книги из ГПНТБ / Грушко, Я. М. Сточные воды гидролизных заводов и санитарная охрана водоемов

В технологии гидролизного производства образуется большое количество твердых веществ, состоящих из лиг­ нина и извести. Значительная часть их не поступает в сточные воды. Из общего количества образующегося лигнина 90—95% в твердом виде и известь (так назы­ ваемый недопал, получающийся при гашении извести) не сбрасываются в канализацию, а в виде твердых про­ мышленных отходов направляются в отвал. Остальные 5—10% лигнина и часть взвешенных веществ поступают в отстойники в больших концентрациях — до 4000— 5000 мг/л, а после них стоки содержат их 800—900 мг/л. Такая высокая концентрация взвешенных веществ, по­ ступающих после отстойников на сооружения биологи­ ческой ■ очистки, резко снижает их эффективность. Отстойники должны снижать концентрацию взвешенных веществ в сточных водах на 70—80% с остаточной кон­ центрацией перед подачей на сооружения биологиче­ ской очистки не более 150 мг/л.

После механической очистки сточные воды подвер­ гаются биологической очистке, так как содержат много

эффективность их работы на всех стадиях очистки: а) после локальной, если она применяется; б) после пер­ вичных отстойников; в) после сооружений биологической очистки; г) после вторичных отстойников. При этом пу­ тем сравнения состава стоков до и после очистки нужно определить эффективность работы каждой группы со­ оружений и сопоставить ее с заложенной в проекте. Такую проверку санитарный врач должен проводить выборочно примерно один раз в месяц, но в лаборатории завода эта проверка на основе результатов анализов должна осуществляться не реже одного раза в неделю, причем результаты проверки должны оформляться в виде не только средних, но и максимальных и мини­ мальных данных.

Важное значение имеет контроль за эффективностью сооружений биологической очистки.

При нормальной очистке сточных вод БПКв их сни­ жается после аэрофильтров до 25—40 мг О2М, а после аэротенков — до 10—20 мг Ог/л. Только при такой эффективности работы очистных сооружений можно при­ менять рециркуляцию сточных вод с повторным исполь­ зованием их для разбавления поступающих на аэро-

90

фильтры и аэротенки стоков. При использовании для разбавления недостаточно очищенных стоков эффект биологической очистки резко снижается.

При значительном загрязнении сточных вод нужна двухступенчатая биологическая очистка, нйпример с применением биофильтров и аэротенков.

Токсические вещества содержатся в конденсате па­ ров само'испарения в следующих концентрациях (вмг/л): фурфурол 1800—4100, метанол 2100—6900, альдегиды 3000—7900, кетоны 600—1500, летучие органические кислоты 1500—1700. При производстве фурфурола из паров самоиспарения его извлекается 84%; остальное количество содержится в стоках, поступающих на соору­ жения биологической очистки. В общем стоке, направ­ ляющемся на сооружения биологической очистки, за счет разбавления концентрация Токсических веществ резко снижается и они, как правило, окисляются микро­ организмами биологической пленки. Вместе с тем не­ большие концентрации наиболее токсического соедине­ ния фурфурола могут содержаться в стоках, сбрасы­ ваемых в водоем, а при нарушении эксплуатационного режима эти концентрации могут быть значительными. В связи с этим необходимо определять содержание ток­ сических веществ в сточных водах гидролизных заводов до и после биологической очистки.

После проверки эффективности очистки сточных вод изучают их влияние на водоем. Сточные воды гидролиз­ ных заводов даже после очистки при спуске в водоемы нередко сильно загрязняют их, так как содержат боль­

желтовато-коричневую окраску и гнилостной запах, ко­ торые могут исчезать лишь после полной биологической очистки и достаточного разбавления, поэтому необходи­ мо исследовать воду в пункте первого водопользования ниже по течению реки. В ряде случаев следует отбирать пробы и дальше вниз по течению, особенно в местах с замедленной скоростью, где создается опасность осаж­ дения взвешенных органических веществ на дне, их раз­ ложения и резкого снижения содержания кислорода в воде. В таких местах качество воды ухудшается, создает­ сяопасность цветения ее, замора рыб из-за недостатка кислорода.

