Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топ
..pdfорганических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, про стейших и ряд более высокоорганизованных орга низмов — водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимо отношениями. Главенствующая роль в этом сообще стве принадлежит бактериям, число которых варьи рует от 106 до 1014 клеток на 1 г сухой биологичес кой массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5 —10, число видов — несколько десятков и даже сотен. Такое разнообразие видов бактерий обусловлено наличием в очищаемой воде органиче ских веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического уг лерода, т.е. один или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий.
Сточные воды производства смесевого топлива представляют собой обычно смесь технологических вод и хозяйственно-бытовой воды. При этом соот ношение вод может колебаться от 50:50 до 30:70. На одном из предприятий вместе со строительством технологического комплекса введены в действие ги дротехнические сооружения для очистки сточных вод. Они представляют собой систему трех биоло гических прудков объемами 6000, 3757 и 16200 м3 при глубине ~1 м и систему предварительного от стойника с нефтяными ловушками для удаления нефтепродуктов перед сбросом вод в биологические прудки. Нефтяные шламы собирают из отстойника ловушками и сдают на переработку во вторичное сырье. Очистка отработанных вод производится за счет включения в процесс естественной природной микрофлоры, обитающей в прудках. Биосинтез осуществляется микрофлорой в присутствии хозяй
ственно-фекальной воды, богатой органикой. Одно из центральных мест при очистке воды занимает растительная субстанция, произрастающая непо средственно в прудках. Из растений можно отме тить камышовые, которые в весенне-летне-осенний период играют существенную роль при очистке во ды. Камышовые растения хорошо естественно вос производятся и легко адаптируются в любой клима тической зоне. В зимний период эффективность биологических прудков снижается, однако полно стью микрофлора не умирает и в весенний период самовосстанавливается. Каскадная система очистки позволяет регулировать время протока сточных вод по прудкам в зависимости от уровня их загрязнен ности по результатам анализа, что важно для прак тики.
Из многообразия биологической естественной микрофлоры можно выделить биологические штам мы для локальных очистных станций сточных вод производства смесевого топлива. Такая методичес кая разработка проведена ФЦДТ "Союз", а локаль ные станции внедрены на серийных пороховых предприятиях. Биологическая очистка основана на способности некоторых микроорганизмов в процес се своей жизнедеятельности разлагать органические или неорганические вещества. Выделены микроор ганизмы, разлагающие нитроэфиры, перхлораты и некоторые другие вещества. Сточные воды должны соответствовать требованиям «Правил охраны по верхностных вод от загрязнения сточными водами».
Одним из приемов уменьшения концентрации вредных примесей в сточных водах является разбав ление их с водами, не содержащими вредные компо ненты, или с водной средой, в которую они выпус каются. Интенсивность процесса разбавления коли чественно определяется кратностью разбавления [49]:
р = (Со - cj/(c - Св),
где С0 — концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах; Св и С — концентра ция загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска соответственно.
3.2. ТЕХНОЛОГИИ о ч и с т к и с т о ч н ы х в о д
С целью защиты окружающей среды производст венные стоки пороховых предприятии подвергают многоступенчатой очистке от различных твердых и жидких примесей, растворенных органических и неорганических вредных веществ.
Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод, представленная на рис. 3.1, предусмат ривает использование как локальных устройств на отдельных производствах, так и комплекс общеза водских очистных сооружений (отстойные прудки, шламонакопители, биологические очистные соору жения и др.).
Наиболее эффективные результаты при очистке промышленных стоков достигаются на очистных сооружениях, предусматривающих комплексное ис пользование различных методов; механических, хи мических и биологических.
На предприятиях в зависимости от характера производства применяют различные локальные уст ройства, но на последних стадиях очистки промыш ленных стоков реализованы в основном две схемы;
биологическая очистка совместно с хозяйствен но-бытовыми сточными водами на биологических очистных сооружениях предприятия;
предварительная очистка сточных вод от вредных специфических компонентов, разбавление промыш ленных стоков с хозяйственно-бытовыми водами и
подача на общегородские биологические очистные сооружения.
На некоторых предприятиях существует специ альная канализация для сбора сточных вод произ водства НГ в здание обезвреживания, где происхо дит нейтрализация кислых стоков содой.
3.2.1. ЛОКАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ вод
Локальные устройства применяются с целью уло ва или обезвреживания основных вредных веществ, характерных для конкретного производства. К та ким устройствам относятся: отстойники, ловушки, гидравлические циклоны, флотационные установки, станции нейтрализации и др.
