой, кг/м3……………………. о 25-2 5

Температура, °С……………………………………….. 40-50

С увеличением объемного соотношения бензола и воды степень обесфено­ливания может быть повышена до 98 %.

На некоторых коксохимических заводах в качестве экстрагентов использу­ют бутилацетат, феносольван, каменноугольное масло и др.

Эффективность процесса экстракции фенолов бутилацетатом или его сме­сью с другими растворителями снижается с повышением содержания в воде свободного аммиака. Кроме того, увеличиваются потери бутилацетате вслед­ствие гидролиза в щелочной среде. Сточная вода полукоксования бурого угля содержит около 6 г/дм3 аммиака, причем степень его нейтрализации в ней со­ставляет до 50 %. Для нейтрализации аммиака предусматривается обработка фенольной сточной воды диоксидом углерода (карбонизация). После карбо­низации степень нейтрализации возрастает до 75-85 %, что заметно повыша­ет эффективность очистки воды от фенолов. Узел карбонизации воды несло­жен: фенольная вода освобождается от частиц смолы, охлаждается до 25-30 °С и поступае т в барботажную колонну, в которую также подается С02. Одновре­менно со связыванием аммиака происходит отдувка сероводорода. Сточная вода затем фильтруется и направляется на экстракцию фенолов.

Характеристика работы установок обесфеноливания сточных вод приведена в табл. 5.29.

Схемы установок обесфеноливания сточных вод термической переработки ушей (полукоксования и газификации) аналогичны схеме приведенной на рис. 5.14.

Положительным качеством экстракционного способа обесфеноливания яв­ляется сравнительно высокая степень улавливания фенолов: до 90 % и более. К недостаткам следует отнести сложность процессов улавливания и восста­новления экстракционной способности поглотителя. Кроме того, имеющиеся в процессе потери поглотителя приводят к загрязнению им обесфеноленной воды. Поэтому на коксохимических предприятиях экстракционный способ обесфеноливания не получил промышленного распространения.

В связи с этим при регенерации бензола применяют не дистилляционные методы, а метод абсорбции водным раствором щелочи (бензол-фенолятный метод).

Бензол-фенолятный метод очистки включает следующие стадии: 1) обессмо — ливание воды отстаиванием, фильтрованием и промывкой циркулирующим бензолом; 2) экстракция фенолов из сточной воды бензолом; 3) очистка бензо­ла от растворимых в нем кислых газов промывкой щелочно-фенолятным ра­створом; 4) экстракция фенолов из бензола щелочным раствором; 5) выделе­ние растворенного бензола из обесфеноленной сточной воды.

Следующим перспективным методом обесфеноливания сточных вод (коксо­химических производств является пароциркуляционный метод.

Этот способ обесфеноливания осуществляется по методу Копперс в обесфе — ноливающем скруббере представляющем собой колонну, состоящую из верх­ней отпарной секции, и нижней поглотительной секции. Секции разделены глухой тарелкой, оборудованной патрубком для прохода циркулирующего в скруббере пара с помощью вентилятора. Принципиальная технологическая

Таблица 5.29

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ УСТАНОВОК ОБЕСФЕНОЛИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Установки очистки сточных вод

Показатели

полу­коксования бурого угля

газификации пол давлением бурого угля

термической переработки горючих сланцев

Производительность установок, mj/m

30-40

70-90

60-70

Содержание в исходных сточных водах, г/дм3: фсиолов:

летучих

5

3,2-3,3

0,5-1,0

нелетучих

6,8

1.2-1,3

9,5-11,0

итого:

11,8

4,4-4,6

10-12

сероводорода

0,1

0,4-0,7

Следы

аммиака

6

4,5-5

0,5-1

смолы

0,12-0,44

0,1-0,3

Содержание в очищенных сточных водах, г/дм3: фенолов:

летучих

0,15

0,12-0,25

0,02-0,05

нелетучих

1,15

0,52

0,58-0,75

итого:

1,30

0,64-0,77

0,6-0,8

Степень извлечения фенолов, %:

детучих

97

92,5-96

95-96

нелетучих

83

57-60

93-94

Объемное соотношение «бутилацетат — вода»

1:7

1:10

1:5*

Содержание фенолов:

в регенерированном бутпацетате, г/дм3

0,1-0,8

3-5

1,5-2,0

в экстракте, % (масс.)

