Pereosnastka.ru

Свежая вода поддерживает многие биохимические процессы, к числу которых относятся процессы, связанные с жизненными функциями рыб, растений и низших форм жизни.

Для поддержания этих процессов необходимо наличие в воде известного минимального количества растворенного кислорода (РК). Общепризнанно, что для поддержания нормальной жизни промысловых рыб и микробиологической жизни вода должна содержать минимум от 2 до 3 весовых частей кислорода на миллион весовых частей воды. Если содержание кислорода станет существенно ниже указанного предела, то создаются септические усл^жия (вызываемые организмами, потребляющими кислород из других источников, например, из сульфатов), вызывающие появление запахов. Во всех незараженных водах и потоках поддерживается это минимальное содержание кислорода. Однако в водах, загрязненных органическими веществами, растворенный кислород расходуется на окисление этих веществ. Иными словами, посторонним веществам также требуется кислород, что нарушает кислородный баланс потока.

Если эта потребность достаточно велика, то она приводит к прекращению жизни рыб и растений.

Часто количество растворенного кислорода в реке на несколько километров от фабрики вниз по течению ниже минимума, необходимого для поддержания жизни рыб и растений. Так как на поглощение кислорода требуется время, то максимум убыли кислорода может наблюдаться в месте, находящемся на таком расстоянии от фабрики, которое вода проходит за четыре—пять дней [571.

Возросшая потребность в водоемах, способных принимать фабричные стоки, заставила заняться изучением допустимых нагрузок на водоемы, при которых они были бы пригодны для других целей. Строгость законодательства в отношении загрязнения водоемов заставила бумажную промышленность уделять все большее внимание этой проблеме. До сего времени в этих вопросах было много путаницы, но соединенные усилия предприятий, правительства и консультативных организаций привели к значительным улучшениям, хотя многое еще остается сделать. Разработанные правила основаны на гидрологии потоков, т. е. на величине и скорости потоков, на частотен силе засух, а также на влиянии различного рода фабричных отходов в отношении загрязнения водоемов.

При проведении исследований необходимо организовать четыре станции для отбора проб воды: 1) по течению реки в месте, расположенном выше предприятия, 2) в месте поступления стоков в водоем, 3) и 4) в двух местах, расположенных по течению ниже предприятия . Путем соответствующих анализов можно установить биохимическое поглощение кислорода (ВПК) стоков предприятия, которое водоем способен принять без чрезмерного снижения содержания кислорода в водоеме. ВПК дает представление о потенциальной способности фабричного стока к понижению содержания кислорода в природном водоеме.

Определение ВПК

ВПК дает указание о содержании органических веществ в сточных водах путем определения количества растворенного кислорода, расходуемого на ^окисление органических веществ до перехода их в стабильную форму, используя смешанную микрофлору в определенных условиях. Определение количества растворенного кислорода в соответственно подготовленных пробах производится до и после инкубации при помощи 0,0125 н тиосульфата натрия, 1 мл которого соответствует 0,1 кг растворенного кислорода. Результаты выражают ВПК сточных вод в весовых частях на миллион частей воды. Определение требует таких технических приемов, с которыми химик-бумажник может быть незнаком, и поэтому отсылаём читателя к стандартным руководствам по данному вопросу [59, 60]. Результаты определения могут изменяться в широких пределах в зависимости от условий опыта; для получения статистически приемлемой средней величины необходимо испытать достаточное число проб.

При определении БПК проба разбавляется определенным стандартным количеством выдержанной аэрированной речной воды или стабилизированной дистиллированной водой, содержащей установленные количества минеральных веществ, азота и фосфора. Проба засевается так, чтобы обеспечить поступление достаточного количества микроорганизмов, способных вызвать разложение органических веществ, содержащихся в воде, с нормальной скоростью. Материалом для посева обычно служит свежеотстоявшаяся (нефильтрованная) бытовая сточная вода или почвенный экстракт. Концентрация пробы должна быть выбрана такая, чтобы можно было достигнуть снижения содержания кислорода в пределах от 25 до 75%. Конечное БПК в некоторых случаях может быть пересчитано на 50% снижения содержания кислорода, исходя из того соображения, что рост микроорганизмов достигает при этом максимума.

Роджерс рекомендует следующие исходные концентрации: для смешанных стоков целлюлозных заводов и бумажных фабрик от 0,1 до 1%; сточные воды сульфитцеллюлозных заводов — от 0,01 до 0,1%. При этом пользуются переводными коэффициентами для пересчета результатов определения БПК на 100%-ную концентрацию.

