ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА, СОСТАВА, СВОЙСТВ И РЕЖИМА ОТВЕДЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

На промышленных предприятиях, как правило, приходится отводить три основных вида сточных вод:

1)  производственные,  представляющие  собой  воды,   отработавшие в технологическом процессе производства или получающиеся при добыче полезных ископаемых (например, воды угольных шахт, рудников, пластовые воды нефтяных промыслов и т. п.);

2)         бытовые — от санитарных узлов административных и производственных корпусов, от мытья полов в этих корпусах, а также от душевых установок, расположенных в производственных цехах или специальных павильонах;

3)         атмосферные — дождевые и от таяния снега.

Количество, режим поступления и состав производственных сточных вод находятся в зависимости от вида перерабатываемого сырья, технологического процесса производства, качества воды, потребляемой для производственных целей, местных условий и ряда других факторов.

Вид перерабатываемого сырья оказывает значительное влияние на состав производственных стоков; нередко составные части сырья являются основным компонентом загрязнения сточных вод. Так, например, основным загрязнителем сточных вод углеобогатительных фабрик являются частицы угля; на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах такими загрязнителями являются нефть и нефтепродукты; на кожевенных заводах и шерстомойных фабриках — шерсть и жиры; на предприятиях основной химии — кислоты, щелочи и т. д.

Кроме того, в одной и той же отрасли промышленности на предприятиях одчого профиля количество сточных вод неодинаково, и они имеют различную концентрацию загрязнений.

Вода используется в производстве на различные нужды. Большая часть воды (70—90%) расходуется для охлаждения полупродуктов или продуктов производства, а также силовых агрегатов, при этом она не получает специфических загрязнений, а только нагревается, хотя могут быть случаи попадания охлаждаемого продукта в воду через неплотности в теплообменных аппаратах.

Дополнительно по теме канализация:

Вода используется для транспортирования механических (минеральных и органических) примесей, для очистки газоБ, для промывки готовой продукции; при этом она загрязняется продуктами, с которыми соприкасается (например, при обогащении руды, угля, переработке нефти, промывке газов и т. д.).

Значительное влияние на количество и качество сточных вод имеет «система водоснабжения; чем полнее развито оборотное водоснабжение, т. е. повторное использование отработавшей воды на те же технологические нужды или использование ее на другие нужды данного или соседних предприятий, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем, ках< правило, больше содержится в них загрязнений.

Эффективность использования воды промышленными предприятиями может оцениваться несколькими методами.

При проектировании канализации промышленных предприятий необходимо иметь полный физико-химический анализ состава общего стока производственных вод и основных цеховых стоков. В анализах должны быть указаны качественный и количественный состав загрязнений — содержание фенолов, сернистых соединений, нефтепродуктов, хлоридов и др., а также ядовитых веществ (тетраэтилсвинца, цианидов, ртути, мышьяка, меди и др.). На основании этих данных может быть разработана рациональная схема отведения, обработки и использования производственных сточных вод.

По своему составу производственные сточные воды делятся на две основные  группы:  незагрязненные   (условно чистые)   и  загрязненные.

Незагрязненные производственные сточные воды поступают в основном от конденсаторов паровых машин, холодильников и др.

Загрязненные производственные сточные воды могут содержать различные примеси. Одни из них загрязнены преимущественно минеральными веществами, другие — преимущественно органическими веществами; большинство же видов сточных вод содержит смешанные загрязнения.

В некоторых случаях производственные сточные воды могут оказаться опасными в эпидемиологическом отношении (например, сточные воды боен, кожевенных заводов, фабрик по выработке противоэпидемических сывороток, которые могут содержать бактерии сибирской язвы, возбудителей сапа и другие бактерии).

По содержанию загрязняющих веществ сточные воды делятся на высококонцентрированные и слабоконцентрированные.

При оценке качества производственных сточных вод особое внимание следует обращать на активную реакцию воды рН. Эта величина определяет выбор материалов для канализационных сооружений.

