СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD OF PURIFYING WASTE WATER

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки воды от нефтепродуктов, жиров и взвешенных веществ.
Известен способ очистки сточных вод флотацией путем насыщения сточных вод воздухом или каким-либо растворенным в воде газом под давлением. При сбросе давления из сточной воды выделяется растворенный в ней воздух или какой-либо другой газ в виде пузырьков. При этом к пузырькам прилипают тонкодисперсные гидрофобные вещества и в виде комплексов частица-пузырек всплывают, образуя пенный слой, который содержит частицы загрязнений. Пенный слой самотеком или с помощью специального устройства периодически или непрерывно удаляется в шламосборник. Очищенная жидкость отводится из зоны, находящейся ниже образования флотокомплексов частица-пузырек /Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988, с. 60-76/ [1].
Недостатком известного способа является низкая скорость всплывания флотокомплексов «частица-пузырек», обусловленная малым размером пузырьков. Низкие значения скорости всплывания этих флотокомплексов приводят к тому, что часть из них следует за потоком отводимой очищаемой жидкости, что приводит к резкому снижению эффективности очистки.
Известен способ очистки сточных вод флотацией, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха и других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов «частица-пузырек». При этом диспергирование воздуха и других газов в воде происходит механическим путем, например эжектированием воздуха за счет движения потока жидкости со скоростью порядка 8…12 м/с или при всасывании в зоне пониженного давления при вращении потока жидкости с помощью мешалки (импеллера). Образующиеся за концами вращающихся лопастей мешалки газовые (воздушные) пузырьки контактируют с частицами загрязнений, что приводит в большинстве случаев к появлению флотокомплексов «частица-пузырек». При этом размер образующихся пузырьков составляет более 0,01 мм. При диспергировании воздуха или других газов с помощью мешалки происходит естественная коалесценция пузырьков, что приводит к существенному изменению их размеров, причем в зоне вращения мешалки (импеллера) размер пузырьков составляет порядка 0,01…0,5 мм и более, а в верхней зоне, где происходит отделение от воды и их переход в пенный слой, размер пузырьков достигает 1,0…10,0 мм и более. При этом очищенная от частиц загрязнений вода отводится из зоны всплывания флотокомплексов «частица-пузырек». /Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение. - М.: Химия, 1992, с. 44-46/ [2].
Недостатком данного способа является то, что в результате отводимый водный поток захватывает часть комплексов «частица-пузырек», а также отдельные частицы и пузырьки, не нагруженные частицами загрязнений, что приводит к снижению эффективности очистки сточных вод этим способом.
Известен способ очистки сточных вод путем последовательного отставания, флотации и фильтрования, причем флотацию проводят в режиме принудительной (искусственной) коалесценции микропузырьков путем добавления в сточную воду насыщенного раствора легкорастворимого в воде газа, например углекислого или сероводорода, а также размещения на пути движения пузырьков гидрофобной поверхности. Неуловленные в осветленной воде микропузырьки коалесцируют на входе в фильтрующую загрузку, состоящую из частиц угля и торфа, причем используют флотоконцентрат верхового торфа. Образующиеся на стадии флотации пенный продукт и фильтрования - пенный кек объединяют и направляют на разделение декантацией на легкую и тяжелую фракции и при этом последнюю возвращают на стадию отстаивания. /Патент RU №2108974, М. кл. C02F 1/24. Способ очистки сточных вод. // Ксенофонтов Б.С. Опубл. 20.04.1998 г./ [3].
Недостатком данного способа является то, что процесс флотации сопровождается добавлением к сточным водам водовоздушной смеси, для приготовления которой требуется привлечение дополнительного оборудования. Это влечет за собой увеличение эксплуатационных затрат и усложнение технологического процесса.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ очистки сточных вод от нефтепродуктов, включающий предварительную очистку и доочистку фильтрованием через слой неподвижного сорбента, где в качестве сорбента используется природный апатит. /Патент RU №2010008, М. кл. C02F 1/28. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. // Алексеев М.И., Светашова Е.С., Панов С.Н. Опубл. 30.03.1994 г. Бюл. №28/ [4], - принято за прототип.
Недостатком данного способа является относительно незначительная поглотительная способность адсорбционных систем (материалов), что предполагает краткосрочность их эксплуатации и сравнительное повышение расходов на их содержание.
Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении качества очистки сточных вод при минимальных эксплуатационных затратах на их очистку.
