10.10. Двухступенчатая схема очистки стоков (с бардой)

мелассно-спиртового завода

Технологическая схема двухступенчатой биологической очистки сточных вод с предварительным анаэробным сбраживанием послеспиртовой барды II мелассно-спиртовых заводов представлена на рис. 11.

Указанной схемой обеспечивается следующий эффект очистки: снижение концентрации взвешенных веществ на 97—98,9 %; снижение БПК_полн на 98—98,9 %.

Расчетные параметры метантенка 6:

продолжительность процесса метанового брожения послеспиртовой или последрожжевой барды – 161-168 ч; температура брожения – 53–55 ^оС; скорость циркуляции – один объем метантенка в сутки; концентрация анаэробного ила (по сухой массе) – 30–35 г/л; количество возвращаемого анаэробного ила – 1/3 объема дрожжевой барды, поступающей в первый метантенк.

Рис. 11. Двухступенчатая схема очистки стоков (с бардой) мелассно-спиртового завода:

1 – решетка; 2 – песколовка ; 3 – первичный отстойник: 4 – усреднитель; 5 – колодец

с насосами; 6 – метантенк; 7 – газовая свеча; 8 – преаэратор; 9 – отстойник;10 – смеситель; 11_I и 11_II – аэротенки I и II ступени; I2₁ и 12₁₁ – вторичные отстойники I и II ступени;

13 – отделитель ила; 14 – регенератор; 15 – каскад биологических прудов; 16 – хлораторная; 17 – контактный резервуар; 18 – воздуходувная станция; 19 – бункер для песка;

линии: 1 – сточные воды; II – последрожжевая барда: III – осадки на иловые площадки;

IV – воздух на аэрацию: V – активный ил; V1 – газы метанового брожения;

VII – очищенная вода на рециркуляции; VIII – хлорреагент; IX – песок;

Х – осадок; XI – смесь осадка и активного ила

В процессе брожения добавляется фосфор из расчета БПК_полн Р= 100: 0,25.

Эффект очистки, %, – 90; выход газа, м³/кг, – 0,67; нагрузка по БПК_полн ,кг/м³, – 2,86; ХПК метановой бражки, мг О₂/л, – 9000; БПК_полн метановой бражки, мгО₂/л, – до 3500.

Метановая бражка после преаэрации 8 перемешивается в смесителе 10, разбавляется осветленной водой VII из вторичного отстойники II ступени до концентрации по БПК_поли – 1000 мгО₂/л.

Расчетные параметры аэротенков 11:

продолжительность аэрации, ч, – 24; расход воздуха, м³ на I м³ сточных вод, – 40; эффект очистки, %,– 97–98; прирост активного ила в аэротенке I ступени, доля снятой БПК _полн – 0,25–0,35.

Расчетные параметры регенератора:

удельный расход воздуха, м³ на 1 м³ сточных вод, – 20; продолжительность аэрации, ч, – 8.

Расчетные параметры вторичных отстойников:

продолжительность отстаивания, ч, после аэротенка: I ступени – 1,6;

II cтупени – 3.

Остальные сооружения рассчитывают в соответствии со СНнП 2.04.03-85.

10.11. Кожевенные заводы

Источники образования, количество и характеристика сточных вод

По виду выпускаемой продукции различают заводы жестких для низа обуви и юфтевых кож и заводы кож для верха обуви (хромовое производство).

Сточные воды на кожевенных заводах образуются в основном при проведении подготовительных и дубильных технологических операций, в также в процессе отделки кож. Количество потребляемой воды – 70 м³ на 1 т. Безвозвратные потери воды в кожевенном производстве составляют 6–10 % водопотребления. Коэффициент часовой неравномерности сточных вод принимается в пределах 1,3 – 2,5.

Сточные воды кожевенных заводов относятся к высоко концентрированным и содержат различные загрязнения: частицы мездры, шерсть, кровь, продукты распада белков, жиры, растительные и синтетические дубители (в том числе свободные фенолы), поверхностно-активные вещества, красители, смолы, а также различные минеральные соединения — известь, сульфиды, щелочи, кислоты, соединения хрома, алюминия, циркония, титана и др. Ввиду наличия значительного количества органических веществ сточные воды подвержены гниению. Разнообразие условий в формировании и отведении сточных вод обусловливает значительные колебания содержащихся в них загрязнений. Их средние значения, мг/л, составляют: взвешенные вещества – 2730; жиры – 330; БПК_полн – 1350.

