7. Охрана окружающей среды
Характеристика промышленных выбросов
Основными технологическими выбросами в атмосферу являются: пары фурфурола от сборников пентозного гидролизата и экстрактных вод, инверторов и нейтрализаторов, отстойников, парогазовая смесь, образующаяся при удалении лигнина из гидролизаппаратов, водород при активации и регенерации катализатора, вентиляционные выбросы, отводящие воздух из рабочей зоны.
Выбросы содержат в незначительном количестве пары серной кислоты, фурфурола, органических кислот, метанола и аммиака.
Основными производственными стоками в производстве ксилита являются: конденсат вторичного пара с выпарных установок, стоки от мытья оборудования и полов, промывные воды со стадии ионообмена и отмывки от регенерации и активации катализатора гидрирования.
«Кислые стоки», образующиеся при регенерации и активации ионных смол, при регенерации и отмывке катализатора, при мойке технологического оборудования поступают в смеситель сточных вод и после нейтрализации их до рН 6,5-8,5 в городской коллектор сточных вод. Конденсат вторичного пара с выпарных установок направляется в городской коллектор сточных вод.
Твердые и жидкие отходы
Шлам, образующийся в результате осветления пентозного гидролизата, сиропа угольной суспензией, представляет собой суспензию реагента, адсорбированных коллоидных и красящих веществ. Шлам собирается в специальном сборнике и насосом откачивается в шламоямы. По мере испарения жидкой фазы шлам вывозится в отвал.
Сплавной катализатор после 5-6 регенераций теряет свою активность и становится непригодным для дальнейшей работы, поэтому он сдается на переплавку в качестве металлолома в количестве 8кг на 1 тонну кристаллического ксилита.
Отработанные ионообменные смолы АН-1, КУ-1, ЭДЭ-10п выгружаются в бункер и вывозятся автотранспортом в отвал.
Отходы некондиционной полиэтиленовой ленты, полиэтиленовые пакеты, образующиеся при разрыве стерилизованных пакетов с продуктом, выгружаются в бункер и вывозятся в отвал.
Очистка сточных вод и их использование в производстве
Наиболее негативное влияние на окружающую среду оказывает сброс сточных вод в поверхностные водоемы. Поэтому на проектируемом предприятии предусмотрено строительство цеха очистки сточных вод.
С учетом характера образующихся сточных вод, для их сбора и отведения на очистные сооружения организуется несколько канализационных систем: канализация для производственных сточных вод; для приема бытовых сточных вод; ливневая канализация - для приема поверхностного стока с территории предприятия. Биологически и механически загрязненные производственные стоки направляются на общезаводскую насосную станцию перекачки, откуда подаются на очистные сооружения. Бытовые и поверхностные сточные воды поступают в городскую канализацию.
Система водообеспечения промышленных предприятий должна предусматривать оборотное водоснабжение, т.е. повторное использование после соответствующей их очистки. В соответствии с назначением сточные воды подразделяются на два самостоятельных потока. Первый поток - стоки, проходящие очистку и выпускаемые в водоем, второй поток - сточные воды, проходящие очистку и возвращаемые в систему оборотного водоснабжения.
В связи с большими расходами воды на пополнение оборотных систем, их можно рассматривать основными потребителями очищенных сточных вод.
На гидролизных предприятиях применяют в основном механические и биологические способы очистки сточных вод. Механические способы предназначены для удаления из сточной воды взвешенных веществ. К механическим способам очистки относится: задержание крупных плавающих загрязнений на решетках; выделение минеральных примесей в песколовках; осаждение взвешенных веществ в первичных отстойниках; осаждение активного ила во вторичных отстойниках; доочистка сточных вод на контактных осветлителях. Биологические способы предназначены для очистки сточных вод от растворенных и нерастворенных веществ с помощью микроорганизмов активного ила. К биологическим способам относится очистка сточных вод от растворенных и взвешенных загрязнений в аэротенках. Сточные воды гидролизно-дрожжевого производства характеризуются высоким показателем загрязнения БПК и ХПК. В соответствии с рекомендациями СНиП 11-32-74 при БПК2о выше 250 мг/л необходимо применять двухступенчатую схему биологической очистки, при этом на первой ступени устанавливаются аэротенки-смесители, а на второй ступени -аэротенки-вытеснители. В аэротенках-смесителях сточная вода подается рассредоточенно.
Распределение сточных вод производится посредством лотков, размещенных над перегородкой, разделяющей коридоры аэротенка. В аэротенках вытеснителях сточная вода подается в начало первого коридора и последовательно проходит все коридоры.
