Материал: Гончарук учебник

РАЗДЕЛ П. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

среды органические и неорганические компоненты. Среди них фенолы, нафта­ лин, бензол, жирные кислоты, спирты, альдегиды, полициклические аромати­ ческие углеводы. В состав фенольных сточных вод входят также летучий и связанный аммиак, роданиды, цианиды, сероводород, сульфаты, хлориды и др., концентрация которых колеблется в широком диапазоне.

Фенольные сточные воды ухудшают органолептические свойства воды. Неприятный запах и привкус, появляющиеся в воде при концентрации фенола 15—20 мг/л, а крезолов — 0,002—0,005 мг/л, делают воду непригодной для пользования. В питьевой воде вследствие ее хлорирования появляется аптеч­ ный запах при концентрации фенола 0,001 мг/л и 0,001—0,002 мг/л креозолов. Фенольные воды опасны для водоемов рыбохозяйственного назначения. При концентрации фенола в воде 0,3—0,5 мг/л мясо рыб имеет специфический за­ пах и привкус, а при концентрации его в воде 5—20 мг/л рыба гибнет. В местах выпуска фенольных сточных вод и на значительных расстояниях ниже их от­ ведения наблюдаются значительные факты гибели рыбы. Фенольные воды на­ рушают естественные процессы самоочищения. Поверхностные водоемы, осо­ бенно небольшие, превращаются в сточные канавы без животного и расти­ тельного мира. Их нельзя использовать для культурно-оздоровительных и хозяйственно-бытовых нужд. Кроме того, поверхностные водоемы, загрязнен­ ные фенольными сточными водами, способствуют ухудшению качества воды подземных источников.

Сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Целлюлознобумажная промышленность является одной из наиболее водоемких отрас­ лей народного хозяйства. На ее предприятиях ежесуточно расходуется почти 9,2 млн кубических метров свежей воды. В зависимости от качества и ассорти­ мента продукции удельные затраты воды на технологические нужды колеблют­ ся в широком диапазоне. Так, на 1 т картона и бумаги, вырабатываемых из не­ отбеленной целлюлозы, образуется 10—50 м3 сточных вод, из отбеленной цел­ люлозы — 150—250 м3 и т. п.

Образуются сточные воды: а) при приготовлении химических растворов; б) в процессе варки щепы с химическими растворами; в) во время промывания целлюлозы; г) во время отбеливания целлюлозы; д) во время разливания, прес­ сования и высушивания целлюлозы; е) во время выпаривания щелочей.

Физико-химический состав сточных вод зависит от выпускаемой продук­ ции. Сточные воды содержат волокна целлюлозы, бумаги, наполнители, кра­ сители, латексы, эмульсии, клейкие вещества и др. Они разного цвета, с высо­ ким содержание взвешенных и органических веществ, специфическим запахом.

В технологическом отношении различают кислотный (сульфитный) и ще­ лочной (сульфатный) способы получения целлюлозы. Сульфатный способ обеспечивает возможность получения целлюлозы не только из хвойных, но и из лиственных пород.

Характерной особенностью сточных вод, образующихся при сульфатном способе получения целлюлозы, является высокое содержание разнообразных веществ: 33% — неорганических (натрия сульфат, карбонат и хлорид, свобод­ ные щелочи) и 67% — органических (в том числе: оксикислоты и лактоны —

336

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

33%, фенолы, смоляные и жирные кислоты — 23,65%, лигнин — 35,7%, мура­ вьиная кислота — 1%, уксусная кислота — 0,7%).

Сточные воды сульфит-целлюлозного производства содержат 10% неор­ ганических и 90%) органических веществ. Среди неорганических веществ наи­ более распространенные лигнинсульфоновые кислоты (48,4%), моносахари­ ды (30,4%)), полисахариды и продукты распада Сахаров (15,8%>), смолы, белки (2,9%>), уксусная кислота (2,5%>).

Источниками органических веществ в сточных водах целлюлозно-бумаж­ ных, картонных комбинатов являются разведенные щелочи, а также продукты деструкции целлюлозы, образующиеся во время ее отбеливания и переработки. Эти вещества принадлежат к разным классам химических соединений: алифа­ тические и терпеновые углеводы, ароматические углеводы фенольного ряда и др.

В зависимости от состава загрязнений на предприятиях целлюлозно-бумаж­ ной промышленности выделяют щелочные потоки сточных вод, содержащих преимущественно: кору, щелочи, волокна, кислоты, шлам, золу, вещества с не­ приятным запахом. Кроме того, образуются условно чистые, а также поверх­ ностные сточные воды с территории предприятия.