10

8-9

Содержание в концентрированном экстракте, % (масс.):

фенолов

90

50-70

70-75

бутилацетата

10

30-50

25-30

воды

__

__

нейтральных масея

1,5

4-5

__

Содержание в сырых фенолах, %:

бутилацетата

0,5-0,9

0,5-0,6

0,3-0,5

воды

0,5

3-4

0,6-0,8

нейтральных масел

1,5

4-5

2,0-3,0

Температура воды, °С:

перед колонной для улавливания паров

25-30

35-40

35-50

растворителя

поступающей иа экстракцию

30

27-30

30-40

Температу ра в колонне регенерации экстрагента из воды, °С:

на входе в колонну

79-83

93-95

_______________

наверху колонны

80-85

96-97

95-102

внизу колонны

96-99

101

102-105

Температура в колонне регенерации 1-й ступени экс трагента из экстракта, °С:

на входе в колонну

110-120

100-120

__

наверху колонны

130-145

114-120

90-110

внизу колонны

170-185

161-173

160-200

Температура в колонне регенерации 2-й ступени экстрагента из экстракта, °С:

наверху колонны

125-140

118

100-130

внизу колонны

190-197

145

180-200

Показатели

Установки owjctjw сточных вод

полу­коксования бурого угля

газификации под давлением бурого утая

термической переработки горючих сланцев

Фракционный состав (в %) сырых фенолов прн

выкипании до температур, °С:

170

7-Й

і 90

5

20-35

200

7

210

15

50-60

220

19

230

40

240

70-80

10,9

250

57

260

75

75-85

270

88

17,1

280

92

287

97

90-95

300

73,0

* Смесь бутилацетзта [30-50 % (масс.)) и дннзопропилового эфира 150-70 % (масс.)].

Рис. S. IS. Технологическая схема установки обесфеноливания сточных вод пароциркупяционным згодом: / — аммиачная колонна; 2 — сбор/шк; 3 — нас ос; 4 скруббер; 5 вентилятор; б — реактор-отстойник; 7—приколоиок;«—реле времени; Р—насос для горячего щелочного раствора; IV — сборник горячего щелочною раствора; Я — насос для перекачки раствора фенолятов натрия; Я — сборник раствора фенолятов натрия; 13 — насос для циркуляции раствора феншятов натрия; 14 — подогреватель

схема пароциркуляционной установки представлена на рис. 5.15. Сточная вода, очищенная от летучего аммиака, из испарительной части аммиачной колонны 1 при температуре кипения поступает в сборник 2, из которого насосом 3 по­дается в верхнюю часть обесфеноливающего скруббера 4. В скруббере осуще­ствляется постоянная циркуляция с помощью вентилятора 5 водяных паров, имеющих температуру 101-103 °С. Из сточной воды, стекающей по насадке, поднимающийся водяной пар отгоняет фенолы. Обесфеноленная сточная вода из скруббера самотеком через гидрозатвор поступает в реактор-отстойник 6 и приколонок 7 для выделения аммиака из связанных солей.

Водяной пар, насыщенный фенолами, из верхней десорбционной части скруб­бера вентилятором подается в нижнюю поглотительную часть, сверху которой пфиодически (с помощью реле времени 8) подается насосом 9 из сборника 10 горячий 8-10 %-й раствор едкого натра. Образующийся раствор фенолятов на­трия постоянно подается насосом 13 на орошение нижнего яруса поглотитель­ной части скруббера. Эго позволяет повысить концентрацию фенолятов в ра­створе на 20-25 %. Обесфенолеиный пар поступает в десорбционную часть скруббера. Часть раствора фенолятов стекает в сборник 12, из которого насо­сом И направляется на склад.

Периодичность подачи свежей щелочи позволяет снизить ее расход без умень­шения эффективности обесфенсшивания водяного пара.

Отрицательное влияние на процесс обесфеноливания сточной воды оказы­вают кислые примеси, такие как диоксид углерода, сероводород и синильная кислота, которые связывают едкий натр в балластные соли. Диокотд углерода к тому же способен взаимодействовать с фенолятами с образованием фенола и бикарбоната натрия.