В биологически очищенной воде отсутствует большинство токсичных соединений, что является реальной основой для использования сточных вод после механической и биологической очистки в основном производстве. Биологически очищенная вода может совместно с избыточным илом возвращаться в основное производство, в частности на смачивание и гидролиз сырья, на приготовление нейтрализующих агентов и питательных солей. В результате таких операций представляется возможным сократить расход свежей воды и снизить количество загрязнений, поступающих в водоемы.
Технологическая схема привязки оборудования к проектируемому участку
По своему функциональному назначению все методы очистки сточных вод делятся на внутрицеховую очистку стоков и внеплощадную очистку.
Внутрицеховая локальная очистка применяется для частичного удаления некоторых видов загрязнений с целью последующего использования очищенных вод в системе оборотного водоснабжения или в замкнутых циклах водо-использования по основному технологическому потоку. Методы внутрицеховой очистки применяют также для снижения общего уровня загрязнения стоков, направляемых для более полной очистки на внеплощадные очистные сооружения промышленного предприятия, либо на городские очистные сооружения. При внутрицеховой очистке возможно использование механических, химических, биологических и электрохимических методов.
Внеплощадочная очистка сточных вод используется для очистки общего стока. При механобиологической очистке сочетается механическая очистка стоков от взвешенных веществ и биологическая — от растворенных примесей. Основные растворенные загрязнения удаляются при биологической (биохимической) очистке стоков. Этот метод основан на способности микроорганизмов ассимилировать органические и неорганические соединения сточных вод. В очистных сооружениях используют комплекс микроорганизмов различной видовой принадлежности, относящихся к бактериям, грибам и простейшим. Это позволяет удалять из стоков разнообразные примеси, включая токсичные вещества. Хлопьевидные скопления микроорганизмов называют активным илом. В настоящее время на очистных сооружениях каждого предприятия складывается естественная популяция микроорганизмов активного ила, которая зависит от состава исходных сточных вод и технологических параметров процесса очистки.
Микроорганизмы активного ила при наличии необходимого количества растворенного кислорода интенсивно окисляют углеводы, органические кислоты, аминокислоты, альдегиды, спирты, углеводороды, фенолы и другие соединения. В частности, не ассимилируемая дрожжами левулиновая кислота усваивается микроорганизмами активного ила на 60—70 %. Не все органические вещества подвергаются биохимическому окислению с одинаковой скоростью, о чем свидетельствует наличие в очищенных водах ряда примесей. Наиболее медленно разлагаются микроорганизмами лигногуминовые вещества. Большая их часть сохраняется в сточных водах, придавая им темную окраску.
Для интенсификации процессов биологической очистки сточных
вод испытываются методы целенаправленного подбора культур микроорганизмов, аэробная стабилизация культур, применение химических мутагенов и др. Биологическую очистку сточных вод проводят в аэротенках или аэрофильтрах (высоконагружаемых биофильтрах с искусственной аэрацией). Аэротенки отличаются более высокой эффективностью по удельной производительности (0,8—1 кг БПК с 1 м3 вместимости аэротенка) и степени очистки, однако требуют больших капитальных вложений, чем
аэрофильтры. Аэрофильтры с гравийной засыпкой помимо низкой эффективности практически не поддаются ремонту.
В гидролизной промышленности основным типом оборудования
для биологической очистки сточных вод являются Аэротенки-смесители, в которых очищаемая сточная вода и активный ил рассредоточено вводятся в аэротенк вдоль продольной стенки и так же выводится иловая смесь. При такой подаче обеспечивается быстрое перемешивание воды и иловой суспензии. На второй ступени биологической очистки, где концентрация загрязнений понижена, возможно применение аэротенков-вытеснителей, в которых поступающая вода не перемешивается с ранее поданной на очистку. В аэротенках этого типа на начальной стадии активный ил перегружен питательными веществами при дефиците кислорода; в конце аэротенка поступает избыточное количество кислорода при недостатке питательных веществ.
На проектируемом предприятии предусмотрена механобиологическая очистка сточных вод. На внеплощадные очистные сооружения сточные воды поступают по напорному самотечному коллектору, состоящему из двух- четырех параллельно действующих трубопроводов.
На схеме очистки общезаводских производственных стоков показана одноступенчатая биологическая очистка (то есть аэротенков-вытеснителей нет). Схема состоит из следующих операций;
выделение тяжелых и крупных примесей на радиальных песколовках;
выделение взвешенных веществ в первичных отстойниках;
биологическая очистка в аэротенке;
выделение ила во вторичных отстойниках;
доочистка сточных вод на контактных осветлителях;
уплотнение осадка в отстойниках-уплотнителях.
Сточные воды поступают в приемную камеру 1 с решеткой для грубой механической очистки, проходят песколовки 2 для удаления минеральных примесей и осветляются в первичных радиальных отстойниках 4. Получаемые осадки удаляются на песковую площадку 3 и в сборник 15. Основная очистка сточных вод от растворенных примесей осуществляется в аэротенке 5, где очищаемые воды смешиваются с активным илом и иловая смесь аэрируется в Течение 6—12 ч при температуре около 25 °С. Подачу воздуха в аэротенк обеспечивает воздуходувная станция 6.