91

Температура воды в водоеме определяется потому, что этот показатель лимитируется законодательством. Тем­ пература смеси бытовых и производственных сточных вод, как это имеет место при совместном канализовании

У пунктов питьевого и культурно-бытового водополь­ зования летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться больше чем на 3° по сравнению с максимальной температурой воды водое­ ма в летнее время1. Повышение температуры воды в во­ доеме больше этой величины вредно действует на гидробионты, снижает содержание в воде растворенного кислорода и самоочищающуюся способность водоема. Концентрацию водородных ионов (pH) сточных вод и

воды водоема в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования необходимо определять потому, что стоки гидролизных заводов имеют кислую реакцию. Из-за этого создается опасность гибели микроорганиз­ мов биологической пленки, а посде сброса таких стоков в водоем возникает угроза гибели в нем флоры и фауны, снижения его самоочищающейся способности.

При pH 6,0 жизнедеятельность микроорганизмов на биологических фильтрах снижается, а при pH менее 5,0 в ряде случаев прекращается вовсе (Ц. И. Роговская, 1967). Вместе с тем нередко нейтрализация сточных вод перед подачей на сооружения биологической очистки или не производится, или бывает недостаточной. Так,.по данным Л. И. Брызгалова (1971), на Ивдельском гидро­ лизном заводе pH сточных вод, подаваемых на биофиль­ тры и аэрофильтры, фактически была 5,0—6,0, и это яв­ лялось одной из причин недостаточной очистки сточных вод.

Санитарный врач должен следить за тем, чтобы сточ­ ные воды гидролизных заводов перед подачей на очист­ ные сооружения подвергались нейтрализации, иначе микрофлора биологической пленки погибнет и эффектив­

92

сточных вод, подаваемых с общезаводским стоком гидро­ лизных заводов на очистные сооружения канализации, а также pH воды водоемов у пунктов питьевого и культур­ но-бытового водопользования должна быть в пределах

6,5—8,5.

Взвешенные вещества (известь, лигнин, мертвые дрож- ' жевые клетки) содержатся в большом количестве в стоках гидролизных заводов. Значительная часть лигни­ на и извести извлекается из сточных вод в процессе технологии производства, а остальное количество посту­ пает в первичный отстойник, где извлечение также не­ полное и даже после биологической очистки и вторич­ ных отстойников часть взвешенных веществ с общеза­ водским стоком попадает в водоемы.

Взвешенные вещества, содержащиеся в сточных водах гидролизных заводов в большом количестве, при попа­ дании в водоемы делают воду непригодной для хозяйст­ венно-питьевых целей. Особенно вредно они действуют на население при децентрализованном водоснабжении, когда не применяется очистка и дезинфекция воды.

Взвешенные вещества минерального происхождения, содержащиеся в общезаводском стоке гидролизных за­ водов после очистки, оседают в водоемах на дне/ губи­ тельно действуют на бентос, лишая тем самым планктон кормовых ресурсов.

Взвешенные вещества органического происхождения, поступающие в водоемы после очистки, в значительной части также выпадают в осадок на дне водоемов, осо­ бенно в зимний период при малом расходе воды и не­ большой скорости течения. Скопляясь на дне, они под­ вергаются анаэробным процессам, при которых Обра­ зуются газы: метан, сероводород и др. Эти газы поднимаются со дна на поверхность в виде пузырьков, частично увлекая за собой ил. При высокой концентра­ ции растворенных органических веществ в воде водое­ мов могут происходить вторичные процессы образования ила за счет обильного разрастания и отмирания водорос­ лей. Этот ил осаждается на дне и лишает рыб их кор­ мовых, ресурсов в результате гибели бентоса.

первого водопользования ниже места спуска сточных вод в водоемах допускается увеличение количества взвешенных веществ 0,25 мг/л.

К наиболее вредным взвешенным веществам органи­ ческого происхождения, содержащимся в сточных водах гидролизных заводов, относится лигнин. Большая часть его извлекается из сточных вод в процессе технологии производства до формирования общезаводского стока. Лигнин, доставляемый в отвалы, сильно загрязняет поч­ ву; с ливневыми и талыми водами поступает в водоемы. Часть его попадает в канализацию, затем на очистные сооружения, неполностью выпадает в осадок в отстой­ никах и может поступать в водоемы также со сточными водами. Попадая в жабры рыб, лигнин вызывает их за­ купорку, затрудняет дыхание и приводит к гибели рыб. В связи с этим санитарному врачу необходимо опреде­ лять содержание взвешенных веществ, в частности лиг­ нина, в стоках гидролизных заводов до и после очистки, а также в водоеме ниже их сброса по течению.

