47.1. Коксохимические заводы

Современные коксохимические заводы состоят из ряда цехов, основными из которых являются: углеподготовительный, коксовый, улавливания химических продуктов коксования и очистки коксового газа от сероводорода. На отдельных заводах имеются углеобогатительные фабрики, смолоперерабатывающие цехи и цехи ректификации сырого бензола (рис. 47.1).

Удельное количество сточных вод на коксохимических заводах колеблется в значительных пределах (табл. 47.1). Также непостоянны состав и концентрация загрязнений сточных вод. Основными загрязняющими веществами этих вод являются фенолы (преимущественно летучие), аммиак и смолы.

Сброс в канализацию сточных вод от основных технологических операций производится равномерно в течение суток и лишь от некоторых операций — периодически.

Данные о количестве сточных вод и их характеристика (табл. 47.2) являются ориентировочными; при проектировании в каждом конкретном случае они подлежат уточнению на основе технологических расчетов или данных аналогичных действующих заводов. Общее количество сточных вод коксохимического производства при оборотной системе водоснабжения составляет 0,35—0,38 м3 на 1 т кокса. На коксохимических заводах имеются следующие системы канализации: фенольная, условно чистых вод, дождевая.

Источники образования сточных вод и способы их очистки от смол и масел для всех коксохимических заводов в основном аналогичны. Общезаводской сток фенольных вод используется для тушения кокса как без очистки, так и после предварительной биологической очистки на локальных установках. Возможна также совместная очистка на городских очистных сооружениях фенольных и бытовых сточных вод. В настоящее время намечается тенденция к использованию фенольных сточных вод в качестве хладоагента в закрытой теплообменной аппаратуре. Такая возможность имеется в отделениях конденсации (включая первичные газовые холодильники), аммиачно-сульфатном и бензольном, а также смолоперегонном, сероочистки и ректификации сырого бензола, в которых сточные воды не соприкасаются с продуктами переработки и отводятся по самостоятельным сетям в водоем или направляются в систему оборотного водоснабжения. Воды, удаляемые из охладительных систем оборотного водоснабжения (при продувке), используются для тушения кокса, передаются на углефабрику (если она находится в комплексе с коксохимическим заводом) или сбрасываются в водоемы.

Рис. 47.1. Схема коксохимического производства
I — коксовый цех; II — отделение конденсации; III — аммиачно-обесфеноливающее отделение; IV — сульфатное отделение; V — бензольное отделение; VI — установка биохимической очистки сточной воды; VII — смолоперегонный цех; VIII — цех сероочистки; IX — цех ректификации сырого бензола; 1 — установка обогащения угля; 2 — шламонакопитель; 3 — коксовая печь; 4 — тушильная башня; 5 — сепаратор; 6 — отстойник; 7 — первичный газовый холодильник; 8 — смолохранилище; 9 — вторичный отстойник; 10 — аэротенки; 11 — отстойник-усреднитель; 12 — электрофильтр; 13 — отстойник надсмольной воды; 14 — хранилище смолы; 15 — газодувка; 16 — сборник надсмольной воды; 17 — ректификационная колонна; 18 — отстойник фракций; 19 — аммиачная колонна; 20 — обесфеноливающий скруббер; 21 — подогреватель газа; 22 — сатуратор; 23 — регенератор; 24 — скруббер для улавливания сероводорода; 25 — конечный газовый холодильник; 26 — нафталиновый отстойник; 27 — сепаратор; 28 — бензольный скруббер; 29 — градирня; 30 — ректификационная колонна; 31 — хранилище сырого бензола; 32 — бензольная колонна; 33 — отстойник; 34 — сепаратор; 35 — отвод товарных фракций смолы; 36 — коксовый газ; 37 — отвод сульфата аммония; 38 — отвод товарного бензола; 39 — выпуск загрязненной воды

Дождевая канализация на коксохимических заводах проектируется закрытой. Коэффициент неравномерности стока принимается в пределах 0,39—0,45. Ввиду загрязненности вредными веществами поверхностный сток необходимо направлять на совместную очистку с фенольными сточными водами.

Отвод и очистка вод углеобогатительных фабрик описаны в гл. 44.

