Основные проблемы очистки сточных вод и пути их решения

Сточные воды коксохимического производства относятся к наиболее опасным (как источник загрязнения окружающей среды) среди промышленных сточных вод и с трудом поддаются очистке. Схема очистки сточных вод представлена на рис. 12.5.

Технологическая схема очистки сточных вод коксохимического производства

Рис. 12.5. Технологическая схема очистки сточных вод коксохимического производства

Обработка коксового газа приводит к образованию значительных объемов сточных вод, отличающихся очень высоким содержанием токсичных веществ. Трудно утилизируемыми отходами являются концентрированные стоки сероочистных установок. На стадии переработки химических продуктов также образуются сточные воды.

Источником жидких отходов являются некоторые технологические процессы, особенно связанные с обработкой продуктов кислотами. Это не только приводит к расходованию значительных количеств реагентов, но и к необходимости утилизации отработанных кислот и растворов солей, смолистых веществ и кубовых остатков, «кислых смолок». Кислые смолки это коллоидные системы, состоящие из масел, олигомеров, полученных при полимеризации непредельных соединений, растворов солей и кислот.

Источниками сточной воды являются также влага исходного угля и вода, образующаяся при термическом разложении органической массы угля. Кроме того, сточные воды образуются из конденсата пара при пропарке оборудования и нагревании его «острым паром», а также воды, поступающей в технологический цикл при промывке оборудования.

Очистку сточных вод производят разнообразными физико-химическими, механическими и биохимическими методами. Принятие оптимальных технических решений и, как следствие, минимизация затрат возможны только при соблюдении следующих основных принципиальных подходов.

  • 1. Технология очистки и утилизации сточных вод должна рассматриваться как часть общей технологии коксохимического производства. Поэтому необходим и общий подход для оценки возможностей и последствий технических предложений по основной технологии коксования углей и улавливания и переработки химических продуктов коксования и сопутствующих им решений экологической направленности, и наоборот.
  • 2. Очистка сточных вод должна быть организована как единый комплекс, который включает: паспортизацию сточных вод; канализо- вание стоков, упорядочение их отвода в канализацию, исключающее залповые сбросы сильно загрязненных стоков в канализацию и попадание в сточные воды технологической продукции и технологических растворов; очистку от взвешенных веществ, смол и масел общего стока и его составляющих; биохимическую очистку общего стока; доочистку сточных вод после биохимической очистки (главным образом от взвешенных веществ); утилизацию избыточного активного ила (или его уничтожение); использование очищенных сточных вод; грамотный и оперативный аналитический контроль.

Традиционно наибольшее внимание уделяется фенолам, содержащимся в сточных водах, которые зачастую и называют фенольными водами. Это объясняется тем, что среди других компонентов стоков фенолы обладают наибольшей токсичностью, а также способностью образовывать при хлорировании воды хлорфенолы, имеющие повышенную токсичность и резкий неприятный запах даже при ничтожных концентрациях в воде. Кроме фенолов в сточных водах оказывается значительное количество солей аммония, включая хлорид, сульфат и трудно гидролизующийся тиоцианат аммония. В сточных водах также присутствует значительное количество масел, пиридиновых оснований и смолистых веществ, эмульсии и некоторое количество бензола в виде растворенного в воде продукта.

Надсмолъная вода отделений обработки газа направляется на обесфеноливание после аммиачных колонн, на которых десорбируется большая часть «летучего аммиака», т. е. связанного в легко гидролизующийся карбонат, бикарбонат, сульфид, гидросульфид и цианид аммония. При этом из воды десорбируется большая часть пиридиновых оснований и до 30% содержащихся в ней фенолов. Кроме указанных веществ сточные воды коксохимического производства содержат до 150 500 мг/л смол и масел.

Фенолы сточных вод представлены в основном одноатомными фенолами. В фенолах воды цикла газосборника содержится 0,2 0,3% двухатомных фенолов (главным образом резорцина).

Все сточные воды, таким образом, отличаются очень высоким содержанием токсичных веществ и нуждаются в сложной очистке. Любые процессы очистки должны включать удаление амлшака, извлечение фенолов и доочистку сточных вод биологическим методом, хотя разработаны и применяются и другие способы очистки. Схема биохимической очистки сточных вод представлена на рис. 12.6.