БПКг сточных вод определяют на гидролизных заво­ дах до и после очистки. На некоторых заводах эффек­ тивность биологической очистки сточных вод бывает недостаточной из-за перегрузки очистных сооружений. Так, по данным Л. И. Брызгалова (1971), на Ивдельском гидролизном заводе БПКб сточных вод, поступаю­ щих на биофильтры и аэрофильтры, составляла 972 мг О2/л вместо 400 мг О2/л. В результате этого степень био­ логической очистки была примерно в 35 раз меньше технически возможной (БПКб было 527 мг О2/л вместо 15 мг О2/л). Этот показатель исследуют и в воде водое­ мов у места сброса стоков и ниже по течению реки в пунктах первого водопользования. Результаты этих ана­ лизов дают возможность санитарному врачу сделать вы­ вод о степени соответствия очистки стоков завода сани­ тарным требованиям и наметить и обосновать необходи­ мые мероприятия по охране водоема от загряз­

нения.

БПКпопн определяют в сточных водах при содержании трудноокисляющихся органических веществ, отличаю­ щихся высокой стабильностью в воде. Для их разруше­ ния требуется не 5 суток, а значительно больше.

хпк сточных вод и воды водоема дают возможность по разнице между этим показателем и БПК5 и БПКполп выяснить наличие трудноокисляющихся органических ве-

94

ществ, их состав, особенности, влияние на качество воды

заводов, а также для нормальной работы биологической пленки очистных канализационных сооружений. Азот содержится в стоках гидролизных заводов после их очи­ стки. В случае его значительного количества в сточных водах, когда после биологической очистки и разбавле­ ния в водоеме его имеется более 0,3 мг/л, усиливается цветение воды, она приобретает неприятный привкус и запах, в ней появляются водоросли.

При небольшом наличии азота в воде водоемов этих явлений не наблюдается. В воде водоемов необходимо определять содержание общего азота, а также азота нитритов и нитратов как показателей загрязнения.

Фосфаты. На гидролизных заводах фосфаты приме­ няют в технологии производства для выращивания дрожжей, а также для нормальной работы биологиче­ ской пленки очистных сооружений.

При поступлении сточных вод для предварительной механической очистки в отстойники концентрация фос­ фатов даже 0,5—1,0 мг/л заметно задерживает осажде­ ние взвешенных веществ (Morgan, Engelbrecht, 1960).

Спуск в водоемы большого количества фосфатов вы­ зывает усиленный рост водорослей. Из-за этого вода становится непригодной для питья при децентрализован­ ном водоснабжении, а при устройстве водопровода тре­ буется специальная ее обработка.

Фурфурол — токсическое вещество содержится в сточ­ ных водах гидролизных заводов. При текущем надзоре его необходимо определять в сточных водах и водоемах ниже места сброса стоков гидролизных заводов.

Фурфурол образуется в лютере ректификационных колонн, где его концентрация достигает 200 мг/л, а в аварийных случаях бывает в 2—3 раза большей. В сточ­ ных водах гидролизных заводов концентрация зависит от степени комплексной переработки сырья и колеблет­ ся от 1 1 до 160 мг/л.

ностью разрушается лишь на 4-е сутки (П. И. Кузнецов, 1966).

95

Для людей и теплокровных животных при поступле­ нии внутрь с водой фурфурол малотоксичен. Летальный исход у белых крыс наблюдался при содержании 10— 50 мг/л фурфуролц в питьевой воде через 114—548 суток (Anon, 1956). Доза фурфурола 25 мг на 1 кг веса белых крыс при поступлении в организм с питьевой водой в условиях хронического опыта оказалась безвредной (П. И. Кузнецов, 1966). Летальность 50% испытуемых собак отмечалась при.приеме фурфурола внутрь в дозе 2,5т на 1 кг веса.

Для рыб фурфурол токсичен. Так, средняя летальная концентрация его в воде для ушастого окуня составляет 32 мг/л через 24 часа при температуре воды 20° (Turnbull, 1954). Он придает воде запах интенсивностью в 2 балла, начиная с концентрации 1,86 мг/л,. повышает БПКб разведенных сточных вод при концентрации более 1 мг О2/л, а при 1,5 мг О2/л задерживает переход аммиа­

(1964) — 0,1 мп/л.

Метанол. К числу токсических веществ, содержащихся в сточных водах гидролизных заводов, относится мета­ нол (Я, М. Грушко, 1949). Хотя на современных, передо­ вых по технике гидролизных заводах это химическое вещество извлекается из сточных вод в процессе техно­ логии производства, но часть его поступает на очистные сооружения канализации, где также извлекается микро­ организмами неполностью и попадает в водоемы. Кон­ центрация метанола в сточных водах гидролизных заво­ дов нередко достигает 20—80 мгі/л (С. В. Моисеев, 1952).

