готадЕяъкатл ^НДйвИКСШ
Б И ПЛ МГТ Г". К А Й^ чстерстзи .дрз-эоозфаиега*
СССР.
п-гммтк
ОБ ОЧИСТКЕ ФЕНОЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД
Кандидат технических наук Е. Ф. Кононова
Из института общей и коммунальной гигиены имени А. Н. Сысина АМН СССР
В настоящей статье дается оценка эффективности очистки феноль-ных сточных вод на двух предприятиях термической переработки твердого топлива. На первом предприятии производства искусственного жидкого топлива (№ 1) фенольные сточные воды образуются в процессе полукоксования бурого угля, на втором—газовом заводе (№2) — при газификации подмосковного бурого угля. Фенольные стоки на обоих предприятиях после предварительной очистки их от сероводорода, смолы и масел подвергаются обесфеноливанию методом экстракции бутилацетатом с получением товарных продуктов. Доочистку фенольных сточных вод после экстракционной установки проводят в аэротенках с активным илом совместно
Сщочная вода Иловые
не очищенная площадь
диалоги-
ллощаа/ш
га
В
С/л очная Уода
п
ТЭЦ 1
очищенная
вылусн сточных боа с золоотвала
Гидрозоло-удаление
Промливневой нанал
с хозяйственно-бытовыми водами. Сточные воды после биологической очистки используются в обоих случаях для смыва золы и шлака на золоотвалы и после прохождения их отводятся в водоем (рис. 1).
В период обследования очистных сооружений экстракционные установки на обоих предприятиях давали недостаточный эффект удаления из воды фенолов. Количество остаточных фенолов, как видно из табл. 1, было значительно выше принятой в проекте величины—
200 мг!л (по летучим фенолам). В фенольных водах после экстракции содержатся также в большой концентрации и нелетучие фенолы. Литературные данные указывают, что фенольные воды, образующиеся от переработки бурого угля, содержат карболовую кислоту, крезолы, кси-ленолы, резорцин, пирокатехин, гидрохинон и др. (Ю. И. Гурский, 1957).
При малой эффективности удаления фенолов из сточных вод путем экстракции на обеих очистных установках в камеру смешения поступали фенольные воды с высоким содержанием фенолов и для разведения их (10—25-кратного) использовались, кроме хозяйственно-бытовых вод, прошедших механическую очистку, и воды от охлаждения аппаратуры. Данные о составе сточной воды, поступающей в аэротенки и выхо-
Рис. 1. Схема очистных сооружений и выпуска
сточных вод.
Т а б л и ц а 1
Состав фенольных вод до и после экстрагирования бутилацетатом
(по данным заводских лабораторий)
1
Предприятие № 1 Предприятие № 2
Ингредиенты до экстрагирования. г/л 1 после экстрагирования, г/а до экстрагирования, г(л после экстра-гированля. г/л
Фенолы летучие......... Фенолы нелетучие........ Фенолы (общие)......... Сероводород ........... Аммиак............. Летучие жирные кислоты .... 5,6—8,3 5,2—8,2 12—16 4 4 8 3,4 0,8-1,5, 2,3—8,1 3,5 0,25 4 8 • • 3,1 . 1.4 4.5 0,44 3,5 1,1 . 0,7 0,6 1,3 2,9
дящей из вторичных отстойников очистной станции, представлены в табл. 2 (анализы заводской лаборатории).
На обеих очистных установках в процессе очистки достигается значительное удаление из воды летучих фенолов. Однако высокая величина окисляемости по сравнению с БПК указывает, что в очищенной воде остаются еще в значительном количестве органические вещества, основная масса которых, по-видимому, не может подвергаться биохимическому окислению.
Кроме того, было установлено, что окраска воды после прохождения через очистные сооружения не снижается. Очищенная вода на обеих
Таблица 2
Состав смесл бытовых и фенольных сточных вод до и после биологической очистки
• Предприятие № 1 Предприятие М 2
Показатели очищенная
до очистки до очистки очищенная
вода вода
Цвет............
Запах ............
рН...........- •
Фенолы лзтучие, мг/л .... Фенолы нелэтучие, мг/л . .'. Окисляемость перманганатная,
мг/О^/л ....... . .
Окисляемость йодатная (ХПК), мг/02/л..........
БПК5, мг/л.........
БПКю» мг/л ........
БПКго» мг¡Л........
Азот аммонийный, мг/л . . .
Азот нитритов, мг/л .....
Азот нитратов, мг/л.....
Желтовато-коричневый
Карболовой Затхлый Карболовой Аммиачш
кислоты кислоты
8,7 8,1 9,02 8,6
91,2 0,64 44,0 0,47
239,4 28,7 101,0
474,3 92,9 193,0 74,0
803,3 197,1 458,0 - 168,0
274,8 2,5 - -
- 252 22
400,0 - - -
180,5 161,4 392,0 239,2
0 0—1,0 0 3,2
0 0—2,2 0 30,3 •
очистных станциях была окрашена в желто-коричневый цвет. При выпуске в водоем воды с интенсивной окраской потребовалось бы в соответствии с санитарными правилами Н 101-54 разбавлять воду не менее чем 1 : 100.