По степени агрессивности сточные воды разделяют на:

слабоагрессивные (слабокислые с рН=6…6,5 и слабощелочные с рН = 8…9);

сильноагрессивные (сильнокислые с рН<6 и сильнощелочные с рН>> >9).

При оценке агрессивности сточных вод нужно учитывать их температуру и скорость движения, так как увеличение того или другого показателя в большинстве случаев ускоряет процесс коррозии.

Сточные воды, содержащие ядовитые примеси, необходимо прежде всего использовать в производстве, в котором они образуются, или в родственном. Например, в рассольном цикле хлорного производства ртутьсодержащая сточная вода, освобожденная от взвешенных веществ, при определенных условиях может быть использована для приготовления рассола ртутного электролиза. При этом ртуть оказывается локализованной в одном производстве. Согласно данным о растворимости ртути в водных растворах, ртуть не будет осаждаться из раствора и возвратится в производственный цикл без потерь.

Качественный и количественный составы производственных сточных вод определяют на действующих предприятиях по результатам физико-химических анализов, а для проектируемых предприятий за основу принимаются данные работы аналогичных предприятий.

В тех случаях когда предварительное ознакомление с технологией производства дает основание считать, что на предприятии в различных цехах образуются сточные воды, резко различающиеся по своим свойствам, необходимо исследовать стоки отдельных производств, лабораторий и т. д. Полученные данные позволяют выявить наиболее вредные стоки и решить вопрос о целесообразности устройства (цеховых) очистных сооружений или осуществления других мероприятий для обезвреживания сточных вод этих производств.

При исследовании производственных сточных вод во многих случаях очень важно провести технологический анализ, т. е. установить кинетику осаждения (всплывания) механических примесей, коагулируе-мость и фильтруемость сточных вод, их электропроводность, радиоактивность и поверхностное натяжение. Эти данные обусловливают выбор наиболее целесообразных методов очистки стоков.

Количество производственных сточных вод определяется по производительности предприятия и укрупненным нормам водоотведения (на единицу готовой продукции или перерабатываемого сырья, а для электрических станций — на единицу мощности установленных машин), при отсутствии таких норм — по данным технологических расчетов, выдаваемых в виде задания на проектирование канализации.

Удельные расходы сточных вод в различных отраслях промышленности колеблются в широких пределах. Так, например, при обогащении 1 т руды цветных металлов образуется 50—90 м3 сточных вод, при выплавке 1 т меди — до 350 м3, 1 т никеля — до 800 м3, 1 т алюминия — 1500 м3, при выработке 1 т бумаги образуется до 150 м3 сточных вод, 1 т целлюлозы — 450 м3 и т. д. При современных масштабах производства предприятия многих отраслей промышленности сбрасывают большие количества (до 300 тыс. м3/сутки) сточных вод, отличающихся по характеру загрязнений и концентрации.

Каждый из видов производственных сточных вод следует учитывать отдельно. Количество их определяется или для отдельных предприятий, или для их групп в зависимости от взаимного расположения и от того, разрабатывается ли схема канализации для одного предприятия или для ряда промышленных объектов того или иного экономического района.

При расчетах системы канализации для таких предприятий нельзя пользоваться только укрупненными общезаводскими нормами водоотведения, а следует учитывать также количество и состав сточных вод от отдельных производственных операций. Только такая дифференциация стоков позволяет найти правильное решение по их объединению для последующей совместной очистки, исходя из характера загрязняющих веществ и их концентрации, а также установить те производственные стоки, которые целесообразно выделить и обработать отдельно.

В частности, сточные воды от прокатных станов следует подвергнуть специальной обработке для извлечения из них масел; сточные воды химического производства должны быть сначала обесфенолены и только после этого направлены на очистные сооружения.

Сточные воды небольших промышленных предприятий, расположенных в городах, отдельно не учитываются, если они обеспечиваются водой из коммунальных водопроводов, так как потребляемое этими предприятиями количество воды учитывается в нормах водоотведения бытовых сточных вод для данного города.

Сточные воды особо крупных и водоемких промышленных предприятий, применяющих схемы оборотного водоснабжения и использующих для своих нужд местные (дополнительные) источники водоснабжения, учитываются отдельно.