Сточные воды отмочно-зольного цеха образуются в процессе технологических операций по подготовке кож. Воды от отмочки содержат органические и минеральные примеси, волосы, поверхностно-активные вещества концентрацией до 1000 мг/л при БПК₂₀ более 1000 мг О₂/л. Воды от золения богаты органическими растворенными веществами, механическими примесями, содержат известь, сернистый натрий и много азотистых веществ. рН этих вод находится в пределах 12–13. Сточные воды дубильного цеха при хромовом дублении содержат большое количество соединений трехвалентного хрома (до 10 г/л Сr₂O₃). По данным ЦНИИКП, в отработавших дубильных растворах остается 22–28 % расходуемой на дубление окиси хрома, которая подлежит регенерации.

Используемые при дублении кож для низа обуви отработавшие дубильные растворы содержат синтетические (синтаны) и растительные (таниды) дубители, хром, фенолы, возможно присутствие циркониевых и титановых дубителей. Концентрация танидов до 40–50 г/л, взвешенных веществ – до 11–14 г/л, БПК₅ составляет до 12 г O ₂/л, ХПК – до 23 г О₂/л, сухой остаток – до 100 г/л, рН = 4. При сбросе отработавших растворов, содержащих синтетические дубители, в сточные воды концентрация фенолов в них достигает 800 мг/л.

Сточные воды красильного и отделочного цехов содержат незначительные количества хрома, танидов, эмульгаторов, жиров, красителей, взвешенных веществ и ПАВ. Кроме того, в заводскую канализацию могут поступать сточные воды клееваренного и шерстомойного цехов.

Очистка сточных вод

Сточные воды кожевенных заводов подлежат предварительной локальной очистке (с целью удаления грубодисперсных примесей, взвешенных веществ, хрома, ПАВ, фенолов и сульфидов), а также последующей биологической очистке. На кожевенных заводах обычно устраивают три канализационные сети: общих производственных стоков 1 (рис. 12), хромсодержащих стоков V и бытовых сточных вод. Целесообразно также выделение отдельной сети канализации зольных стоков, содержащих основное количество сульфидов (до 10 г/л ) с их локальной очисткой. При большом объеме сточных вод с высокой концентрацией фенолов их необходимо также направлять в отдельную сеть и подвергать соответствующей обработке.

К сооружениям предварительной локальной очистки относятся решетки 1, шерстеуловители 3, усреднители 5, отстойники 6 (горизонтальные или ради-

альные), жироловки, флотаторы 7, установки высадки 13 и регенерации хрома,

а также сооружения для обработки осадка 10, 12, 14 (механическое обезвожи-

вание, сушка, сжигание).

При решении схем предварительной локальной очистки сточных вод ко-

жевенных заводов необходимо предусматривать рециркуляцию отработавших

технологических растворов (зольных, пикельных, дубильных и т. п.) с постоян-

ным добавлением в систему реагентов по мере их сработки, а также регенерации солей хрома из отработавших дубильных растворов. Это позволит в значительной степени снизить токсичность сточных вод и сократить потребление реагентов и свежей технической воды.

О

62

дним из путей снижения потребления воды является замена непрерывных технологических промывок сырья и полуфабрикатов периодическими промывками, а также выполнение промывок по принципу противотока. Опыт применения противоточных промывок сырья и полуфабрикатов в шнековых аппаратах имеется в отечественной практике.

Исследовательскими работами, проведенными в МГСУ, показана возможность и целесообразность использования биологически очищенных сточных вод на технологические нужды в отмочно-зольных, на преддубильных

и дубильных операциях, на которые расходуется более 60 % воды от общего

водопотребления завода. При этом качество биологически очищенных сточных

вод должно удовлетворять санитарно-гигиеническим, токсикологическим требованиям, устанавливаемым санитарными органами.

На рис. 12 приведена технологическая схема предварительной локальной

очистки сточных вод, осуществленные на ряде кожевенных заводов с последующим сбросом стоков на городские очистные сооружения.На 13 дана совмещенная схема полной биологической очистки сточных вод кожевенного завода.

