2. Технологические схемы биохимических установок

На отечественных коксохимических предприятиях для очистки сточных вод применяются биохимические установки, имеющие в своем составе отделения предварительной (механической) очистки и биохимической очистки. Отделение предварительной очистки предназначено для извлечения из сточных вод смол и масел отстаиванием и флотацией. Отделение биохимической очистки сточных вод предназначено для биохимического окисления фенолов, роданидов и цианидов. Очистка осуществляется в одну или две стадии. На первой ступени проходит очистка от фенолов и частично от цианидов. На второй - от роданидов и цианидов. Работами ВУХИНа (на Авдеевском коксохимическом заводе в 1967 году) и УХИНа была показан а возможность одноступенчатой биохимической очистки сточных вод от фенолов и роданидов. Однако ВУХИНом одноступенчатая биохимическая очистка не была рекомендована к внедрению из-за невозможности обеспечения ее стабильной работы в реальных условиях действующего коксохимического предприятия - при постоянных значительных колебаниях состава и количества сточных вод, влияние которых существенно различно при биохимических процессах обесфеноливания и обезроданивания. В настоящее время только на отдельных биохимических установках, когда не требуется очистка сточных вод от роданидов, биохимическая очистка осуществляется в одну ступень. Принципиальная технологическая схема современной биохимической установки для очистки сточных вод коксохимического производства приведена в приложении А.

Сточная вода фенольной канализации поступает в сборник 1, откуда насосом 2 подается в преаэратор 3, где ее аэрирует воздухом. Из преаэратора сточная вода поступает в первичные отстойники 4 для очистки от смол. В первичных отстойниках также удаляется часть легких масел, всплывающих на поверхность. Из первичных отстойников сточная вода подается для окончательного обезмасливания на двухступенчатую реагентную флотацию.

На ряде установок первая ступень - флотационный маслоотделитель безнапорного типа (импеллерный) 5, вторая ступень - напорный флотатор 6. На вновь строящихся установках обе ступени обезмасливания - напорные флотаторы. В качестве реагента в настоящее время используют сернокислое закисное железо. Обычно в технологической схеме предусмотрена возможность подачи реагента также перед первичными отстойниками. Для интенсификации процесса обезмасливания рекомендуется к очищаемой воде добавлять очищенную воду с илом в количестве, примерно, 5% от расхода воды. Очищенные от смол и масел сточные воды поступают в усреднитель - предаэротенк 7.

Внедрение на действующих биохимических установках рекомендаций ВУХИНа по переоборудованию усреднителей в предаэротенки, то есть использование их для усреднения и предварительной биохимической очистки сточных вод от фенолов, позволило повысить глубину очистки сточных вод, а в отдельных случаях осуществлять очистку от роданидов в аэротенках первой ступени. Избыточная надсмольная вода поступает в сборник 8, затем подается насосом в холодильники типа "труба в трубе" (или кожухотрубчатые холодильники) 9 и после охлаждения до 19°С (в летнее время) в преаэратор 3. Имеется опыт снижения температуры надсмольной воды в аппаратах воздушного охлаждения. В случае хорошей очистки от смолистых веществ избыточной надсмольной воды в аммиачно-обесфеноливающем отделении цеха улавливания она после охлаждения может подаваться непосредственно в усреднитель - предаэротенк 7. Усредненная и предварительно биохимически обработанная в усреднителе сточная вода насосом подается в аэротенки первой ступени очистки 11. Для поддержания оптимальной для биохимического окисления фенолов и роданидов температуры 30-35°. Сточная вода перед поступлением в аэротенки первой ступени при необходимости охлаждается или подогревается в кожухотрубчатом теплообменнике 10. Прошедшая очистку в аэротенках первой ступени сточная вода поступает в отстойник 12, который может быть встроенным в аэротенки, и за тем в аэротенк второй ступени 13. Из отстойника 12 осуществляется возврат активного ила с очищенной водой в количестве 50% от очищаемой на установке с точной воды: в усреднители - предаэротенки (10-20%) и в аэротенки первой ступени (30-40%).

