книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий

продолжительность взрыхления анионита, равна 0,25 ч; U— продолжительность фильтрования регенерационного раствора щелочи через анионит, равна 1,5 ч; h — продолжительность от­ мывки анионита после регенерации, равна 3 ч.

Площадь анионитовых фильтров первой ступени

Отмывку анионитовых фильтров I ступени после регенерации следует производить Н+-катионированной водой при расходе 10 м3воды на 1 м3 анионита.

Ионитовые фильтры. Устройство ионитовых фильтров ана­ логично устройству механического напорного фильтра, приме­ няемого для осветления воды. Основная техническая характе­ ристика и конструктивные размеры ионитовых фильтров при­ ведены в табл. 43—74 и на рис. 64.

Таблица 43. Характеристика натрий-катионитовых фильтров I ступени верти­ кальных параллельноточных

Катионитовый фильтр состоит из металлического корпуса, дренажной системы для отвода из фильтра ионированной водьь и для подачи воды на взрыхление слоя катионита, распредели­ тельной системы для равномерной подачи регенерационного раствора в фильтр и сборной системы, предназначенной для

Таблица 48. Характеристика анионитовых фильтров I ступени вертикальных ступенчато-противоточных (опытных)

отвода из фильтра воды в процессе взрыхления ионита, а также для равномерного распределения по площади фильтра воды, по­ ступающей на ионирование.

Для защиты внутренней поверхности и всех деталей ОН~- фильтров, соприкасающихся с агрессивной водой, они изготов­ ляются из материалов, стойких против коррозии. Н+-катионито- вые фильтры, изготовленные из обычной листовой стали, внутри корпуса защищаются от коррозии гуммированием или другими защитными покритиями (винипластовой пленкой, окраской перхлорвиниловым лаком). В настоящее время изготовляются кор­ пусы Н+-катионитовых фильтров из биметаллического двухслой­ ного стального листа, внутренняя сторона которого сделана из кислотоупорной стали.

Управление работой фильтров осуществляется при помощи шести задвижек или клапанов. Обрабатываемая вода поступает в фильтр сверху по трубе, а после полного обмена выходит сни­ зу по трубе. Вода на взрыхление и промывку поступает в фильтр снизу по трубе и выходит сверху. Регенерационный раствор по­ дается в фильтр сверху по трубе через задвижку и после исполь­ зования выходит снизу по трубе: аналогично удаляется из фильт­ ра вода при отмывке ионита после регенерации и направляется в бак промывной воды через задвижку.

Дренаж ионитовых фильтров — трубчатый с пористыми или щелевыми колпачками из пластмассы. В некоторых конструкци­ ях фильтров применяется трубчатый дренаж, в виде системы труб со щелями.

Контроль над процессом ионирования осуществляется при по­ мощи расходомеров, манометров и пробоотборников, установ­ ленных со стороны фронта управления работой фильтра.

В практике ионирования находят применение ионитовые фильтры непрерывного действия, в которых необходимо посто­ янно выводить из фильтра истощенный ионит и заменять его новым, а также осуществлять непрерывный процесс регенера­ ции и отмывки. Одна из наиболее простых и эффективных уста­ новок для непрерывного ионного обмена разработана в институ­ те коллоидной химии и химии воды АН УССР. Установка состоит из трех колонн, в каждой из которых последовательно происходит процесс ионирования, регенерации и отмывки катио­ нита. Катионит во всех трех колоннах находится в иле псевдо­ ожиженного слоя, что исключает необходимость осветления воды перед ионированием.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ПОДПИТКИ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

СТОЧНЫЕ ВОДЫ КАК РЕСУРСЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ресурсы пресной воды в настоящее время использу­ ются настолько интенсивно, что дальнейшее развитие промыш­ ленности очень сильно зависит от возможности водоснабжения новых предприятий. Рост водопотребления связан также и с уве­ личением масштаба сброса сточных вод, что повышает требо­ вания к качеству очистки промышленных и городских сточных вод и усложняет задачу защиты источников водоснабжения от загрязнения промышленными и бытовыми отходами. Это, в свою очередь, ведет к тому, что для многих отраслей промышленности, и прежде всего для химической промышленности, стоимость очистки производственных сточных вод в несколько раз превы­ шает стоимость подготовки воды для технических нужд, осо­ бенно для подпитки оборотных систем водяного охлаждения, в то время как качество очистки сточных вод оказывается в боль­ шинстве случаев неудовлетворительным.