Концентрация летучего аммиака в воде, подаваемой на обесфеноливающую установку, не должна превышать 500 мг/дм3. Присутствие аммиака в циркули­рующем паре приводит к снижению степени обесфеноливания воды.

Для повышения степени извлечения фенолов из циркулирующего пара при­меняется трехступенчатая схема орошения с двумя ступенями рециркуляции и периодическим орошением верхней ступени свежим раствором щелочи.

Основные показатели технологического режима работы пароциркуляцион­ных установок даны ниже:

Температура, °С:

100-102

101-103

102-103

105-115

6,7-26,6 (50-200)

вода, подаваемой в скруббер, не ниже

циркулирующего пара……………………………………

щелочи, подаваемой в скруббер……………………

циркулирующих фенолятов…………………………..

Давление в скруббере, кПа (мм рг. ст.)

Концентрация, %:

едкого натра в свежем растворе…………………… 4-12

фенолов в выводимых растворах

фенолятов натрия, не менее………………………….. 15

свободного едкого натра в выводимых растворах

фенолятов натрия, не более……………………………. 8

Количество циркулирующего пара на 1 м3 воды, м3 1400-2000

Поверхность насадки, н?/(м3-ч):

деревянной хордовой………………………………… 400

металлической спиральной 650-700

Число ступеней орошения абсорбционной части……….. 3

Плотность орошения циркулирующим раствором

фенолятов натрия, м2/(м3,ч)………………………………………………………… 5

Расход щелочи на 1 кг извлекаемых фенолов, кг…….. 0,9

Расход водяного пара низкого давления на 1 м3 воды, кг. 15-20

Степень обесфеноливания сточной воды пароциркуляционным методом со­ставляет 80-90 %. Остаточное содержание фенолов в очищенной воде не пре­вышает 150-200 мг/дм3.

При использовании многоступенчатой системы орошения поглотительной части скруббера обеспечивается степень обесфеноливания воды не ниже 90 %.

Достоинствами пароциркуляционного метода являются: простота и компак­тность установки, простота эксплуатации, полная автоматизация, отсутствие контакта сточной воды с реагентами. Недостатки метода: малая эффективность обесфенсшивания воды, значительные расходы щелочи и водяного пара, поте­ри фенолов в процессе отгонки летучего аммиака.

Фенольные сточные воды после установок экстракции или выпаривания до — очищаются на биологических очистных сооружениях, чаще всего совместно с Другими производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Биохимическая очистка осуществляется микробным способом[2] на биохи — мических установках в составе предприятия с помощью специальных комл — лексов бактерий и на городских или поселковых очистных сооружениях со­вместно с бытовыми и сточными водами с помощью активного ила. Он состо­ит из микроорганизмов, простейших, грибов, некоторых высших организмов (типа коловраток, червей, клещей), водорослей, вирусов.

Биохимические установки включают в себя сооружения подготовки сточ­ных вод (выравнивание расходов, охлаждение, усреднение), сооружения ме­ханической и физико-химической очистки от смолы и масел и собственно со­оружения биохимической очистки.

Отделение механической очистки предназначено для извлечения из сточнЫ* вод смол и масел отстаиванием и флотацией.

Доочистка производится в аэротенках и биофильтрах по одно — и двухсту­пенчатым схемам.

Эффективность процесса биологической очистки сточных вод коксохими­ческих заводов определяется скоростью разложения роданидов.

Нагрузка аэротенков по роданидам не должна быть выше 0,3 кг/(м — сут) при расходе воздуха (пневматическая аэрация) не менее 700 м3 на 1 кг роданидов. Концентрация фенолов в очищаемой воде может вдвое превышать концентра­цию роданидов без ухудшения эффективности очистки.

Значительное содержание аммиака (общего) в сточной воде приводит к уве­личению времени аэрацин, расходу значительного количества воздуха, а так­же к некоторому снижению эффективности очистки сточной воды от фенолов и других примесей.

В процессе биологической очистки сточных вод коксохимических произ­водств в первую очередь окисляются фенолы, а затем роданиды и цианиды, причем после разрушения фенолов многие культуры способны разрушать ро­даниды.

