Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
__________________________________________________________________________________________________
,
ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРОМСТОКОВ ЦБП
Учебное пособие
Ленинград
Ленинградская лесотехническая академия
1984
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом Ленинградского технологического института целлюлозно-бумажной промышленности
Авторы: зав. отраслевой лабораторией ,
мл. научный сотрудник, к. т.н.
Рецензенты: кафедра канализации Ленинградского инженерно - строительного института (и. о. зав. кафедрой д-р техн. наук, профессор ), главный эколог Гипробума ст. н.с., канд. техн. наук
УДК 676.088:628.35
, Николаев биологической очистки промстоков ЦБП: Учебное пособие. − Л.: ЛТА, 1984, 79 с.
Подготовлено к публикации кафедрой технологии рекуперации вторичных материалов промышленности ЛТИ ЦБП.
В учебном пособии рассмотрено современное состояние вопросов теории и технологии биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, изложены новые способы расчета и оптимизации очистных сооружений, а также перспективы развития биологических методов обработки промстоков.
Пособие предназначено для слушателей специального факультета переподготовки кадров высшей квалификации по специальности "Экология и повышение эффективности использования природных ресурсов" и может быть использовано студентами специальности 0836 "Технология рекуперации вторичных материалов промышленности".
Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности, 1984
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ……….3
1. Теоретические основы биологической очистки. …….....4
Характеристика промстоков ЦБП ……….− Формирование, состав и свойства активного ила ………...6 Материально-энергетический баланс аэробного ростамикроорганизмов ……...11
Кинетика биоокисления в системах с активным илом..............................15 Седиментационные свойства активного ила ……...172. Технология биологической очистки. …….....21
Методы биологической очистки ………− Типы аэрационных сооружений…………………………………..............24 Системы аэрации…………………………………………………………...26 Взаимосвязь и взаимовлияние отдельных блоков системы очистки…...29 Эффективность различных технологических схем очистки ……….30 Пути совершенствования системы биологической очистки………….....33 Расчет и оптимизация систем биологической очистки.............................35 Основные методы расчета очистных сооружений.....................................− Расход кислорода…………………………………………………………..40 Прирост активного ила…………………………………………………….45 Технико-экономическая оптимизация систембиологической очистки…………………………………………………....49
Литература …......53
ВВЕДЕНИЕ
Решение проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов неразрывно связано с проведением комплекса мероприятий по предотвращению загрязнения водных источников в результате неизбежного сброса в них промышленных сточных вод.
Среди отраслей народного хозяйства одной из наиболее водоемких является целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП), что обуславливает большие объемы промстоков и потребность в дорогостоящих очистных сооружениях. В целом по отрасли ежегодный расход свежей воды составляет более 3600 млн. м3 и сбрасывается в сток более 3400 млн. м3 сточных вод.
Промстоки ЦБП содержат биологически окисляемые вещества − продукты разрушения органического комплекса древесины. Для их удаления широкое распространение в отрасли получил метод биологической очистки в аэротенках и аэрируемых прудах.
В настоящее время сооружения биологической очистки построены на всех крупных предприятиях ЦБП и являются неотъемлемой частью вновь строящихся объектов, обеспечивая снижение органических загрязнений на 90 − 97%. Наряду с одноступенчатыми очистными системами все шире используются более эффективные многоступенчатые схемы. В недалеком будущем системы биологической очистки должны будут решать и проблему утилизации образующихся осадков сточных вод, а также снижения удельного расхода свежей воды за счет оборотного использования в производстве очищенных стоков.
Дальнейшее развитие этого перспективного метода и совершенствование проектных решений предполагает глубокое изучение теории, технологии, а также современных методов расчета и оптимизации систем биологической очистки.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМСТОКОВ ЦБП
Сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) содержат значительные количества взвешенных, коллоидных и растворенных веществ как органических, так и неорганических. Их состав очень разнообразен. Общее число идентифицированных компонентов для крупных предприятий превышает 100. В среднем в одном м3 общего стока содержится по сухому весу 0,04% взвешенных, 0,1% растворенных и коллоидных органических веществ и 0,01% минеральных.