Сточные воды коксовых цехов также используются для тушения кокса. Они подвергаются очистке от механических примесей—частиц кокса и коксового шлама размером соответственно до 25 и 15 мм в горизонтальных отстойниках. Типовой горизонтальный отстойник состоит из двух секций и имеет размеры в плане 5,3X12,5 м, общую глубину 4,5 м, в том числе проточной части — 1,25 м и осадочной — 2,95 м. Осадок из отстойника выгружается грейферным краном на площадку для подсушивания, после чего используется в качестве топлива. Осветленная вода направляется на тушение. Сточные воды химических цехов очищаются по схеме, показанной на рис. 47.2.

Надсмольные воды для обессмоливания подаются в кварцевые фильтры, а затем поступают на аммиачную колонну для удаления аммиака и в обесфеноливающий скруббер для извлечения фенолов. После скруббера надсмольные сточные воды поступают в усреднитель. При наличии локальной биохимической установки надсмольные воды перед поступлением в усреднитель олаждаются в закрытой теплообменной аппаратуре до температуры 30—35° С. Для очистки надсмольной воды используются кварцевые фильтры типа ТКЗ производства Таганрогского завода «Красный котельщик» (см. п. 15.3). Продолжительность фильтроцикла ориентировочно составляет 96 ч при эффекте очистки 95%, Регенерацию фильтра производят потоком горячей надсмольной воды снизу вверх. Расход воды на регенерацию составляет около 3% объема очищенной воды.

Прочие фенольные стоки проходят систему механической очистки (рис. 47.3), состоящую из первичных отстойников для удаления тяжелых смол и грубодисперсных примесей и флотационных маслоотделителей для более глубокого удаления смол и масел.

Маслоотделители работают по принципу импеллерной флотации. При этом обеспечивается стабильная очистка сточных вод от смол и масел до их остаточного содержания 58—74 мг/л. Концентрация смол и масел в очищенной воде может быть понижена почти в 2 раза при добавлении в исходную воду коагулянта — сернокислого закисного железа в количестве 30—70 мг/л.

Рис. 47.2. Схема очистки фенольных сточных вод коксохимического завода
А — избыточная надсмольная аммиачная вода; Б — конденсат газопроводов; В — вода от освежения цикла конечного газового холодильника; Г — сепараторные воды; Д — сборник объединенного стока фенольных вод; 1 — осветлители и отстойники воды; 2 — фильтры для обессмоливания; 3 — аммиачная колонна; 4 — обесфеноливающий скруббер; 5 — установка механической очистки; 6 — усреднитель; 7 — установка тушения кокса; 8 — биохимическая установка; 9 — городские очистные сооружения; 10 — водоем

Рис. 47.3. Схема механической очистки фенольных вод
1 — сборник фенольных вод; 2 — подъемная решетка; 3 — насосы; 4 — песколовка; 5 — усреднитель; 6 — маслоотделитель; 7 — отстойник; 8 — насос для перекачки смолы и масла; 9 — уравнительный резервуар; I — фенольная сточная вода; II — надсмольная вода; III — подача воды на тушение кокса или биологическую очистку; IV — на склад смолы

Очищенная вода поступает в усреднитель. После усреднителя сточные воды могут поступать на тушение кокса или подвергаться биологической очистке как на локальных сооружениях, так и на общегородских очистных сооружениях. Локальная очистка производится в одну или две стадии в аэротенках с пневматической и пневмомеханической аэрацией. При двухступенчатой очистке на первой ступени происходит окисление фенолов, а на второй — роданидоз и цианидов. При этом нагрузка по фенолам и роданидам составляет соответственно до 1,6 и 0,6 кг/(м3-сут).

Расход воздуха составляет при пневматической аэрации 120—160 м3 на 1 м3 очищаемой воды, при пневмомеханической — 50—70 м3 на 1 м3 очищаемой воды.

В последнее время намечается переход на одноступенчатую очистку, что позволяет в 1,5—1,6 раза сократить объем аэротенков. Степень очистки от фенолов достигает 99,8%, от роданидов — 99,6%. Конечное содержание фенолов в очищенной воде составляет 0,1—0,3 мг/л, роданидов — 5—20 мг/л. Физико-химические методы очистки фенольных вод, такие, как адсорбционная очистка и озонирование, на коксохимических заводах не получили широкого распространения.

С переходом на сухое тушение кокса возможно изменение баланса сточных вод на коксохимических заводах, что необходимо учитывать при проектировании очистных сооружений.