Поэтому в последние годы обращается серьезное внимание на возможность использования сточных вод предприятий и насе­ ленных пунктов в качестве источников промышленного водоснаб­ жения и разрабатываются методы и технологические схемы для очистки сточных вод до норм, которые предъявляются к качест­ ву воды, применяемой для различных целей в промышленности.

Городские сточные воды могут быть источником технического водоснабжения лишь после биологической очистки. Использова­ ние их для ряда целей требует введения дополнительной очистки физико-химическими методами.

Промышленные сточные воды после биологической очистки раздельно или совместно с бытовыми стоками могут использо­ ваться на предприятиях повторно в тех же условиях, что и город­ ские биологические очищенные воды. Промышленные сточные воды, содержащие токсичные либо биохимически устойчивые загрязнения, можно очищать и непосредственно физико-химиче­ скими методами, минуя станцию биологической очистки, которая в этих случаях не приводит к достаточно глубокому обезврежи­ ванию стоков.

В последние годы за рубежом усиливается тенденция замены биологических методов очистки городских, и особенно промыш­ ленных сточных вод физико-химическими, преимущественно ад­ сорбционными методами, обеспечивающими более глубокое уда­

ление органических загрязнений из воды. Этому в значительной мере способствовала организация крупномасштабного произ­ водства дешевых активированных углей и синтетических адсор­ бентов высокого качества, благодаря которым адсорбционная очистка сточных вод оказалась более эффективной не только в техническом, но и в экономическом отношении.

В нашей стране в этом направлении ведутся также интенсив­ ные разработки в ряде исследовательских и проектных органи­ заций. Возможность использования биологически очищенных го­ родских сточных вод в техническом водоснабжении определяет­ ся не только техническими и экономическими, но и санитарно-ги­ гиеническими требованиями.

Бактериальное загрязнение очищенных в современных биоло­ гических сооружениях городских сточных вод не должно превы­ шать величины, соответствующей Coli — индексу 10000. В боль­ шинстве случаев необходимое дополнительное обеззараживание такой воды может быть достигнуто фильтрованием через слой зернистой загрузки с последующим хлорированием фильтрата. Однако и при соблюдении этих условий необходимо определен­ ное ограничение для использования биологически очищенных го­ родских стоков в промышленности вместо свежей воды, напри­ мер, недопустимо использование очищенных городских сточных вод в пищевой, мясо-молочной, фармацевтической промышлен­ ности, т. е. там, где их применение может нанести вред здоровью людей. В остальных отраслях промышленности городские био­ логически очищенные сточные воды можно использовать при ус­ ловии исключения контакта работающего персонала с техниче­ ской водой и организации предупредительных мер по технике безопасности — специальной охраны трубопроводов, установки указателей и информационных плакатов и т. д.

При использовании промышленных сточных вод после биоло­ гической очистки или биологически очищенной смеси промыш­ ленных и бытовых стоков требования к условиям технического водопотребления не изменяются.

В случае физико-химической очистки промышленных сточных вод, в которые бытовые стоки не попадают (раздельная канали­ зация), обеззараживание очищенной воды хлорированием не тре­ буется и область использования такой воды определяется ее ми­ неральным составом, а также характером и остаточной концен­ трацией растворенных органических веществ.

Возможности повторного использования биологически очищен­ ных сточных вод на предприятиях различных отраслей промыш­ ленности неодинаковы, и в соответствии с этим существенно различается необходимая степень сложности дополнительной очистки и подготовки воды для технических нужд.

Использование биологически очищенных сточных вод для под­ питки оборотных систем теплообменного водоснабжения или систем гидротранспорта материальных потоков не требует

сложной дополнительной подготовки воды, если не предусматри­ вается полное замыкание цикла без сброса сточных вод для про­ дувки оборотных систем. Дополнительная подготовка биологиче­ ски очищенных стоков должна обеспечить практически полное удаление органических веществ, соединений, содержащих био­ генные элементы, а также солей жесткости и обеспечить сохра­ нение солесодержания в оборотной воде на постоянном уровне.