Рационально производить биологическую очистку сточных вод в несколько ступеней, при этом на 1-й ступени предусматривается очистка от фенолов с помощью фенолразрушающих бактерий, на 2-й ступени — очистка от родани­дов и цианидов с помощью роданразрушающих бактерий и на 3-й ступени окончательная доочистка сточных вод.

В настоящее время только на отдельных биохимических установках, когда не требуется очистка сточных вод от роданидов, биохимическая очистка осу­ществляется в одну ступень.

Данные очистки фенольных сточных вод приведены в табл. 5.30. Преимуществом многоступенчатых схем очистки является возможность ис­пользования на первой и второй ступенях предварительно адаптированных фенол — и роданразрушающих культур, так называемый «микробный» метод очистки, позволяющий подавать сточные воды, содержащие до 2000 мг/цм фенолов и до 1000 мг/дм3 роданидов. Однако следует иметь в виду, что приме-

Таблица 5.30

РЕЗУЛЬТАТЫ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КОКСОХИМИЧЕСКОГО ЗАВОДА

Показатели

1 ступень

11 ступень

Шступень

БПКз* мгОг/дм3

480

190

20

Содержание, мг/дм3:

фенолов

0,5

0,2

0,06

нитратов

Отсутствуют

1,5

роданидов

220

Отсутствуют

цианидов

Следы

эбирорастворимых масел

50

20

10

нение чисто «микробного» метода в процессе очистки сточных вод в несте­рильных условиях затруднено, так как в складывающемся биоценозе некото­рые выведенные культуры могут быть вытеснены другими, более жизнеспо­собными в данных условиях, культурами микроорганизмов.

Опыт эксплуатации промышленной двухступенчатой установки биологичес­кой очистки сточных вод показал, что степень очистки от фенолов составляет 99,08-99,84 % и от роданидов — 95,0-99,6 % при следующих параметрах про­цесса:

Темпераіура воды, °С:

на I ступени……………………………………………….. 30-32

на II ступени………………………………………………. 25-30

Оптимальное значение pH:

на I ступени……………………………………………….. 7,2-7,5

на 11 ступени……………………………………………… 6,8-7,0

Содержание фенолов в воде после I ступени, мг/дм3 0,5-5

Для обесфеноливания и обезродаяивания сточных вод были использованы разновидности лучистых грибков Nocardias N. Corrvaluta и N. Mexicana.

Результаты опытов по очистке сточных вод от фенолов с помощью культуры N. Convaluta и обесфеноленной воды от роданидов с использованием культу­ры N. Mexicana при 28-30 °С показывают, что эти культуры обладают боль­шей активностью, чем применяемые обычно культуры фенол — и роданразру­шающих бактерий. Положительным свойством культуры Nocardia является ее высокая активность при любых концентрациях фенолов.

Значительное распространение получил метод биологической очистки произ­водственных сточных вод коксохимических предприятий совместно с хозяйствен­но-бытовыми водами. Показано, что при времени аэрации 12 ч, концентрации активного ила в аэротенке 3 г/дм3 и фенолов в смеси менее 30 мг/дм3 в очищен­ной воде практически фенолы не обнаруживаются, а при концентрации фено­лов в исходной воде до 50 мг/дм3 в очищенной воде содержится до 0,3 мг/дм3 фенолов. БПК очищенной воды обычно не превышает 10-20 мг/дм3.

Исследования по биологической очистке сточных вод термической пере­работки бурых углей и горючих сланцев показали, что концентрация лету­чих фенолов в очищенной воде составляет 0,1-0,4 мг/дм3, нелетучих — 16- 26,7 мг/дм3.

Из результатов работы биологических очистных сооружений, представлен­ных данными табл. 5.31, следует, что при продолжительности аэрации 15-16 ч содержание фенолов (летучих) снижается до 0,2-5,8 мг/дм3. Окислительная мощность аэротенков составляет 500-800 г/(м3-сут).

