Структура и технологическая схема коксохимического производства

В качестве пневматических аэраторов получили распространение аэраторы эрлифтного типа  устанавливаемые в круглых  и прямоугольных аэротенках. Аэратор состоит из направляющей трубы высотой, равной 2/3 слоя аэраторной жидкости. В нижней части ее имеет ся коническое расширение, в котором размещен дырчатый конус. В верхней части на уровне жидкости соосно с направляющей трубой установлен конический отражатель с радиально расположенными на нижней поверхности ребрами с загнутыми концами.

При подаче в дырчатый конус сжатого воздуха  образуется в направляющей трубе  воздушно-водяная смесь, которая  под влиянием разности удельных весов  поднимается вверх со скоростью 1,5—2,0 м/с. Образующийся вертикальный поток  при соприкосновении с конусным отражателем направляется радиально (по спирали) к периферии аэротенка, затем вниз к основанию направляющей трубы для последующего насыщения  воздухом. При соприкосновении вертикального  потока с конусным отражателем пузырьки воздуха измельчаются, насыщая собой  весь объем циркулирующей в аэротенке  жидкости.

Показателем работы аэротенка является его окислительная  мощность (ОМ), определяемая количеством  кислорода, потребляемого единицей полезного объема аэротенка в  единицу времени [кг/(м3.сут)]. Величина ОМаэротенков зависит от физико-химической характеристики загрязняющих веществ, их концентрации, содержания ила и  в значительной мере от принятой системы  аэрациисточных вод. При очистке производственных сточных вод в аэротенках с пневматической системой аэрации ОМ составляет 0,5— 1,5 кг/( *сут).

Согласно  исследованиям эрлифтного аэратора при очистке фенольных вод  в аэротенке емкость 400 м3 ОМ составляла 1,0— 1,1 кг/(м3-сут), эффективность использования  кислорода 2,5—4,0 %.

В системах коммунальных канализаций для аэрации  бытовых сточных вод широко применяются  пористые керамические плиты — фильт-росы. Опыт применения фильтросов на коксохимических  предприятиях для аэрации фенольных  вод показал, что их поры быстро забиваются отложениями смолы, пыли и выходят  из строя. Поскольку регенерация  фильтросов является весьма трудоемкой работой, требующей затрат ручного  труда, для аэрации фенольных  вод они не применяются.

Аэраторы  из дырчатых труб с отверстиями диам. 6—8 мм обеспечивают ОМ в пределах 0,8—1,0 кг/(м3-сут), однако для предотвращения коррозии, учитывая высокую агрессивность  фенольных вод и наличие свободного кислорода, они должны изготовляться  из дефицитных легированных сталей. Устройства пневматической аэрации, рекомендуемые  УХИНом и ВУХИНом в виде дырчатых труб, заключенных в оболочке, являются разновидностью трубчатых аэраторов  и обладают теми же недостатками.

Пневмомеханическая  система аэрации заключается  в разбивании (измельчении) подаваемого  компрессорами воздуха с помощью  механических средств — мешалок, лопастей и др. Аэратор АПМ-17, применяемый для пневмомеханической аэрации фенольных вод (рис. 36), состоит из вертикального вала с лопастямиприводимыми во вращение электродвигателем. Неподвижно установленный у основания вала полый диск с отверстиями диам. 20 мм служит для распределения подаваемого для аэрации воздуха.

Технические данные аэратора АПМ-17: мощность привода 17 кВт; частота вращения 132 об/мин; производительность по воздуху 800 м3/ч; зона действия при  слое жидкости в аэротенке 4 м 160 м2.

По опыту  работы аэраторов АПМ-17 для очистки  сточных вод лесопромышленного  комбината окислительная мощность их составляет 1,75 кг/(м3 сут).

Механическая  система аэрации заключается  в массопередаче кислорода в  очищаемую сточную воду путем  всасывания атмосферного воздуха в  глубь аэрируемой жидкости (импеллерная  аэрация) или путем непрерывного обновления поверхности сточной  воды в аэротенке и контакта с  воздухом с помощью поверхностных  механических аэраторов. Применение механической поверхности аэрации является одной  из современных тенденций в интенсификации и удешевлении процесса биохимической  очистки сточных вод. Представляет интерес конструкция механического  поверхностного аэратора, разработанная  УХИНом и Гипрококсом.