С учетом объема и степени загрязненности про изводственных вод, наиболее сложной является очи стка вод производств НЦ, отдельных фаз произ водств баллиститных порохов ("варка" пороха и др.) и смесевых топлив (подготовка окислителя, пневмо транспорт порошкообразных компонентов). Отхо дящие воды в зависимости от фазы производства имеют различные виды загрязнений, поэтому с уче том их свойств используются разные методы и тех нологические приемы очистки. Например, на произ водстве НЦ транспортные кислые воды и воды по сле стабилизации нитратов целлюлозы в кислой сре де в значительных количествах содержат минераль ные кислоты (pH = 2—3), а воды после стабилиза ции нитратов целлюлозы в щелочной среде загряз нены минеральными солями (pH = 7—8). Поэтому осуществляется взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод путем подачи их в единый поток. По сле смешения воды через ловушки подают на стан цию нейтрализации, а затем направляют в прудкиотстойники.
На производстве НЦ разработаны специальные схемы движения, сбора, очистки и повторного ис пользования различных производственных вод. На рис. 3.2 показана технологическая схема движения сточных и отводящих вод отделения стабилизации [25, 21]
Специальные устройства предназначены для уло ва мелкодисперсных волокнистых взвешенных час тиц (целлюлоза, НЦ, другие органические нестойкие примеси), которые попадают в производственные воды на производствах нитрации целлюлозы и варки порохов. Улов из кислых вод неизмельченных воло кон нитратов целлюлозы происходит в горизонталь ных ловушках, а измельченных — в горизонтальных и вертикальных отстойниках. Однако при этом часть нитротел, в том числе частицы НЦ менее 50 мк, не улавливаются и уносятся с водой.
Задача наиболее полного улова волокнистых нит ротел из сточных вод важна как с точки зрения возврата ценного сырья в производство и защиты окружающей среды, так и для обеспечения безо пасности в связи с тем, что в случае попадания на поверхность почвы сухие нитротела представляют огне- и взрывоопасность. Поэтому разработки с це лью более полного улова нитротел из сточных вод продолжаются.
Для дополнительной очистки отработанных вод после вертикальных отстойников в производстве нитратов целлюлозы разработан аппарат гидроцик лонный батарейный (БГЦА). Аппарат состоит из 12 радиально расположенных гидроциклонов, каждый из которых содержит цилиндрический корпус, входной патрубок, песковый патрубок и сливной патрубок.
Производительность по очищаемой воде 40 м3/ч. Габаритные размеры: 560x760x1380 мм. Гидроциклонная установка состоит из четырех
Рис. 3.2. Технологическая схема движения сточных и отводящих вод отделения стабилизации НЦ:
НП 1 —не измельченный продукт № 1; ИП 1 — измельченный продукт № 1; ИП 2 — измельченный про дукт № 2; СП — смесевой продукт; СВ — сточные транспортные воды; ОТВ — отводящие воды после сгус тителя; ОВ — осветленные воды из вертикальных отстойников; СТ — сточные воды (кислые, щелочные); 1 — чан горячей промывки; 2 —сгуститель; 3, 7 —лаверы; 4 — смеситель; 5 — пескоуловители; 6 — ажитатор; 8 — вертикальный отстойник; 9 — сборник осветленных вод; 10 — насос; 11 — водоотжимная цен
трифуга; 12 — насос; 13 — бассейн; 14 — горизонтальный отстойник, 15 — горизонтальная ловушка
гидроциклонов БГЦА, смонтированных на раме и подключенных к питающему и сливному коллек торам.
Предварительно очищенные сточные воды после ловушки из сливной камеры через промежуточную емкость насосом подаются в гидроциклонную уста новку. Уловленный в гидроциклонных аппаратах продукт в виде сгущенной суспензии из нижней ча сти каждого аппарата возвращается в ловушку. Ос ветленные воды через сливной коллектор направля ются в производственную канализацию.
В процессе работы установки давление на входе в гидроциклонные аппараты поддерживают в пределах от 0,30 до 0,40 МПа (3,0—4,0 кгс/см2) путем увели чения или уменьшения подачи очищаемой воды. В случае забивок песковых насадок производится их очистка. Работа насоса, подающего сточные воды, осуществляется в автоматическом режиме с помо щью поплавкового уровнемера и выключателей, ус тановленных в сливной камере.
Использование гидроциклонной установки позво ляет значительно снизить потери нитроклетчатки со сточными водами. Массовая доля коллоксилина в сточных водах на выходе из гидроциклонной уста новки существенно снижается и составляет не более 40 мг/л. За счет снижения концентрации нитротел в сточных водах улучшается экологическая обстанов ка в водоемах, находящихся вблизи территории предприятия, а также возвращается в производство значительное количество ценного продукта.
