УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ

Полезная модель относится к области очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением, а, более конкретно, к глубокой чистке сточных вод от широкого класса органических веществ - хлорорганических соединений и активных субстанций лекарственных препаратов, в том числе антибиотиков, присутствующих в сточных водах предприятий химической и химико-фармацевтической промышленности.
Известна установка для очистки сточных вод от органических веществ ультрафиолетовым облучением, состоящая из корпуса с расположенным в нем каналом, по которому пропускают поток очищаемой воды. Корпус оснащен источником УФ-излучения - одной или несколькими УФ-лампами высокого давления, расположенными параллельно потоку движения воды в канале (см. международную заявку WO №2004046038А1, МПК C02F 1/72, с приоритетом DK 20.11.2003 г., опубл. ИСМ, вып.38, №6, 2005 г.)
Недостатком известной установки является невысокая степень очистки от органических веществ, обусловленная отсутствием узла предварительной очистки от взвешенных веществ, присутствие которых в количестве более 10 мг/л при обработке УФ-облучением снижает интенсивность УФ-излучения за счет рассеивания и поглощения света, большие энергозатраты, обусловленные применением мощных (до 10 кВт) газоразрядных УФ-ламп высокого давления с низким коэффициентом преобразования подводимой электроэнергии (5-10%) в области коротковолнового излучения, а так же отсутствие циркуляционного контура, обеспечивающего высокую
степень очистки воды от органических соединений за счет достижения необходимой энергетической дозы облучения.
Известна установка для очистки воды от органических веществ УФ-облучением, состоящая из вертикального цилиндрического корпуса, оснащенного расположенным в нижней части корпуса патрубком ввода очищаемой воды и расположенным в верхней части корпуса диаметральным патрубком вывода очищенной воды. Внутри корпуса расположен вертикальный спиральный канал, обеспечивающий турбулентность потока обрабатываемой воды, и источник УФ-излучения; причем расстояние от последнего до обрабатываемой воды должно составлять не более 10 мм (см. патент JP №3576474 В2, МПК C02F 1/78, C02F 1/46, С02F 1/72, приоритет 16.10.2000 г., опубл. ИСМ, вып.38, №10, 2005 г.).
Недостатком известной установки является сложность конструкции, обусловленная наличием спирального канала, отсутствие узла предварительной очистки от взвешенных веществ, наличие которых в количестве более 10 мг/л снижает интенсивность УФ-излучения, а так же отсутствие циркуляционного контура, обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод от органических веществ за счет достижения необходимой энергетической дозы облучения.
Известна установка для очистки воды от органических веществ ультрафиолетовым облучением, состоящая из камеры смешения, оснащенной патрубками подачи очищаемой и вывода очищенной воды, и трубопроводами подачи кислой или щелочной воды, полученной электролизом. За камерой смешения размещена камера УФ-облучения содержащихся в воде органических веществ на длине волны 185 нм, сообщенная с реактором, в котором осуществляется обработка промежуточных продуктов деструкции органических веществ за счет подачи кислой или щелочной воды (см. патент JP
№3688651 В2, МПК С02F 1/32, приоритет 28.103.2002 г., опубл. ИСМ, вып.38, №8, 2006 г.).
р.з.
3
Недостатком известной установки является отсутствие возможности очистки сточных вод от широкого класса органических веществ, поглощающих ультрафиолет в области коротковолнового УФ-излучения в диапазоне длин волн 200-300 нм, а также необходимость строгого контроля за содержанием в воздухе рабочей зоны установки высокотоксичного озона (ПДК=0,1 мг/м), который образуется при использовании источников УФ-излучения, в спектре которых содержится линия 185 нм.
Известна установка для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из узла предварительной обработки - электролизной камеры, сообщенной с горизонтальной камерой, снабженной фильтрами и расположенными за ними по ходу потока носителями фотохимического катализатора и ультрафиолетовыми лампами. Установка оснащена патрубками для ввода очищаемой и вывода очищенной воды и циркуляционным трубопроводом между горизонтальной камерой и узлом предварительной обработки, в котором циркуляция воды осуществляется насосом, расположенным в электролизной камере (см. международную заявку WO №2004110937 А1, МПК С02F 1/32, С02F 1/46, C02F 1/72, с приоритетом JP 24.03.2004 г., опубл. ИСМ, вып.38, №12, 2005 г.).
Недостатком известной установки является:
- отсутствие возможности глубокой очистки сточных вод от широкого класса органических веществ, в частности хлорорганических соединений (пестицидов) и активных субстанций лекарственных препаратов (антибиотиков и др.), присутствующих в сточных водах предприятий химической и химико-фармацевтической
промышленности, и мелкодисперсных примесей (взвешенных веществ) минерального и органического происхождения, которые выносятся с очищенной водой из камеры предварительной обработки;
- высокая энергоемкость процесса.
Первый недостаток обусловлен возможным присутствием в очищаемой воде значительного количества взвешенных веществ -10 мг/л и более, снижающих энергетическую дозу облучения за счет рассеивания и поглощения ультрафиолета, а второй - наличием узла предварительной обработки - камеры электролизной очистки воды от неорганических (минеральных) веществ, куда по циркуляционному трубопроводу повторно на доочистку направляется очищенная вода, а также необходимостью применения больших доз УФ-облучения.
Техническим результатом заявляемой установки для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ является расширение диапазона удаляемых трудноразлагаемых органических веществ, при одновременном повышении степени очистки до экологически безопасного уровня и снижение энергоемкости процесса.