Инкубация производится обычно при температуре 20°. Период инкубации равен 5 суткам, так как обычно первичная реакция за это время заканчивается и большая часть стоков достигает большой степени разбавления. Температура и рН в период инкубации должны устанавливаться так, чтобы биологическая активность могла развиваться свободно и без ограничений. Вся стеклянная посуда, применяемая при испытании, должна быть тщательно вымыта и из всех аппаратов должны быть удалены пузырьки воздуха. Должны быть приняты специальные меры для удаления из пробы всех материалов, которые разрушают микроорганизмы, например ионов меди, щелочей, кислоты или токсических веществ. Ядохимикаты типа хлор-фенолов или ртутьорганических соединений не могут убить микроорганизмы, но пробы их должны быть разбавлены настолько, чтобы эти вещества перестали оказывать заметное влияние на активность микроорганизмов. Содержание фенолов не должно превосходить 4 частей на миллион частей воды, а медных солей 0,1 части на миллион частей воды.

БПК должно служить мерилом кислорода, поглощенного только микроорганизмами. Некоторые неорганические вещества, например двуокись серы, содержащаяся в сточных водах сульфитцеллюлозных заводов, поглощают кислород и способствуют увеличению количества кислорода, поглощаемого микроорганизмами. Эти вещества, как правило, поглощают кислород очень быстро и поэтому желательно определить поглощение ими кислорода отдельно от БПК. Таким образом, приходится прибегать к поправочным коэффициентам на немедленное поглощение кислорода, обусловленное химическим окислением растворенных материалов.

Если дебит сточных вод (щелоков) известен, удобно выражать БПК в весовых частях на миллион весовых частей воды (щелока).

Если дебит неизвестен, ВПК обычно выражается в единицах эквивалента населения на тонну вырабатываемой продукции. Единицей эквивалента населения считается количество кислорода, поглощаемое сточными водами, приходящимися на одного челогека в течение 5 суток. Эта единица соответствует 75,6 г ВПК в сутки. Для характеристики фабричных стоков иногда пользуются другим показателем — числом килограммов взвешенных веществ в сточных водах на 1 т продукции.

Вследствие длительности определения пятисуточного ВПК делались попытки разработать более быстрый метод, основанный на установлении количества кислорода, поглощаемого из перманганата калия, бихромата калия или других окислителей. Эти химические методы не дифференцируют биологически стабильные и биологически нестабильные органические вещества, но результаты определений хорошо соответствуют ВПК, установленному обычными методами в фабричных стоках.

Сравнение различных фабричных стоков

Стоки сульфитцеллюлозных заводов обладают значительно более высоким ВПК, чем сточные воды сульфатцеллюлозных заводов, и таким образом обезвреживание первых является более сложной задачей.

Наиболее вредными компонентами сточных вод являются растворенные вещества — такие, как углеводы (например, пентозаны), соли (например, ацетат натрия) и мыла (например, мыла из жир ных кислот). Лигносульфоновые кислоты не очень вредны, так как в заводских стоках они сравнительно’мало разлагаются . Сточные воды натронных и сульфатцеллюлозных заводов обладают сравнительно малым БПК; большая часть растворимых органических веществ, содержащихся в щелоках, сжигается в процессе регенерации щелочи. Слабые промывные щелоки сульфатцеллюлозных заводов и заводов натронной целлюлозы, не попадающие в цикл регенерации, оказывают токсическое действие на рыб и планктон вследствие содержания в них химикатов, например едкого натра, карбоната натрия, сульфида натрия, мыла, метилмеркаптана и сернистого водорода. Однако при эффективной регенерации концентрация этих веществ настолько мала (особенно при многократном разбавлении в водоеме, принимающем эти стоки), что эти воды не представляют опасности для рыб и вообще для жизни каких-либо организмов. Вода с предприятий, облагораживающих макулатуру, и с заводов полуцеллюлозы весьма вредна вследствие высокого содержания взвешенных веществ, сильного запаха и высокого БПК жидкой фракции. Однако эти стоки обладают меньшим БПК, чем стоки суль-фитцеллюлозных заводов, так как они содержат меньше углеводов, т. е. основного потребителя кислорода. Обычно сточные воды предприятий, облагораживающих макулатуру, содержат от 560 до 3072 весовых частей взвешенных вешеств на миллион весовых частей воды, мути — от 1000 до 3200 весовых частей на миллион, а БПК этих вод находится в пределах от 345 до 1135 весовых частей на миллион весовых частей воды .

