Очистные сооружения химических предприятий

Сточные воды фармацевтической промышленности

Сточные воды образуются на всех этапах производства и включают в себя минеральные соли, кислоты и щелочи, органические продукты и продукты полураспада растительного и животного происхождения, минеральные взвеси. Большинство из загрязнителей являются токсичными для аэробных и анаэробных организмов.

Сточные воды фармацевтических производств образуют две группы:

1. Стоки от технологических процессов. В зависимости от ассортимента препаратов их количество может варьироваться в пределах 50 - 91200 м3 на тонну готового продукта.
2. Стоки от вспомогательных производств (объекты энергетики, склады. лаборатории, бытовые сточные воды). Объем стоков составляет от 10 до 40 % от количества сточных вод первой группы.

Сложный многоступенчатый процесс производства лекарственных препаратов дает неравномерный состав и расход стоков, различную концентрацию загрязняющих веществ при поступлении на сооружения очистки.

В условиях неравномерного сброса стоков устанавливаются усреднители в которых происходит также и нейтрализация поступающих загрязненных вод. На локальных установках производится фильтрование и осаждение токсичных веществ.

Основным методом очистки стоков фармацевтической промышленности является биологический метод , который осуществляется на аэротенках и биофильтрах. Анаэробная очистка осуществляется в анаэробном биореакторе и доочистка в мембранном биореакторе. При высоких концентрациях загрязняющих веществ и при производстве антибиотиков производится очистка в анаэробном биореакторе.

Для извлечения растворимых загрязнителей используется ультрафильтрация и высоконапорный обратный осмос и доочистка на угольных фильтрах.

Сточные воды заводов по производству минеральных удобрений

Производство минеральных удобрений формирует стоки с определенным составом, который зависит от используемого сырья, технологических процессов, состава продуктов промежуточных этапов производства, а также состава конечного продукта. В целом, технологичные воды предприятий по производству минеральных удобрений включают в себя следующие компоненты:

• фторид-анионы;
• фосфаты (по фосфору);
• сульфат-ионы;
• аммоний-ионы;
• нитрат-анионы;
• хлорид-ионы.

Минеральные удобрения по составу делят на три основные группы:

1. Азотные (Карбамид).
2. Фосфорные (Простой, гранулированный и двойной гранулированный суперфосфат).
3. Калийные (Хлорид калия).

В состав сточных вод производства карбамида входит большое количество реакционной воды, конденсат острого пара из паровых эжекторов и других аппаратов, вода от охлаждения плунжерных насосов и неорганизованные стоки. Загрязнителями являются аммиак и карбамид. Образование стоков 210 - 240 м3 на 1 т карбамида.

Для очистки стоков от карбамида проводят гидролиз карбамида при высокой температуре, а затем ректификацию аммиачной воды с извлечением аммиака с последующим возвращением его в производственный цикл. Загрязненные воды после очистки используются в оборотном водоснабжении.

Сточные воды производства карбамида можно использовать как ценное сырье в сельском хозяйстве:

• нейтрализация стоков азотной кислотой позволяет в последующем применять их в качестве жидких азотных удобрений;
• при разведении в стоках карбамида водорослей можно получать кормовые белки.

Перед сбросом в водоемы удаление азота из стоков путем денитрификации и нитрификации происходит в биореакторе на синтетической загрузке.

Стоки производства фосфорных удобрений содержат большое количество фосфора. Большая часть исходной воды расходуется на охлаждение и последующую конденсацию в барометрических конденсаторах, а также на охлаждение получаемых продуктов. Образуются сточные воды в количестве 45 - 55 м3/т готового удобрения с невысоким содержанием загрязнений.

Образующиеся стоки подвергают адсорбции и полученный раствор кремнефтористоводородной кислоты, которая является основным загрязнителем, направляют для производства кремнефторида натрия. После нейтрализации загрязненные воды используют в оборотном водоснабжении.

Для удаление фтора из сточных вод применяют также электрохимический метод и метод ионного обмена с предварительным отстаиванием суспензированных частиц фтора вместе с частицами шлама в отстойниках или гидроциклонах.

При производстве калийных удобрений образуются минерализованные сточные воды с содержанием солей 300 -350 г/л, в том числе соединений брома 0,5 г/л. Очистка сточных вод калийных предприятий состоит из двух стадий механической очистки:

1. Извлечение из стоков калийной соли на шламохранилище.
2. Последовательное отстаивание стоков в прудах-отстойниках.

Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные соли: сильвинит и карналлит, которые практически не разлагаются, поэтому стоки сбрасываются в водоемы после разбавления в допустимой концентрации.

Сточные воды производства полимеров и синтетических изделий

Предприятия по производству полимеров включает в себя два направления:

1. Производство собственно полимеров и продуктов промежуточного синтеза.
2. Переработка полимеров в синтетические изделия.

Сточные воды включают в себя большое разнообразие химических загрязнителей, состав которых определяется технологическим процессом и видом выпускаемой продукции. К таким загрязнителям следует отнести:

• метанол;
• бутанол;
• фенол;
• формальдегид;
• ацетаты;
• сульфаты и хлориды;
• соединения хрома и нефтепродукты.

В качестве локальной очистки применяют методы, которые позволяют извлечь из стоков ценные примеси и в то же время вернуть очищенные воды в оборотный цикл. К таким методам относятся:

• ректификация: извлекаются из стоков метанол, формальдегид, фенол и прочие углеводороды;
• флокуляция и коагуляция: удаление из сточных вод сульфатов и хлоридов;
• электрокоагуляция: соединения хрома и нефтепродукты.

