УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Полезная модель относится к области химико-физической или биологической очистки сточных вод от органических соединений с использованием мембранной сепарации, а, более конкретно, к установкам для очистки сточных вод, оснащенных мембранным сепарационным модулем.
Известна установка для биологической очистки сточных вод, состоящая из биореактора ULTRAFOR 1, оснащенного трубопроводом подачи очищаемой воды, системой аэрации, погружным мембранным фильтром и средством отвода из него очищенной воды (см. DEGREMONT, Технический справочник по обработке воды, второе издание, Водоканал, Санкт-Петербург, 2007 г., т.2. стр.917).
Недостатком известной установки является снижение ее производительности из-за образования на поверхности мембран осадка коллоидной структуры, что влечет за собой необходимость создания дополнительного узла реагентной очистки мембран.
Известна установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений, состоящая из биологического реактора, оснащенного аэрирующим устройством, мембранным сепарационным модулем, расположенным над ним, и устройством для отвода очищенной воды из последнего. Установка оснащена лопастной мешалкой, смонтированной над мембранным модулем для измельчения воздушных пузырьков, поступающих в эту зону (см. патент JP №3807499, МПК C02F 3/12 с приоритетом от 05.02.2003 г., опубл. 08.08.2007 г.).
Недостатком известной установки является недостаточно высокая степень очистки из-за низкой концентрации активного ила и плохого массообмена, неэффективное использование кислорода, невысокая производительность установки.
Известна установка для биологической очистки сточных вод, состоящая из биореактора, оснащенного слоем фильтрующего материала с коэффициентом пористости не ниже 80% и плотности - ниже 1, расположенной под ним камерой отфильтрованной воды с размещенным в ней мембранным сепарационным модулем; последний имеет устройство отвода очищенной воды. Под мембранным модулем смонтировано аэрирующее устройство.(см. патент JP №3450877, МПК ?C02F 3/06 с приоритетом от 28.04.1993 г., опубл. 09.09.2004 г.).
Недостатком известной установки является недостаточно высокая степень очистки от органических соединений из-за плохого массообмена и зашламления загрузки.
Известна установка для очистки сточных вод от органических соединений, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из «закрытого» реактора, оснащенного мембранным сепарационным модулем, псевдоожиженным слоем порошкообразного активированного угля - ПАУ или катализатора, расположенного под ним, устройства для подачи газа - окислителя, например, озона или кислорода, выполненного в виде трубки Вентури или гидроинжектора для обеспечения мелкопузырчатой аэрации и ориентированного фронтально по отношению к псевдоожиженному слою ПАУ.
Реактор оснащен также вентиляционным каналом, размещенным над мембранным модулем, рециркуляционными трубопроводами для воды и газа (с соответствующими насосами), размещенными между верхней и нижней частью реактора, по обеим его сторонам, патрубком для ввода воды у днища реактора и
устройства для выпуска воды из сепарационного модуля реактора.(см.3аявку на изобретение RU №2006118297/15, МПК C02F 1/44(2006.01) с приоритетом FR 30.10.2003 г., PCT/WO 26.05.2005 г., опубл. 20.12.2007 г.)
Недостатками известного устройства являются:
- невысокая эффективность очистки, обусловленная неизбежностью забивания погружных мембран, находящихся в реакторе, где осуществляется весь процесс очистки,
- отсутствием в установке средства выведения продуктов окисления, что способствует их накоплению в реакционном объеме и усугубляет процесс забивания мембран,
- фронтальным расположением устройства для впуска и распределения газа - окислителя в виде мелких пузырьков по отношению к псевдоожиженному слою адсорбента, приводящем к тому, что в процессе контактирования последнего с газом-окислителем теряется окислительная активность газа и процесс окисления проходит неполностью, а также ухудшается процесс очистки мембран,
- невысокая производительность установки - как результат вышеперечисленных недостатков.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности очистки, повышение производительности установки.
Технический результат достигается тем, что в установке для очистки сточных вод от органических соединений, содержащей реактор, оснащенный псевдоожиженным слоем со средством его поддержания и патрубком для ввода очищаемой воды, включающей мембранный сепарационный модуль с мембранами из органического материала, патрубок для выпуска очищенной воды из него,
устройство для подачи и распределения газа, рециркуляционный трубопровод сточных вод,
мембранный сепарационный модуль размещен в открытой сепарационной камере, гидравлически сообщенной с открытым реактором и оснащенной
эрлифтным устройством подачи и распределения газа-окислителя, расположенным по периферии относительно мембранного модуля над днищем камеры, на расстоянии 1/4-1/3 ее высоты и выполненным в виде трубчатого распределителя с перфорацией диаметром 2,0-3,0 мм, обращенной вверх,
дисковым распределителем газа-окислителя с диаметром отверстий равным 4,5-5,0 мм, ориентированным фронтально по отношению к сепарационному модулю,
рециркуляционный трубопровод сточных вод размещен между верхней частью открытой мембранной сепарационной камеры и верхней частью открытого реактора,
трубопровод подачи воды в мембранную сепарационную камеру с впускным патрубком - у ее днища,
средство для выпуска загрязнений в виде обратного конуса размещено напротив впускного патрубка; при этом установка оборудована общей системой подачи газа-окислителя.
На чертеже представлена установка для очистки сточных вод от органических соединений.
Установка для очистки сточных вод от органических соединений состоит из:
открытого реактора 1, оснащенного псевдоожиженным слоем ПАУ 2 со средством его поддержания - аэрационной системой 3, патрубком для ввода очищаемой воды 4, открытой мембранной сепарационной камеры 5, гидравлически сообщенной с реактором 1.
