§ 9. Методы очистки производственных сточных вод

Количество производственных СВ определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.

Норма водопотребления — количество воды, необходимое для производственного процесса, установленное на основании научно обоснованного расчета или передового опыта.

Норма водоотведения — это количество СВ, отводимых от промышленного предприятия в водоем, при целесообразной норме водопотребления. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы водопотребления и водоотведения выражаются в кубометрах воды на единицу готовой продукции или используемого сырья. Эти нормы расхода производственных СВ применяют при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии.

Очистка промышленных сточных вод. СВ предприятий предварительно проходят локальные очистные сооружения (ЛОС), где освобождаются от взвешенных частиц или специфических токсичных компонентов с использованием механических, химических или физико-химических методов очистки.

Механическая очистка СВ обеспечивает удаление взвешенных грубо- и мелкодисперсных (твердых и жидких) примесей. Грубодисперсные примеси обычно выделяют из СВ отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные — фильтрованием, отстаиванием, электрохимической коагуляцией, флокуляцией.

Растворимые неорганические соединения удаляют из СВ реагентными методами — нейтрализацией кислотами и щелочами, переводом ионов в плохо растворимые формы, осаждением минеральных примесей с солями, окислением и восстановлением токсичных примесей до слаботоксичных, десорбцией летучих примесей, обратным осмосом, ультрафильтрацией, ионным обменом и флотацией, электрохимическим окислением, электродиализом.

Целесообразно при химической очистке извлекать ценные соединения и тем самым снижать потери производства. СВ промышленных предприятий, в отличие от хозяйственно-бытовых, характеризуются высоким содержанием растворенных веществ, которые указанными выше способами не извлекаются. Для их удаления применяют самые различные методы очистки; их выбор зависит от того, в каком состоянии обнаружено вещество в

сточной воле — в молекулярном или в диссоциированном на ионы. Так, для веществ, которые находятся в воде в молекулярно-растворенном состоянии, рекомендуют сорбцию с помощью различных сорбентов, десорбцию аэрацией, обработку воды окислителями (для органических веществ). В случае диссоциации вещества на ионы методы очистки СВ направлены на образование малорастворимых соединений (карбонатов, сульфатов и пр.), перевод токсичного иона в малотоксичный комплекс (перевод цианидов в ферроцианиды), создание малодиссоциированных молекул при взаимодействии водородных и гидроксильных ионов, извлечение из воды ионов при электродиализе, на замену токсичных ионов безвредными при Н- и ОН-ионировании и т. п. (Ю. В. Новиков, 2006 г.).

Производственные СВ, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсические органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные частично выводятся в виде расплава, частично выносятся с дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы). Это основные агрегаты комплексных установок огневого обеззараживания жидких отходов. Каждая такая установка включает в себя циклонный реактор с охлаждаемой футеровкой, стол-кристаллизатор, скруббер- охладитель, скоростной газопромыватель типа Вентури с каплеотбойниками, емкостный парк с насосной и дымовую трубу.

Сточные воды предприятий, прошедшие ДОС, часто направляют на городскую станцию биологической очистки (рис. 6.15.)

Оценка экологической целесообразности методов очистки воды. Применительно к задачам водоотведения экологичность процессов целесообразно выражать через объемы воды (W), доведенной вторичными загрязнениями до значения их ПДК в ходе обработки единицы природных или сточных вод, обезвреживания единицы вредной примеси, получения нужного материала, энергии:

(6.1)

где т1 и ПДК1 — соответственно масса, г, и ПДК, г/м3 i-го загрязнителя, внесенного в среду в ходе обработки воды. Предлагаемый (С. В. Яковлев и др.) способ выражения экологической целесообразности позволит сравнивать методы обработки вод с различной глубиной очистки. Для этого следует учесть и первичные загрязнения, оставшиеся в воде после очистки:

(6.2)

Здесь т. и ПДК., г/м3 — соответственно, масса и ПДК первичного у-го загрязнителя. Из приведенных уравнений следует, что W будет уменьшаться, а экологическая целесообразность — возрастать, если масса сопутствующих вторичных загрязнений будет уменьшаться и (или) ПДК вторичного загрязнителя будет более значительной.

Для осуществления корректной оценки экологической целесообразности процесса необходимы справочные данные о загрязнениях, сопутствующих получению реагентов, материалов и энергии, необходимых для очистки воды. Исходя из представлений о неразрывности окружающей среды, следует считать, что загряз-

пение остаетсй таковым независимо оттого, сбрасывается ли оно по месту очистки в данный водоем или в другой — по месту производства необходимых реагентов или энергии.

Ниже приводятся значения воды, загрязненной до уровня ПДК при получении единицы реагентов, наиболее используемых для обработки воды (табл. 6.4). Авторы отмечают, что табличные данные характеризуются состоянием технологии ряда производств в настоящее время. По ходу ее изменения в сторону малоотход- ности экологические показатели будут изменяться, и в этом смысле предлагаемые справочные данные следует считать требующими периодического пересмотра, например, каждые 5-10 лет.

Порядок экологической оценки альтернативных методов очистки воды заключается в следующем. Рассчитывают расход реагентов, материалов и энергии, необходимых для обработки заданного количества воды или загрязнений, и по формуле (6.1)

Таблица 6.4

Количество воды, загрязненной до значений ПДК

примесями, сопутствующими получению

1 т товарного продукта

(С. В. Яковлев, А. К. Стрелков, А. А. Мазо, 1998 г.)

определяют количество воды, загрязненной сопутствующими вторичными примесями непосредственно в процессе очистки. Затем с помощью табл. 6.4 определяют расход энергии и объем воды, загрязненной в ходе производства требуемого количества энергии, реагентов и материалов. Суммируя, находят общий расход энергии и вторично загрязненной воды. Такой расчет дополняет технико-экономическое сравнение конкурирующих технологий. Совместный анализ экономических, экологических и энергетических показателей позволит более обоснованно выбрать оптимальную схему обработки как природных, так и сточных вод.