Механический  аэратор представляет собой вращающийся  с помощью электродвигателя конус, на поверхности которого, обращенной вниз и погруженной в аэрируемую жидкость, расположены профилированные  лопасти. При вращении аэратора происходит выбрасывание жидкости над ее поверхностью в аэротенке и непрерывное  обновление этой поверхности, в результате чего достигаются тесный контакт  очищаемой воды с окружающим воздухом и насыщение ее кислородом.Илоотделители предусматриваются после каждой ступени очистки; они представляют собой круглые емкости, работающие по принципу открытых гидроциклонов. Поступающая в них сточная вода (по касательной) под разностью уровней в аэротенке и на выходе из илоотделителя (h = 0,5 м), двигаясь по спирали вверх, под влиянием центробежных сил освобождается от скопления бактериального ила, осаждающегося в нижней коническойчасти илоотделителя. Возврат ила в аэротенк осуществляется с помощью устанавливаемого эрлифта. На возврат 1 м3 ила требуется подача 1 м3 воздуха.

Подача  на биохимическую установку фенольных  вод общего стока и надсмольной  воды осуществляется раздельными потоками.

Фенольные воды общего стока  с большой неравномерностью притока и колебаниями загрязнений  первоначально направляются в приемный сборник, из которого насосом дозированно подаются на очистку в преаэратор . При увеличенном притоке сточных вод в результате периодических и аварийных поступлений их избыток подается одним их резервных насосов в регулирующую емкость, из которой по мере накопления возвращаются небольшими дозами через дозирующее устройство в приемный сборник .

Надсмольнаявода , имея высокую температуру (90—95 °С), подается по напорному трубопроводу первоначально в охладитель , затем  в преаэратор , где, смешиваясь с  водами общего стока, совместно поступает  в первичные отстойники для очистки  от смолы. После отстаивания сточные  воды поступают в сборник , откуда насосами  через напорную емкость  подаются во флотатор  для очистки  от масел.

Усреднение  содержащихся в водах растворенных загрязнений по составу и концентрациям  предусматривается в усреднителе. Усредненные воды после окончательного охлаждения в теплообменнике  подаются в аэротенки 1-й ступени  для очистки от фенолов, затем в аэротенки 2-й ступени для очистки от роданидов и цианидов. Подача биогенной добавки (фосфора) осуществляется в аэротенки.

Из аэротенков сточные воды направляются для очистки  от бактериального ила во вторичные  отстойники ,затем в сборник очищенных  вод , из которого подаются для использования  на производственные нужды предприятия  или в систему городской канализации  для доочистки с бытовыми водами.

При проектировании биохимических установок особое внимание следует уделять компактности расположения сооружений, обеспечивающей минимальную протяженность коммуникаций, плотность застройки и удобство эксплуатации. Площадка должна иметь  открытые стороны для перспективного расширения установки, проезды и  подъезды к каждому сооружению, обеспечивающие доставку оборудования, строительных материалов, механизацию выполнения строительных и ремонтных работ.Интенсивность  биохимического окисления загрязнений  сточных вод ограничивается недостаточной скоростью растворения кислорода воздуха в аэротенках. По данным отечественного и зарубежного опыта, применение кислорода для очистки позволяет увеличить окислительную способность аэротенков и соответственно уменьшить их рабочие объемы.

Для эффективного использования кислорода аэротенки  выполняются закрытыми в виде круглых или квадратных герметичных  емкостей, в верхней части которых  создается кислородная подушка  высотой 1,2—1,5 м, выполняющая роль реактора; в нижней части — очищаемые сточные воды высотой 3 м и более.

Насыщение сточных вод кислородом осуществляется с помощью механических аэраторов  или пневмомеханических и пневматических

устройств. Добавку в аэротенк кислорода  и удаление из него образующихся в  процессе очистки газов выполняют  устанавливаемые автоматические устройства. Давление кислорода в реакторе аэротенка  поддерживается несколько выше атмосферного. Эффективность использования кислорода  составляет 90—95 %.

Полупромышленные  испытания закрытых аэротенков для  очистки сточных вод химического  комбината показали, что при снижении БПК сточных вод с 300 до 15-20 мг/л  окислительная мощность их составляла 5 кг/ (м3 *сут).

Целесообразность  использования кислорода для  очистки по сравнению с воздухом подтверждается проведенными в США  технико-экономическими исследованиями, согласно которым капитальные затраты на строительство очистных установок снижаются примерно на 20 %, а стоимость очистки — на 30 %.

Приведенные данные о целесообразности применения кислорода для очистки сточных  вод в одинаковой мере относятся  и к очистке фенольных вод коксохимических предприятий.

