Очистка сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества

Очистка сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Широкое   распространение   поверхностно-активные   вещества  находят в промышленности и в быту в качестве моющих средств.

Синтетические ПАВ (детергенты) содержат 15—30% поверхностно-активных веществ, большое количество полифосфатов, отбеливающих и пахучих веществ.

Детергенты, попадая со сточными водами в водоемы, вызывают вспенивание, ухудшают органолептические свойства воды, нарушают процессы обмена кислорода, токсически действуют на фауну.

Поверхностно-активные вещества, попадая на очистные сооружения, оказывают тормозящее влияние на процессы очистки. Эффект осаждения сточных вод, загрязненных ПАВ, уменьшается на 7—10%, наблюдается нарушение работы биофильтров при концентрации ПАВ свыше 15 мг/л, а содержание ПАВ более 5—10 мг/л оказывается токсичным для активного ила аэротенков. При сбраживании осадков, содержащих ПАВ, в метантенках уменьшается выход метана, что объясняется понижением степени распада органических веществ.

Очистка сточных вод, загрязненных ПАВ, может производиться физико-химическими и биохимическими методами.

Весьма эффективен метод коагуляции с применением в качестве коагулянта солей цинка. При использовании обычных коагулянтов содержание поверхностно-активных веществ уменьшается только на 20—30%.

По зарубежным данным, совместное применение химической коагуляции и сорбции на активированном угле обеспечивает почти полное изъятие ПАВ из сточных вод.

Применение физико-химических методов является целесообразным прежде всего при предварительной очистке сточных вод отдельных предприятий, когда концентрация ПАВ в сточных водах значительна (сточные воды текстильных фабрик, фабрик переработки шерсти, заводов синтетического каучука).

Очистка сточных вод, содержащих ПАВ в небольших количествах, производится методами биохимического разложения. В связи с этим расширяется производство синтетических ПАВ, легко поддающихся биохимическому окислению, например эфиров сахарозы, алкилбензол-сульфонатов, сульфированных жирных кислот и др.

При биологической очистке сточных вод, загрязненных ПАВ, определяющим условием является их способность к биохимическому распаду. Учитывается также влияние высокой поверхностной активности ПАВ на процесс растворения кислорода, так как недостаточная обеспеченность процесса кислородом сказывается на развитии активного ила даже при поступлении на станции аэрации только «биологически мягких» ПАВ.

Исходя из современных представлений о биологической очистке сточных вод можно обеспечить получение стабильных результатов удаления ПАВ в системах, работающих со средними и низкими нагрузками. Рекомендуется применение механической аэрации и представляются наиболее эффективными аэротенки с децентрализованным впуском сточной воды, так как в них обеспечивается частичное выравнивание скоростей потребления кислорода. При эксплуатации аэротенков стремятся поддерживать более высокую рабочую дозу активного ила, что способствует снижению концентрации сорбированных на активном иле ПАВ, а это, в свою очередь, улучшает процессы обмена бактериальной клетки с внешней средой и позволяет микроорганизмам полнее использовать ПАВ в качестве источника углеродистого питания. Недостаточная стабилизация активного ила в высоконагружаемых процессах частично может быть восстановлена введением регенерации с переменным объемом.

В ряде случаев требуется дополнительная очистка сточных вод, уже прошедших биологическую очистку.

Для очистных станций средней и большой производительности перспективным является перевод ПАВ в пену путем аэрации биологически очищенных сточных вод.

Пена после ее концентрирования может быть возвращена в сооружения биологической очистки

Резервуар для вспенивания по конструкции аналогичен аэротенку. Высота резервуара 2—3 м, пеногашение осуществляется вентилятором. Для защиты образующейся пены от ветра и атмосферных осадков резервуар размещают в здании или под шатром.

Исследованиями, проведенными в АКХ имени К. Д. Памфилова, было установлено, что снижение концентрации сульфонола НП-3 с 4—6 д0 0,5—0,7 мг/л, т. е. в среднем на 85%, и хлорного  сульфонола с 5—5,5 до 1,5—2 мг/л, т.е. на 60—65%, может быть достигнуто при интенсивности аэрации сточной воды в среднем 18—22 м3/(м2-ч) в течение 30—60 мин.

При очистке в аэротенках с последующей доочисткой сточных вод, содержащих 20 мг/л «биологически мягких» ПАВ, для которых можно принять £=80% и Д=85%, концентрация этих веществ в аэротенке Са вследствие непрерывного возврата концентрата пены повысится с 20 до 24 мг/л; очищенные воды будут содержать порядка 0,7 мг/л ПАВ.

