СПОСОБ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD OF PURIFYING HOUSEHOLD AND INDUSTRIAL SEWAGE WATER

Изобретение относится к способу очистки промышленных стоков воды и релаксации устройств с целью повторного использования.
К известным аналогам относятся изобретения:
1. АС 1710525 к заявке 4382354 от 24.02.1988, опубл. 07.02.1992, МКИ C02F 3/02, C02F 3/10.
2. Патент РФ №2225367, МПК C02F 3/30; C02F 101:16, C02F 101:30 от 20.12.2002.
3. АС 785225, МПК C02F 3/12, опубл. 07.12.1980.
Упомянутые изобретения требуют усовершенствования, к чему и направлено новое техническое решение, способствующее качеству очистки промышленных стоков и надежности используемых устройств.
Поставленная задача по очистке хозяйственно-бытовых и промышленных отходов сточной воды и релаксации используемых устройств достигается на основе изучения аналогов (1-3) и направлена на возможность улучшения качества очищенных промышленных стоков и релаксации устройств по новому способу.
Способ очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, заключающийся в усреднении потока воды с применением системы гидравлического перемешивания, включающий насос и трубопроводы, и в последующей биологической очистке с активным илом, включающей денитрификацию в аноксидной зоне и аэробную очистку, в емкостях, разделенных перегородкой, с использованием фильтрующих мембранных модулей, состоящих из половолоконных полимерных элементов, вакуумного коллектора насоса, насоса обратной промывки, подающего очищенную воду, воздуходувки с трубопроводами, отличающийся тем, что исходные сточные воды подают по напорному трубопроводу через самоочищающееся фильтрующее устройство для процеживания через сетку из армамида, состоящую из волокон с профилем и прозорами в 2 мм, а механически очищенные сточные воды сливают в резервуар-усреднитель с последующей подачей насосами в емкость биологической очистки, при этом последняя содержит, как минимум, одну параллельную линию, состоящую из денитрификатора, в котором происходит выделение свободного азота, и аэротенка-нитрификатора, причем последний снабжен мелкопузырчатой системой аэрации, поддерживающей концентрацию растворенного кислорода в пределах 2-3 мг/л, с выделением свободного азота, с помощью погружных мембранных кассет с мембранными модулями проводят фазовое разделение очищенной воды и активного ила за счет использования половолоконных мембран с поливинилиденфтороидным составом с порами мембран в 0,04-0,2 мкм, где отделение пермеата осуществляют действием слабого вакуума, образуемого в вакуумном коллекторе - всасывающем трубопроводе центробежного пермеатного насоса, при заданной производительности, регулируемой частотными преобразователями, а пермеат подают в резервуар чистой воды и далее самотеком на установку ультрафиолетового обеззараживания, после чего обеззараженную воду отводят в водный объект, а непрерывную аэрацию мембранных кассет с мембранными модулями осуществляют с помощью отдельной группы воздуходувок мембранного блока, причем для периодической промывки мембранных модулей, используют насос обратной промывки, при этом обратную промывку мембран чередуют с режимами релаксации, прекращая отбор пермеата за счет выключения пермеатного насоса без включения насоса обратной помывки, погружным насосом активного ила, чем обеспечивают денитрификацию и однородность активного ила внутри установки, а в поток циркулирующего активного ила насосом-дозатором подают раствор хлорного железа для реагентного удаления фосфора, одновременно наряду с воздушной очисткой и обратной промывкой мембранных модулей предусматривают периодическую профилактическую очистку с обратной промывкой гипохлоритом натрия и лимонной кислотой, используя насосы-дозаторы и растворы гипохлорита натрия или лимонной кислоты, которую проводят без извлечения мембранных модулей из мембранного бака, наряду с воздушной очисткой, обратной промывкой и профилактической очисткой мембранных модулей при накоплении органических и минеральных загрязнений в порах мембран, предусматривают периодическую восстановительную очистку, заключающуюся в замачивании мембранных кассет в растворах гипохлорита натрия и лимонной кислоты, которую проводят насосом-дозатором, раствором гипохлорита или лимонной кислоты, без извлечения мембранных модулей из мембранного бака не чаще 1-2 раза в год в период минимального притока сточных вод за счет использования объема усреднителя, при этом в состав очистных сооружений включают технологический павильон с расположенными в нем насосами, насосами-дозаторами, двумя группами воздуходувных агрегатов, реагентным хозяйством, установкой ультрафиолетового обеззараживания, установкой обеззараживания осадка с мешочными фильтрами или центрифугами.
Графические изображения: фиг. 1 - схема последовательного ввода устройств очистки промышленных стоков; фиг. 2 - позиции релаксационного восстановления.
Перечень позиций, размещенных на фиг. 1 и фиг. 2: сточная вода (1); напорный трубопровод (2); само очищающее фильтрующее устройство (3); сетка из армамида (4); резервуар-усреднитель (5); насосы (6-8); емкость биологической очистки (9); денитрификатор (10); аэротенк-нитрификатор (11); мелкопузырчатая система аэрации (12); органические вещества (13); оксиметр (14); воздуходувка биореактора (15); частотный преобразователь (16); иловая смесь (17); мешалка (18); гиратор (19); активный ил (20); погружная мембранная кассета (22); мембранный модуль (23); очищенная вода (24); насос-дозатор (25); половолоконный поливинилиденфтороидный состав (26); пермеат (27); слабый вакуум (28); всасывающий трубопровод (29); центробежный пермеатный насос (30); насос обратной промывки (31); поры мембраны (32) - не показаны; резервуар чистой воды (33); установка ультрафиолетового обеззараживания (34); обеззараженная сточная вода (35); цистерна транспортного средства (36) - не показана; водный объект (37); установка обезвоживания осадка (38); насос обратной промывки (39); раствор хлорного железа (40) - реагент; ограждение технологического павильона (41) - не показан; технологический павильон (42); мешочный фильтр (43); воздуходувная станция (44); ленточный фильтр (45) - не показан; группа агрегатов (46); гипохлорит натрия (47) - реагент; лимонная кислота (48) - реагент; пресс (49) - не показан; центрифуга (50) - не показана; барабан-сгуститель (51) - не показан.
Описание способа.
Способ очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, заключающийся в усреднении потока воды с применением системы гидравлического перемешивания, включающий насос и трубопроводы, и в последующей биологической очистке с активным илом, включающей денитрификацию в аноксидной зоне и аэробную очистку, в емкостях, разделенных перегородкой, с использованием фильтрующих мембранных модулей, состоящих из половолоконных полимерных элементов, вакуумного коллектора насоса, насоса обратной промывки, подающего очищенную воду, воздуходувки с трубопроводами, отличающийся тем, что:
- исходный объем хозяйственно-бытовых и промышленных стоков воды (1) с релаксацией используемых устройств подают по напорному трубопроводу (2) через само очищающее фильтрующее устройство (3);
- после процеживания через сетку из армамида (4) или иного специального материала, состоящего из волокон нефтепродуктов с профилем и прозорами в 2 мм;
- механически очищенные хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды (1) сливают в резервуар-усреднитель (5) для последующей подачи сточной воды насосами (6-8) в емкость биологической очистки (9) порционного объема хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1);
- емкость биологической очистки (9) содержит, как минимум, одну параллельную линию, состоящую из денитрификатора (10) и аэротенка-нитрификатора (11), где последний снабжен мелкопузырчатой системой аэрации (12), поддерживающей концентрацию растворенного кислорода в пределах 2-3 мг/л, способствующей окислению органических веществ (13) и их нитрификации при заданной концентрации растворенного кислорода, регулируемого оксиметром (14) и дифференцирующим рабочий процесс воздуходувки биореактора (15) с помощью частотного преобразователя (16);
- для предотвращения осаждения иловой смеси (17) в денитрификаторе (10) устанавливают мешалку (18), или гиратор (19);
- процесс сопровождают окислением активного ила (20), в аноксидных условиях, с выделением свободного азота;
- в нитрификаторе (11), с помощью погружных мембранных кассет (22), с мембранными модулями (23), осуществляют фазовое разделение очищенной воды (24) и активного ила (20) за счет использования половолоконных поливинилиденфтороидных составов (26) с порами мембран в 0,04-0,2 мкм, где отделение пермеата (27) осуществляют действием слабого вакуума (28), образуемого всасывающим трубопроводом (29) центробежного пермеатного насоса (30) при заданной производительности, регулируемого частотным преобразователем (16), а дозу активного ила (20) в мембранном биореакторе - (МБР) поддерживают в пределах 4-10 г/л пропорционально составу хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, причем пермеат (27) подают в резервуар чистой воды (33), откуда последняя самотеком поступает в установку ультрафиолетового обеззараживания (34);