Производительность аэротенков зависит от интенсивности массообменных процессов и концентрации активного ила. Условия культивирования активного ила: pH 7—7,2, температура 22—25 °С, содержание биомассы (прессованной) 4—5 г/л, концентрация азота 20—50 мг/л, Р 20 5 10—15 мг/л. Прирост активного ила в аэротенках составляет 40—50 % от снижения количества БПК5 в стоках. Отделение активного ила после очистки осуществляют на радиальных отстойниках 7. Избыточный активный ил после предварительного сгущения в отстойнике-уплотнителе 13 используется в основном производстве (например, на гидролиз совместно с растительным сырьем) либо после обезвоживания в цехе 17 направляется стороннему потребителю.
Биологическую очистку сточных вод можно рассматривать
как завершающий этап многостадийной биохимической переработки
субстрата, включающей основную ферментацию и биохимическую
переработку ОКЖ:
Ферментация Биоокисление
Сусло----------------------------------------► О КЖ ----------------------------------------►
БПКо = 1 2 — БП К б = 3 — 15 тыс. мг 0 2/'л — 4 тыс. мг 0 2/л . >
Биоокислеиие Биологическая очистка
----------------------------------- *■ Сточные воды----------------------------------- *■ БОВ
БП К б = 0 ,5 — БП К б = Ю — 1,5 тыс. мг 0 2/л — 20 мг 0 2/л
При многостадийной биохимической переработке субстрата выход биомассы из 1 т абс. сухого сырья составляет, кг: кормовых дрожжей 180—200, микробной биомассы при биоокислении 50—60 и активного ила при биологической очистке стоков
40—50, т. е. суммарный выход биомассы 270—300 кг.
Осветленные в радиальном отстойнике 7 биологически очищенные воды (БОВ) направляются на доочистку (например, на контактные осветлители). При использовании БОВ в основном производстве целесообразна их дополнительная деминерализация.
Перед сбросом в водоем очищенные воды иногда направляют в пруды-осветлители И. При совместной очистке производственных и хозяйственно-бытовых стоков очищенные воды перед сбросом подвергаются хлорированию для подавления жизнедеятельности нежелательных микроорганизмов. Большинство действующих очистных сооружений должны обеспечивать глубину очистки стоков по БПКп на 99,2%, по взвешенным веществам на 98 %, т. е. остаточная загрязненность биологически очищенных вод не должна превышать: БПКп Ю—20 мг 0 2/л и взвешенных веществ 15—20 мг/л. При проектировании новых и реконструкции действующих предприятий необходимо обеспечить еще более глубокую очистку. В частности, по современным требованиям сбрасываемые очищенные воды должны иметь БПКп не более 3 мг О2/л, ХПК не более 30 мг О/л; цветность не допускается.
На практике наиболее современные схемы механобиологической очистки с применением аэротенков обеспечивают следующие показатели очищенных сточных вод: БПКб 30— 100 мг О2/л, взвешенные вещества 20—70 мг/л, аммонийный азот 10— 70 мг/л, сухой остаток 100—500 мг/л, pH 6,5—8,5, растворенный кислород 4—8 мг/л. Более подробная характеристика исходных и очищенных сточных вод приведена в табл. 12.2. Степень очистки по БПКб при биологической очистке достигает 85—95 °/о, а общее содержание
органических примесей снижается на 80—85 %.
При очистке стоков в аэрофильтрах, а также по неполной схеме с аэротенками, глубина очистки значительно ниже и очищенные воды имеют БПК5 200—300 мг 0 2/л. Некоторые гидролизные заводы не имеют очистных сооружений и сбрасывают стоки с БПК5 1000—2500 мг 0 2/л. Приведенные показатели не удовлетворяют современным требованиям к качеству биологически очищенных сточных вод при их сбросе в водоемы. Практически на всех предприятиях не выдерживаются установленные нормы по содержанию в очищенных водах взвешенных веществ, азота, БПК5, БПКп, ХПК и др. В связи с этим органы санитарного контроля применяют штрафные санкции, дают предписания о сокращении производства или закрытии предприятий. Из-за нестабильной работы очистных сооружений мощность ряда предприятий по кормовым дрожжам ограничена на 10—50 %.
Основными причинами создавшегося положения являются:
недостаточная мощность запроектированных очистных сооружений;
установка на ряде предприятий аэрофильтров, не обеспечивающих
достаточной очистки вод;
нарушения технологии очистки сточных вод.
Практически на всех предприятиях требуется реконструкция и расширение очистных сооружений, переход на многостадийные методы очистки стоков.