Схема биохимической очистки сточных вод

Рис. 12.6. Схема биохимической очистки сточных вод: 1 холодильники «труба в трубе»; 2 преаэратор; 8 первичный отстойник; /, маслоотделитель; 5 флотационная машина; б усреднитель; 7,8 аэротэнки I и II ступеней соответственно;

9 вторичный отстойник; 10 компрессор

Биологическая очистка, к сожалению, не гарантирует удаление примесей до уровня, позволяющего сбрасывать стоки в водоемы. Поэтому воду после биологической очистки либо направляют на общегородские очистные сооружения, где доочпщаются остатки токсичных веществ, либо используют внутри предприятия (мокрое тушение кокса или пополнение оборотных циклов).

Использование внутри предприятия предпочтительно, так как общегородские очистные сооружение оказываются в очень опасном положении при залповых сбросах стоков, что в аварийных ситуациях не может быть полностью исключено.

Особняком среди жидких стоков стоят избыточные растворы сероочистных установок, содержащие тиоцианат и тиосульфат натрия, а также некоторые другие вещества в очень высоких концентрациях. Они не должны смешиваться с фенольными водами и перерабатываются самостоятельно.

Извлечение фенолов из сточных вод. Обычно перед обесфе- ноливанием сточные воды очищают от аммиака. Аммиак удаляют на установке переработки надсмольных вод. Полнота десорбции аммиака может быть сколь угодно большой и определяется только эффективностью используемой аммиачной колонны и режимом ее эксплуатации. Извлечение фенолов с целью утилизации экономично при содержании их в сточных водах свыше 1 г/л. При меньших концентрациях фенолов их реализация не покрывает расходы на извлечение, поэтому экономически целесообразно разрушить их на стадии доочистки.

Для извлечения фенолов в коксохимической промышленности преимущественно применяют пароциркуляционный или, как его иногда называют, «эвапорационный» метод, пригодный именно для извлечения фенолов и крезолов с низкими температурами кипения (рис. 12.7).

Установка пароциркуляционного обесфеноливания сточных вод

Рис. 12.7. Установка пароциркуляционного обесфеноливания сточных вод: 1 верхняя секция скруббера; 2 вентилятор; 3 нижняя секция скруббера; 4 подогреватель

За. рубежом имеется ряд установок экстракционного обесфеноливания на коксохимических предприятиях. Однако в основном оно применяется при очистке сточных вод низкотемпературных процессов пиролиза твердых горючих ископаемых, так как является единственно пригодным для извлечения из сточных вод двухатомных фенолов. Экстракционное обесфеноливание в нашей стране практически не применяется.

Основным аппаратом пароциркулярного обесфеноливания является двухсекционный скруббер, секции которого разделены по жидкой фазе. Надсмольная вода поступает на верхнюю секцию аппарата, где при 100-103° С фенолы из воды десорбируются в поток водяного пара. После выхода из верхней секции этот поток вентилятором подается в нижнюю секцию, где из него раствором фенолятов натрия извлекают фенолы. Очищенный пар возвращается в верхнюю секцию аппарата. Для поддержания заданной рабочей температуры и компенсации тепловых потерь через стенки аппарата в нижнюю его часть подводится тепло с помощью паровых змеевиков или кипятильника. Степень обесфеноливания воды составляет 70 96% и определяется полнотой обесфеноливания пара в нижней секции.

Натриевые соли фенолов подвергаются заметному гидролизу в условиях работы скруббера. Для улучшения обесфеноливания пара в нижней секции скруббера необходим противоток, а в верхней части аппарата следует поддерживать значительный избыток щелочи. Легко подсчитать, что удовлетворение этого требования возможно только при подаче орошения в количестве, в десятки раз превышающем необходимое по условиям равновесия. Чтобы разрешить эту ситуацию, на большинстве предприятий создают несколько конт'ров циркуляции фенолятов в нижней части аппарата (с нарастанием избытка свободной щелочи по высоте); полнота очистки при этом составляет около 70 80%.

Выходом из положения является применение аппаратов с тарелками в нижней секции. Колпачковые и клапанные тарелки гарантируют достаточно стабильную работу даже при незначительных плотностях орошения. В этом случае обеспечиваются полный противоток и непрерывная подача щелочи на орошение. В результате полнота обесфеноливания составляет 95 96% и остаточное содержание фенолов в воде 0,05 0,7 г/л.

На работу обесфеноливающего скруббера влияет полнота десорбции аммиака в аммиачной колонне. Содержание летучего аммиака в воде, поступающей на обесфеноливающий скруббер, не должно превышать 0,1 г/л.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >