Установка комплексной очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений

 

Изобретение относится к области глубокой очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений. Установка содержит последовательно соединенные блоки коагуляции-флотации, биофильтр, дополнительно снабжена песколовкой, озонофлотатором, контактным аппаратом с загрузкой из твердого адсорбента, установленным между блоком коагуляции-флотации и биофильтром; блоком для очистки залповых выбросов органических соединений, состоящим из емкостей с сульфатом алюминия и известковым молоком, с ферментным препаратом, адсорбентом-вермикулитом и перекисью водорода, снабженных соответствующими дозаторами; промежуточной емкости, насоса и фильтра с высокопористым материалом. Технический результат: повышение эффективности очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области глубокой очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений.

К настоящему времени известен способ очистки природных вод и установка для его осуществления (А.с. СССР 1162754, кл. С 02 F 9/00), включающий естественный биоценоз, микрофильтрацию, озонирование, коагуляцию, осветление, фильтрование и обеззараживание.

Известная установка содержит насосную станцию, микрофильтр, фильтрующий барабан, контактную камеру первичного озонирования, смеситель, камеру хлопьеобразования, отстойник, фильтр, контактную камеру вторичного озонирования и дозатор хлора.

Недостатком известной установки является то, что она не может осуществлять высокое качество очистки сточных вод от сложных органических соединений различного происхождения, нефтепродуктов и ПАВ.

Известен способ очистки сточных вод (А.с. СССР 981240, кл. С 02 F 1/46) путем электрокоагуляции с использованием асимметрического переменного тока с различной длительностью и амплитудой отрицательных и положительных импульсов.

Однако применение только электрокоагуляционного метода не позволяет достичь высокой степени очистки, особенно для сточных вод с неравномерным режимом отведения и с содержанием сложных трудноокисляемых органических соединений.

Известен способ и устройство для очистки сточных вод, использующие только физико-химические методы (А. с. СССР 1000422, кл. С 02 F 9/00). Устройство содержит в корпусе пористую загрузку, через которую подается и распределяется воздух, при этом варьируют соотношением высот слоев пористой загрузки над и под устройством подачи и распределения воздуха.

Недостатком этого способа и устройства является невозможность избежать этапа флотации-отстаивания, что приводит к быстрому накоплению труднорастворимых органических веществ в системе, не поддающихся биологическому окислению.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является установка для очистки сточных вод (Патент РФ 2057087, кл. С 02 F 9/00, БИ 9, 1996), включающая последовательно соединенные блок коагуляции-флотации, биофильтр, основной и дополнительный блок озонирования, установленный между блоком коагуляции-флотации и биофильтром, выполненный в виде контактной колонны с эжектором, соединенной с блоком коагуляции-флотации циркуляционным трубопроводом.

Однако предложенное техническое решение не эффективно для глубокой очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений, особенно при высокой их исходной концентрации. Подача озона из блока озонирования в технологическую схему перед биофильтром кроме окисления растворенных трудноокисляемых органических загрязнений и трансформации их в биологически окисляемые может привести к образованию высокотоксичных соединений (более опасных, чем исходные), что приведет к неэффективной работе биофильтра.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений.

Указанная техническая задача решается по первому варианту следующим образом. В установке комплексной очистки сточных вод, которая включает в себя блоки: механической очистки - песколовку, коагуляции-флотации; адсорбционной очистки - контактный аппарат с загрузкой из твердого адсорбента (углеродных нанотрубок и поропласта) и биофильтр с загрузкой из капроновых ершиков с иммобилизованной на них ассоциацией микроорганизмов Fusarium species 56 и Rhodococcus erythropolis AC-1339Д.

На фиг.1 представлена схема установки комплексной очистки сточных вод.

На фиг.2 представлена схема установки комплексной очистки сточных вод с блоком для очистки в режиме залпового выброса нефтепродуктов, фенолов и поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Установка комплексной очистки (1 вариант) содержит двухсекционную горизонтальную песколовку с прямолинейным движением воды 1, промежуточную емкость-реактор 2, флотатор 3, озонатор с осушителем воздуха 4, пеносборник 5, промежуточную емкость 6 и 8, контактный аппарат 7, центробежный насос 9, биофильтр 10 и компрессор поршневой угловой 11.

Кроме того, представленная установка комплексной очистки сточных вод дополнительно содержит блок для очистки сточных вод в режиме залпового выброса нефтепродуктов - свыше 5000 мг/л, фенола - свыше 1000 мг/л и ПАВ - свыше 500 мг/л (2 вариант).

Дополнительный блок состоит из емкости с сульфатом алюминия 12 и весового дозатора 17, с известковым молоком 13 и объемного дозатора 18; с ферментным препаратом 14 и весового дозатора 19, с адсорбентом - вермикулитом 15 и шнекового дозатора 20 и перекисью водорода 16 с объемным дозатором 21; промежуточной емкости 22, насоса 23 и фильтра 24 с высокопористым материалом.

