Способ очистки многокомпонентных сточных вод
METHOD FOR PURIFICATION OF MULTICOMPONENT WASTE WATER

Изобретение предназначено для очистки сточных вод табачной промышленности.
Известен способ обработки высококонцентрированных органических сточных вод в табачной промышленности (пат. CN 104276700 А, кл. C02F 9/06, 14.01.2015), который включает в себя приемный резервуар, откуда сточные воды направляются коагуляционный резервуар, где с помощью коагулянтов и флокулянтов происходит осаждение взвешенных частиц и сброс шлама, а осветленные стоки поступают в реактор для электрофлотокоагуляции, куда добавляют коагулянт и флокулянт, и с помощью реакции осаждения, поддерживаемой обработкой электрическим током, происходит повторное разделение стоков на шлам и надосадочную жидкость. На следующей стадии надосадочную жидкость подают в реактор, куда подают сульфат железа и пероксида водорода, для осуществления реакции Фентона для снижения ХПК и БПК, а также могут добавляться кислоты, щелочи, и в результате химических реакций образуются супернатант и шлам. Очищенный сток смешивают со сточными водами с низкой концентрацией, чтобы поступить в систему очистки сточных вод с низкой концентрацией, а шлам сбрасывают в систему обработки ила.
Недостатками способа являются необходимость дальнейшей доочистки стоков и использование большого количества коагулянтов и флокулянтов.
Известен способ очистки сточных вод в табачной промышленности (пат. CN 102276093 А, кл. C02F 11/12, C02F 9/06, C10L 5/46, 28.11.2012), принимаемый за прототип, включает в себя следующие этапы: производственные сточные воды проходят через решетку для грубой фильтрации и поступают в резервуар для усреднения параметров сточных вод, откуда они поднимаются в коагулятор с помощью насоса, куда добавляется композитный коагулянт Ca-диатомит, затем добавляются сепарационные агенты на основе сульфата железа и полиакриламида и получившуюся смесь направляют в реактор. Далее значение pH сточных вод доводится до уровня ниже 7, а затем их перекачивают в ультразвуковой реактор микроэлектролиза, где химические вещества окисляются под воздействием ультразвуковых волн и электрических токов. На конечной стадии очистки обрабатываемые воды адсорбируются активированным углем и фильтруются кварцевым песком.
Недостатками данного способа является высокая энерго- и материалоемкость, низкая производительность и большое количество образующихся различных шламов, осадков и отходов.
Задачей изобретения является усовершенствование схемы очистки сточных вод табачной промышленности, обеспечивающее ее высокие эксплуатационные характеристики.
Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки многокомпонентных сточных вод за счет снижения содержания органических веществ и механических примесей в очищенной сточной воде.
Технический результат достигается тем, что способ очистки многокомпонентных сточных вод табачной промышленности основан на использовании механической очистки, пневматического перемешивания, вертикального отстойника для удаления механических примесей, пневматического смешения с поваренной солью, необходимой для интенсификации электрохимической очистки, электроокислительно-сорбционной обработке в электролизер-адсорбере, где происходит окончательное разрушение и удаление растворенных веществ и ионов хлора, а отделенный от сточных вод в вертикальном отстойнике осадок и шлам, образующийся электролизере-адсорбере, механически обезвоживается в центрифуге, где разделяется на кек, направляемый на утилизацию, и фугат, направляемый на повторную очистку.
Снижение концентрации взвешенных веществ происходит за счет механической очистки, пневматического перемешивания в накопительной емкости, осаждении в вертикальном отстойнике и фильтрации в электролизере-адсорбере.
Очистка от органических веществ осуществляется в электролизере-адсорбере, за счет электрохимического окисления сложных органических соединений, которые под воздействием электрического тока подвергаются деструкции и переходят в более простые вещества, последующее удаление которых происходит в двухкамерном адсорбере, с помощью сорбента на основе отходов табачного сырья и бентонитовой глины, обладающего высокой сорбционной емкостью. Минимизация расстояния пройденного сточной водой от электролизера, до адсорбера, ввиду нахождения соответствующих элементов в одном устройстве, позволяет исключить агрегацию получившихся простых веществ, а получение ими заряда способствует повышению степени их поглощения сорбентом.
Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь желаемого технического результата.
На чертеже представлена технологическая схема очистки сточных вод табачной промышленности, состоящая из накопительной емкости 1, вертикального отстойника 2, смесителя пневматического типа 3, электролизера-адсорбера 4, резервуара очищенной воды 5, растворного бака 7, узла автоматического дозирования раствора 8, воздуходувной станции 9, резервуара-накопителя шлама и осадка 10, центрифуги 11 и насосов 12. На схеме также обозначены материальные потоки: воздух 1, раствор хлорида натрия 2, очищенная вода 3, шлам 4, осадок 5, смесь осадков и шлама 6, обезвоженной осадок 7, фугат 8, кек 9, производственной сточной воды К3, технической воды В3.