Из общего количества загрязненных стоков выделяются сточные воды,   содержащие   особо опасные   вещества яды и т. д., обработка которых должна производиться   на   локальных очистных сооружениях.

Одной из основных задач при проектировании канализации промышленных предприятий является правильное определение расчетных (среднесуточных, часовых и секундных) расходов сточных вод, их состава, свойств и режима притока. Количество сточных вод на промышленных предприятиях, как правило, меньше количества поданной для них водопроводной воды и находится в зависимости от системы водоснабжения.

При этой системе из источника приходится подавать только такое количество так называемой свежей воды, которое компенсирует: безвозвратные потери в производстве qx (такие же, как и при прямоточной системе); безвозвратные потери q2 на охладительных сооружениях (испарение, разбрызгивание и унос ветром) или в отстойниках (испарение с поверхности, унос с влажным осадком); расход воды <7з. сбрасываемой в канализацию во избежание повышения солевого состава (минерализованности) оборотной воды. Суммарная потеря воды q-–т-<72+<7з составляет от 5 до 10% общего количества воды Q, циркулирующей в системе. В канализационную сеть сбрасывается только часть воды, забираемой из источника, равная расходу ее на обновление оборотной воды.

В балансе водопотребления указывается обычно общее количество всей воды Q. Для расчета канализационных сооружений необходимо определять величину q3, которая зависит от количества свежей воды и от режима обмена воды в оборотной системе. Обмен может производиться постоянно или периодически (каждые сутки или через несколько суток), т. е. режим водоотведения в каждом отдельном случае может быть различен.

В практике встречаются и другие, нередко более сложные системы водоснабжения и канализации. Так, в некоторых случаях пополнение водой одного оборотного цикла может производиться водой из другого цикла; отработавшая вода в одном цехе может подаваться для вторичного использования в другой цех, к другому потребителю того же цеха и т. д. Может осуществляться смешанное водоснабжение, когда одна часть цехов имеет оборотное водоснабжение, а другая часть — прямоточное.

Все особенности системы водоснабжения оказывают влияние на систему канализации и на количество отводимой ею воды.

Иногда требуется предусматривать возможность приема в канализацию воды от опорожнения (при ремонтных работах, чистках) сооружений, входящих в систему водоснабжения (градирни, охладительные бассейны с брызгальными устройствами, отстойники). Канализационная сеть в этих случаях должна быть рассчитана на прием таких периодических выпусков; производить их следует в часы наименьшей загруженности канализационной сети.

В некоторых случаях расчетный расход определяется на отдельный производственный агрегат (машину) за единицу времени при максимальной его производительности. В большинстве случаев определяют не только общий расход производственных сточных зод, но и распределение его по цехам, сменам и отдельным выпускак из цехов. Кроме того, определяют количество производственных сточных вод, различных по характеру их загрязнений  (кислые, щелочные, нейтральные и др.).

Расчет лотков и труб для отвода производственных сточных вод от отдельных аппаратов производится по максимальному секундному расходу. Цеховые трубопроводы и наружные коллекторы, предназначенные для приема сточных вод от цеха или корпуса в целом, рассчитываются по сумме максимальных часовых расходов (цеха, корпуса) с учетом возможности совпадения максимальных расходов при форсированном режиме производства.

Общезаводские и внеплощадочные коллекторы, принимающие сточные воды от ряда корпусов, рассчитываются по совмещенному графику часовых расходов или по сумме часовых максимальных расходов с введением коэффициентов, учитывающих несовпадение (по времени) расходов.

Расчетные расходы дождевых вод определяются в зависимости от местных условий — географического местонахождения промышленного предприятия, рельефа, благоустройства территории (см. гл. XIII). Эти воды с территории отводятся самостоятельной сетью или совместно с производственными сточными водами.

Дождевая сеть рассчитывается на максимальный секундный расход незагрязненных дождевых вод. Периоды однократного превышения расчетной интенсивности дождя для промышленных предприятий следует принимать в пределах 1—3 лет, а для предприятий, расположенных в замкнутой котловине, — 5 лет.