Использование биологически очищенных сточных вод для под­ питки оборотных систем может производиться с целью полной замены свежей воды, а также для сокращения потребности в све­ жей воде. В соответствии с этим доля сточных вод в подпитке оборотных систем может изменяться от 5— 10 до 100%. Фильтро­ вание биологически очищенных городских сточных вод через контактные осветлители позволяет снизить ВПК очищенных сточных вод до 5 мг/л О2. Заключительное хлорирование воды производят дозами 5— 10 мг/л при сохранении остаточной кон­ центрации активного хлора не менее 1 мг/л. При этом условии биообрастание оборотных систем не должно превышать величи­ ны, характерной для систем, подпитываемых свежей речной во­ дой. Уже выполнены некоторые проекты, в которых предусмо­ трена полная или частичная замена свежей подпитывающей во­ ды биологическими очищенными сточными водами. На ранее запроектированных или реализованных объектах промышленно­ го водоснабжения продувка систем осуществляется выведением из цикла от 5 до 20% оборотной воды.

В Бэтхелле (США) сталелитейное предприятие покрывает потребность в охлажденной воде на 22% за счет сточных вод г. Балтимора (штат Мериленд), которые после очистки на био­ фильтрах доочищаются в биологических прудах и хлорируются. В штате Техас очищенные городские воды используются для подпитки оборотных теплообменных систем водоснабжения неф­ теперерабатывающих предприятий. В биологически очищенную сточную воду вводят антивспенивающие реагенты, а также ор­ тофосфаты для предотвращения инкрустации труб солями жест­ кости.

379 тыс. мг/сут. Большого масштаба достигло повторное исполь­ зование биологически очищенных сточных вод в Японии. Только в Токио используется для этих целей 326 тыс. м3 сточных вод в сутки. После биологической очистки сточные воды подвергаются обычной подготовке, применяемой для технической воды и хо­ зяйственно-бытовых стоков — обрабатываются коагулянтом (сульфатом железа или хлорированным железным купоросом), отстаиваются и фильтруются.

В Мексике к биологически очищенным сточным водам, ис­

пользуемым в оборотном водоснабжении, добавляют ингибито­ ры коррозии и альгициды, а сточные воды, применяемые для технических целей (предприятия синтетических волокон, цел­ люлозно-бумажная фабрика), обрабатывают коагулянтом, филь­ труют, умягчают и подвергают деминерализации. В таком же направлении ведутся работы по использованию биологически очищенных сточных вод и в Англии.

В СССР институтом ВНИПИнефть запроектировано исполь­ зование биологически очищенных сточных вод для сокращения водопотребления на ряде нефтеперерабатывающих предприятий. Аналогичные проекты выполнены институтом «Союзводоканалпроект» для химических и горнообогатительных предприятий. Биологически очищенные сточные воды перед повторным исполь­ зованием на одном из предприятий предполагается доочищать микропроцеживанием и затем фильтровать через кварцевые скорые фильтры. Использование доочищенных сточных вод со­ ставляет около 8% общего водопотребления предприятия. Пос­ ле фильтрования и хлорирования городские биологические очи­ щенные стоки в качестве основного источника водоснабжения планируется использовать на двух крупных металлургических предприятиях.

Маломинерализованные промышленные сточные воды хими­ ческих предприятий с солесодержанием не более 2—3 г/л и об­ щей жесткостью не более 5— 10 мг-экв/л можно использовать повторно на предприятии и без предварительной биологической очистки, если они содержат органические вещества, достаточно хорошо адсорбирующиеся хлопьями гидроокиси железа или алюминия в процессе обработки воды коагулянтами, либо ад­ сорбирующиеся активированными углями. Иногда с целью сокращения расхода активированных углей сточные воды под­ вергают обработке коагулянтом, после чего фильтруют через кварцевый фильтр, а затем через фильтры с активированным уг­ лем. Если содержание взвешенных веществ в промышленных сточных водах невелико и введение коагулянта не может суще­ ственно сократить расход активированного угля, то сточные во­ ды подвергают непосредственно многоступенчатому фильтрова­ нию через гранулированный активированный уголь для дости­ жения заданной степени очистки. Периодическая промывка угольных фильтров заметно удлиняет продолжительность фильтроцикла и позволяет использовать активированный уголь до проскока органических загрязнений в фильтрат, после чего уголь подвергают термической регенерации.