Интересно отметить, что в сточных водах переработки сланцев после очист­ки ш биофильтрах определено следующее соотношение основных феноль-

Таблица 5,31

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ (/ — исходная сточная вода; 2 — очищенная сточная вода)

Сточные воды

ХПК, мг02/дм3

BriKs, мгОг^ДМ3

Содержание фенолов, мг/дм3

летучих

нелетучих

1

2

1

2

/

2

/

2

Газификации иод

€60-1151

153-575*

20-30*

33-62

0,4-0,8

128-177

давлением бурого угля

Термической переработки

горючих сланцев:

в биофильтрах

150-245*

50-108**

116-330

11-34

16-32

1,1-5,8

56-180

3-24

в аэротенках

510-906

174-469

116-454

6-65

1,5-16

0,2-0,8

92-202

* ВПК. ** Окисляемостк

ных компонентов (в %): фенол — 9, о-крезол — 32, м — и и-крезол — 32, ксиле — нолы — 27.

Для проектирования биохимических установок коксохимических предприя­тий обычно принимается следующий состав сточных вод, поступающих в аэро­тенки (в мг/дм3): фенолы 400, роданиды 400, цианиды 20, общие масла 35, аммиак летучий до 250, аммиак общий 500, ХПК 3000. Состав очищенной воды по основным загрязнениям при проектировании современных биохими­ческих установок (в мг/дм3): фенолы 0,5-24 роданиды 1-3; цианиды до 0,5; общие масла 10—20; ХПК 300-500.

Современные биохимические установки на коксохимических заводах — до­вольно мощные сооружения. С учетом климатических условий, эксплуатаци­онных затрат на обслуживание и ремонт, возможностей управления процес­сом биохимической очистки наиболее целесообразно сооружать центральную воздуходувную станцию, а в качестве аэрационной системы использовать эр — лифтные аэраторы, которые одновременно обеспечивают хорошее перемеши­вание жидкости в аэротенке.

На всех 13- ги коксохимических предприятиях России работают в настоящее время биохимические установки; на коксохимических заводах Украины рабо­тает в настоящее время 14 биохимических установок.

Сравнение показателей работы отечественных биохимических установок н зарубежных установок показывает, что в целом уровень очистки от основных компонентов одинаков, в отдельных случаях на отечественных установках достигнута более глубокая очистка. В табл. 5.32 приведены показатели очист­ки сточных вод коксохимического завода в г. Гамильтоне (США): значительно более глубокая очистка от фенола получена в результате совместной очистки фенольных вод завода с хозяйственно-бытовыми водами также за счет разве­дения очищенной сточной воды речной водой. Кстати, в зарубежной инфор­мации по очистке сточных вод коксохимических заводов часто отмечается факт

Содержание в

Страна, город

сточной воде, мг/дм3

Великобритания, завод в г. Скантори

Фраядия., завод в г. фос-Тюр-Море

Япония, завод в г Китонюсю

США, завод в г. Гамильтон**

Фенолов:

до очистки

650

156-650*

1500

180

после очистки

5

0,2-2,4

1

0,001

Роланидов:

до очистки

120

96-145

_

175

после очистки

5

1-3

4

Цианидов:

до очистки

13

2,6-15,8

20

3

после очистки

0,5

0,08-9,6

1

1,5

хпк-.

до очистки

ЗЗСО

1720-4000

6000

1800

поспе очистки

500

360-1200

300

* Минимум-максимум; ** На биохимической установке осуществляется совместная очистка 388 м3/суг сточных вод коксохимического завода и 133 м3/сут хозяйственно-бытовых вод, с разбавлением 232 м^/сутречиой водой.

разбавления очищенных производственных вод речной или морской (в Япо­нии) водой.

Следует отметить, что для повышения эффективности очистки сточных вод необходимо внедрение новых методов и аппаратов для биологической очист­ки: с применением технического кислорода, флотаниоиисго отделения актив­ного ила от сточной воды, отстаивания в тонком слое жидкости и др.

Дія доочистки фенольных сточных вод, прошедших очистку физико-хими­ческим методом, применяют регенеративные (адсорбция, ионный обмен) и деструктивные (озонирование и др.) методы.