Технический результат - повышение эффективности способа очистки сточных вод от нефтепродуктов, жиров и взвешенных веществ, удешевление способа их очистки и максимальное использование возможностей очистных сооружений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном способе очистки сточных вод, включающем последовательную обработку воды путем механической очистки через песколовку, нефтеловушку-отстойник, флотатор и доочистки на сорбционном фильтре, особенностью которого является то, что воду дополнительно очищают на зернистом фильтре, при этом первоначально ее пропускают через песколовку, сочетающую в своей конструкции элементы тангенциальной и вертикальной песколовок, нефтеловушку-отстойник, дно которого имеет уклон от центра к периферии по направлению движения воды, что обеспечивает оседание осадков с последующим их удалением, затем очищаемую воду подвергают аэрации воздухом во флотаторе, который имеет цилиндрические перегородки, делящие его на зоны флотации и отстаивания сфлотированной воды, представленной конусным дном и трубопроводом для отвода осадков, что увеличивает эффект очистки за счет полноты прохождения процесса флотации и выпадения в осадок не выделившихся на предыдущих ступенях очистки загрязнений; после удаления загрязнений и осадков сфлотированную и отстоявшуюся воду пропускают через зернистый фильтр, где вода, двигаясь сверху вниз, проходит через него, затем делает поворот на 180 градусов, поднимается вверх до переливного отверстия, образованного перегородкой, установленной между зернистым и сорбционным фильтрами, и опускается вниз, затем поступает в сорбционный фильтр, где она поднимается снизу вверх, пока не достигнет патрубка для отвода очищенной воды, расположенного в верхней части сорбционного фильтра, при этом осадки с фильтров удаляют через патрубки для отвода осадков, расположенные в нижней части дна с уклонами каждого фильтра. В качестве загрузки зернистого фильтра используют дробленый керамзит, для промывки которого в верхней его части имеется патрубок. В качестве загрузки сорбционного фильтра используют активированный уголь.
На чертежах представлено:
На фиг. 1 изображена компоновка очистных сооружений (вид сбоку); приняты следующие обозначения: 1 - корпус устройства; 2 - песколовка; 3 - нефтеловушка-отстойник; 4 - флотатор-отстойник; 5 - зернистый фильтр; 6 - сорбционный фильтр; 7 - патрубок отвода очищенной воды; 8 - переливной трубопровод; 9 - флотационная камера; 10 - зона осветленной воды; 11 - отстойная зона; 12 - цилиндрическая перегородка; 13 - патрубок отвода осадка нефтеловушки-отстойника; 14 - трубопровод отвода плавающего осадка; 15 - трубопровод подачи воды на фильтровальный блок; 16 - перегородка, разделяющая фильтры; 17 - осадконакопительный лоток; 18 - лоток для сбора пены; 19 - патрубок сброса пены; 20 - перегородки для перетока жидкости; 21 - переливное отверстие; 22 - патрубок отвода осадка зернистого фильтра; 23 - патрубок отвода осадка сорбционного фильтра; 24 - карман; 25 - дисковый аэратор; 26 - компрессор; 28 - патрубок отвода осадка песколовки; 29 - патрубок отвода промывной воды зернистого фильтра;
На фиг. 2 - вид сверху (сечение А-А); приняты следующие обозначения: 2 - песколовка; 3 - нефтеловушка-отстойник; 4 - флотатор-отстойник; 8 - переливной трубопровод; 9 - флотационная камера; 10 - зона осветленной воды; 11 - отстойная зона; 12 - цилиндрическая перегородка; 18 - лоток для сбора пены; 19 - патрубок сброса пены; 25 - дисковый аэратор; 26 - компрессор; 27 - трубопровод подачи сточной воды;
На фиг. 3 изображен фильтровальный блок (сечение Б-Б); приняты следующие обозначения: 5 - зернистый фильтр; 6 - сорбционный фильтр; 16 - перегородка, разделяющая фильтры; 20 - перегородки для перетока жидкости; 22 - патрубок отвода осадка зернистого фильтра; 23 - патрубок отвода осадка сорбционного фильтра; 24 - карман;
На фиг. 4 изображена принципиальная технологическая схема очистки сточных вод; приняты следующие обозначения: 2 - песколовка; 3 - нефтеловушка-отстойник; 4 - флотатор-отстойник; 5 - зернистый фильтр; 6 - сорбционный фильтр; 7 - патрубок отвода очищенной воды; 27 - трубопровод подачи сточной воды.