4.3. Методика измерения цианидов

• ГОСТ 13647, перемешивают до полного растворения осадка. Затем прибавляют 1см³ кислоты соляной концентрированной ГОСТ 3118, охлаждают и доводят до метки. Хранить реактив не более 7 суток в склянке из темного стекла;
• Кислота соляная, раствор   концентрации с (НСL) = 0,1 моль/дм³ (0,1 н), ГОСТ 3118;
• Хлорамин водный раствор с массовый долей 1%, ТУ 6-09-3021;
• Кислота серная, раствор концентрации с (1/2Н₂SО₄) = 0.1 моль/дм³ (0.1н), ГОСТ 4204;
• Натрия гидроксид, раствор с массовой долей 1%, ГОСТ 4328;
• Свинец азотнокислый   раствор концентрации с (1/2РЬ(NО₃)₂) = 1 моль/дм³ (1н);
• Индикатор бромкрезоловый пурпуровый раствор с массовой долей 0,04% ТУ 6-09-1386. Для его приготовления растворяют 0,4г бромкрезолового пурпурового в ступке с 7,4 см³ натрия гидроксида раствора концентрации с (NаОН) = 0,1 моль/дм³ (0,1н). Полученную смесь переносят в мерную колбу 2-1000-2, ГОСТ 1770, и доводят до метки водой дистиллированной. Если есть необходимость, то фильтруют;
• Вода дистиллированная, ГОСТ 6709;
• Индикатор метиловый оранжевый раствор с массовой долей 0,1%, ГОСТ 10816;
• Натрий углекислый кислый, ГОСТ 4201;
• Хлороформ, ГОСТ 3160; хранить в посуде из темного стекла с притертой крышкой.
• Йод раствор концентрации с (1/2 I₂) = 0,01 моль/дм³ (0,01н), ГОСТ 4159. Готовить раствор или устанавливать титр готового раствора строго в день применения, раствор хранить в темной склянке с притертой пробкой, защищая его от прямых солнечных лучей и соприкосновения с резиной;
• Весы ВЛА -200М;

Метод измерения

Метод основан  на предварительной отгонке цианидов из исследуемой пробы в кислой среде, улавливании их раствором   щелочи и дальнейшем   фотоколориметрическом  измерении    концентрации СN^- - ионов по окраске полиметинового красителя - дианила барбитуровой кислоты, который образуется в результате взаимодействия СN^- - иона с хлорамином, и последующего действия хлорциана на пиридин с образованием глутаконового альдегида, который взаимодействует с барбитуровой кислотой.

Схема реакции  Кенига следующая

10мг/дм³ - 8см³ раствора (I), то для измерения объема кислоты соляной берут такое же количество раствора(I), и, предварительно его оттитровывают. Основной раствор готовится строго в день построения графика.

4.3  Рабочий  раствор (III) СN^- - ионов концентрации 0,5мг/дм³ (0,0005мг/см³) получают путем разбавления основного раствора (II), для чего берут 25см³ основного раствора(II) в мерную колбу на 500см³. Рабочий раствор (III) годен в течение смены.

Построение  калибровочного графика

Из рабочего раствора (III) отбирают по1,2,3,4,5,6,7,8 см³ и помещают в мерные колбы вместимостью 50см³, туда же помещают по 1см³ хлорамина с массовой долей 1 % при перемешивании и через 1 минуту - Зсм³ смешанного реактива. Доводят до метки водой дистиллированной, перемешивают и через 25 минут замеряют оптическую плотность полученных растворов. В качестве холостой пробы используют раствор, приготовленный с использованием всех реактивов, кроме рабочего. Измерение оптической плотности проводят при зеленом светофильтре в кювете с расстоянием между рабочими гранями 20мм. По полученным данным строят калибровочный график (на оси ординат - оптическая плотность, на оси абсцисс - концентрация СN^- - ионов, мг/дм³). Для построенного графика выводят средний коэффициент (К)

K=

где

С - концентрация СN^- - ионов, мг/дм ; Д - оптическая плотность.

Выполнение  измерений

В перегонную   колбу прибора помещают около 10см³ пробы, добавляют 20см раствора свинца азотнокислого концентрации с (1/2РЬ(NО₃)₂) =1 моль/дм³ (1н) для количественного связывания сульфидов и род анидов, 100-150см³ воды дистиллированной и несколько капель индикатора метилового оранжевого.

Собирают  прибор (рис.2). Опускают отводную трубку холодильника в мензурку, куда помещают 20см³ натрия гидроксида раствора с массовой долей 1 %, таким образом, чтобы ее конец был опущен в раствор.