Абсорбция. Адсорбция является эффективным методом обесфеноливания сточных вод Сорбентами могут служить активные угли, кокс, зола, шлаки и др. Показана применимость активного угля марки КАД-иодный для обесфе­ноливания сточных вод коксохимических производств. Очистке воды актив­ным углем предшествует ее ионитная очистка от роданидов и тиосульфатов. После насыщения уголь регенерируют при 70 °С промывкой бензолом. Раствор фенолов обрабатывают щелочью, и очищенный бензол используют в процес­се. Из регенерированного угля отгоняют бензол с водяным паром, и уголь вновь используют для очистки воды. После пятнадцати циклов адсорбции — десорб­ции уголь подвергают термической регенерации при 800 °С. По прохождении такой обработки остаточное содержание фенолов составляет около 5 мг/дм3

при исходной концентрации 250 мг/дм3; окисляемость очищенной воды________

около 100 мг/дм3.

Метод адсорбции успешно используют дня доочистки фенольных вод после установок экстракционного обесфеноливания. Только на одном газосланце­вом заводе применение адсорбции позволяет дополнительно получать до 800 т/ год фенолов и значительное количество воды, пригодной в производстве.

Положительные результаты получены по доочистке фенольных вод газослан­цевого завода на непрерывно действующей адсорбционной установке во взве­шенном слое пылевидного активного угля, стабилизированного полиакрила­мидном. Проведенные испытания показали, что при высоте кипящего слоя 80 см, удельной производительности 7,2 м3/(м2-ч) И концентрации фенолов 1 г/ л степень очистки воды составляет 99-99,5 %. Кроме того, адсорбцию можно проводить в две ступени с получением на 1-й ступени фенолов, на 2-й ступени органических кислот (до 500 т/год).

Ионный обмен. Для доочистки сточных вод коксохимических заводов ис­пользуют органические ионо-обменники — пермугит и вофатит. Вофатит спо­собен сорбировать от 4 до 10 % (масс.) фенолов.

Присутствие роданидов, тиосульфатов и других солей часто затрудняет про­цессы очистки от фенолов сорбцией, озонированием. Для извлечения мешаю­щих примесей используют иониты. С помощью катионита марки КУ-2 в Н — форме из сточных вод извлекают фенолы, а анионитом марки АН-2Ф в ОН — форме — роданиды, тиосульфата, цианиды и другие соли. Регенерируют ка­тионит 18-20 %-м раствором серной кислоты, анионит 3-4 %-м раствором ам­миака. В результате очистки сточной воды содержание общего аммиака сни­жается с 227-558 до 3-6 мг/дм3, роданидов — с 89-345 до 1-3 мг/дм3, циани­дов — с 4 мг/дм3 до нуля, фенолов — с 20-30 мг/дм3 до нуля.

Методом ионного обмена достигается высокоэффективная очистка сточных вод от роданрщов и цианидов. При скорости фильтрования сточной воды через катионит 13,3 м/ч и через анионит — 8 м/ч продолжительность фильтроцикла составляет соответственно 12-23 и 13,9-29,7 ч. При этом емкость катионита — 1860—2100 г-экв/м3? анионита — 2065 г-экв/м3. Расход реагентов на регене­рацию ионитов в расчете на 1 м3 сточных вод следующий: серной кислоты •— 0,145 кг/м и аммиака — 0,375 кг/м3. Регенерационный раствор после катио- нитового фильтра содержит 97—108 г/дм3 сульфата аммония и 46—58 г/дм3 сер­ной кислоты и может быть использован для производства сульфата аммония. Регенерационный раствор после анионита содержит около 3 г/дм3 аммиака и 50 г/дм солей. Отогнанный из него аммиак также может служить для получе­ния сульфата аммония.

Очищенная сточная вода может быть использована в системах оборотного водоснабжения.

Озонирование. Перспективным методом доочистки фенольных сточных вод является озонирование. Проведенные исследования показали, что при опти­мальных параметрах процесса (pH около 12, температура 50-55 °С) кон­
центрация фенолов в сточной воде снижается с 200-300 до 0,1-0,2 мг/дм3, ро­данидов — с 500-600 до 3-5 мг/дм3, окисляемость — с 1000-1500 до 100— 200 мг02/дм3. Расход озона при этом составляет 1,5-2,0 г на 1 дм3 воды.

Комментарии запрещены.