В сепарационной камере 5 размещен мембранный модуль 6 с половолоконными мембранами 7. Мембранная сепарационная камера 5 оснащена: эрлифтным устройством подачи и распределения газа-окислителя 8, расположенным по периферии относительно мембранного модуля 6 над днищем 9 мембранной сепарационной камеры 5, на расстоянии 1/4-1/3 ее высоты и выполненным в виде трубчатого перфорированного распределителя 10 с перфорацией 2,0-3,0 мм, обращенной вверх; дисковым распределителем газа-окислителя 11 с диаметром отверстий равным 4,5-5,0 мм ориентированным фронтально по отношению к сепарационному модулю 6.
Рециркуляционный трубопровод предварительно очищенных сточных вод 12 размещен между верхней частью открытой мембранной сепарационной камеры 5 и верхней частью открытого реактора 1, а трубопровод подачи воды в мембранную сепарационную камеру 5 из реактора 1 с впускным патрубком 13 размещен у днища 9 камеры 5.
Мембранная сепарационная камера 5 оснащена патрубком для выпуска очищенной воды 14 из мембранного сепарационного модуля 6, средством для выпуска загрязнений 15, выполненным в виде обратного конуса, размещенным напротив впускного патрубка 13. Установка для очистки сточных вод от органических соединений оборудована общей системой подачи газа-окислителя 16.
Установка для очистки сточных вод от органических соединений работает следующим образом:
очищаемые сточные воды, содержащие органические соединения, в том числе трудноокисляемые, через патрубок для ввода 4 подают в открытый реактор 1 с псевдоожиженным слоем ПАУ 2 и средством его поддержания - аэрационной системой 3. Вода, насыщенная газом-окислителем из открытой мембранной
сепарационной камеры 5 поступает по рециркуляционному трубопроводу 12 в открытый реактор 1, в котором происходит процесс окисления органических соединений за счет газа-окислителя, поступающего как по рециркуляционному трубопроводу 12 из мембранной сепарационной камеры 5, так и из системы аэрации 3. В результате органические соединения сорбируются и окисляются на поверхности ПАУ. Предварительно очищенная в открытом реакторе 1 вода поступает из нижней части реактора 1 по трубопроводу с впускным патрубком 13, размещенным у днища 9 мембранной сепарационной камеры 5 в мембранную сепарационную камеру 5. Туда же подают газ-окислитель через эрлифтное устройство его подачи и распределения 8, расположенное по периферии относительно мембранного модуля 6 над днищем 9 мембранной сепарационной камеры 5 на расстоянии 1/4-1/3 от ее высоты, выполненное в виде трубчатого распределителя с перфорацией диаметром 2,0-3,0 мм, обращенной вверх.
Периферийное расположение эрлифтного устройства подачи и распределения газа-окислителя обеспечивает равномерное распределение газа-окислителя по всему сечению мембранной сепарационной камеры, а обращение перфорации вверх усиливает эрлифтный эффект. Вышеуказанный размер перфорации обеспечивает соответствующий размер пузырьков газа для большего насыщения газом очищаемой воды. Уменьшение размера пузырьков приводит к неоправданному удорожанию процесса очистки. Вышеуказанные размеры отверстий трубчатого распределителя и высота расположения распределительного эрлифтного устройства являются преимущественными для создания эрлифтного эффекта, благодаря которому по трубопроводу 12 осуществляется рециркуляция смеси очищаемой воды и ПАУ из мембранной сепарационной камеры 5 в реактор 1.
Через дисковый распределитель газа-окислителя 11 с диаметром отверстий 4,5-5,0 мм, ориентированный фронтально по отношению к сепарационному мембранному модулю 6 подают газ-окислитель, способствующий процессу окисления в сепарационной мембранной камере 5 и эффективному процессу очистки поверхности мембран; крупные пузырьки по сравнению с мелкими обладают необходимой энергией для «сбивания» загрязнений с поверхности мембран.
Полученная вода поступает в мембранный модуль 6, где на поверхности половолоконных мембран 7 идет разделение на очищенную воду, смесь ПАУ и минеральных загрязнений.
Очищенную воду отводят из мембранного модуля 6 посредством патрубка для выпуска очищенной воды 14.
Смесь ПАУ и минеральных загрязнений выводится из установки с помощью средства для сбора и выпуска загрязнений в виде обратного конуса с патрубком для выпуска 15, расположенным напротив впускного патрубка 13. Газ-окислитель к аэрационной системе 3, к эрлифтному устройству впуска и распределения газа 8 и дисковому распределителю газа 11 подается от общей системы подачи газа 16, что приводит к удешевлению процесса очистки.
Предложенная установка по сравнению с известной обеспечивает повышение эффективности очистки на 15-20% за счет:
- расположения мембранного сепарационного модуля в отдельной открытой камере, снабженной средством для сбора и отведения продуктов окисления;
- интенсификации процесса окисления органических соединений, в том числе трудноокисляемых, как в открытом реакторе за счет газа-окислителя, поступающего в него через систему аэрации и рециркулируемого с водой из мембранной сепарационной камеры, так и в открытой камере мембранной сепарации за счет газа-окислителя,
подаваемого через дисковый распределитель и эрлифтное устройство подачи и распределения газа.
- фронтальное расположение дискового распределителя по отношению к мембранному модулю с заявляемым размером отверстий способствует увеличению производительности мембранного модуля за счет улучшения очищения поверхности мембран, что продлевает срок их службы без реагентной очистки;
- повышение производительности установки как за счет увеличения окисляемой способности, так и за счет уменьшения забиваемости мембран.
Дополнительным преимуществом является возможность использования установки для очистки больших объемов сточных вод за счет выполнения реактора и мембранной сепарационной камеры открытыми, а также для биологической очистки.