Флотационная установка
Г.А. Солодовым, Ю.В. Воробейчиковым с сот рудниками разработана флотационная установка для локальной очистки сточных вод от частиц цел
люлозы и нитратов целлюлозы на производствах хлопковой целлюлозы и нитратов целлюлозы. Ис пользован смешанный напорно-пневматический способ насыщения сточных вод воздухом. Предло женная схема предусматривает многостадийную об работку сточных вод с созданием флотации, чему способствует наличие ПАВ в сточных водах произ водства НЦ.
Технологическая схема промышленной флотаци онной установки показана на рис. 3.3.
Основные узлы установки — трехсекционная приемная камера, флотационные камеры, аппарат аэрирования и разделительный бачок. Флотацион ные камеры расположены в секциях приемной ка меры. Флотационные камеры выполнены в виде конфузорно-диффузорных инжекторов и располо жены под столбом воды. Флотационная камера со-
/ |
14 |
5 |
2 |
3 |
4 |
7 и |
10 |
13 12 |
1 |
Рис. 3.3. Схема промышленной флотационной установки: |
|||||||
— приемная камера; 2 — секция |
1; 3 — секция 2; 4 — секция 3; |
|||||||
5 |
— флотационная камера; 6, |
7 —трубопроводы; 8 |
— бак раздели |
|||||
тельный; |
9 — аппарат аэрирования; |
10 — емкость; |
11 — всасыва |
ющий трубопровод; 12 — напорный трубопровод; 13 — насос; 14 — коллектор
стоит из цилиндрической обечайки в основании, в которую входит сопло (инжекторный узел). К ин жектору пристыкован конфузор, имеющий в верх ней части цилиндрическую обечайку. Сверху над конфузором размещается диффузор. Между конфузором и диффузором имеется кольцевая полость. В верхней части диффузора имеется патрубок со встроенным в него эрлифтом для отвода флотаци онной пены. Аппарат аэрирования представляет ем кость, снабженную вращающимся диском с фор сунками, патрубками для ввода жидкой фазы, коак сиальной обечайкой с кольцом, двумя патрубками подвода сжатого воздуха. В нижней конической ча сти емкости имеется патрубок для выхода аэрирован ного воздуха.
Всостав установки входит разделительный бачок
ввиде вертикального цилиндра с патрубками для входа аэрированного потока и патрубками в верх ней и нижней части цилиндра для выхода смеси воз духа с водой.
Сточные воды, содержащие частицы целлюлозы
или нитрата целлюлозы, поступают в приемную ка меру. Часть очищенных на установке вод (от 5 до 50 % в зависимости от количества поступающих на очистку вод) насосом подается в аппарат аэрирова ния, куда поступает также сжатый воздух. В аппа рате аэрирования происходит механическое диспер гирование жидкой и газообразной фаз. Затем аэри рованный поток в разделительном баке разделяется на два потока в соотношении 1:2. Первый поток, со стоящий из механической смеси воды и воздуха, из верхней части разделительного бака поступает на первую стадию (в первую флотационную камеру) для флотации крупных частиц. Второй поток, со держащий растворенный в воде воздух, из нижней части разделительного бака подается на другие фло тационные камеры.
На всех стадиях аэрированные потоки инжекти руются во флотационные камеры, находящиеся в очищаемых сточных водах. Аэрируемые потоки и сточные воды смешиваются с падением давления и выделением пузырьков воздуха. Удаление флотаци онной пены производится из камер эрлифтом. Вода после удаления НЦ направляется на очистные со оружения для дальнейшей очистки.
Флотационная установка как локальная система очистки сточных вод обеспечивает улов 85—90 % частиц целлюлозы или нитрата целлюлозы.
Внедрение указанных локальных установок поз воляет сократить потери целлюлозы и НЦ с произ водственными стоками, уменьшить сбросы вредных веществ в водоемы.
3.3.2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
После очистки на локальных установках произ водственные стоки поступают на очистные соору жения, где сточные воды перед сбросом в естест венные водоемы подвергаются очистке механичес кими, биологическими и химическими методами.
На рис. 3.4 представлена схема технологического процесса биологических очистных сооружений (БОС), используемых на одном из пороховых пред приятий.
На очистные сооружения предприятия направля ются хозяйственно-фекальные и производственные стоки самого предприятия, а также хозяйственно фекальные воды района и часть промышленных стоков ряда заводов. Сточные воды на БОС посту пают по двум коллекторам (диаметром 600 и 1000 мм) в приемную камеру, затем, проходя через решетки, попадают в приемные резервуары главной насосной станции. Из приемного резервуара сточные воды