В составе сооружений для улавливания из сточных вод грубодисперсных

веществ, таких как обрезки кожи, щетина, волосы, мездра, жиры, обрывки шкур, стружка хромовых кож, предусматриваются шерстеуловители (волокноуловители) различных типов: транспортерные, оснащенные капроновой сеткой с ячейками диаметром 1 мм со съемом шерсти щеточными валиками или пневмоотсосом, с перфорированным лотком (отверстия диаметром 5 – 8 мм), оборудованным вращающимся конвейером (барабанного типа, шнекового типа) и др.

Для усреднения сточных вод кожевенных заводов применяют проточные усреднители 5 (рис. 12) с пневматическим или механическим перемешиванием. Продолжительность усреднения колеблется в пределах 8–16 ч. Удаление вы-павшего осадка – периодическое. Предусматриваются специальные устройства для удаления в случае необходимости пены и жира с поверхности усреднителя.

П

63

редусматриваемые обычно в составе сооружений предварительной локальной очистки горизонтальные отстойники рассчитывают на приток воды в течение 1,5–2 ч, эффект осветления – 50–60 %, влажность осадка – 94–96 %, объем осадка 3 – 5% объема обрабатываемых сточных вод. Смешение кислых I и щелочных II сточных вод от дубильных и отмочно-зольных операций приводит к их взаимной нейтрализации, сопровождающейся коагуляцией и флокуляцией, что улучшает процесс отстаивания в отстойниках 6. При необходимости усиления эффекта осветления сточных вод возможно применение коагулянтов: сернокислого алюминия, хлорного железа и сернокислого закисного железа (VII). Наиболее доступный и дешевый коагулянт – FеS0₄*7Н₂О, доза которого в зависимости от концентрации загрязнении в сточных водах составляла 0,8 - 1,5 г/л.

Рис. 12. Технологическая схема локальной очистки сточных вод кожевенных

заводов, разработанная ГПИ-2:

1 – механизированная решетка; 2 – насосная станция; 3 – шнековый шерстеуловитель;

4 – аэрируемая песколовка; 5 – усреднитель с механическим перемешиванием;

6 – отстойник; 7 – напорный флотатор; 8 – уплотнитель осадка; 9 – бак для осадка;

10 – центрифуга; 11 – бак для фугата; 12 – сепаратор; 13 –отстойник высадки хрома;

14 – фильтр-пресс; 15 – реагентное хозяйство; линии: 1– производственные общие стоки:

11 – осадок и флотационный шлам общих стоков; III – фугат от центрифуг и фильтр-прессов; IV – фугат от сепараторов; V – хромосодержащие стоки; VI – осадок хромсодержащих стоков; VII – раствор Fе(SО)₄*7Н₂О; VIII – реагент; 1Х – воздух

Эффект осветления – 70–85 %. Одновременно снижается содержание сульфидов и органических соединений (БПК уменьшается примерно на 30 %), а также величина рН.При отстаивании сточных вод с применением реагентов объем осадка достигает 10 – 17 % объема сточных вод при его влажности 96 – 98 %

Применение флотации 7 для предварительной локальной очистки сточных вод кожевенных заводов обеспечивает значительное снижение содержания в них механических примесей, сульфидов, хрома, ПАВ, жиров и органических веществ. Эффект очистки на флотационных установках, %, составляет: по взвешенным веществам – 99; по сульфидам – 91; по хрому – 96; ПАВ – 1; жиры – 93; БПК₅ – 71.

64

Рис. 13. Совмещенная схема предварительной и биологической

очистки сточных вод кожевенного завода, разработанная МГСУ:

1 – горизонтальные отстойники; 2 – станция высадки хрома; 3 – песколовки; 4 – бункеры для песка; 5 – усреднители; 6 – первичные отстойники; 7 – флотационная установка;

8 – сборник конденсата пены; 9 – емкость конденсата пены; 10 – вторичные отстойники:

11 – станция биогенных добавок; 12 и 16 – смесители: 13 – аэротенки с регенерацией активного ила; 14 – воздуходувнонасосная станция; 15 – третичные отстойники;

17 – хлораторная установка; 18 – цех обезвоживания осадка; линии: 1 – отмочнозольные стоки; II – общий сток; Ш – дубильные стоки; IV – воздух; V– рециркуляционная вода

Продолжительность пребывания воды во флотаторе – I ч. Расход воздуха при диспергировании его в воде с помощью фильтросов – 10–12 м³/(м²ч) при напорной флотации 2–3 % расхода перекачиваемой воды. При двухсту-пенчатой флотации стопная вода на I ступени подкислялась серной кислотой до рН = 4,5–5, на II ступени подщелачивалась известью до рН = 8,5–9,5. При одноступенчатой флотации применялись сернокислое железо – 1 г/л и известь – 0,8 г/л.

