ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ НИХ ЦЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

При проектировании канализации промышленных предприятий прежде всего следует решить вопрос о возможности использования сточных вод (всех или частично) для тех или иных производственных целей без сброса их в водоем, а также о возможности извлечения из них ценных веществ. Возможность такого использования определяется составом сточных вод, их количеством и местными условиями.

Наиболее часто сточные воды после соответствующей их обработки используются в системе оборотного водоснабжения предприятия. Это в первую очередь относится к воде, которая в производстве только нагревается, а не загрязняется — в необходимых случаях она должна быть охлаждена в градирнях, брызгальных бассейнах и т. д. и вновь подана в производство.

В том случае когда вода в производстве загрязняется, но не нагревается (мокрое обогащение руды, гидрозолоудаление и др.), она используется вновь в производстве только после  очистки   (отстаивания).

Оборотное водоснабжение может быть применено и при нагретой и загрязненной сточной воде, если она после обработки (обычно после отстаивания и охлаждения) может быть использована вновь для тех же технологических целей. Так, например, часто применяется оборотное водоснабжение цехов газоочистки    на    металлургических заводах.

На  5.3. показана схема использования сточных вод для оборотного водоснабжения цеха газоочистки конверторного производства.

Водное хозяйство конверторных газоочисток на большинстве отечественных заводов представляет собой замкнутый цикл водоснабжения, включающий в свой состав очистные сооружения (преимущественно радиальные отстойники), водоохлаждающие устройства и сооружения по обработке шламов.

Специфика образования сточных вод состоит в том, что стоки газоочисток работающего (плавка) и неработающего (горячий резерв) конвертеров смешиваются. Вследствие этого общий сток формируется из сильно загрязненного стока (в период продувки конвертора) и «условно чистого» стока газоочисток конверторов, находящихся в горячем резерве.

Дополнительно по теме канализация:

Общие расходы сточных вод от газоочисток (для цехов с тремя 100-т конверторами, из которых два поочередно находятся в работе, а третий — в резерве) составляют в среднем 400—500 м3/ч от одной газоочистки. Введение автоматического регулирования подачи воды на газоочистки на новых заводах приводит к значительной (до 30%) экономии воды и капитальных затрат на сооружениях по подаче воды в цех и на очистных сооружениях оборотного цикла.

Основными загрязнителями сточных вод конверторных газоочисток являются взвешенные вещества минерального происхождения.

Концентрация взвешенных веществ, по данным четырех заводов, изменялась в общем стоке газоочисток от 2,5 до 18 г/л.

По своему гранулометрическому составу взвешенные вещества состоят из очень мелких частиц — более 90% составляют частицы размером менее 50 мкм; плотность взвешенных веществ благодаря большому содержанию железа высока и изменяется от 4,5 до 5 г/см3.

Основным очистным сооружением в оборотных циклах конверторных газоочисток являются радиальные отстойники. Установлена возможность интенсификации процесса осветления сточных вод в магнитном поле.

При расчете радиальных отстойников (см. гл. XVII) рекомендуется принимать значение показателя степени п равным 0,7—0,75, а гидравлическую крупность взвешенных частиц, которые необходимо осадить в отстойнике для получения осветленной воды с содержанием взвеси 150 мг/л, принимать равной 0,25—0,3 мм/с. При расчете по удельной нагрузке последнюю следует принимать 1 —1,15 м3/ч сточной воды на 1 м2 площади поверхности отстойника.

Для интенсификации процесса осветления сточных вод возможно использование полиакриламида с дозой 0,4—1 мг/л. Применение ПАА позволит повысить удельную нагрузку на радиальные отстойники до 3_4 м3/(м2-ч).

После отстаивания сточных вод в цикле оборотного водоснабжения конверторных цехов с тремя 100-т конверторами образуется значительное количество шламов до 70—90 т/сутки. Эти шламы являются ценным сырьем для металлургической промышленности, так как содержат до 67% железа. После обезвоживания, сушки и брикетирования они должны быть использованы в конверторном производстве.

Из возможных методов обезвоживания осадков сточных вод рациональным в настоящее время является обезвоживание на барабанных вакуум-фильтрах. При этом принимают: величину вакуума 46,7— 59,9 кПа; продолжительность фильтроцикла 2,5—3,5 мин; влажность кека 26—35%. При влажности шлама, подаваемого на обезвоживание, 70—60% производительность вакуум-фильтра по сухому веществу составляет 100—200 кг/(м2-ч).

Для вакуум-фильтров рекомендуется применять капроновые фильтрационные ткани; при отсутствии капроновых возможно применять хлопчатобумажные — фильтромиткаль и фильтродиагональ.

Введение ПАА в количестве 0,01% от содержания твердой фазы в шламе позволяет в 1,5 раза увеличить производительность вакуум-фильтров при одновременном снижении влажности кека на 3—5%. а также снизить количество взвешенных частиц в фильтрате более чем в 2 раза.

Обезвоженный шлам рекомендуется направлять на агломерационную фабрику для использования его в качестве добавки к шихте; фильтрат в зависимости от требований к качеству воды направляют в систему оборотного водоснабжения или в отстойник.

Очищенные сточные воды используются в оборотном цикле на те же производственные операции, где они образовались; они могут быть использованы также и другими потребителями, которые не предъявляют особых требований к качеству воды, т. е. может быть применено так называемое последовательное использование сточных вод.