Сточная вода после очистки в аэротенках второй ступени поступает во вторичные отстойники, откуда осветленная вода переливается в сборник 15, а отстоявшийся активный ил с очищенной водой в количестве до 50% насосом возвращается в аэротенки второй ступени.

Периодически избыточный активный ил передается на уничтожение в специальной установке термообезвреживания или с очищенной сточной водой на тушение кокса. Очищенная сточная вода из сборника 15 направляется на тушение кокса, либо на городские очистные сооружения для доочистки с хозяйственно-бытовыми водами.

Сжатый воздух, используемый для аэрации сточной воды в аэротенках первой и второй ступеней очистки и в усреднителях - предаэротенках, подается от воздуходувок.

Подача биогенной добавки - раствора ортофосфорной кислот производится в усреднитель - предаэротенк.

В составе биохимической установки имеются также насосные для перекачки сточной воды, резервные (регулирующие) емкости, емкости для хранения, приготовления и дозирования ортофосфорной кислоты и сернокислого железа, установка для термического обезвреживания избыточного активного ила. При пуске биохимической очистки, а также на случай отравления активного ила в аэротенках на установке имеются емкости для разведения фенол и родан - разрушающих микроорганизмов (питомники).

Основные различия биохимических установок - в оформлении отделения биохимической очистки. На рисунке 2 приведены основные схемы, применяемые на отечественных установках.

Рисунок 2 Схемы биохимической очистки:

а - одноступенчатая биохимическая очистка от фенолов,

б - двухступенчатая биохимическая очистка с возвратом активного ила по ступеням очистки,

в - двухступенчатая биохимическая очистка с возвратом активного ила после второй ступени очистки.

1 - сточная вода после предварительной очистки, 2 - усреднитель - предаэротенк, 3 - аэротенк первой ступени очистки, 4 - возврат очищенной воды, обогащенной фенолразрушающими микроорганизмами, 5 - отстойник, 6 - сборник очищенной сточной воды, 7 - очищенная сточная вода, 8 - воздух, 9 - аэраторы, 10 - аэротенк второй ступени очистки, 11 - возврат активного ила, 12 - вторичный отстойник, 13 - избыточный активный ил, 14 - илоотделитель.

На схеме "а" показана одноступенчатая биохимическая очистка сточной воды от фенолов. Сточная вода после предварительной очистки поступает в усреднитель - предаэротенк 2, а затем в аэротенк 3, где происходит очистка ее от фенолов. Очищенная сточная вода с активным илом поступает в отстойник 5 и оттуда в сборник 6. Из отстойника в усреднитель - предаэротенки аэротенк осуществляется возврат очищенной сточной воды, обогащенной фенолразрушающими микроорганизмами. После одноступенчатой биохимической очистки активный ил мелкодисперсный, поэтому не выделяется в отстойнике и его утилизация не требуется. Из сборника очищенная вода с неотстоявшимся активным илом подается на тушение кокса или на городские очистные сооружения. Очистка сточной воды при одноступенчатой схеме проходит до остаточного содержания фенолов летучих 1-2 мг/л.

На схеме "б" биохимической очистки добавляется аэротенк второй ступени 10 и вторичный отстойник 12. В этом случае избыточный активный ил отстаивается во вторичном отстойнике и возвращается с о чищенной сточной водой в аэротенк второй ступени. Периодически избыточный активный ил выводится из системы и уничтожается.

Очищенная сточная вода, кроме утилизации при тушении и передаче на городские очистные сооружения, может использоваться для пополнения оборотных циклов технического водоснабжения.

На схеме "в" биохимической очистки представлен вариант, когда возврат очищенной воды с илом производится из илоотделителей 14, установленных после а эротенков первой и второй ступеней очистки и, кроме того, осуществляется возврат активного ила из вторичного отстойника 13 в усреднитель-предаэротенк 2, аэротенк первой ступени 3 и в аэротенк второй ступени 10. При биохимической очистке по схеме "в" также требуется уничтожение избыточного активного ила.

Очистка сточной воды при двухступенчатых схемах проходит до остаточного содержания (в мг/л) фенолов 0,5 - 2 роданидов до 3 и цианидов до 5. В практической работе существенной разницы в качестве очистки сточной воды при двухступенчатых схемах "б" или "в" нет.