- обеззараженную сточную воду (35) отводят в цистерну транспортного средства (36) или в водный объект (37), а для промывки мембран (22) используют насос обратной промывки (31), который чередуют с режимом релаксации, прекращают отбор пермеата (27), без включения насоса обратной промывки (39), что снижает энергозатраты и увеличивает число периодов между обратными промывками;
- долю активного ила (20) перекачивают из конца нитрификатора (11) в денитрификатор (10) погружным циркуляционным насосом (39) и, за счет рециркуляции, обеспечивают денитрификацию и однородность активного ила (20) внутри установки;
- в поток циркулирующего активного ила (20) насосом-дозатором (25) подают раствор хлорного железа (40) для реагентного удаления фосфора насосом-дозатором (25);
- в состав очистных сооружений включают технологический павильон (42), с расположенными в нем насосами (6-8, 30, 31), реагентным хозяйством (40, 47, 48), установкой обезвоживания осадка (38) с мешочными фильтрами (43), барабанами сгустителями, ленточными фильтрами прессами или центрифугами, воздуходувной станцией (44) с двумя группами агрегатов (15 и 46);
- первая группа агрегатов (15) состоит из воздуходувок и подает воздух в аэротенки-нитрификаторы (11), а вторую группу агрегатов (46) используют для подачи воздуха под мембранные кассеты и для перемешивания хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) в резервуаре-усреднителе (5);
- воздушную очистку и обратную промывку применяют в качестве поддержания проницаемости мембран, где наряду с ними предусматривают профилактическую очистку с последовательностью обратных промывок гипохлоритом натрия (47) или лимонной кислотой (48);
- профилактическую очистку мембран (22) проводят без их извлечения из аэротенка-нитрификатора (11);
- частота профилактических очисток зависит от специфики объекта и качества, поступающих хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) от 1-2 раз в неделю;
- происходит обрастание мембран (22) в результате накопления органических веществ или кристаллизации солей в порах мембранных волокон, требующих восстановительной очистки мембран (22) от 1-2 раз в году, заключающейся в замачивании мембран (22) в растворах тех же реагентов (47, 48) в течение нескольких часов во время минимального притока хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) за счет использования объема усреднителя (5).
Пример выполнения способа.
Способ очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, заключающийся в усреднении потока воды с применением системы гидравлического перемешивания, включающий насос и трубопроводы, и в последующей биологической очистке с активным илом, включающей денитрификацию в аноксидной зоне и аэробную очистку, в емкостях, разделенных перегородкой, с использованием фильтрующих мембранных модулей, состоящих из половолоконных полимерных элементов, вакуумного коллектора насоса, насоса обратной промывки, подающего очищенную воду, воздуходувки с трубопроводами, выполняют таким образом, что:
1. исходный объем хозяйственно-бытовых и промышленных стоков воды (1) подают по напорному трубопроводу (2) через само очищающее фильтрующее устройство (3), а после процеживания через сетку из армамида (4) или иного специального материала, состоящего из волокон нефтепродуктов с профилем и прозорами в 2 мм механически очищенные хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды (1) сливают в резервуар-усреднитель (5) для последующей подачи сточной воды насосами (6-8) в емкость биологической очистки (9) порционного объема хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1);
2. емкость биологической очистки (9) содержит, как минимум, одну параллельную линию, состоящую из денитрификатора (10) и аэротенка-нитрификатора (11), где последний снабжен мелкопузырчатой системой аэрации (12), поддерживающей концентрацию растворенного кислорода в пределах 2-3 мг/л, способствующей окислению органических веществ (13) и их нитрификации при заданной концентрации растворенного кислорода, регулируемого оксиметром (14) и дифференцирующим рабочий процесс воздуходувки биореактора (15) с помощью частотного преобразователя (16);