Предложенный способ осуществляется следующим образом. Сточные воды по трубопроводу подачи сточной воды 27 самотеком поступают на блок первичной очистки, где последовательно проходят очистку на песколовке 2, оборудованной патрубком отвода осадка 28, нефтеловушке-отстойнике 3 и по переливному трубопроводу 8 из нефтеловушки-отстойника 3 подаются во флотационную камеру 9, в которую совместно с водой через дисковый аэратор 25 от компрессора 26 подается воздух; грубо- и мелкодисперсные вещества, растворенные в воде захватываются пузырьками воздуха и выносятся к поверхности очищаемой воды, где образуется пена, которая собирается в лотке для сбора пены 18 и отводится через патрубки отвода осадка нефтеловушки-отстойника 13. Сфлотированная вода из флотационной камеры 9 перетекает в отстойную зону 11, оборудованную цилиндрической перегородкой 12. В отстойной зоне 11 происходит полное выделение диспергированных в воде пузырьков воздуха после флотации, после чего вода перетекает в зону осветленной воды 10. Через трубопровод отвода плавающего осадка 14 осуществляется удаление осадка, выпадающего на дно флотатора-отстойника 4. Осветленная вода через трубопровод подачи воды отводится из блока первичной очистки и подается в нижний - фильтровальный - блок. Очищаемая вода подается на зернистый фильтр 5. Вода, двигаясь сверху вниз, проходит через зернистый фильтр 5, делает поворот на 180° и по карману 24, образованному перегородкой, разделяющей фильтры 16 и перегородкой для перетока жидкости 20, поднимается до переливного отверстия 21 и опускается ко дну конструкции, после чего снова меняет направление и проходит доочистку на сорбционном фильтре 6 при восходящем токе воды. Очищенная вода отводится через патрубок отвода очищенной воды 7. Промывка фильтровального блока осуществляется подачей промывной воды через патрубок 7 и отвод через патрубок отвода промывной воды зернистого фильтра 29. Выпавшие осадки после промывки зернистого и сорбционного фильтров отводятся соответственно через патрубок отвода осадка зернистого фильтра 22 и патрубок отвода осадка сорбционного фильтра 23.
Пример 1. Очистку поверхностных сточных вод с концентрацией взвешенных веществ 1832 мг/л, нефтепродуктов 151,5 мг/л, железа (общего) 1,56 мг/л. В результате очистки поверхностного стока по предлагаемому способу получили осветленную воду с концентрацией взвешенных веществ 16,49 мг/л, нефтепродуктов 4,53 мг/л, железа (общего) 0,34 мг/л.
Пример 2. Очистку поверхностных сточных вод с концентрацией взвешенных веществ 2030,0 мг/л, нефтепродуктов 77,0 мг/л, железа (общего) 1,24 мг/л. В результате очистки поверхностного стока по предлагаемому способу получили осветленную воду с концентрацией взвешенных веществ 18,27 мг/л, нефтепродуктов 2,3 мг/л, железа (общего) 0,27 мг/л.
Пример 3. Очистку поверхностных сточных вод с концентрацией взвешенных веществ 1756,0 мг/л, нефтепродуктов 31,6 мг/л, железа (общего) 1,29 мг/л. В результате очистки поверхностного стока по предлагаемому способу получили осветленную воду с концентрацией взвешенных веществ 15,8 мг/л, нефтепродуктов 0,95 мг/л, железа (общего) 0,28 мг/л.
Заявленное изобретение при его использовании позволит повысить скорость, эффективность и качество очистки за счет двойного фильтрования очищаемой воды: зернистым фильтром и сорбционным.
Компактность предложенной установки для очистки сточных вод позволяет значительно сократить занимаемую ею производственную площадь, тем самым расширяет возможности для ее использования.
Источники информации
1. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988, с. 60-76.
2. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение. - М.: Химия, 1992, с. 44-46.
3. Патент RU №2108974, М. кл. C02F 1/24. Способ очистки сточных вод. // Ксенофонтов Б.С. Опубл. 20.04.1998 г.
4. Патент RU №2010008, М. кл. C02F 1/28. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. // Алексеев М.И., Светашова Е.С., Панов С.Н. Опубл. 30.03.1994 г. Бюл. №28.