Сточные воды химической промышленности

На долю химической промышленности приходится около 25% воды, потребляемой всеми отраслями промышленности и на 2–3% больше сточных вод, чем сбрасывают остальные отрасли. На некоторых предприятиях в соответствии с требованиями технологии очистка воды и сброс стоков осуществлются уже на стадии начального потребления и на промежуточных стадиях технологических процессов. В прошлом это приводило к необратимому загрязнению подземных и поверхностных вод промышленных районов, а попытки очищать сбросы – к значительным затратам и отчуждению огромных территорий.

В настоящее время общепринятым направлением в области утилизации стоков химических предприятий являются локальная очистка и создание систем водооборота. Благодаря этому химическая промышленность, долгие годы удерживавшая первенство среди отраслей-загрязнителей гидросферы, отодвинулась в этом отношении на одно из последних мест.

Фенольные стоки. Одной из проблем утилизации СВ в химической промышленности является очистка фенолосодержащих стоков. Так, например, СВ производства фенольных смол содержат до 1% фенола, 2% метилового, 3% бутилового спиртов и до 4% минеральных солей, т. е. десятки килограммов ценных продуктов на 1 м³ стока. Между тем фенол можно практически нацело извлечь экстракцией, спирты – ректификацией, соли выпарить, а воду вернуть в производство.

При производстве фенола в качестве отхода образуется смола в количестве 0,15 т/т конечного продукта. Из этой смолы можно получить неионогенные ПАВ, феноло-формальдегидные смолы новолачного типа, пригодные для модификации резин с целью повышения их устойчивости к действию масел, бензина и других растворителей и для создания пресс-порошков, обладающих теми же свойствами.

Имеется опыт использования разбавленных фенольных вод для сельскохозяйственного орошения. Такие воды образуются на коксохимических заводах в количествах от 1 до 20 м³ на 1 т сухого кокса. Однако прямое их использование для этих целей невозможно, так как они содержат другие примеси, являющиеся дефолиантами (правда, при значительных концентрациях).

Если опасность фенолов для растений является предметом дискуссий, то их вредоносное влияние на водную фауну несомненно, и в этом причина низких значений ПДК фенола в очищаемых СВ. Вот почему столь широк арсенал методов очистки СВ от фенола (табл. 16).

Таблица 16

Эффективность и стоимость обесфеноливания сточных вод

Роданистые стоки. Роданиды (общее название тиоцианатов и изотиоцианатов) – важные химические продукты, которые могут быть использованы при извлечении золота и серебра из рудного и вторичного сырья. Большую их часть получают при обезвреживании цианистых соединений, содержащихся в коксовом газе. Для этого газ пропускают через раствор дисульфидов калия, натрия или аммония. Цианиды реагируют с указанными соединениями, образуя нетоксичные тиоцианат- (SCN^-) или изотиоцианат- (NCS^-) ионы:

(NH₄)₂S₂ + 2KCN = 2NH₄SCN + K₂S + (NH₄)₂S;

K₂S₂ + 2KCN = 2KNCS + K₂S.

При этом образуются СВ, содержащие от 8 до 12% роданидов аммония или калия. Полученные растворы упаривают, соли перекристаллизовывают и продают в качестве товарных продуктов. В частности, они могут быть использованы в качестве дефолиантов. Например, путем орошения 5%-ным раствором осуществляется предуборочное удаление листьев хлопчатника. При поливе 9%-ным раствором роданидов в количестве 1 л на 1 м² плотного травянистого покрова полное разрушение растений наступает через 15–20 дней.

Стоки органических производств. Стоки производства диметилацетамида подвергают щелочному гидролизу, возвращая в производство до 35 т диметиламина на каждую тысячу кубометров СВ.

Из СВ производства нитрокрезола можно регенерировать уксусную кислоту, из стоков производства синтетических жирных кислот – водорастворимые низкомолекулярные кислоты (НМК). Они же образуются при окислении парафиновых углеводородов в количестве 130 т на 1 т парафина. В Волгодонском филиале института ВНИИСИНЖ производят концентрат этих кислот, применяемый для обработки забоев и предзабойных зон газовых и нефтяных скважин. Особенно интересными являются исследования, показавшие, что эти кислоты являются интенсификаторами помола цементных клинкеров, высаливателями при деминерализации нефти, реагентами для гидролиза древесины. Из концентратов НМК можно получать индивидуальные кислоты (С₁–С₄) – муравьиную (НСООН), уксусную (СН₃СООН), пропионовую (С₂Н₅СООН) и масляную (С₃Н₇СООН).

Стоки производства синтетических каучуков. Немногие виды стоков органических производств содержат такие количества ионов цинка, магния, железа, алюминия, титана, хрома и ванадия. Индивидуализация этих отходов нерентабельна, однако сухой коллективный концентрат оксидов этих металлов нашел применение при изготовлении наполнителей для шпаклевочных и красочных составов, резко улучшающих их эксплуатационные качества (удобонаносимость, безусадочность, водостойкость, атмосферостойкость и др.).

Наибольшее количество осадков образуется при производстве вискозных волокон – до 2000 м³/сут при влажности 98–99%. Эти осадки могут быть использованы для изготовления строительных блоков, термоизоляционных плит и других материалов. Из сточных вод производства искусственных волокон можно извлекать цинк и сероуглерод.

Оросительные системы на базе использования СВ. Сточные воды, не имеющие токсических соединений и содержащие полезные для растений компоненты, могут быть использованы для орошения сельскохозяйственных угодий. Особенно эффективным оказался опыт полива косточковых и ягодных культур. В связи с этим многие химические комбинаты Юга России и Украины на свои средства строят оросительные системы для близлежащих сельскохозяйственных предприятий.