Известно, что основным свойством многоатомных фенолов является то, что многие и,з них в щелочной среде на воздухе легко окисляются с образованием промежуточных окрашенных веществ—хинонов, диокси-хинонов и др. Наши лабораторные опыты с гидрохиноном, пирокатехином и резорцином на протяжении первых 2 суток при концентрации
»
вещества 1 г/л и разных значениях рН (в дистиллированную воду добавляют аммиак) показали, что в кислой среде при рН 5 эти соединения устойчивы, в нейтральной среде незначительная в начале окраска
затем усиливается.
Интенсивность окраски была особенно высокая у гидрохинона
(цвет темно-коричневый), несколько меньшая —у пирокатехина (цвет зеленовато-бурый) и слабая — у резорцина (цвет желтый). Фенольные воды, поступающие из цеха дефеноляции, имели также интенсивную
окраску; цвет воды был ___ _
оранжевый и коричневый, ^ЦИШЁЙНННИН — вода при стоянии становилась более окрашенной.
Нашими исследованиями установлено также, что карболовая кислота, гидрохинон, пирокатехин, резорцин окисляются перманга-натом и йодатом калия, а при биохимическом окислении потребляют кислород (в миллиграммах О2 на 1 мг вещества) в количестве 1,52—2,20 для карболовой кислоты, 1,00—1,56 — для резорцина, 0,70— 1,56 — для гидрохинона и 0,32—0,64 — для пирскатехина.
Определение в воде фенолов проводилось йодомет-
рическим методом. При этом было установлено, что карболовая кислота, резорцин и пирокатехин определяеются количественно, а гидрохинон— не полностью (примерно 50°/о).
Биологический ¡процесс очистки фенольных сточных вод в аэро-тенке с активным илом совместно с фекально-хозяйственными водами в технологическом отношении идет вполне удовлетворительно. На очистной станции производительностью до 15 000 м3 сточных вод в сутки перерабатывается за это время 1,5—3,8 т фенола.
На обследованных нами предприятиях очищенная на биологической станции вода использовалась при гидрозолоудалении: на предприятии № 1—золы ТЭЦ, на предприятии № 2 — золы из генераторного цеха. При этом фенольная вода находится в контакте с золой во время смыва золы, затем в гидрозолопроводе и на золоотвале, который
Рис. 2. Выпуск пульпы из гидрозолопровода на
золоотвал.
♦ ТаблицаЗ
Изменение состава сточных вод при использовании для гидрозолоудаления
Показатели На предприятии № 1
после биологической очистки после золоотвала
Прозрачность, см ............... Окраска.................... Разведение, необходимое до пороговой окраски . . Разведение, необходимое до порога запаха .... рН..............•........ Фенолы летучие, мг/л............. Фенолы нелетучие, мг/л............ Окисляемость перманганатная, мг/Оо/л..... Азот аммиачный, мг/л............. 6—18 Желтовато 40 7 8 0,33—0,50 8,6—18,5 32,0—52,8 95—140 14 24 -коричневая 10 4 8,9 9,4 0,19 0,22 2,7—7,3 11,4 16,0 57,7—102,6
*
представляет собой обвалованный со всех сторон большой земельный участок (на предприятии № 1 площадь золоотвала 5000 м2). Выпуск пульпы из гидрозолопровода показан на рис. 2. Мы проводили наблюдения за эффективностью очистки в системе гидрозолоудаления. При этом отбирали пробы воды на анализ из гидрозолопроводов и с золоотвала (табл. 3).
Из данных, приведенных в табл. 3, видно, что в результате контакта золы с водой обеспечивается дополнительное удаление из воды органических веществ и продуктов неполного окисления фенолов и в значительной степени уменьшается окраска воды.
Вместе с тем данные рН указывают на различное химическое действие золы на воду. На предприятии № 1 зола ТЭЦ повышает реакцию воды с рН 7,8 до рН 10,0, вода при этом приобретает аммиачный запах. На предприятии № 2 генераторная зола понижает реакцию воды с рН 8,7 до рН 7,8—8,2 и увеличивает в воде содержание сульфатов.
Эффективность очистки фенольных вод золой мы проверяли в лабораторных условиях. Опыты проводили с золой предприятия № 2 в статических условиях следующим образом: навеску золы от 40 до 160 г/л вносили в испытуемую воду и после перемешивания в течение ■часа отстаивали и отфильтровывали через бумажный фильтр (табл. 4).