Взвешенные вещества представлены частицами коры, волокном и каолином, которые попадают в сточные воды из древесно-подготовительного, варочного, промывного и картонно-бумажного цехов. Их количество зависит от технологии и оборудования окорки древесины, варки и промывки целлюлозы, от композиции бумажной массы и эффективности улавливания волокна на внутрицеховых установках.
Растворенные и коллоидные вещества поступают в сточные воды, главным образом, с разбавленными щелоками варочных и промывных цехов и от ступени отбелки целлюлозы. В общем случае, чем выше выход целлюлозы по варке, степень регенерации отработанных щелоков и замыкания схем водопользования, технологическая культура производства, тем меньше этих загрязнений поступает в сточные воды.
Органическая часть щелоков включает лигнин и продукты разрушения углеводного комплекса древесины. При сульфатной варке целлюлозы от общего количества органических веществ на долю щелочного лигнина приходится около 30 − 50%, продукты разрушения углеводов (оксикислоты, летучие и карбоновые кислоты) составляют 30 − 35%. В меньшем количестве присутствуют компоненты ароматического характера, образующиеся при разрушении лигнина (фенолы, фенолкислоты и др.). В состав сульфитных щелоков входят лигносульфоновые кислоты (до 50%), моно− и олигосахара (25 − 36%), летучие в нелетучие органические кислоты, спирты, альдегиды, экстрактивные вещества и другие органические компоненты.
Для сточных вод сульфитно-целлюлозного производства характерны значения рН в диапазоне 3,5 − 6. Сточные воды производства сульфатной целлюлозы имеют рН около 8 − 10. Содержание в стоках ЦБП солей азота и фосфора, т. е. биогенных элементов, недостаточно для интенсивной биологической очистки. Поэтому необходимой стадией подготовки промстоков ЦБП к биологической очистке является их нейтрализация и добавка биогенных солей.
В практике биологической очистки основными показателями загрязненности промстоков являются интегральные параметры − БПК5, ХПК и концентрация взвешенных веществ. Для оперативного контроля используется бихроматная окисляемость; в последнее время все большее распространение получает анализ содержания общего органического углерода (ООУ), определение которого на автоматическом анализаторе занимает не более 5 минут.
Органические компоненты промстоков можно условно разделить на легко− и трудноокисляемые. К легкоокисляемым компонентам, имеющим высокую скорость биоокисления и отношение БПК5:ХПК около 0,5 и выше, относятся летучие кислоты, оксикислоты, моно− и дисахара, другие органические вещества, легко подвергающиеся расщеплению бактериальными ферментами. Наиболее трудноокисляемыми являются щелочной лигнин и лигносульфонаты, которые практически не биодеградируют в процессе биологической очистки. Показатель БПК5:ХПК, характеризующий глубину и скорость биоокисления веществ, для щелочного лигнина черного щелока производства сульфатной целлюлозы с выходом 48 − 50% составляет 0,01, сульфатной полуцеллюлозы − около 0,05. Из остальных органических компонентов промстоков наиболее трудно биологически окисляются фенолкислоты и смоляные кислоты, количество которых при очистке в аэротенках снижается только на 30%.
Способность к биоокислению взвешенных органических веществ зависит и от их размера: чем крупнее частицы, тем ниже скорость их окисления. Основной компонент органической взвеси – волокна целлюлозы. Даже для мелких целлюлозных волокон отношение БПК5:ХПК не превышает 0,1. О низкой степени биоразрушения целлюлозы свидетельствует и опыт эксплуатации аэротенков – распад целлюлозных волокон обычно не превышает 5 – 10%.
Сточные воды ЦБП, поступающие на внеплощадочные очистные сооружения, имеют БПК5 в среднем 0,2 – 0,4 кг/м 3. Концентрация взвешенных веществ 0,1 – 0,5 кг/м 3, ХПК около 1 кг/м3.
Концентрированные щелокосодержащие воды с БПК5 до 10 кг/м3 могут предварительно очищаться на локальных биоустановках.
В процессе биологической очистки состав промстоков изменяется в сторону преобладания трудноокисляемых компонентов. Это происходит в силу быстрого удаления легкоокисляемых веществ.
Количественно изменение состава промстоков описывается уравнением:
; (1.1)
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