3. для предотвращения осаждения иловой смеси (17) в денитрификаторе (10) устанавливают мешалку (18), или гиратор (19);
4. процесс сопровождают окислением активного ила (20), в аноксидных условиях, с выделением свободного азота;
5. в нитрификаторе (11), с помощью погружных мембранных кассет (22), с мембранными модулями (23), осуществляют фазовое разделение очищенной воды (24) и активного ила (20) за счет использования половолоконных поливинилиденфтороидных составов (26) с порами мембран в 0,04-0,2 мкм, где отделение пермеата (27), осуществляют действием слабого вакуума (28), образуемого всасывающим трубопроводом (29) центробежного пермеатного насоса (30) при заданной производительности, регулируемого частотным преобразователем (16);
6. дозу активного ила (20) в мембранном биореакторе - (МБР) поддерживают в пределах 4-10 г/л пропорционально составу хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод;
7. пермеат (27) подают в резервуар чистой воды (33), откуда последняя самотеком поступает в установку ультрафиолетового обеззараживания (34);
8. обеззараженную сточную воду (35) отводят в цистерну транспортного средства (36) или в водный объект (37);
9. для промывки мембран (22) используют насос обратной промывки (31), который чередуют с режимом релаксации, прекращают отбор пермеата (27), без включения насоса обратной промывки (39), что снижает энергозатраты и увеличивает число периодов между обратными промывками;
10. долю активного ила (20) перекачивают из конца нитрификатора (11) в денитрификатор (10) погружным циркуляционным насосом (39) и, за счет рециркуляции, обеспечивают денитрификацию и однородность активного ила (20) внутри установки;
11. в поток циркулирующего активного ила (20) насосом-дозатором (25) подают раствор хлорного железа (40) для реагентного удаления фосфора насосом-дозатором (25);
12. в состав очистных сооружений включают технологический павильон (42), с расположенными в нем насосами (6-8, 30, 31), реагентным хозяйством (40, 47, 48), установкой обезвоживания осадка (38) с мешочными фильтрами (43), барабанами сгустителями, ленточными фильтрами прессами или центрифугами, воздуходувной станцией (44) с двумя группами агрегатов (15 и 46);
13. первая группа агрегатов (15) состоит из воздуходувок и подает воздух в аэротенки-нитрификаторы (11);
14. вторую группу агрегатов (46) используют для подачи воздуха под мембранные кассеты и для перемешивания хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) в резервуаре-усреднителе (5);
15. воздушную очистку и обратную промывку применяют в качестве поддержания проницаемости мембран, где наряду с ними предусматривают профилактическую очистку с последовательностью обратных промывок гипохлоритом натрия (47) или лимонной кислотой (48);
16. профилактическую очистку мембран (22) проводят без их извлечения из аэротенка-нитрификатора (11);
17. частота профилактических очисток зависит от специфики объекта и качества поступающих хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) от 1-2 раз в неделю;
18. происходит обрастание мембран (22) в результате накопления органических веществ или кристаллизации солей в порах мембранных волокон, требующих восстановительной очистки мембран (22) от 1-2 раз в году, заключающейся в замачивании мембран (22) в растворах тех же реагентов (47. 48) в течение нескольких часов во время минимального притока хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод (1) за счет использования объема усреднителя (5).
Промышленная новизна технического решения.
3
Исследование способа проведено в реальных условиях промышленного предприятия, что важно с точки зрения практической реализации и доказательства возможностей по улучшению качества очищенной сточной воды в объеме 30-100000 м/сутки.
Экономическая эффективность способа обоснована прямым использованием способа очистки хозяйственно-бытовых отходов и промышленных стоков на многократные процессы восстановления устройств, применяемых при практическом использовании релаксационных периодов пор мембранных волокон в условиях НК НПЗ, СНПЗ, КНПЗ, ННК и НИИ ВОДГЕО.
В результате очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод получены следующие показатели: БПК и взвешенные вещества <3 мг/л; азот аммонийный <0,39 мг/л; азот нитратный <9 мГ/л; азот нитридный <0,02 мГ/л; фосфаты по фосфору <0,2 мГ/л; нефтепродукты <0,05 мг/л; СПАВ <0,1 мГ/л.