Файл: Технология гидролизных производств учебник..pdf

тить наличие в стоках ядовитых примесей — фурфурола, оксеметилфурфурола, формальдегида, гуминово-лигниновых коллоидных веществ, терпенов, невысокое содержание азотистых и фосфорных соединений, а также продуктов обмена веществ производственных микроорганизмов — аминокислот, янтарной, молочной и других кислот. Указанные вещества определяют основные качества сточ­ ных вод гидролизных заводов: значительную загрязненность, по­ вышенную кислотность и токсичность, высокое биохимическое по­ требление кислорода.

Важным показателем загря'зненности сточной воды органиче­ скими веществами является биохимическое потребление кисло­ рода (ВПК). Чем больше ВПК, тем больше загрязнены сточные воды. Под ВПК подразумевают количество кислорода, израсходо­ ванное микроорганизмами на биологическое окисление органиче­ ских веществ, содержащихся в сточной воде. Полное биологиче­ ское окисление органических веществ (ВПК полное) заканчива­ ется за 15—20 суток. Для ускорения контроля работы очистных сооружений в производстве определяют ВПК за 5 суток и обозна­ чают БПКбПоказатель БПКб характеризует загрязненность сточ­ ной воды легкоокисляемыми органическими веществами, а раз­ ность Б П К полное — БПКб — загрязненность трудноокисляемыми ор­

ганическими веществами. Однако ВПК сточных вод не характе­ ризует всего количества органических веществ, содержащихся

-в сточных водах, так как часть из них не окисляется биохимиче­ ским методом. Поэтому для определения полного количества кис­ лорода, идущего на окисление всех органических загрязнений сточных вод, применяют химические методы окисления (йодат­ ный, бихроматный). Количество кислорода в миллиграммах, не­ обходимое для полного химического окисления всех веществ, со­ держащихся в 1 л сточной воды, называется химическим потреб­

лением кислорода (ХПК). Разность ХПК — Б П К полное характе­

ризует содержание биологически неокисляемых органических ве­ ществ, которых особенно много в сточных водах фурфурольно-

. дрожжевого производства.

До последнего времени ряд гидролизных заводов спускал про­ изводственные сточные воды в естественные водоемы. В этом слу­ чае в водоемах активно развиваются аэробные микроорганизмы — минерализаторы, окисляющие органические вещества сточной во­ ды и превращающие их в минеральные вещества — нитраты, нит­ риты, фосфаты, карбонаты, сульфаты, углекислоту и воду. На окис­ ление органических веществ используется кислород, растворен­ ный в воде водоемов, в результате чего количество кислорода резко уменьшается, а в месте сброса сточных вод он исчезает совсем. Изменяется и солевой состав водоемов, в них преобла­ дают соли кальция. Такие изменения в составе водоемов наносят большой вред флоре и фауне. Наблюдается сокращение видового состава водорослей, фитопланктона, развитие нитчатых бактерий, которые обволакивают икру и жабры рыб, а также мелких бес­ позвоночных кормовых организмов и вызывают их гибель. Нит-

чатые бактерии развиваются также на орудиях рыбного лова, во­ дозаборных сооружениях, сваях мостов. Спуск неочищенных сточ­ ных вод в водоемы приносит большой вред рыбному хозяйству, вызывая заболевание и гибель рыб, сокращая места пастбищ и нереста. Окраска промышленных стоков и их запах ухудшают качество речной воды. Поэтому сточные воды перед спуском в ес­ тественные водоемы должны подвергаться очистке и обезврежи­ ванию, в результате чего концентрация загрязнителей должна сни­ зиться до нормы.

Существует несколько методов очистки сточных вод: механиче­ ский, физико-химический, химический и биологический. В основе биологического метода лежит жизнедеятельность аэробных микро­ организмов — минерализаторов, под влиянием которых происходит биохимическое окисление органических веществ. Так как сточные воды гидролизных заводов содержат большое количество органи­ ческих загрязнений, доступных биохимическому окислению, то для их очистки наиболее рациональным и подходящим оказался биологический метод. Эффективность очистки стоков биологиче­ ским методом составляет 95%. Кроме растворенных, тонкодиспергированных органических веществ, которые в процессе жизнедея­ тельности микроорганизмов минерализуются, в сточных водах со­ держатся взвешенные вещества — гипс, песок, известь, лигнин, опилки, мелкая щепа, мертвые дрожжи и другие примеси. Сброс производственных сточных вод в водоемы допускается при мини­ мальном содержании в них взвешенных веществ. Часть из них оседает на дно очистных сооружений, отрицательно влияя на их работу и деятельность микроорганизмов. Для освобождения от взвешенных веществ производят механическую очистку сточных вод. Таким образом, на гидролизных заводах в настоящее время принят механо-биологический метод очистки, позволяющий на­ дежно обезвреживать сточные воды.

2. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

В зависимости от условий, в которых происходит очистка сточ­ ных вод, различают два метода биологической очистки. Наиболее простой метод — очистка сточных вод в естественных условиях на полях орошения или фильтрации. Второй метод — очистка сточ­ ных вод в искусственно созданных условиях — в биоокислителях.

