Промышленная экология

В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки [10]. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90 %, а органических веществ до 20 % [10]. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры.
Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. К ним относятся следующие: флотация, коагуляция, флокуляция, сорбция, ионный обмен, экстракция, электрохимические методы, мембранные методы и другие. В настоящее время область применения физико-химических методов очистки расширяется. Наиболее эффективное применение физико-химических методов достигается в локальных системах очистки сточных вод промышленных предприятий.
Основной процесс, протекающий при биологической очистке — биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и других, связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.
Существуют различные биологические методы очистки сточных вод. К ним относятся:
— биологические пруды;
— аэротенки;
— биофильтры.
Такая очистка происходит за счет взаимодействия активного ила и механически очищенных сточных вод. Процесс их контакта происходит в емкостях, специальных гидротехнических сооружениях. Эти емкости, состоящие из двух или более секций, оборудованы системами аэрации. Активный ил содержит множество аэробных микроорганизмов. Если им создать благоприятные условия, то в процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы будут выводить из сточных вод различные загрязнители, и тем самым будет происходить очистка.
Подробную очитку рассмотрим на примере ЦБП.
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из наиболее водоемких отраслей народного хозяйства. На таких предприятиях ежесуточно расходуется почти 9,2 млн м3 свежей воды [14]. В зависимости от качества и ассортимента продукции удельные затраты воды на технологические нужды колеблются в широком диапазоне. Так, например, на 1 тонну картона и бумаги, вырабатываемых из неотбеленной целлюлозы, образуется 10-50 м3 сточных вод, из отбеленной целлюлозы – 150-250 м3. Следует отметить, что при производстве целлюлозы и бумаги в сточные воды попадает большое количество минеральных и органических веществ. Например, только в процессе получения волокнистого сырья в раствор переходит 37 — 1708 кг органических веществ на 1 т волокна, которые при отсутствии системы очистки сточных вод попадают в водоемы. Особое место в стоках сульфатно-целлюлозного производства занимают конденсаты выпарного и варочного цехов, в которых почти нет минеральных и взвешенных веществ. Однако в них содержится значительное количество фенолов и сернистых соединений, и они являются максимально токсичными стоками с высоким показателем биологического потребления кислорода. Разнообразие видов загрязнений и их концентраций привело к необходимости создания сложных, многостадийных схем и разнообразных систем очистки воды.
Принципиальная схема очистки сточных вод целлюлозно-бумажного производства, работающего по сульфатному методу [13]. Данная схема рассчитана для оборотного водоснабжения. Схема включает в себя блоки химической, биологической и физико-химической очистки.
Предварительная механическая очистка воды от взвешенных веществ происходит в радиальных отстойниках, затем вода поступает в смеситель-нейтрализатор, где подкисляется серной кислотой до pH=8. Подкисленная вода направляется в усреднитель-преаэротор, где в течение 4 часов происходит отдувка сернистых соединений. В усреднитель может быть предусмотрен подвод осадка из первичных отстойников или избыточного активного ила, что снизит показатель БПК на 30%.
Затем очищаемая вода подается в смеситель для химической очистки воды реагентами (солями азота и фосфора).
Предварительно очищенные таким образом стоки готовы к поступлению на биологические очистные сооружения. Подготовленные стоки поступают в аэротенки-смесители. Сюда же могут подаваться бытовые сточные воды, прошедшие механический этап очистки. Иловая смесь из аэротенков поступает на вторичные радиальные отстойники, а затем аккумулируется в емкости для ила. Циркулирующий ил снова участвует в процессе очистки в аэротенках, а избыточный ил отводится для утилизации.
При проектировании биологических систем очистки предпочтение стоит отдавать многоступенчатым схемам.
После этапа биологической очистки вода насосами подается на физико-химическую очистку. Этот этап проходит в реагентном смесителе и в камере хлопьеобразования. Реагентная очистка солями алюминия с полиакриламидом или известью позволяет удалить из воды высокомолекулярные соединения лигнина и его производные.
После физико-химической очистки вода поступает в горизонтальный отстойник и затем нейтрализуется в смесителе при помощи каустической соды. Шлам из отстойника отводится на шламоуплотнители, где отделенная вода возвращается в смеситель физико-химической очистки, а сгущенный шлам отправляется на утилизацию.
Очищенная вода дезинфицируется хлором и возвращается в систему оборотного водоснабжения. Обеззараживание хлором позволяет удалить из воды неприятный запах и нейтрализовать в стоках опасные цианиды, сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и другие.
Общее снижение водопотребления производства может быть дополнено следующими мероприятиями: — работа на высоких концентрациях целлюлозы, что позволяет снизить потребление свежей воды и повысить использование оборотной; — последовательное применение воды в нескольких операциях с понижением требований к ее качеству;
— переход на безводную технологию формирования бумаги.