Способ очистки стоков различного происхождения
METHOD OF TREATING WASTES OF DIFFERENT ORIGIN

Изобретение относится к технологии очистки хозяйственно-бытовых стоков, стоков различных промышленных производств для оборотного водоснабжения и до требований сброса в водоём рыбохозяйственного назначения.
Известен документ RU 2151104 C1, опубликованный 20.06.2000, из которого известен способ очистки воды, в котором воду обрабатывают в камерах устройства, расположенных по ходу движения очищенной воды. В первой и третьей камерах размещена электромагнитная система из нерастворимых и неизолированных плоских электродов, выполненных в виде П-образных зигзагов, в пространстве которых перпендикулярно установлены плоские электроды, образующие соленоид. Такое конструктивное выполнение обеспечивает обработку воды активирующе-электродеструктивным воздействием в комплексных электрических и электромагнитных полях, взаимопересекающихся в пространстве под углом друг к другу и с различным по величине градиентом напряженности результирующих электромагнитных полей. Во второй камере обработку воды осуществляют в электрокоагуляторе с растворимыми электродами с прорезями и с изменяющейся полярностью на катоде и аноде. Приложенный потенциал на электродах электрокоагулятора равен потенциалу на клеммах нерастворимых и неизолированных электродов первой и третьей камер.
Недостатком известного аналога является низкая производительность способа и малоэффективная обработка воды.
Техническим результатом является возможность способа достигать полной безопасности работы без сброса в канализацию каких-либо отходов от всей схемы.
Технически результат достигается за счёт способа очистки стоков различного происхождения, в котором грубо первично очищенные стоки подвергаются вакуумно-гравитационно-эжекторной обработке с одновременной подачей реагента, многоступенчатой первичной электрокоагуляционной обработкой с соотношением циркуляции возврата на повторную электрообработку 6-7:1 флотационную обработку, обработку в камере взвешенного слоя с соотношением высоты камеры к её площади, равным 1,62, первичное осветление в камере осветления с лабиринтом и вертикально установленными тонкослойными модулями, вторичное осветление в камере с двумя секциями и горизонтально установленными тонкослойными модулями с отношением количества нисходящего потока к восходящему равным 0,72 первично электрообработанные и дважды осветлённые стоки поступают на вторую ступень электрокоагуляционной обработки затем в камеру взвешенного слоя с соотношением
высоты к площади, равным 1,62, тонкослойное отстаивание в камере с горизонтально установленными тонкослойными модулями с соотношением нисходящего потока и восходящего, равным 0,72 осветлённые стоки следуют на самопромывающийся фильтрующей загрузкой из вспененного полистирола фракции №4 или №5, затем отфильтрованная вода подаётся в регулирующую ёмкость, а промывная вода отводится в ёмкость промывной воды и осадка, при этом отводится накопившийся осадок от осветлителей первой и второй ступени электрообработки и осветления, при этом осадок и промывная вода подаются в ёмкость уплотнения осадка, также туда подаётся раствор флокулянта, уплотнённый осадок подаётся на фильтр-пресс, а декантированная отстоянная вода возвращается на повторную очистку, при этом обезвоженный осадок отводится в контейнер для временного складирования накопившегося осадка.
На фиг. 1 приведена технологическая схема очистки стоков различного происхождения: хозяйственно-бытовых, промышленных различных производств, ливневых стоков. Поскольку стоки формируются, как правило, без какого-либо регулирования, а технологическая схема очистки всегда предусматривает регулируемую подачу стоков на очистку, то схема предусматривает накопительно-регулирующую ёмкость – поз. 1, из которой стоки направляются на поз. 2 – узел грубой очистки от механических примесей. Устройство поз. 2 может представлять собой механическую решётку различной конструкции с размером ячейки, задерживающей сетки от 0,25 до 3,0 мм. Стоки после механической очистки направляются на поз. 3, а крупные механические примеси отводятся в контейнер – поз. 24. Устройство поз.3 предназначено для глубокого окисления и удаления из состава стоков летучих примесей. Рабочая среда в поз. 3 подаётся по трубе снизу вверх по оси вращения на четыре или более форсунки, которые вращаются. Стоки в свою очередь под действием гравитационных сил переходят в мелкодисперсное состояние. Кроме этого перед поз. 3 для стабилизации величины рН, равной 7,2-7,5, в стоки дозируется, при помощи дозирующих устройств поз. 21 и поз. 22 реагент гидроксохлорид алюминия или оксихлорид алюминия или иной аналогичной природы реагент и раствор щёлочи NaOH или КОН. Дозирование реагентов повышает в поле гравитационных сил скорость взаимодействия с водой введённых реагентов, а также повышает электропроводность воды при работе многоступенчатого электролизера. От поз. 3 стоки подаются на поз. 4 - блок комплексной многоступенчатой электрообработки. Блок поз. 4 устроен таким образом, что вода из каждой секции перетекает в следующую секцию, при этом проходит через узел электромагнитной системы, подключённой совместно к системе растворимых электродов, что позволяет ускорить процесс коагуляции загрязнений с активным хлопьеобразованием, а также снизить процесс
пассивации, протекающий на поверхности растворимых электродов. Секции растворимых электродов - поз. 4 подключены к источнику постоянного тока, который имеет функции поддержания тока в заданном режиме. Количество секций поз. 4 определяется из условий сложности состава исходных стоков и содержит не менее двух секций. Также для увеличения скорости коагуляции часть объёма, проходящего через поз. 4, подаваемых стоков возвращается обратно в ёмкость эжектирования - поз. 3. Что касается работы поз. 4, то в зависимости от качества стоков данный блок – поз. 4 может работать в режиме электрофлотации с электродами из алюминия или железа. В этом случае он комплектуется флотатором – поз. 5 совместно с узлом удаления флотошлама и контейнером – поз. 23 для его накопления. Электрофлотатор применим при высоких концентрациях органических соединений различной природы, в том числе нефтепродуктов и жиров. Соотношение объёмов стоков, проходящих через поз. 4, и поступающего объёма на поз. 5 необходимо поддерживать 7:1. Это соотношение позволяет обеспечивать высокую степень флотации и коагуляции загрязнений, а также устранения процесса пассивации электродов.