Реагентные методы часто заменяют электрокоагуляцией, что значительно удешевляет процесс очистки и минимизирует сброс стоков в водоем.

Сточные воды заводов по производству кислот

В химической промышленности особое место занимает производство кислот, в частности:

• азотной кислоты;
• соляной и серной кислот;
• фосфорной кислоты;
• синтетических жирных кислот
.

Основными загрязнителями сточных вод при производстве азотной кислоты являются азотная и серная кислоты. Загрязнения поступают в сточные воды от промывки аппаратуры, башен, а также от холодильников. Состав стоков зависит от степени концентрации азотной кислоты. При производстве слабоконцентрированной кислоты образуется 90 -170 м3 на тонну продукции, при производстве концентрированной - 80 - 90 м3/т. В последнем случае к азотной кислоте в составе стоков 0,8 - 1 г/л добавляется серная кислота 0,2 - 3 г/л.

Серную кислоту получают двумя способами (башенным и контактным) из серного колчедана - пирита. Сточные воды образуются при промывке технологического оборудования и содержат в своем составе серную кислоту, минеральные взвеси, иногда селен, мышьяк и сернокислые соли металлов. На тонну серной кислоты приходится 45 - 70 м3 сточных вод.

При производстве соляной кислоты образуется 12 - 13 м3 на 1 т продукта. В составе стоков преобладает соляная кислота, в среднем 2 - 10 мл/л, а также небольшое количество механических примесей.

Для производства фосфорной кислоты используются природные фосфаты, которые вступают во взаимодействие с серной кислотой. Сточные воды образуются в результате охлаждения конденсаторов, причем поверхностные конденсаторы сводят к минимуму образование стоков. Стоки содержат соединения фтора, концентрация которого незначительна. Это позволяет использовать загрязненные воды в оборотном цикле.

В цехах производства неорганических кислот располагаются локальные станции нейтрализации, которые обеспечивают степень очистки стоков для сброса в водоемы. Механические примеси удаляются отстаиванием.

В производстве синтетических жирных кислот базовым продуктом является парафин, который подвергается жидкофазному каталитическому окислению азотной кислотой или кислородом воздуха. На 1 т переработанного парафина приходится 8 м3 сточных вод, которые подразделяют на две группы:

1. Сульфатные сточные воды. Содержат сульфат натрия, низкомолекулярные жирные кислоты, 1,5 % от массы переработанного парафина, из них 30 % до 80 % приходится на долю уксусной кислоты;
2. Кислые сточные воды. Имеют в своем составе кислоты, кетоны, эфиры, спирты, а также низкомолекулярные жирные кислоты, 17 - 20 % от массы переработанного парафина.

Очистка всех видов сточных вод осуществляется на локальных очистных сооружениях.

Для очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот, в частности, кислых, применяются следующие методы:

• экстракция;
• сорбция;
• ионный обмен;
• азеотропная и экстрактивная ректификация.

Азеотропная ректификация с изоамилформиатом проходит в несколько этапов, включающих в себя образование осадка, отделение его методом вакуум-фильтрования и возвращение осадка после промывки в производство. Очищенная вода после освобождения от изоамилформиата возвращается в оборотный цикл.

При отгонке осадка образуется черная кислота, при ректификации которой извлекаются муравьиная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты невысокого качества. Для получения кислот высокого качества необходимо применять двухстадийную схему.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенке, где жирные кислоты и соответствующие им альдегиды легко разрушаются под действием микроорганизмов.

Сточные воды гальванического производства

Сточные воды гальванического производства содержат тяжелые металлы как основной загрязнитель.

В зависимости от состава сточные воды гальванического производства подразделяют на четыре группы:

1. Кислые стоки. Загрязнителями являются HCl, H₂SO₄, иногда HNO₃ и H₃PO₄, соли Fe и других металлов. Концентрированные стоки содержат 16 - 22 г/л минеральных взвесей.
2. Щелочные стоки. Содержат в своем составе 0,6 - 1,2 г/л масел и нефтепродуктов, взвешенных веществ 10 - 20 г/л, а также гидроксиды, карбонаты, ортофосфаты, метасиликаты натрия.
3. Цианистые стоки. Содержат 60-120 мг/л цианидов тяжелых металлов. не обладают сильной агрессивностью, но соединяясь с кислыми стоками способны образовывать особо токсичные вещества, одним из которых является синильная кислота.
4. Хромсодержащие стоки. Загрязнителем является хром (VI) в концентрации 10-100 мг/л.

Применение химических реагентов для очистки сточных вод в гальваническом производстве позволяет удалять из раствора ионы тяжелых металлов.

Для повышения концентрации хрома в сточной воде с последующим возвращения его в производство используют мембранные методы. Обратный осмос в этом случае позволяет увеличить показатель удаления хрома из стоков до 92 %.

Сточные воды нефтехимической промышленности

Сточные воды нефтехимической промышленности особо токсичны и плохо поддаются очистке. В своем составе имеют фенолы, нафтеновые кислоты, сульфиды, меркаптаны, нефтепродукты и масла. Это обуславливает особый подход к очистке сточных вод нефтехимического производства.

Очистка стоков осуществляется в 3 этапа:

1. Механическая очистка от твердых и жидких грубодисперсных примесей.
2. Физико-химическая очистка, которая включает в себя нейтрализацию стоков, обезвреживание сернисто-щелочных вод и удаление коллоидных частиц.
3. Биологическая очистка и доочистка сточных вод.

Возвращение загрязненных вод в оборотный цикл имеет большое значение для снижения антропогенного воздействия предприятий нефтехимической промышленности на водные объекты.