Особенностью канализования предприятий целлюлозно-бумажной про­ мышленности является то, что сточные воды, образуемые в результате изоли­ рованных производственных процессов, проходят сначала локальную очист­ ку от щелочных загрязнений. Так, кору удаляют из сточных вод при помощи барабанных и сетчатых фильтров. Волокна отфильтровывают через сетчатые фильтры с дальнейшим отстаиванием в горизонтальных или вертикальных от­ стойниках. Удаляют из сточных вод щелочи. Вещества, имеющие неприятный запах, удаляют хлорированием с отстаиванием. После локальной очистки сточ­ ные воды собирают в общий поток, отводят на общезаводские сооружения ме­ ханической, физико-химической или биологической очистки.

Важным является то, что даже 90—95%> техническая эффективность со­ оружений биологической очистки не гарантирует достаточного удаления из сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности органических веществ. Биологически очищенные сточные воды имеют высокую цветность (до 400°). Запах сточных вод исчезает при разведении в 200 раз. ХПК биологически очи­ щенных вод достигает 280—350 мг 02/л. При отведении таких сточных вод в поверхностные водоемы вода в них имеет неприятный запах на расстоянии до 20 км ниже участка выпуска. Он исчезает лишь при разведении в 2—5 раз. В 3—4 раза возрастает цветность воды в водоемах, резко снижается концент­ рация растворенного в воде кислорода. В десятки раз возрастает содержание взвешенных частиц.

Санитарная охрана поверхностных водоемов от загрязнения промышлен­ ными сточными водами осложняется разнообразием физико-химического со­ става и свойств сточных вод, а также численностью предприятий.

Естественно, что аналогично тому, как решаются проблемы водоотведения и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на городских очистных канализационных сооружениях, очистка промышленных сточных вод должна осуществляться методами в зависимости от их фазово-дисперсного состава.

337

РАЗДЕЛ И. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Мероприятия по уменьшению загрязнений поверхностных водоемов про­ мышленными сточными водами приведены в табл. 35.

Очистка и обезвреживание промышленных сточных вод является важ­ ным мероприятием в деле санитарной охраны поверхностных водоемов. Резуль­ таты многочисленных научных исследований свидетельствуют, что в нашей стране успешно осуществляется проектирование и строительство очистных канализационных сооружений для большинства промышленных предприятий.

При проектировании и размещении промышленного предприятия на тер­ ритории или вблизи города или при решении вопроса о совместной очистке и обезвреживании сточных вод от нескольких предприятий промышленной зо­ ны и приближенного к ней жилого массива загрязненные промышленные сточ­ ные воды могут быть отведены непосредственно в городскую канализацион­ ную сеть. При этом они должны соответствовать нормам отведения в канали­ зационную сеть. В данном случае будет осуществляться совместная очистка смеси промышленных и бытовых сточных вод на единых городских очистных сооружениях канализации. Загрязненные промышленные сточные воды обыч­ но содержат специфические загрязнения, которые могут отрицательно влиять на условия эксплуатации канализационной сети города и городских очистных сооружений. При поступлении специфических загрязнений промышленных сточных вод в поверхностные водоемы может нарушаться режим их водополь­ зования.

С целью предупреждения отрицательного влияния промышленных сточ­ ных вод на канализационную сеть населенного пункта, режим эксплуатации очистных сооружений или их отдельных элементов, а затем и на водоемы, ку­ да сбрасывают очищенные сточные воды, содержащиеся в них загрязнения не должны привести к превышению ПДК этих веществ в воде поверхностных водоемов. Это необходимо учитывать на этапах проектирования, строительст­ ва и ввода в эксплуатацию новых и реконструированных промышленных пред-

338

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

приятии. Соответствие таким требованиям может быть достигнуто внедрением на промышленных предприятиях малоотходных и безотходных технологий, систем повторного и оборотного водоснабжения, созданием бессточных и без­ отходных производств.

При выпуске промышленных сточных вод в канализационную сеть насе­ ленного пункта к ним предъявляется ряд требований, регламентированных со­ ответствующими "Правилами приема производственных сточных вод в систе­ мы канализации населенных пунктов". Промышленные сточные воды, выпус­ каемые в канализационную сеть города, не должны:

а) иметь БПК20 выше уровня, указанного в проекте очистных сооружений канализации;

б) нарушать работу канализационных сетей и очистных сооружений; в) иметь температуру свыше 40 °С и pH ниже 6,5 или выше 9,0;

г) содержать вещества, способные засорять канализационные трубы, коло­ дцы, решетки или откладываться на их поверхностях. Это твердые отходы, по­ чва, абразивные порошки и другие грубодисперсные взвеси, гипс, известь, пе­ сок, металлическая или пластмассовая стружка, жиры, смолы и др.;

д) разрушать трубы и элементы очистных сооружений; е) содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества,

способные создавать взрывоопасные смеси в водоотводных сетях и очистных сооружениях;

ё) содержать только неорганические вещества или вещества, не подвергае­ мые биологическому разложению;

ж) содержать опасные бактериальные, вирусные, токсические и радиоак­ тивные загрязнения;

з) содержать биологически жесткие поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые подвергаются разрушению;

и) ХПК превышать БПК5, более чем в 2,5 раза.