Таблица 4
• • Показатель Зола, г/л
0 80 160 0 80 160 0 40 80
фенольная вода из цеха дефеноляции % смесь фенолъной, хозяйственно-бытовой и воды от охлаждения
РН.......... Цветность....... Окисляемость перманга-натная, мг/02/л . . . В,8 1 250° 215 7,9 400° 100 7,8 70° 50 8,7 2 000° 285 ф 8,0 400° 110 94 8,4 1 500° 166 . • ё 8,2 600° 91 8,0 80э 27
Приведенные в табл. 4 результаты анализа дают представление об очищающей способности генераторной золой предприятия № 2. Количество золы 80—160 г/л обеспечивает высокий эффект очистки воды от органических веществ, одновременно с этим вода обесцвечивается — окраска ее уменьшается с 1250—2000° до 70—80° (по шкале цветности), снижается также рН—с 8,8 до 7,8.
Для выяснения влияния золы на солевой состав воды мы проводили опыты на водных вытяжках. К 100 г золы добавляли 1 л водопроводной воды, смесь перебалтывали в течение часа, отстаивали и профильтровывали через бумажный фильтр. В результате анализов выяснено увеличение в воде жесткости с 14,3 до 64,4°. сульфатов (504) —с 11,5 до 1056,7 мг/л, снижение щелочности—с 274,5 до 91,5 (в мг НСО3/л) и рН — с 8,1 до 7,7. Эти данные показывают, что при обработке воды золой предприятия № 2 изменяется солевой состав воды, анионы 5042~, вносимые в воду с золой, вытесняют из воды анионы НСОз- в результате чего в воде уменьшается щелочность и рН. Повышения содержания в воде железа не было отмечено.
Проведенные исследования на очистных сооружениях и в лабораторных условиях показали, что обработка сточной воды после биологической станции золой целесообразна, поскольку она позволяет уменьшить загрязненность сточных вод по показателю ХПК с 216—255 до 47—48 мг/л и уменьшить окраску сточных вод. Вместе с тем с золой в воду могут вноситься различные неорганические примеси.
Изменение солевого состава сточных вод в указанных концентрациях не снижает ценности приема доочистки золой фенольных сточных вод. Наши наблюдения показали, что для более эффективной работы этих сооружений необходимо осуществлять систематический технический и лабораторный контроль в отношении равномерного распределения сточных вод по территории золоотвала, полного выделения золы из сточных вод перед выпуском в водоем и др.
ЛИТЕРАТУРА
Турский Ю. И. В кн.: Очистка промышленных сточных вод. М., 1957, стр. 176.— М и л о в а н о в Л. В. Указания по использованию золы и шлака для очистки сточных вод. М., 1950. — Bleack Н. Н., McDermott G. N., Henderson С., et al., Sewage and industr. Wastes, 1957, v. 29, p. 53.
Поступила 23/11 1961 г.
* * Ъ
ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ НОВЫХ ПРАВИЛ ПО ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Член-корреспондент АМН СССР проф. С. Н. Черкинский
В июле 1961 г. Министерством здравоохранения СССР утверждены согласованные с Госпланом СССР «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Пересмотр действовавших до этого в составе Н 101-54 правил спуска сточных вод в общественные водоемы был начат в 1957 г. специальной комиссией Комитета по санитарной охране водоемов1 Главной государственной санитарной инспекции Министерства здравоохранения СССР. К работе комиссии привлекались представители Министерства здравоохранения РСФСР, Министерства сельского хозяйства СССР, Государственной инспекции /'ряда научно-исследовательских учреждений санитарно-гигиенического и санитарно-технического профиля. Все возрастающее государственное\ рыбоохраны, Водохозяйственная секция АН СССР и представителе^) значение проблемы охраны водоемов от загрязнения и необходимость решения связанных с нею многочисленных весьма сложных вопросов на современном научном и практическом уровне ставили задачу создания новых «Правил» в виде самостоятельного руководящего документа, который способствовал бы устранению существующего и предупреждению дальнейшего загрязнения водоемов.
Разработка проекта «Правил» совпала во времени с длительной дискуссией по основным теоретическим и практическим вопросам охраны водоемов. Принципы нормирования свойств и состава воды водоемов как основы охраны водоемов от загрязнения и регулирования спуска сточных вод в водоемы получили всеобщее признание, что укрепило позиции комиссии при составлении проекта «Правил», так как разработка последних производилась на основе этих же принципов. В дальнейшем эти принципы были официально признаны постановлением Совета Министров СССР «О мерах по упорядочению
1 Комиссия работала под руководством автора © составе Л. С. Гурвича, В, М. Жаботинского, А. И. Жукова, К. А. Иванова, М. М. Калабиной, А. М. Ломов-
ского,|я. А. Могилевского , И. Л. Монгайта, Т. Е. Нагибиной,[М. А. Руффеля|,Т. А. Соловьевой, В. Т. Турчиновича.
2 Гигиена и санитария, 1958, № 3, и 8. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами, 1959, в. 3.