Способ обработки бытовых сточных вод

 

Использование: очистка высококонцентрированных бытовых и городских стоков. Сущность изобретения: высококонцентрированные сточные воды, содержащие токсичные примеси в количествах, значительно превышающих ПДК, подвергают механической очистке для отделения крупных минеральных загрязнений, обрабатывают химическим реагентом в смесителе, отделяют образующийся осадок и направляют его в метантенк для получения CH₄ , а осветленную воду обрабатывают импульсным УФ-излучением сплошного спектра в области длин волн 200-300 нм, при длительности импульса 10^-6-5·10^-4 с и плотности мощности излучения на единицу поверхности обрабатываемой воды не менее 100 кВт/м² . После УФ-обработки воду фильтруют со скоростью не более 6 м/ч через дробленый цеолит, который подают навстречу движению потока очищаемой воды. Способ позволяет достичь высокой степени очистки, удовлетворяющей экологически безопасным нормам, а также предусматривает полную утилизацию и вторичное промышленное использование отфильтрованных отходов и очищенной воды. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к физико-химической очистке высококонцентрированных сточных вод, содержащих токсичные примеси в количествах, превышающих КПД, и может быть использовано для очистки бытовых и городских стоков.

Известен способ очистки сточных вод, включающий предварительное отделение механических примесей в песколовках и на решетках, отстаивание, аэрацию с одновременной подачей избыточного активного ила, флотацию с использованием в качестве реагента глинозема, обработку в аэротенке, на биофильтре и повторное отстаивание. Недостатками этого способа являются большой расход реагентов при физико-химической обработке неочищенных сточных вод, недостаточный эффект очистки сточных вод до требований норм ПДК.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки бытовых сточных вод, схема которого предусматривает последовательное прохождение сооружений для выделения наиболее тяжелых и крупных загрязнений с помощью решеток и песколовок, после которых выделенные загрязнения направляются на дальнейшую переработку и возможное использование в различных отраслях народного хозяйства, обработку предварительно очищенной воды в смесителе, где к ней добавляется реагент для коагулирования взвеси, осветление в отстойниках с последующей обработкой образующегося осадка в метантенках. Сточная вода из отстойников выпускается или прямо в водоем, или сначала на фильтр для дополнительного осветления, а потом в водоем. Перед выпуском в водоем сточные воды могут быть подвергнуты дезинфекции.

Недостатками очистки сточных вод по такой схеме являются: не обеспечиваются нормы ПДК по содержанию в очищенной воде токсичных органических соединений, фенолов и ионов тяжелых металлов; почти не улавливаются фосфорорганические, хлорорганические, азоторганические соединения, ПАВ, детергенты; не уничтожается микрофлора, а следовательно, вода после обработки по вышеприведенной технологической схеме по санитарно-экологическим нормам не может быть выпущена в водоемы и водотоки.

Задачей изобретения является обеспечение высокой степени очистки бытовых сточных вод от токсичных соединений и патогенной микрофлоры до показателей, соответствующих нормам международных и отечественных стандартов, построение замкнутой экологически безопасной схемы очистки, предусматривающей утилизацию удаляемых из водного раствора примесей путем их концентрации, выпаривания и дальнейшего использования в различных сферах производственной деятельности.

Для достижения указанной цели бытовые сточные воды подвергают механической обработке для выделения тяжелых и крупных минеральных загрязнений, обрабатывают химическим реагентом в смесителе и направляют в отстойник для отделения образующегося осадка. Последний подвергают обработке в метантенке, а осветленную воду направляют на доочистку в фотохимический реактор, а затем фильтруют через природный цеолит.

Отличием заявленного способа от известных схем очистки является новая совокупность стадий очистки, а именно присутствие фотохимической обработки, основанной на инициировании в водных растворах с помощью высокоинтенсивного (плотность импульсной мощности излучения на единицу поверхности обрабатываемой воды не менее 1000 кВт/см²) УФ-излучения сплошного спектра с длительностью импульса 10^-6 - 5˙10^-4 объемных фотохимических реакций глубокого окисления органических веществ до нетоксичных соединений, таких как вода, углекислый газ и т.п. или до нерастворимых химически нейтральных фрагментов, легко улавливаемых стоящими далее фильтрами с цеолитовой загрузкой.