Большой экономический эффект от последовательного использования воды может быть получен, например, на нефтеперерабатывающих заводах. На новых крупных атмосферно-вакуумных трубчатых установках по прямой перегонке нефти имеется целый ряд конденсаторов, которые расположены на высоких отметках. Выходящая из них вода имеет температуру 35° С, что позволяет использовать ее для охлаждения в находящихся на более низких отметках холодильниках, в которых допускается более высокий нагрев воды (до 50° С).

За счет последовательного использования воды можно значительно уменьшить ее расход (на 20—30%).

Некоторые виды производственных сточных вод могут быть применены для орошения в сельском хозяйстве. Сточные воды, имеющие минеральные загрязнения, как правило, не следует направлять на поля орошения, так как они или совсем не содержат питательных веществ, или содержат ничтожное их количество; кроме того, зачастую в них имеются вредные для почвенных бактерий вещества, разрушающие структуру почвы. Сточные воды, загрязненные преимущественно органическими веществами, могут быть приняты на поля орошения в смеси с бытовыми водами после их предварительной механической очистки.

Наиболее пригодными для орошения являются сточные воды предприятий пищевой промышленности, а также азотнотуковой и некоторых предприятий текстильной промышленности.

Нормы орошения зависят от концентрации сточных вод, климата, характера почв и вида выращиваемых культур и колеблются в широких пределах. Так, например, при орошении земель сточными водами сахарных заводов норма полива (по опыту ГДР) колеблется от 1000 (при плотных почвах) до 5000 м3/га (при водопроницаемых почвах) в год; при орошении луговых культур сточными водами пивоваренных заводов норма орошения достигает 8000 м3/(га-год).

Сточные воды некоторых предприятий небезопасны в санитарном отношении, поэтому их использование для орошения запрещается (сточные воды кожевенных заводов) или ограничивается. Например, сточные воды от скотобоен и мясокомбинатов не рекомендуется использовать для орошения пастбищ из-за опасности гельминтоза; сенокосные луга могут орошаться этими водами при условии сушки сена в теплицах. С большим успехом такие воды могут быть использованы для орошения технических культур и поливки деревьев.

Сильно концентрированные производственные сточные воды, например стоки боен и мясокомбинатов, дрожжевых и крахмальных заводов, необходимо предварительно разбавлять, а иногда и отстаивать.

Сточные воды некоторых производств, например спирто-водочных, плодоовощных, крахмальных заводов, быстро загнивают. Эти воды рекомендуется   предварительно   обрабатывать   известью или разбавлять чистой водой. Рекомендуется также использовать их в свежем виде, т. е. возможно скорее отводить на орошаемые поля. Распад многих органических веществ сопровождается выделением дурнопахнущих продуктов, что также ограничивает возможность использования сточных вод в целях орошения.

В некоторых производственных стоках могут содержаться вредные неорганические вещества (соли меди, хрома, олова, свинца и др.). При использовании их для орошения необходимо исключить возможность вредного влияния сточных вод на почву, грунтовую воду, выращиваемые растения и их качество, а через них — на здоровье людей. Выполнение этого требования возможно путем предварительного извлечения из производственных сточных вод ценных веществ и снижения содержания в них вредных примесей, а также путем разбавления стоков условно чистыми, бытовыми и дождевыми водами. Предельно допустимые концентрации различных веществ зависят от типа почв и вида выращиваемых культур; устанавливаются они специальными организациями сельского хозяйства. Использование производственных сточных вод на полях орошения во всех случаях должно быть согласовано с органами Государственного санитарного надзора.

В сточных водах промышленных предприятий могут содержаться вещества (нефть, жиры, химические продукты, древесное волокно, хром и др.), которые представляют большую техническую ценность, и их необходимо выделять и возвращать для использования на этих же (или других) предприятиях. Извлечение химических веществ и повторное использование воды с успехом применяется в металлургической, пищевой и особенно химической промышленности.

Очистка сточных вод целлюлозно-бумажного производства дает возможность получить спирты, ванилин, таловое масло и дрожжи и снизить содержание взвешенных веществ на 95%, БПК — на 20%, сократить общий объем сточных вод за счет повторного их использования на 60%.

При добыче угля образуются сточные воды, которые содержат большое количество угля, железа и других ценных элементов. Во многих случаях уголь, содержащий около 30% примесей карбонатов кальция и магния, используется для увеличения рН в сточной воде горнодобывающей промышленности с 3 до 7 и для снижения железа с 551 до 1 мг/л.

Некоторые производственные сточные воды, например сточные воды мокрого обугливания торфа, содержат в больших концентрациях примеси, легко усваиваемые микроорганизмами, осуществляющими биохимические процессы. Поэтому они используются в микробиологической промышленности для культивирования дрожжей. Полученная белковая масса может использоваться как ценный корм для скота и для производства различных биохимических препаратов.

Способ извлечения из сточных вод вредных примесей выбирается в соответствии с физико-химическими свойствами этих примесей и их ценностью. Размещение установок по очистке сточных вод в производственных зданиях допускается предусматривать при условии, что из сточных вод при их смешении и очистке не образуются и не выделяются вредные или дурнопахнущие пары и газы (например, меркаптаны, сероводород, цианистый водород, мышьяковистый водород) или при условии герметизации всех агрегатов установки для очистки сточных вод.