В случае поступления со сточными водами ПАВ «промежуточной» группы, для которых можно принять Б ==60% и Д —65%, концентрация этих веществ в азротенке возрастает с 20 до 27 мг/л, а содержание ПАВ в очищенных водах будет снижено до 3,8 мг/л. Применить возврат в сооружении биологической очистки концентрата пены, содержащего «биологически жесткие» ПАВ, нельзя, так как эти соединения практически не окисляются, а увеличение концентрации более 10 мг/л оказывает отрицательное влияние на процессы биологической очистки сточных вод.

Очистка сточных вод от производства капролактама

Количество загрязненных сточных вод от производства капролактама составляет на одном из действующих комбинатов в среднем 70—80 м3/ч. Высококонцентрированные сточные воды в количестве 14—17 м3/ч от цехов окисления и капролактама выпариваются и сжигаются на установке голландской фирмы «Бальфур». Все остальные, загрязненные органическими веществами производственные сточные воды, включая конденсат в количестве 10 м3/ч от выпарной установки «Бальфур», собираются в емкость, нейтрализуются и поступают в три резервуара объемом до 1500 м3 каждый. Резервуары выполняют роль усреднителей сточных вод. В этих резервуарах выделяются смолы и всплывающие вещества. За качеством поступающих в резервуары сточных вод по ХПК установлен контроль. В состав очистных сооружений входят также две резервные земляные емкости по 45 000 м3 каждая для приема сточных вод при нарушениях работы биологических сооружений.

Внеплощадочные сооружения для биологической очистки сточных вод, прошедших усреднители, включают аэротенки-смесители, установку для биогенной подпитки стоков фосфором, воздуходувную станцию, вторичные радиальные отстойники, биологические пруды-каскады для доочистки стоков, выпуск в реку ( 5.59). Для разбавления производственных сточных вод используются условно-чистые воды комбината в количестве 300—500 м3/ч.

Средние показатели работы сооружений биологической очистки приведены в табл. 5.25. Максимальные концентрации загрязнений в общем разбавленном стоке перед аэротенками-смесителями достигали: по азоту аммонийных солей до 408 мг/л, БПК5 до 490, анону 140, анолу 240, дактаму 152, ХПК 1850 и по адипатам натрия до 2186 мг/л.

Наладка и пуск очистных сооружений производились на бытовых сточных водах города. Затем на очистные сооружения начали поступать сточные воды от производства капролактама. Активный ил наращивался постепенно, сооружения нагружались по мере повышения работоспособности активного ила. Минимальная температура бытовых сточных вод в период наладки не понижалась менее 13° С. В производственных сточных водах температура колебалась в пределах 20— 25° С. Для адаптации активного ила и наладки всех сооружений потребовался один месяц.

Общий объем установленных аэротенков 25 000 м3 (две секции по 12500 м3 каждая). Продолжительность аэрации 24 ч. Концентрация активного ила 3—3,5 г/л (по беззольному веществу). Расход воздуха 50 м3/м3. Содержание растворенного кислорода на выходе 4 мг/л.

В состав очистных сооружений входят два вторичных радиальных отстойника, продолжительность отстаивания в них 4 ч.

Биологические пруды-каскады рассчитаны на пребывание сточных вод в течение 30 суток, глубина их в среднем 1,5 м. На выпуске из прудов в водоем БПКб стоков стабильно и составляет 3—4 мг/л.

Закачка производственных сточных вод в подземные горизонты

Закачка производственных сточных вод в глубокие пласты пористо-трещиноватых пород производится нагнетанием их через специально пробуренные скважины ( 5.60). В отдельных случаях, например в нефтедобывающей промышленности, используются уже существующие скважины.

В СССР производственные сточные воды закачивают в глубокие пласты на нефтепромыслах, химических, нефтеперерабатывающих и других предприятиях.

На нефтепромыслах производственные стоки закачивают в нефтесо-держащие пласты для поддержания в них пластового давления при добыче нефти. При этом способе, с одной стороны, освобождается часть емкости пласта за счет извлечения нефти, а с другой — исключается необходимость использования пресных вод для заводнения, ресурсы которых в ряде нефтегазоносных районов ограничены.

Наибольшей проницаемостью обладают рыхлые несцементированные песчаные породы, а также трещиноватые и закарстованные карбонатные породы.

Даже при очень благоприятных величинах коэффициента проницаемости приемистость скважины не превышает 1600 м3/сутки. Поэтому удаление производственных сточных вод в скважины целесообразно производить в ограниченных объемах.

При решении вопроса закачки производственных стоков следует учитывать санитарную безопасность и экономическую эффективность выбранного метода, определяемую характером и объемом промышленных стоков, необходимостью подготовки их для закачки, стоимостью бурения, оборудования и защиты его от коррозии, а также эксплуатации скважины.