Последующий узел схемы поз. 6 - это камера взвешенного слоя, в которой скорость восходящего потока и скорость осаждения под действием гравитационных сил образовавшихся хлопьев будут незначительно отличаться, т. е. скорость восходящего потока чуть превышает скорость осаждения созревших укрупненных хлопьев - это условие образования взвешенного слоя, что позволяет максимально полно образовавшимися хлопьями сорбировать из объёма воды загрязнения.
Поз. 5, поз. 6 и поз.7 являются одним конструктивным узлом, причём узлы поз. 6 и поз. 7 являются составными узлами осветлителя и максимально конструктивно разделены друг от друга, что позволяет поз.6 и поз. 7 работать самостоятельно, максимально не связанно со смежными узлами. Что очень важно, удаление накопившегося осадка из поз. 7 из тонкослойных модулей не влияет на стабильную работу поз. 6, и наоборот, сброс осадка из поз. 6 не оказывает влияния на работу поз. 7. В традиционно применяемых отстойниках-осветлителях подобного не достигается. Благодаря этому, в новом решении сбрасывается очень небольшой объём уплотнённого осадка, а не объём всего осветлителя, как в классической схеме. Кроме того поз. 6 – камера взвешенного слоя работает максимально с самой высокой эффективностью при соотношении высоты к площади, равной 1,62, т. е. соблюдается принцип золотого сечения. При увеличении производительности по стокам и соблюдении приведённого выше соотношения достигается высокий эффект на 85% осветления при габаритах осветлителя значительно меньше классической схемы. Поз. 7 – камера тонкослойного отстаивания разделена в
плане на три концентрические секции, образующие как бы три лабиринта, в которых через определённое расстояние устанавливаются вертикально тонкослойные модули, изготовленные из поликарбоната. Причём количество вертикально установленных тонкослойных модулей в каждом лабиринте, начиная от центра, удваивается. Поток стоков с большим содержанием образовавшихся хлопьев, проходя горизонтально по лабиринту с установленными в них вертикально тонкослойными модулями, ступень за ступенью освобождается от объёма взвеси. Причём в каждом из трёх лабиринтов поток очищаемых стоков делится пополам, что в два раза снижает скорость движения потока и прохождения его через ступени тонкослойных модулей, что в свою очередь увеличивает степень очистки – осветления стоков. Из поз. 7 – камеры тонкослойного отстаивания сбрасывается по определённому алгоритму объем уплотнённого осадка с нижней части поз. 7, что составляет 25% от общего объёма поз. 6. и поз. 7 вместе взятых, т.к. поз. 6 и поз. 7 являются составными частями осветлителя. В классической схеме осветления сбрасывается накопившийся осадок вместе со всем объёмом осветлителя, что очень неэкономично. Причём классический осветлитель для сброса осадка выводится из работы на время технологического цикла сброса осадка, а значит, параллельно работающие осветлители вынужденно переходят на форсированный режим. Новый предложенный осветлитель отличается тем, что поз. 6 – камера взвешенного слоя осветлителя работает постоянно, что не требует технологической остановки всего осветлителя на время сброса осадка из поз. 7 и, как следствие, параллельно работающие осветлители не переходят на форсированный режим работы, а работают в прежнем режиме. Режим работы осветлителей остаётся стабильным, поскольку поз. 6 и поз. 7 конструктивно независимы друг от друга, хотя являются узлами осветлителя. Данная технологическая схема нового осветлителя позволяет без больших капитальных затрат реконструировать существующие, классического типа, горизонтальные и вертикальные отстойники.