Количество загрязнений в дождевых водах с территории промышленных предприятий рассчитывается на 1 га площади. Для регулирования притока дождевых вод на очистные сооружения допускается предусматривать регулирующие резервуары или пруды-накопители. Вода поступает в пруд-накопитель, где осветляется, после чего должна использоваться в производственном водоснабжении или на полив.

При проектировании канализации требуется знать не только величину расхода сточных вод, но и режим их поступления по времени, определяемый графиками колебания притока. От режима водоотведения зависит величина расчетного расхода, а от нее — размер сечения коллекторов, а следовательно, и стоимость строительства.

Длительными наблюдениями установлено, что поступление производственных сточных вод в канализационную сеть на различных предприятиях не подчиняется какой-либо определенной закономерности. Они могут поступать в течение смены равномерно, неравномерно и разовыми (залповыми) спусками. Последние наблюдаются на производствах, где происходит периодическое опорожнение емкостей (ванн, резервуаров и пр.). Режим спуска производственных сточных вод определяется технологическим процессом отдельных цехов и предприятия в целом.

Коэффициенты часовой неравномерности общего стока Кч Для различных отраслей промышленности колеблются в значительных пределах. По данным ВНИИ ВОДГЕО они составляют на предприятиях промышленности:

Металлургической               1 —1,1

Химической   „   .   .             1,3—1,5

Текстильной    .    .               1—1,15

Пищевой                    1,5—2

Кожевенной    .    .               1,5—2,1

Бумажной    .    .      . ,                      1,3—1,8

Для расчетов необходимо составлять графики притока основных стоков промышленного предприятия, а также графические схемы водного баланса, показывающие количество воды, поступающей к каждому потребителю, и воды, безвозвратно теряющейся в производстве, а также направляемой в канализацию. Такие схемы могут быть составлены как в абсолютных количествах сточных вод за единицу времени, так и в удельных расходах воды на единицу продукции.

На  5 2 приведена схема водного баланса (в удельных расходах) газогенераторного отделения азотнотукового комбината. Общин расход воды для всей газогенераторной станции составляет 52,85 м3 на 1 т аммиака, из них 48,2 м3—производственная вода обычного качества и 4,65 м3 — вода умягченная, идущая на питание котлов. Сточные воды в газогенераторном отделении получаются в основном от газоочистки (от скрубберов) в количестве 46,2 м3/т. Эта вода после осветления в отстойниках и охлаждения на градирнях вновь используется в производстве.

Количество и режим поступления производственных сточных вод должны определяться на основании технологических исследований.

Целью технологических исследований является получение данных для проектирования новых объектов по очистке сточных вод или для модернизации существующих очистных сооружений.

Программа исследований составляется индивидуально для данного вида сточных вод. На основе результатов исследований разрабатывается схема очистки сточных вод, позволяющая получить требуемый эффект очистки при минимальных капиталовложениях и эксплуатационных расходах.

 Прежде всего необходимо определить количество сточных вод, их характеристику и необходимую степень очистки. Большое значение при этом имеет правильный отбор проб сточных вод. Взятые пробы должны быть репрезентативными, т. е. они должны давать однозначное представление о свойствах сточных вод и колебаниях их состава.

В общем случае разработка каждого технологического процесса включает три этапа: первый — выбор метода очистки; второй — выбор режима процесса и третий — выбор комплекса сооружений.

Для выполнения первого этапа, кроме опытных данных, необходимы представления о механизме процессов, протекающих при очистке сточных вод.

Выбор режима очистки сточных вод осуществляется на основе варьирования и сопоставления различных факторов: физико-химических, массообменных, биохимических и др.

Третий, завершающий этап разработки промышленной очистной установки— конструктивное оформление процесса — тесно связан со вторым. Для выбора сооружения требуются дополнительные сведения, связанные с кинетикой гидродинамических процессов в аппаратах очистки сточных вод. Среди многообразия конструктивных схем аппаратов необходимо суметь достаточно обоснованно выбрать наилучший, т. е. оптимальный вариант