Функционирует данная система следующим образом.
Происходит поступление высококонцентриванных производственных сточных вод КЗ (смешанный сток, в соответствии с таблицей 1), прошедших предварительную механическую очистку, в накопительную емкость 1, где происходит пневматическое перемешивание жидкости с помощью воздуха, подаваемого через воздуховод 1 воздуходувную станцию 9. Затем сточные воды для удаления взвешенных веществ сливают в вертикальный отстойник 2, где происходит удаление взвешенных веществ. Очищенная от взвешенных частиц сточная вода направляется в смеситель пневматического типа 3, где с помощью воздуха из воздуховода 1 перемешивается с водным раствором поваренной соли, поступающим при помощи дозатора 8, необходимым для интенсификации электрохимической очистки. Водный раствор поваренной соли образуется в растворном баке 7, где с помощью воздуха из воздуховода 1 происходит перемешивание хлорида натрия 2 и технической воды В3. После взаимодействия сточной воды с рабочим раствором хлорида натрия данная жидкость подается с помощью насоса на электроокислительно-сорбционную обработку в электролизер-адсорбер 4, где происходит окончательное разрушение и удаление растворенных веществ и ионов хлора. Очищенная вода 3 поступает в накопительную емкость 5, откуда подается на технические нужды предприятия. Отделенный от сточных вод в вертикальном отстойнике 2 осадок 5 и шлам 4, образующийся в электролизере-адсорбере 4, собирается в промежуточном накопителе 10, и по мере его заполнения удаляется и направляется на механическое обезвоживание в центрифугу 11. В центрифуге происходит разделение на кек 9, направляемый на дальнейшую утилизацию, и фугат 8, направляемый на повторную очистку. Отработанный сорбент, находящийся в электролизере-адсобере 4, периодически заменяется и направляется на дальнейшую утилизацию.
Пример реализации способа сточных вод табачного производства приведен в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, очистка загрязненной жидкости предварительно механическим способом, а затем методом электрохимического окисления в сочетании с сорбционной доочисткой на комбинированном устройстве электролизере-адсорбере при правильно подобранных условиях обработки, позволяет повысить качество очищенной воды по таким показателям, как БПКполн, ХПК, АПАВ, азотсодержащим и взвешенным веществам, а также хлорид-ионам до требуемых нормативов, позволяющих сбрасывать очищенные сточные воды в городскую канализационную сеть и использовать повторно на технические нужды предприятия. Этот результат достигается за счет электрохимического окисления сложных органических соединений, которые под воздействием электрического тока подвергаются деструкции и переходят в более простые вещества, последующее удаление которых происходит в двухкамерном адсорбере.
Таблица 1 - Технологические параметры обработки сточных вод табачного производства
Технологические параметры обработки сточных вод табачного производства
Наименованиезагрязняющих веществ
Изменение концентрацийзагрязняющих веществ
Наименование параметра
Значение
Исходнаявода
послеэлектрохимическойобработки
после адсорбера
Производительность установки, м<sup>3</sup>/ч
5
Взвешенныевещества, мг/дм<sup>3</sup>
90
45
4
Температура воды, ᵒC
18 - 20
рН
6,5-7,2
Расход реагента NaCl, г/дм<sup>3</sup>
1,5
БПК<sub>полн., </sub>мг·О<sub>2</sub>/дм<sup>3</sup>
1670
178
12
Материал электродов:
катод
нержавеющая сталь
ХПК, мг·О<sub>2</sub>/дм<sup>3</sup>
2150
204
21
анод
ОРТА
Расстояние между электродами, мм
3,5
Жиры, мг/дм<sup>3</sup>
3,0
0,3
0,05
Толщина электродов, мм
4
Ионы аммония, мг/дм<sup>3</sup>
32,5
1,8
0,5
Время электрообработки t<sub>об.т.</sub>, мин
15
Анодная плотность тока i, A/дм<sup>2</sup>
3,5
Нефтепродукты, мг/дм<sup>3</sup>
0,5
0,07
0,03
*Режим эксплуатации
непрерывный
АПАВ, мг/дм<sup>3</sup>
21,8
0,9
0,2
Общий расход электроэнергии q,кВт·ч/м<sup>3</sup>
3
Фосфаты, мг/дм<sup>3</sup>
0,56
0,4
0,4
Железо (общ.), мг/дм<sup>3</sup>
0,2
0,09
0,02
Скорость фильтрацииV, м/ч
5
Сульфаты, мг/дм<sup>3</sup>
75
59
41
Высота фильтрующего слоя H, м
0,4
Активный хлор, мг/дм<sup>3</sup>
-
920
38
Габаритные размеры, мм
Хлориды, мг/дм<sup>3</sup>
59
48
1,2
Длина
ширина
высота
рН
6,7
6,9
6,9
1500
1500
2500