Сточные воды бумажных фабрик оказывают неблагоприятное влияние на содержание растворенного кислорода в водоемах, так как они содержат значительное количество таких органических веществ, как волокно, крахмал, камеди и красящие вещества. Часть твердых веществ содержится в воде в растворенном состоянии, но значительная часть их находится во взвешенном виде. Эти вещества перед окислением должны перейти в жидкое состояние. Для полного окисления взвешенных веществ требуется много времени, но даже волокно оказывает определенное влияние на пятисуточное БПК . Стоки некоторых фабрик содержат чрезмерное количество кислот (например, фабрики, изготовляющие пергамент), ядохимикатов и других подобных им материалов, которые, не понижая БПК водоема, оказывают вредное действие иными путями.

Методы обезвреживания сточных вод

К числу методов, предлагаемых для понижения БПК фабричных сточных вод, относятся: химическая обработка сточных вод путем осаждения известью или коагуляцией сернокислым глиноземом; хранение воды в отстойных прудах; аэробная и анаэробная обработка сточных вод, аэробное окисление.

Сточные воды бумажных фабрик могут быть частично осветлены осаждением, флокуляцией и фильтрацией перед сбросом в сток. В настоящее время это единственный способ, нашедший некоторое практическое применение. Обычно весь процесс может осуществляться аналогично очистке свежей воды, с тем различием, что сточные воды содержат гораздо больше твердых веществ и, следовательно, требуют более энергичной обработки, чем свежая вода.

Обычные методы коагуляции и седиментации не приводят к существенному снижению БПК сточных вод, так как большая часть кислорода расходуется на окисление веществ, растворенных в воде.

Аэрация стоков при выдерживании вод в прудах ускоряет снижение БПК и понижает нагрузку на водоем. Обработка общего стока завода крафт-целлюлозы воздухом в количестве 0,004 м3 на 1 л в сутки снижает необходимую продолжительность выдерживания в 6 раз по сравнению с выдерживанием воды без аэрации . Добавка солей, содержащих азот (т. е. нитратов и аммиака), ускоряет разложение органических веществ. В последнее время были произведены опыты в направлении усиленной аэрации и обработки стоков непатогенными микроорганизмами, полученными из бытовых стоков. Во время обработки сточные воды непрерывно аэрируются, причем добавляются нитраты и фосфорные соли в количестве около 12 весовых частей на миллион весовых частей воды. По завершении обработки сточная вода направляется в седимента-ционный бассейн, где оседает биологический шлам. Этот шлам можно перекачивать в .аэрационный бассейн. После отстаивания воду можно выпускать в реку. Опыт показывает, что этим методом можно удалить от 65 до 85% нежелательных органических веществ и соответственно понизить БПК.

Один из рекомендованных методов обработки сточных вод бумажных фабрик состоит в применении специальных фильтров, при помощи которых сточные воды разбрызгиваются по большой поверхности, выложенной слоем камней или иного пористого материала, на котором развивается микрофлора. Таким путем удается существенно снизить потребление кислорода сточной водой, но этот метод до сего времени не получил практического применения из-за больших объемов сооружений, необходимых даже для небольших бумажных фабрик или целлюлозных заводов. Сточные воды с очень высоким содержанием растворенных веществ, например сточные воды заводов соломенного картона (БПК 600—900 г на миллион частей воды), не могут быть обезврежены на разбрызгивающих фильтрах. Для получения лучших результатов на таких фильтрах при обезвреживании концентрированных стоков в сточные щелоки следует добавлять подходящие питательные вещества (фосфаты, аммиак, нитраты и т. п.), служащие вспомогательными питательными веществами для микроорганизмов.

Интересные результаты при экспериментировании дал метод анаэробной варки (обработки) при температуре 33—37° [661. На опытной установке было выяснено, что сточные воды производства соломенного картона (от варочных котлов, роллов и сгустителей) после осаждения и последующей варки при 33° обладали БПК, равным 135 весовым частям на миллион весовых частей воды, тогда как в исходной сточной воде БПК было 3560.

Тепловой гидролиз при температурах от 175 до 230° также снижает БПК сульфитных сточных щелоков на 60—90% при сравнительно небольших затратах. Использование сульфитных сточных щелоков для производства дрожжей в целях снижения БПК экономически не оправдывается.

Читать далее:

Вода в бумажном производстве

• Очистка воды
• Свойства воды
• Вода в бумажном производстве
• Микроорганизмы в неволокнистых материалах
• Микробиологические особенности бумаги и картона