Характеристика сточных вод

Лейбович Р.Е., Технология коксохимического производства

В процессе коксования угольных шихт наряду с другими летучими продуктами образуются фенолы. Простейшим из фенолов, гидроксильное производное бензола, является фенол С6Н6О. Ближайшими гомологами фенола являются другие гидроксильные производные толуола – крезолы С7Н8О (орто-, мета- и пара-), гидроксильные производные ксилола – ксиленолы С8Н10О и многоатомные фенолы.

Наиболее важным представителем является фенол С6Н5ОН. Это кристаллическое бесцветное вещество, плавится при 40, 9°С, кипит при 181, 75°С. Фенол обладает характерным запахом, токсичен. Граница восприятия запаха фенола в воздухе равна 4 мг/м3, предельно допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений 5 мг/м3, в водоемах 0, 001 мг/л. Фенол хорошо растворяется в воде. Неограниченная растворимость фенола в воде начинается при 65, 3°С, для крезолов эта температура выше (для пара-крезолов 142, 6°С, мета-крезолов 148, 8°С и орто-крезолов 168, 9°С). Фенолы малодиссоциированы в водном растворе, поэтому их кислотные свойства выражены слабо, но при взаимодействии со щелочами они образуют соли феноляты.

Содержащиеся в прямом коксовом газе фенолы не извлекаются из него специальными методами. Извлечение фенолов из газа происходит на всем пути обработки коксового газа начиная от газосборников коксовых печей и заканчивается в аппаратуре улавливания бензольных углеводородов. Выделение фенолов из газа основано на их способности растворяться в воде, смоле и в поглотительном масле. При охлаждении коксового газа в газосборниках и первичных холодильниках до 30% фенолов, содержащихся в нем, растворяется в надсмольной воде, главным образом фенол и крезолы, основная часть фенолов абсорбируется сконденсировавшейся смолой. В небольшом количестве фенолы выделяются из газа поглотительным маслом в бензольных скрубберах и при дистилляции масла с сырым бензолом. Следовательно, фенолы распределяются между надсмольной водой, смолой, сырым бензолом, газом и другими продуктами коксования. Фенолы, как продукт коксования углей извлекаются из надсмольной воды, из каменноугольной смолы при ее ректификации, из сепараторных вод смолоперегонного цеха, цеха ректификации сырого бензола и отделения дистилляции сырого бензола. Фенолы, содержащиеся в сыром бензоле, не выделяются и являются потерями производства.

Сточные воды коксохимических заводов складываются из влаги шихты, пирогенетической влаги, технической воды и водяного пара, соприкасающегося в технологических процессах с химическими продуктами коксования при переработке каменноугольной смолы, сырого бензола и др. Количество сточных вод и концентрация в них загрязнений зависят от качества коксуемых углей, условий эксплуатации и состояния химической аппаратуры. Количество сточных вод на 1 т коксуемой шихты составляет 0, 25–0, 3 м3/ч, так что для современного шестибатарейного завода с печами большой емкости абсолютное количество сточных вод составляет 150–170 м3/ч.

Основными источниками сточных вод химического завода являются: сточные воды; сепараторные и отстойные воды бензольных отделений и цехов по переработке смолы и сырого бензола.

Кроме того, сточные воды содержат различные масла, взвешенные вещества и прочие примеси органического и неорганического происхождения. Большинство из этих примесей являются вредными, затрудняющими использование сточных вод в производстве. Наиболее вредными примесями являются фенолы. Поэтому все воды получили наименование «фенольные».

Фенолы и его гомологи, сероводород, цианистые и роданистые соединения и содержащиеся в маслах соединения непредельного характера легко окисляются, они поглощают в процессе своего разрушения значительное количество растворенного в воде кислорода, необходимого для нормального развития растительного и животного мира водоема. Реакции взаимодействия различных примесей сточных вод с кислородом приводятся ниже:

С6Н5ОН + 7О2 = 6СО2 + 3Н2О;

2NaCNS + 3O2 = 2SO3 + 2NaCN;

2SО2 + О2 = 2SО3,

Попадание фенолов и других вредных примесей в водоемы приводит к массовой гибели животных организмов и, в частности, рыб. Кроме того, подвергнутая хлорированию питьевая вода, в которой на сто миллионов весовых частей ее приходится одна весовая часть хлорфенола, приобретает крайне неприятный и трудноудалимый вкус.

По санитарным нормам концентрация отдельных загрязняющих компонентов в воде бассейнов после спуска в них сточных вод не должна превышать следующих величин, мг/л:

Фенолы 0, 001

Цианиды 0, 05

Аммиак 0, 1

Пиридин 0, 2

Бензол 0, 5

Сероуглерод 1

Содержание других загрязняющих примесей нормируется величиной БПК (биохимическая потребность в кислороде).

Огромный вред, причиняемый населению и народному хозяйству сточными водами, загрязненными фенолами и другими вредными примесями, делает обезвреживание этих вод важной народнохозяйственной задачей.

Обезвреживание сточных вод коксохимических заводов важно не только с точки зрения улучшения их состава, но и одновременного получения при этом весьма ценных продуктов, представляющих большой интерес для народного хозяйства. К их числу в первую очередь относятся фенолы. Наиболее концентрированными по содержанию фенолов являются сеператорные воды смолоперерабатывающих цехов (до 8 г/л) и надсмольные воды отделения конденсации (1, 5–2, 0 г/л). Из смеси этих вод извлечение фенолов наиболее экономично. Содержание фенолов в остальных водах обычно не превышает 0, 4–0, 5 г/л и извлечение, их экономически нецелесообразно.

Средний выход фенолов из сточных вод на 1 т сухой шихты на заводах РФ около 0, 010%. Все фенолсодержащие воды химического завода коксохимического производства передаются по специальной канализации, называемой фенольной, для очистки.