1.2 Механические и физико-химические методы очистки сточных вод

Наиболее распространенным методом выделения нерастворимых примесей (взвешенных веществ, смол и масел) является отстой. Отстой применяется практически во всех технологических процессах улавливания и переработки химических продуктов коксования; в ряде случаев отстойные сооружения или сепараторы используются одновременно для выделения диспергированных углеводородов с удельным весом больше и меньше удельного веса воды (с отводом отстоявшихся продуктов с нижней и верхней части отстойников).

Залповые поступления легкокипящих продуктов (бензольных углеводородов), нафталина могут ухудшить работу отстойников из-за изменения удельного веса смол и масел за счет растворения этих продуктов.

Осветление сточных вод отстоем является первым этапом очистки общего фенольного стока на биохимической установке. Обследования работы отстойников ряда биохимических установок показали, что остаточное содержание смол и масел обычно выше 100 мг/л после шестичасового отстоя, при этом содержание высокодисперсных частиц масел практически не изменяется. Поэтому эффективность осветления отстоем отдельных (локальных) стоков различна: например, она выше для стока пекококсового цеха и хуже для воды со склада масел смолоперерабатывающего цеха. Кинетика процесса отстаивания зависит от исходного содержания смол и масел, но в любом случае при отстаивании общего стока остаточное содержание смол и масел практически не изменяется после 4-5 часового отстоя. Очень важно в практике очистки сточных вод иметь оптимальную температуру стока перед осветлением. Эффективность отстоя одинакова в диапазоне температур от 20 до 50°С и резко ухудшается при температуре сточной воды выше 50°С. Поэтому, кстати, нецелесообразно смешивать не охлажденную избыточную надсмольную воду с общим фенольным стоком до подачи их в отстойники. Флотационные методы очистки от масел сточных вод обладают существенными технологическими достоинствами (простотой аппаратурного оформления, высокой производительностью, отсутствием стадии регенерации) и возможностью довольно глубокой очистки сточных вод от диспергированных примесей - в пределе до полного удаления всех частиц, кроме высокодисперсных (такой возможностью обладает еще только способ фильтрации, который, однако, сложнее в эксплуатации и требует стадии регенерации). Повысить глубину обезмасливания сточных вод при флотации возможно только за счет коагуляции частиц коллоидной дисперсности. Это достигается при использовании реагентной флотации, в частности, при добавке в сточную воду неорганического электролита. Наиболее распространено использование сернокислого закисного железа (железного купороса FeS0₄хН₂0), оптимальная доза которого от 30 до 70 мг/л в расчете на FeS0₄.

Присутствие сернокислого железа в определенных дозах положительно влияет на последующее биохимическое окисление фенолов и роданидов, в частности за счет связывания части цианидов в нетоксичные для биохимического процесса комплексы ферроцианидов. Известно, что соли окисного железа широко используются при очистке природных и сточных вод, но в значительно больших, чем 30-70 мг/л дозах. Однако в присутствии солей трехвалентного железа, особенно в условиях аэрации воздухом, существенно повышается коррозия стали в сточной воде. Соли же закисного (двухвалентного) железа даже тормозят коррозионный процесс. К тому же механизм действия реагента FeS0₄ при флотации иной (чем у классических коагулянтов, на хлопьях которых е воде сорбируются масла) - он заключается в коалесценции (укрупнении) части высокодисперсных частиц масла (таблица 3).

Таблица 3 Влияние добавок сернокислого закисного железа на дисперсность частиц масел

Общее представление о возможностях методов очистки от масел дает рис. 1.

Рисунок 1. Эффективность методов очистки сточных вод от масел

1 - отстой, 2 - безреагентная флотация, 3 - реагентная флотация, 4 - высокодисперсные частицы масла (диаметром < 1 мкм).

Действие реагентов при флотации не ограничивается только коалесценцией высокодисперсных частиц, то есть повышением глубины очистки сточных вод от масел на 30-50% и более по сравнению с безреагентной флотацией. Добавка сернокислого закисного железа и марганцевокислого калия позволяет также значительно (в 3-4 раза) ускорить флотацию, то есть благоприятно влияет на кинетику процесса.

В реальных условиях при оптимальных режимах и аппаратурном оформлении процесса время флотации по кинетике процесса - 15-20 мин.

В технологических процессах улавливания и переработки химических продуктов коксования широко распространена десорбция летучих компонентов из воды острым паром на дистилляционных колоннах. Обычно пары после колонны направляются в газопровод коксового газа (до или после первичного охлаждения газа).

Существенным недостатком этого способа является значительное увеличение объема сточных вод за счет всего количества использованного

энергетического острого пара, который уже в виде загрязненного конденсата (стока с дистилляционной колонны и конденсата коксового газа по всему тракту от точки подачи паров до потребителя газа) направляется в фенольную канализацию.

В коксохимическом производстве использовали также адсорбционные методы очистки стоков (в основном от смолистых и взвешенных веществ) с применением в качестве сорбентов кварцевого песка, кокса, но эти методы имеют серьезные технологические недостатки (связанные в основном с регенерацией сорбента) и широкого распространения не получили.