В способе очистки стоков различного происхождения грубо механически первично очищенные стоки подвергаются вакуумно-гравитационно-эжекторной обработке (вакуум образуется за счет резкого сброса давления на выходе из форсунок вращающихся эжекторов) с одновременной подачей реагента, многоступенчатой (с прохождением не менее четырёх ступеней) первичной электрокоагуляционной обработке с соотношением циркуляции возврата на повторную электрообработку 7:1, флотационной обработке, обработке в камере взвешенного слоя с соотношением высоты камеры к её площади, равным 1,62, первичному осветлению в камере осветления с лабиринтом из вертикально установленными тонкослойными модулями, вторичному тонкослойному осветлению в камере с двумя секциями, горизонтально установленными тонкослойными модулями,
подаче первично электрообработанных и дважды осветлённых стоков на вторую ступень многоступенчатой электрокоагуляционной обработки, затем в камеру взвешенного слоя с соотношением высоты к площади равным 1,62, тонкослойному отстаиванию в камере с горизонтально установленными тонкослойными модулями, последующей подаче осветлённых стоков на самопромывающийся фильтр с фильтрующей загрузкой из вспененного полистирола фракции №4 или №5, подаче отфильтрованной воды в регулирующую ёмкость, отводу промывной воды и осадка в ёмкость промывной воды и осадка, перекачке осадка и промывной воды в ёмкость уплотнения осадка, с подачей туда раствора флокулянта, подаче уплотнённого осадка на фильтр-пресс, возврату декантированной отстоянной воды на повторную очистку, отводу обезвоженного осадка в контейнер для временного складирования накопившегося осадка.
Первично осветлённые на 50% стоки от поз. 7 (первая ступень осветления) поступают на поз. 8 (вторая ступень осветления). Ступень тонкослойного доотстаивания поз. 8 в технологической схеме осветления дана для более полного на 70% освобождения от объёма взвеси, но уже в нисходяще-восходящем режиме тонкослойного отстаивания. Образовавшийся осадок на тонкослойных модулях в поз. 8 осаждается в нижнюю часть, а затем по определённому алгоритму, по мере накопления, осадок сбрасывается в ёмкость промывной воды и осадка поз. 16. Дважды осветлённые стоки поступают в регулирующую ёмкость поз. 9. Из поз. 9 осветлённые стоки поступают на поз. 10 – блок многосекционной электрохимической обработки второй ступени очистки. Поз. 10 конструктивно и технологически принята аналогично поз. 4, также и технологический режим работы поз. 10 - 12 приняты аналогично работе поз. 4. 6,7 за исключением того, что камера тонкослойного отстаивания в поз. 12 выполнена на базе горизонтально установленных тонкослойных модулей в отличие от лабиринтов в поз. 7 . Осветлённая на 95% вода от поз. 12 следует на поз. 13 - самопромывающийся фильтр с лёгкой фильтрующей загрузкой из вспененного полистирола фракции 4 или 5. Фильтры с загрузкой из вспененного полистирола при очистке различных стоков показали наиболее высокую эффективность по многим показателям по сравнению с фильтрами с тяжелым типом загрузки. Отфильтрованная вода подаётся в поз. 14 – регулирующую ёмкость, а промывная вода от поз. 13 отводится в поз. 16 - ёмкость промывной воды и осадка. Также в поз. 16 отводится накопившийся осадок от осветлителей. Очищенные на 99% стоки от поз. 14 через поз. 15 – бактерицидную установку подаётся на выход и далее по назначению. Осадок и промывная вода от поз. 16 подаётся на поз. 17 – ёмкость уплотнения осадка. В эту же ёмкость (поз. 17) подаётся раствор флокулянта от поз. 20 для более эффективного уплотнения осадка. Уплотнённый осадок из поз. 17 подаётся на поз.
18 – фильтр-пресс, а декантированная отстоянная вода от поз. 17 и поз. 18 возвращается на поз. 4 на повторную очистку. Обезвоженный осадок отводится в поз. 19 – контейнер для временного складирования накопившегося осадка. Такая схема охватывает полный цикл всей очистки не только исходных стоков, но и очистку и обезвоживание образовавшегося осадка от работы всей схемы. В свете вступивших в силу с 01.01.2019 г. поправок №416-ФЗ 07.12.2011 «О водоснабжении и водоотведении», схема предлагает глубокую очистку стоков, а также схему обезвоживания осадка. Глубоко очищенные стоки могут повторно направляться для повторного использования в производственной деятельности предприятий или отводиться в водоисточники рыбохозяйственного назначения. Кроме этого глубоко очищенные стоки могут применяться для подпитки котлов. Длительный опыт применения электрообработанной воды, более 20 лет, для подпитки котлов предприятия показал полное отсутствие на протяжении этого срока процессов отложения накипи в котлах. Это позволило предприятию отказаться от монтажа дополнительного водоочистного комплекса по подготовке котловой воды с особыми требованиями к ней.