Полями орошения называются специально подготовленные уча­ стки земли, на которые периодически спускаются сточные воды. Сточные воды на полях орошения распределяются железобетон­ ными лотками, прокладываемыми по земляным валам. Вокруг участка полей орошения создается полоса зеленых насаждений шириной 10 м. На полях орошения сточные воды фильтруются через почву. При этом растворенные и коллоидальные органиче­ ские загрязнения адсорбируются твердыми частицами почвы, на поверхности которых в большом количестве развиваются аэроб­ ные микроорганизмы, образуя биологическую пленку. Эти ми­

372

кроорганизмы в присутствии кислорода воздуха окисляют адсор­ бированные органические вещества, превращая их в продукты минерализации, являющиеся ценным удобрением для сельскохо­ зяйственных культур. Растения, выращиваемые на этих участках, используют также влагу промышленных стоков. На полях ороше­ ния целесообразно очищать сточные воды гидролизных заводов, перерабатывающих сельскохозяйственные отходы и расположен­ ных в южных районах страны, например в Средней Азии, где не хватает поливной воды. В этом случае нет опасности заболачи­ вания почвы и ее закисления при спуске кислых сточных вод, потому что в этих районах почва относится к типу сероземов, бога­ тых магниевыми и кальциевыми основаниями. Кроме того, сточ­ ные воды заводов, перерабатывающих сельскохозяйственные от­ ходы, содержат значительное количество азотсодержащих ве­ ществ, являющихся хорошим удобрением.

Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях производится на следующих сооружениях: биологиче­ ских фильтрах (биофильтрах), аэрофильтрах, аэротенках и аэро­ тенках-смесителях.

Для того чтобы процессы жизнедеятельности микроорганизмов в очистных сооружениях протекали нормально, необходимо снаб­ жение, их достаточным количеством кислорода. Биофильтрами на­ зываются сооружения, в которых очистка сточных вод происходит при их фильтрации через слой крупнозернистого материала. Био­ фильтры— большие резервуары, высотой 1,5—2,5 м, прямоуголь­ ного или круглого сечения, заполненные фильтрующим материа­ лом, состоящим из щебня, гравия, шлака, пластических масс. Фильтрующий материал располагается фракционно — в нижней части биофильтра крупные куски (60—80 мм), в верхнем слое более мелкие (20—30 мм), что улучшает газообмен и обеспечи­ вает равномерное распределение и прохождение' сточной воды. Воздушные полости составляют около 40% всего объема био­ фильтров. Стены биофильтра выполняются из бетона, сборного железобетона, кирпича. Высота их принимается на 0,5 м больше высоты загрузки биофильтра во избежание разбрызгивания сточ­ ных вод за его пределы. Внизу биофильтра расположено дренаж­ ное устройство, представляющее собой дырчатое дно, на котором находится фильтрующий материал. Под дренажем на расстоя­ нии 0,4—0,6 м располагается сплошное днище, благодаря чему образуется междудонное пространство, через которое спускается очищенная сточная вода. Имеется также устройство (обычно спринклерного типа) для равномерного распределения сточной во­ ды по поверхности фильтрующего слоя. Сточная вода равномер­ но и непрерывно с небольшими интервалами орошает поверх­ ность биофильтра, растекаясь по ней тонким слоем, и медленно просачивается через весь слой загрузки. Куски загрузочного ма­ териала покрыты биологической пленкой, состоящей из аэробных микроорганизмов-минерализаторов, при помощи которых органи­ ческая часть загрязнений подвергается биохимическому окислению.

373

тественным путем непрерывно как сверху, вместе с каплями сточ­ ной воды, так и снизу, через дренаж.

Качество очистки сточной воды определяется величиной Б П К -

На биофильтрах происходит полная биологическая очистка сточ­ ных вод до значения Б П К полное 15 мг 0 21л.

Недостаток в работе биофильтров — их заиливание, вызывае­ мое сильным разрастанием биологической пленки, закрывающей промежутки между кусками фильтрующего материала, в резуль­ тате чего сточная вода не проходит через биофильтр и застаива­ ется на его поверхности. Для нормализации работы биофильтра на несколько дней прекращают подачу сточной воды или произ­ водят штыковку поверхности загрузочного материала.

Биофильтры являются малопроизводительными очистными со­ оружениями. Поэтому на современных очистных станциях уста­ навливаются аэрофильтры, производительность которых превы­ шает производительность биофильтров в 3— 10 раз. Через загру­ зочный материал аэрофильтра искусственно нагнетается воздух, поступающий снизу с помощью специального вентиляционного устройства. В результате этого снабжение микроорганизмов кис­ лородом и интенсивность обмена воздуха в аэрофильтрах повы­ шается и, следовательно, увеличивается гидравлическая нагрузка сточных вод на них.

Аэрофильтры представляют собой железобетонные открытые сверху резервуары, прямоугольного или круглого сечения. Высота прямоугольного аэрофильтра составляет 2—4 м, площадь 15X Х25 м. Орошение поверхности его сточными водами спринклер­ ное непрерывное и равномерное. Очищенная вода собирается в нижней части аэрофильтра, откуда удаляется через гидрозатвор.

Аэротенки являются более совершенными очистными сооруже­ ниями и производительнее биофильтров в 2—3 раза. Общий вид аэротенка представлен на рис. 87. Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары прямоугольной формы. Глубина их составляет 3—6 м; ширина 8— 10 м, длина 18 м. Иногда аэро­ тенки имеют и большие размеры. Они состоят из секций, каждая из которых делится продольными перегородками, не доходящими до одной торцевой стены, на несколько коридоров. В аэротенках применяется пневматическая аэрация. Сжатый воздух подается воздуходувками или компрессорами по трубам, расположенным на дне аэротенка. Сжатый воздух мелко распыляется при помощи пористых фильтров или дырчатых труб. Через аэротенк медленно протекают подвергающиеся аэрации сточные воды, смешанные с активным илом. Хлопья ила представляют собой скопление аэробных микроорганизмов, находящихся во взвешенном состоя­ нии, которые в присутствии кислорода воздуха минерализуют ор­ ганические загрязнения сточных вод. Качество активного ила и его количество оказывают решающее влияние на полноту и ско­ рость процесса очистки. Активность биохимических процессов

374