В результате предварительной локальной очистки концентрация сульфидов в общих стоках кожевенных заводов снизилась до 15 - 20 г/л.

Учитывая требования СНиП 2.04.03-85 к снижению содержания сульфидов в сточных водах, направляемых на биологическую очистку (ПДК I мг/л), возможно применение специальной обработки сточных вод с целью удаления сульфидов, в частности, их осаждение закисным железом (Fе(SО)₄*7Н₂О 1–1,2 г/л при содержании в стоках иона S^2- не более 50–100 мг/л,

окисление кислородом воздуха (15 м³ на 1 м³ воды) при длительной аэрации (до 10 ч), электролитическое окисление с коагуляцией и др.

П

65

ри обработке хромсодержащих сточных вод в качестве реагентов для выделения из них хрома применяют известь или едкий натр. При этом принимают на 1 массовую часть металлического хрома 1,11 массовую часть негашеной извести или 4 массовых части едкого натра. Используют раствор извести 2-процентной. а едкого натра 5-процентной концентрации. В случае регенерации хрома и повторного его использования применяют кальцинированную соду Nа₂СО₃. На 1 маc. ч. Сг³+ требуется 2,5 маc. ч. кальцинированной соды.

Осаждение образовавшейся в результате реакции гидроокиси хрома производят в контактных отстойниках 13. Продолжительность отстаивания 5–6 ч. При перемешивании хромсодержащих стоков острым паром и нагревании их до температуры 60 – 80 ^оС продолжительность отстаивания уменьшается до 2–3 ч. Интенсифицировать процесс осаждения гидроокиси хрома можно путем добавления I–2 мг/л полиакриламида (ПАА). Количество осадка составляет 12–18 % объема хромсодержащих стоков. Влажность осадка – 93–95%; концентрация в нем Сг³⁺ – 30–40 г/л; рН = 8,9.

Для обезвоживания осадка хромсодержащих стоков применяют вакуум-фильтры или фильтр-прессы 14.

Производительность вакуум-фильтра по результатам лабораторных исследований составляет 17–20 кг/(м²ч) по сухому веществу; влажность кека – 82–83 %; содержание Сг³⁺ в фильтрате – 150–160 мг/л при экипировке вакуум-фильтра хлопчатобумажными фильтротканями и до 1000 мг/л при применении капроновых фильтротканей. Предварительное нагревание осадка до температуры 80 °С позволяет повысить производительность вакуум-фильтров в 2 раза. Применение при обезвоживании коагулянтов традиционного типа нецелесообразно в связи со снижением качества хрома при его регенерации.

При обезвоживании на рамном фильтр-прессе осадка влажностью 93–95 % влажность кека составляет 72–78 %. Производительность фильтр-пресса при продолжительности фильтроцикла 3 ч и рабочем давлении 0,8 МПа составляет 18 кг/м² по сухому веществу, концентрация Сг³⁺ в фильтрате – 40–60 мг/л.

Сточные воды кожевенных заводов, несмотря на большое содержание в них органических веществ и наличие токсичных ингредиентов, препятствующих жизнедеятельности микроорганизмов, могут подвергаться биологической очистке (см. рис. 13) в аэротенках 13 или биофильтрах (с рециркуляцией воды и без нее).

Средняя скорость окисления органических соединений (БПК₅ = 385 мгО₂/л) в аэротенке-смесителе при дозе ила 3,5 г/л составляет 8 мг БПК₅, или 9,6 БПК_полн на I г безвольного вещества ила в 1 ч. Дозу ила в аэротенке следует принимать равной 1,5 г/л, в регенераторе – 5 г/л. Удельный расход воздуха Д, м³/м³, и прирост активного ила Пр, мг/л, принимают согласно СНнП 2.04.03-85.