На чертеже представлена технологическая схема очистки бытовых сточных вод со следующим расположением сооружений: песколовка 1 для выделения тяжелых и крупных минеральных загрязнений (главным образом, песка), которые после просушивания 13 складируют 16, а затем используют в строительстве; решетка-дробилка 2 обеспечивает заражение и дробление загрязнений непосредственно в проточном канале стоков; смеситель 3, в котором смешиваются бытовые стоки с химическими реагентами, поступающими от установки приготовления и дозирования реагентов 12; химические реагенты хранятся на складе 14; отстойник 4 для выделения осаждающихся веществ; фотохимический реактор 5 обеспечивает разложение (минерализацию) мощным бактерицидным УФ-облучением коллоидных и растворенных органических веществ, а также уничтожение бактерий всех форм; цеолитовый фильтр 6 для задержания ионов металлов и металлоидов; свежий фильтрующий материал подают со склада 15, а отработанный отводят на склад удобрений 17. Осадок из отстойников 4 направляют в метантенк 7 для сбраживания и образования метана, для транспортировки которого устраивают специальную сеть с аккумулирующими газгольдерами 9, которые выравнивают давление газа в сети; метан, полученный в результате сбраживания осадка, сжигают в котельной 10 для получения пара или горячей воды, а также продают населению в заполненных на газонаполнительной станции 11 баллонах; сброженный осадок из метантенка направляют на обезвоживание на вакуум-фильтры 8, откуда поступает на склад удобрений 17; дренажную воду метантанков и фильтрат вакуум-фильтра присоединяют к общему потоку бытовых сточных вод перед смесителем. Блок фотохимической очистки представляет собой набор параллельно соединенных модулей, количество которых определяется в зависимости от производительности очистной станции. Типовой модуль рассчитан на обработку до 10 м³ стоков в час, имеет размеры (0,5 х 0,5 х 0,5) м³ и состоит из реактора и электронного блока питания и управления. Реактор представляет собой корпус из нержавеющей стали цилиндрической формы, снабженный входным и выходным патрубками для подачи и отвода воды, а также устройствами для принудительной турбулизации и завихрения потока. По оси корпуса располагается мощная импульсная УФ-лампа с кварцевой оболочкой, работающая в импульсно-периодическом режиме с частотой, варьируемой от 1 до 10 Гц со средней электрической мощностью (от сети) 1-10 кВт. Цеолитовый фильтр выполнен в виде железобетонного короба с непрерывной подвижной лентой-дренажем с вертикальными сетчатыми отсеками, в которые засыпается свежий, а после фильтрации воды высыпается отработанный цеолит с зернением 1-2 мм. Сточная вода и цеолит подаются навстречу друг другу с обеспечением скорости фильтрации не более 6 м/ч. Превышение этого значения, также как и изменение заявленных режимных параметров УФ-обработки, не обеспечивает требуемой глубины очистки, увеличивает продолжительность процесса и усложняет его аппаратурное оформление.

Способ иллюстрируется следующим примером.

П р и м е р. Исходную бытовую сточную воду первоначально подают на механическую очистку в песколовку 1, где отделяют грубые примеси, после чего воду направляют в решетку-дробилку 2, где измельчают плавающие примеси до размеров 0,2-0,3 мм. Затем сточные воды подают в смеситель 3, где их обрабатывают с целью коагуляции примесей химическим реагентом, в качестве которого используют сернокислое железо или сернокислый аммоний. После смесителя стоки направляют в отстойник 4 для выделения скоагулированных примесей в осадок, осадок отправляют на дальнейшую обработку в метантенк 7, а осветленную воду подвергают УФ-облучению импульсным УФ-источником излучения лампового типа с длительностью импульса 10^-6-5 ˙10^-4 с, плотностью мощности излучения на единицу поверхности воды не менее 100 кВт/м² и со сплошным эмиссионным спектром в области 200-300 нм. Время экспозиции одной порции воды 1-10 с. После УФ-обработки сточные воды фильтруют через загрузку дробленого цеолита, размещенную в вертикальных сетчатых отсеках непрерывной ленты-дренажа фильтра 6. Крупность зерен цеолита для Бурятского месторождения составляет 1-2 мм. Загрузку и выгрузку цеолита производят без остановки ленты дренажа. Очистку сточных вод проводят при встречном движении с дробленым цеолитом, скорость фильтрации составляет не более 6 м/ч. Результаты очистки приведены в таблице.

Предлагаемый способ очистки сточных вод позволяет существенно сократить строительные объемы сооружений, достичь высокой степени очистки, удовлетворяющей экологически безопасным нормам, организовать технологический процесс, предусматривающий полную утилизацию и вторичное промышленное использование отфильтрованных отходов и очищенной воды, улучшить санитарные условия на станциях очистки сточных вод.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД, включающий предварительную механическую очистку, химическую обработку с последующим отделением и обработкой образующегося осадка в метантенке, отличающийся тем, что сточную воду после химической обработки подвергают воздействию импульсного УФ-излучения сплошного спектра с длительностью импульса 10^-6 - 5 · 10^-6 с при плотности импульсной мощности излучения на единицу поверхности обрабатываемых сточных вод не менее 100 кВт/м² и фильтруют со скоростью не более 6 м/ч через дробленый цеолит, причем цеолит подают навстречу потоку сточных вод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2