Метанол оказывает токсическое действие на людей и теплокровных животных; особенно сильно он поражает центральную нервную систему и органы зрения. Острое отравление белых крыс наблюдается при затравке через желудочно-кишечный тракт метанола в дозе 9,1 мг на

1 кг веса (Welch, Slocum, 1948).

Для рыб и их кормовых ресурсов метанол малотокси­ чен.'

9о

Водоросли. При текущем санитарном надзоре в месте сброса стоков гидролизных заводов и ниже по течению рек в водоемах необходимо определять водоросли, при­ влекая для этого специалистов-гидробиологов. В таких местах они образуются часто вследствие спуска стоков, содержащих много органических веществ, азота и фосфора.

В результате массового развития водорослей'с последущим их отмиранием вода рек приобретает неприят­ ный запах и привкус, становится непригодной для хозяй­ ственно-питьевых целей. А. Г. Гусев и соавторы (1952) отмечают, что ниже места сброса сточных вод гидролиз­ ных заводов усиленно размножаются нитчатые водорос­ ли, которые губительно действуют на фито- и зоопланк­ тон водоемов.

Таким образом, санитарно-эпидемиологические стан­ ции должны осуществлять предупредительный и теку­ щий надзор за условиями спуска сточных вод гидро­ лизных заводов в водоемы. При предупредительном над­ зоре выявляются особенности технологического процес­ са каждого завода, его профиль, влияние на состав и количество сточных вод, возможные условия разбавле­ ния в водоеме при минимальном расходе воды в реке 95% обеспеченности и разрабатываются санитарные за­ дания по максимальному уменьшению загрязненных стоков в процессе производства, требования к проекти­ рованию очистных сооружений для сточных вод. При текущем надзоре систематически изучается влияние сточных вод завода на качество воды в водоеме по по­ казателям санитарно-гигиенической оценки, особенно .в зимний период при малом расходе воды в водоеме, и в случае нарушения «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» предъявляются кон­ кретные требования по охране водоема от загрязнения.

Исследования воды рек в месте сброса сточных вод производятся по требованию органов рыбного надзора, но так как эти органы на местах часто не имеют своих лабораторий, то эти анализы проводят санитарно-бак­ териологические станции или лаборатории местных ор­ ганов гидрометеорологической службы или бассейновых

инспекций.

Практически санитарно-эпидемиологические станции исследуют воду в месте сброса сточных вод завода по­ тому, что, как правило, приходится получать данные о

97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Огромные сырьевые ресурсы нашей страны широко используются на гидролизных заводах для производства кормовых дрожжей, этилового спирта, фурфурола и раз­ ных побочных продуктов. Вместе с тем содержащиеся в сырье, реагентах и побочных продуктах органические и минеральные вещества используются в технологии про­ изводства не полностью и в значительном количестве удаляются со сточными водами. Из общего количества органических веществ, содержащихся в древесине, даже при комплексной ее переработке используется лишь 80— 85%, а остальные 15—20% поступают в сточные воды и являются основной причиной их загрязнения.

Общезаводской сток, поступающий на очистные соору­ жения, имеет высокую БПК.5 — до 900 мг 02/л, ХПК — до 12 730 мг О2/л, большое количество взвешенных ве­ ществ, в том числе гипс, лигнин, остатки мертвых дрож­ жей, а также кислоты, фурфурол, метанол, сивушные масла, скипидар.

Загрязненность сточных вод гидролизных заводов по содержанию в них органических веществ (БПКэ) очень велика и составляет 93—105 кг, но эту величину можно снизить до 60 кг, а в дальнейшем до 12—20 кг.

Главнейшими источниками загрязнения сточных вод гидролизных заводов являются последрожжевая браж­ ка и лютер основной фурфурольной колонны. В местах их образования органические вещества недостаточно из­ влекаются и в большом количестве поступают в общий сток, направляемый на очистные сооружения канали­

зации.

В сточные воды гидролизных заводов наряду с орга­ ническими веществами поступает значительное коли­ чество лигнина в виде мелких взвешенных ве­ ществ. На каждую тонну перерабатываемой асд получается в виде отходов 210—300 кг лигнина, из них 5—10% поступает в сточные воды. Ко­ личество и состав сточных вод, поступающих на очист­ ные сооружения в разное время, подвержены большим

99