Если промышленные сточные воды не отвечают указанным требованиям, их следует предварительно подвергнуть очистке на промышленном предприя­ тии. Степень такой очистки обязательно согласовывают с городскими государ­ ственными администрациями и организациями, проектирующими очистные канализационные сооружения населенного пункта.

Среди методов очистки промышленных сточных вод заслуживает внима­ ния классификация М.И. Лапшина. В ней рассмотрен метод очистки промыш­ ленных сточных вод в зависимости от их фазово-дисперсного состава. В клас­ сификации выделены три группы основных методов очистки промышленных сточных вод: методы, основывающиеся на удалении примесей без изменения их химического состава; на преобразовании примесей с изменением их хими­ ческого состава и биохимические методы.

Первая группа методов очистки промышленных сточных вод подразделяет­ ся в свою очередь на две подгруппы. Первая подгруппа предусматривает непо­ средственное (механическое) удаление примесей из воды. Их удаляют при помо­ щи механических решеток, сеток, микропроцеживания, отстаивания и осветле­ ния, центрифугирования, фильтрации, флотации, мембранного электрофореза.

339

РАЗДЕЛ П. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Вторая подгруппа предусматривает удаление примесей без изменения хи­ мического состава, исходя из характера распределения фаз: дегазацию, отгон­ ку, эвапорацию (примеси — газовая фаза; вода — жидкая фаза); выпаривание (примеси — жидкая или твердая фаза; вода — газовая фаза); коалесценцию, эк­ стракцию (примеси и вода — две жидкие несмешиваемые фазы); выморажи­ вание (примеси — жидкая фаза; вода — твердая фаза); кристаллизацию, сорб­ цию, коагуляцию (примеси — твердая фаза; вода — жидкая фаза).

Удалять из промышленных сточных вод взвешенные вещества можно в гидроциклонах (открытых и под давлением). С целью удаления из сточных вод мелкодисперсных взвешенных веществ, а также для удаления из осадка цен­ ных продуктов и их утилизации применяют центрифуги непрерывного или пе­ риодического действия. Удаление из сточных вод, кроме взвешенных веществ, СПАВ, нефтепродуктов, жиров, масел, смол и других веществ, не выпадающих

вотстойниках, осуществляется в разных конструкциях флотационных устано­ вок. Для удаления из воды растворенных газов, находящихся в сточных водах

всвободном состоянии, используют разные конструкции дегазаторов (работа­ ющие при атмосферном давлении или под вакуумом): с барботажным слоем жидкости, насадками разной формы и пустотные распылители.

Методы превращения примесей с изменением их химического состава (вто­ рая группа) подразделяют на подгруппы: а) образование труднорастворимых электролитов; б) образование малодиссоциированных соединений; в) образо­ вание комплексных соединений; г) процессы синтеза и распада; д) окислитель­ но-восстановительные процессы, в том числе электрохимические; г) термолиз. Характеристика указанных методов детально описана в специальных изданиях и учебных пособиях водоотведения промышленных предприятий.

Решая вопросы целесообразности применения биологической очистки про­ мышленных сточных вод, следует обратить внимание на наличие в них загряз­ няющих веществ, способных к биохимической деструкции, и на то, что на эф­ фективность процессов биологической очистки влияют различные факторы, в частности: а) структура примесей; б) токсические вещества; в) уровень пита­ ния биомассы; г) биогенные элементы; д) повышенная минерализация; е) актив­ ная реакция среды.

Исходя из этого, промышленные сточные воды, подлежащие биологичес­ кой очистке, должны отвечать следующим требованиям:

а) содержать примеси, подлежащие биохимической деструкции. Накоплен­ ный опыт эксплуатации очистных сооружений, многочисленные исследования биохимического окисления чистых химических веществ свидетельствуют о том, что их химическая структура может существенно влиять на скорость био­ химических процессов. Например, доказано, что первичные спирты окисляют­ ся легче, чем вторичные, вторичные легче, чем третичные, и т. д.;

б) содержать токсические вещества в концентрациях, не оказывающих от­ рицательного влияния на работу сооружений биологической очистки. Такими концентрациями являются те, которые не влияют заметно на работу биологи­ ческих очистных сооружений (ПДКб 0 с ). При этом следует учитывать, что в промышленных сточных водах могут содержаться токсические химические ве-

340