Технический результат достигается тем, что в установке для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением, включающей узел предварительной обработки, механический фильтр, камеру ультрафиолетового облучения, циркуляционный трубопровод и патрубки для ввода очищаемой воды и вывода очищенной воды, узел предварительной обработки состоит из отстойника-осветлителя со встроенной камерой смешения - хлопьеобразования с патрубками введения реагентов, сообщенного с емкостью осветленной воды, при этом емкость осветленной воды последовательно соединена циркуляционным трубопроводом с насосом, механическим фильтром, эжектором для введения окислителей и катализаторов, камерой УФ-облучения и
сорбционным фильтром, соединенным, в свою очередь, с емкостью осветленной воды, причем патрубок вывода очищенной воды установлен на циркуляционном трубопроводе после сорбционного фильтра.
На чертеже представлена установка для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением.
Установка для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением состоит из: отстойника-осветлителя 1 со встроенной камерой смешения-хлопьеобразования 2, снабженной патрубком введения очищаемой воды 3 и патрубками введения реагентов 4; отстойник-осветлитель 1 сообщен с емкостью осветленной воды 5, которая последовательно соединена циркуляционным трубопроводом 6 с насосом 7, механическим фильтром 8, эжектором для подачи окислителей и катализаторов 9, камерой УФ-облучения 10 и сорбционным фильтром 11, соединенным, в свою очередь, с емкостью осветленной воды 5; при этом патрубок для вывода очищенной воды 12 установлен на циркуляционном трубопроводе 6 после сорбционного фильтра 11.
Установка для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением работает следующим образом:
Очищаемую сточную воду, представляющую собой сложную многокомпонентную систему, содержащую 639,8 мг/л органических и минеральные веществ в различном фазово-дисперсном состоянии, в том числе 47 мг/л водорастворимых антибиотиков цефалоспоринового ряда (цефазолина и цефотаксима), 10 мг/л крахмала, 1,8 мг/л анионоактивных СПАВ и 480 мг/л различных минеральных веществ, из них 53 мг/л нерастворимых в виде мелкодисперсной взвеси (тальк, стеараты кальция и магния, кремния диоксид и др.), подают в узел
предварительной обработки - отстойник-осветлитель 1 со встроенной камерой смешения-хлопьеобразования 2 через патрубок 3. В камере смешения-хлопьеобразования 2 происходит реагентная обработка очищаемой воды и последующий процесс хлопьеобразования скоагулированных примесей минерального и органического происхождения, присутствующих в воде в виде коллоидных и взвешенных частиц. После выделения скоагулированных хлопьев в осадок в отстойнике-осветлителе 1, осветленная вода с остаточным содержанием взвешенных веществ не более 15 мг/л самотеком поступает в емкость осветленной воды 5, а осадок направляют на утилизацию. Из емкости осветленной воды 5 последняя насосом 7 по циркуляционному трубопроводу 6 подается в механический фильтр 8, где происходит ее доочистка от мелкодисперсных примесей до остаточного содержания 2-3 мг/л, что способствует повышению эффективности очистки за счет снижения рассеивания ультрафиолета. Далее в очищенную от механических и коллоидных примесей воду при помощи эжектора 9 вводят фотохимические окислители, например, пероксид водорода, и гомогенные катализаторы, применяемые для активации фотолиза растворенных органических соединений, а так же снижения энергетической дозы УФ-облучения.
Обработанную вышеуказанным способом воду подают в камеру УФ-облучения 10, в которой происходит фотохимическая деструкция трудноразлагаемых органических соединений, в данном случае цефазолина и цефотаксима. С целью удаления промежуточных продуктов деструкции обработанная УФ-облучением вода поступает в сорбционный фильтр 11, после которого по циркуляционному трубопроводу 6 возвращается в емкость осветленной воды 5.
Циркуляция очищаемой воды в циркуляционном контуре установки осуществляется в течение определенного промежутка времени, которое задается таймером (на чертеже не показан),
определяется дозой УФ-облучения, необходимой для осуществления глубокой фотохимической деструкции органических веществ.
В случае очистки воды с низкой концентрацией органических веществ после камеры УФ-облучения ее можно направить на сброс непосредственно после сорбционного фильтра.
Очищенная от органических и минеральных веществ вода с остаточным содержанием антибиотиков и взвешенных веществ на уровне ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения выводится через патрубок для вывода очищенной воды 12, установленный на циркуляционном трубопроводе 6 после сорбционного фильтра 11.
Предложенная установка для очистки сточных вод от органических и минеральных веществ ультрафиолетовым облучением по сравнению с известной обеспечивает:
расширение диапазона удаляемых трудноразлагаемых органических веществ (хлорорганических пестицидов, антибиотиков цефалоспоринового ряда и др.) при одновременном повышении степени очистки от них с 92% до 99,998% в заявляемой установке, что соответствует экологически безопасному уровню - ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения;
повышение степени очистки от мелкодисперсных примесей (взвешенных веществ) минерального и органического происхождения в 5-6 раз, поскольку по воспроизведенным данным остаточное содержание взвешенных веществ в известной установке составляет не менее 10 мг/л при содержании в очищаемой воде 50-60 мг/л;
3
2
2
снижение энергоемкости процесса с 2,7 до 0,3 кВт·ч/м (в установках одной и той же производительности), обусловленное заменой узла предварительной электролизной обработки воды узлом осветления, а также снижением дозы УФ-облучения с 4,5 Дж/см до 0,9 Дж/см за счет введения окислителей и катализаторов.