По зарубежным и отечественным данным, при совместной очистке производственных сточных вод кожевенных заводов с бытовыми водами (производственных до 75 %) нагрузка по БПК_полн очищаемых сточных вод на 1 м³ объема аэротенков составляет от 0,5 до 2 кг/сут. Продолжительность аэрации в зависимости от характеристики сточных вод изменяется в широких пределах – от 16 до 48 ч. При недостатке разбавляющих бытовых вод требуется вводить биогенные элементы.

66

Обработка осадков

Осадки общих стоков кожевенных заводов, выделяющиеся на локальных очистных сооружениях, отличаются значительным объемом (в среднем 4% расхода воды) при влажности 94–96 % и зольности 40–45 %. Удельное сопротивление осадков фильтрованию изменяется в широких пределах – от 30*10¹⁰ до 1100*10¹⁰ см/г. Для обезвоживания осадков применяют барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном, центрифуги и фильтр-прессы. Перед обезвоживанием осадки следует уплотнять.

Производительность вакуум-фильтра – от 5 до 24,4 кг/(м²ч) по сухому веществу; влажность кека – 75–80 %; содержание взвеси в фильтрате – 300–1256 мг/л при исходной влажности осадка 92–96,4 %. При предварительной обработке осадка коагулянтами – сернокислым железом и сернокислым алюминием (доза 3 г/л) – производительность вакуум-фильтров увеличивается более чем в 2 раза.

Исследованиями МГСУ установлена эффективность тепловой обработки осадков кожевенных заводов (температура нагревания 180 ^оС, продолжи-тельность обработки 30 мин): удельное сопротивление уплотненного осадка снижается до 60*10¹⁰ см/г, а производительность вакуум-фильтра повышается до 40 кг/(м²ч).

Надиловая вода имеет ХПК = 19 - 20 г О₂/л, БПК₅ = 3 г О₂/л, рН = 8,7-9,5.

При обезвоживании осадков на центрифугах типа ОГШ влажность кека составляет 68–74 %, взвеси в фугате содержится до 20–40 г/л. Значительно, в 7–9 раз по сравнению со сточной водой, увеличивается в фугате концентрация жира и БПК₅. В связи с этим при подаче фугата в голову сооружений необходимо учитывать увеличение нагрузки на очистные сооружения либо предусматривать его локальную очистку.

При обезвоживании шлама от флотационной очистки сточных вод на фильтр-прессах ФПАКМ с применением реагентов (3–5 % FеSО₄ и 10–15 % СаО по массе сухого осадка), влажностью 95 % влажность кека составляла 70 %, производительность установки – 15 кг/(м^:2ч) по сухому веществу.

Флотационный шлам, образующийся при реагентной напорной флотации, дополнительной реагентной обработки перед обезвоживанием не требует.

На фильтр-прессы следует подавать осадки, не содержащие частицы размером крупнее 3 мм.

Термической сушке осадки подвергают после их механического обезвоживания в целях последующей утилизации или сжигания.В МГСУ предложена схема сушки и сжигания осадков в щелевой печи «кипящего» слоя. Возможно применение печи «кипящего» слоя, разработанной институтом НИИХиммаш. Наиболее эффективным является сжигание термически высушенных осадков.

Оптимальная температура сушки осадков – 300–500 °С. Влажность термически высушенного осадка – 25–30%. Термическую сушку осадков целесообразно вести в псевдоожиженном слое кварцевого песка, керамзита (d = 0,5–0,8 см) или гранулированного шлака (d = 2–3 мм), полученного в результате сжигания осадков сточных вод. Температура газа в печи в зоне горения – 900–1100°С. Коэффициент избытка воздуха – 1,2. Скорость воздуха в реакторе перед «кипящим» слоем – 10–30 м/с, на выходе из него – 0,2–0,8 м/с. Высота псевдокипящего слоя – 0,4–0,6 м. Запыленность отработавших дымовых газов – 0,6–0,7 г/м³.

Сжигание осадков следует вести во взвешенном слое гранулированного известняка или доломита (d = 1–3 мм), которые сорбируют окислы серы и азота и таким образом предотвращают загрязнение окружающей среды.

Весь процесс термической сушки и сжигания, кроме стадии разогрева печи, происходит путем использования собственного тепла. Осадки влажностью 70–75 % можно вывозить на полигоны и подвергать захоронению.