Установка комплексной очистки сточных вод по первому варианту работает следующим образом. Сточная вода, содержащая трудноокисляемые органические соединения, поступает в двухсекционную горизонтальную песколовку с прямолинейным движением воды 1, в которой освобождается от крупнодисперсных механических примесей, затем через емкость-реактор 2 подается во флотатор 3. Озонофлотация осуществляется благодаря диспергированной озоновоздушной смеси, вырабатываемой высокочастотным озонатором 4 производительностью на осушенном воздухе 10 г озона в час (37,5 г О₃/м³). Озонофлотация позволяет снижать концентрацию нефтепродуктов до 90%, ПАВ - 40-60% и фенолов - до 60% в зависимости от их исходной концентрации. Очищаемая вода через промежуточную емкость 6 поступает в контактный аппарат 7 с загрузкой из поропласта и углеродных трубок (в соотношении 80: 20 мас.%), где почти полностью освобождается от ПАВ, фенольных соединений, образовавшихся токсичных продуктов окисления и повторно очищается от нефтепродуктов. Очищенная таким образом сточная вода через промежуточную емкость 8 центробежным насосом КМ 100-80-160 9 подается на микробную доочистку - в нижнюю часть биофильтра 10. Очистка в биофильтре происходит за счет действия иммобилизованной на капроновых ершиках ассоциации микроорганизмов: Fusarium species 56 и Rhodococcus erythropolis AC-1339D при постоянной аэрации. Аэрация осуществляется с помощью диспергированного воздуха, подаваемого с помощью поршневого углового компрессора 11 с электроприводом марки 202ВП 10/8 ПУ.

Образовавшаяся во флотационном аппарате пена поступает в пеносборник 5 через брызгалки центробежного типа, которые способствуют процессу самопроизвольного разрушения концентратом пены.

Очищенную воду отводят на общие очистные сооружения (в случае локальной очистки) или сбрасывают в открытый водоем.

Установка комплексной очистки сточных вод по второму варианту работает следующим образом.

При залповых выбросах нефтепродуктов в схему включается фильтр 24 с загрузкой из высокопористого материала "СИНТАПЭКС" (Патент РФ 2091539).

Процесс очистки проходит следующим образом. Вода из флотатора 3 через промежуточную емкость 6 поступает сначала на фильтр 24, а затем в контактный аппарат 7 и далее в соответствии с описанной схемой.

При залповых выбросах ПАВ в схему включается емкость 12 для подачи сульфата алюминия, емкость 13 для подачи известкового молока с соответствующими дозаторами (17 и 18), промежуточная емкость 22 и центробежный насос 23.

Процесс очистки проходит следующим образом. Сточная вода после песколовки 1 поступает через промежуточную емкость 22 насосом 23 в емкость-реактор 2, в которой проходит коагуляция. Сточная вода смешивается с раствором реагентов, подаваемых при помощи дозирующих устройств 17 и 18. Осуществляется быстрое перемешивание перемешивающим устройством, вращающимся со скоростью 180 об/мин; вода с хлопьями загрязнений поступает во флотационный аппарат 3 и далее в соответствии с основной схемой.

При залповых выбросах фенольных соединений в схему включаются емкость 14 для подачи ферментного препарата, содержащего пероксидазу хрена (ферментный препарат), емкость 15 - для адсорбента, в качестве которого применяли вермикулит и емкость 16 для 15%-ной перекиси водорода с соответствующими дозаторами (19, 20 и 21).

Процесс очистки проходит следующим образом. Сточная вода, минуя песколовку 1, через промежуточную емкость 22 насосом 23 подается в емкость-реактор 2, снабженную перемешивающим устройством и теплообменной аппаратурой для поддержания температуры в емкости на уровне 25^oC, в которую с помощью дозатора шнекового 20 из емкости 15 подается вермикулит (или иное соединение типа вермикулита) из расчета 150 г на грамм фенола. Запускается перемешивающее устройство, вращающееся со скоростью 180 об/мин. После гомогенизации раствора перемешивающее устройство отключается и из емкости 16 с помощью дозатора объемного 21 подается 15%-ная перекись водорода в количестве 200 мл на литр фенольной воды. Затем смесь повторно перемешивается. Через пять минут перемешивающее устройство отключается и из емкости 14 подается пероксидаза хрена (ферментный препарат) или иная пероксидаза, катализирующая окисление фенолов из расчета 10 мг на грамм фенола, и повторно вносится 15%-ная перекись водорода в количестве 200 мл на литр воды. Жидкость отстаивается в течение 15-20 минут. Образующиеся хиноны и другие продукты окисления сорбируются вермикулитом и собираются в конусной части емкости 2. Таким образом, процесс очистки от фенолов в емкости 2 занимает от 40 до 60 минут. Вода, прошедшая очистку от фенола, поступает на озонофлотацию в аппарат 3 и далее в соответствии с основной схемой очистки.

Применяемая в контактном аппарате 7 композиция должна проходить ежесуточную регенерацию пропаркой водяным паром с полной заменой через год эксплуатации.

Сравнение предлагаемой установки очистки сточной воды от трудноокисляемых органических соединений и прототипа показало, что заявляемая установка обеспечивает более высокую степень очистки от нефтепродуктов, ПАВ и фенолов, чем установка по прототипу, и может быть использована для создания промышленных, стационарных или мобильных очистных сооружений.

Формула изобретения

1. Установка комплексной очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений, содержащая последовательно соединенные блоки коагуляции-флотации, биофильтр, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена песколовкой, озонофлотатором, контактным аппаратом с загрузкой из твердого адсорбента, установленным между блоком коагуляции-флотации и биофильтром.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве твердого адсорбента в контактном аппарате применяется композиция, состоящая из поропласта и углеродных нанотрубок, взятых в соотношении 80: 20 мас. %.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве биофильтра использовали аэротенк-аэрофильтр с загрузкой из капроновых ершиков с иммобилизованной ассоциацией микроорганизмов Fusarium species 56 и Rhodococcus erythropolis АС-1339 Д.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок для очистки залповых выбросов органических соединений, состоящий из емкостей с сульфатом алюминия и известковым молоком, с ферментным препаратом, адсорбентом-вермикулитом и перекисью водорода, снабженных соответствующими дозаторами; промежуточной емкости, насоса и фильтра с высокопористым материалом.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что она содержит блок для очистки в режиме залповых выбросов органических соединений: нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ и фенолов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2