КОМПЛЕКСНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Сооружение предназначено для очистки ливневых и производственных нефтесодержащих сточных вод.
Известно устройство - комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод, содержащий последовательно соединенные пруды с высшими растениями, отличающийся тем, что пруды комплекса снабжены одним или более блоками инокуляции. (Патент РФ №210419 кл. C02F 3/32, опубликован 20.10.1998).
Данное устройство не дает достаточной степени очистки сточных вод от тяжелых металлов и минеральных солей.
Наиболее близким к заявляемой модели является устройство, включающее подводящий лоток, водоем с приямком, участок, засаженным высшей водной растительностью, фильтр, лоток для последующего отвода сточной воды, фильтр с загрузкой сорбентом, ионообменный материал, плавающие мостики, в качестве растительности используется камыш, рогоз широколистный, тростник, элодея канадская (Патент РФ №2262488 кл. C02F 3/32, опубликован 20.10.2005).
Недостатком известного устройства очистки является низкая эффективность очистки от тяжелых металлов, сложность регенерации ионообменных материалов минеральными кислотами или щелочами.
Задачей полезной модели является увеличение эффекта очистки производственного и ливневого стока.
Поставленная задача решается тем, что комплексное сооружение для биологической очистки сточных вод, включающее подводящий и отводящий лотки, решетки, водоем с приямком, водоем с высшей водной растительностью, согласно полезной модели дополнительно включает коалесцирующий фильтр, водоем с геохимическим барьером и электрохимический фильтр, причем сооружения располагаются в следующем порядке по ходу движения воды: решетки, коалесцирующий фильтр, водоем с приямком, водоем с геохимическим барьером, водоем с высшей водной растительностью, электрохимический фильтр, при этом в электрохимическом фильтре вертикально расположены чередующияся сетки из электроотрицательного и электроположительного металла. В качестве загрузки коалесцирующего фильтра использованы гранулы полистирола, в качестве геохимического барьера используется зернистый минеральный фильтрующий материал - карбонат кальция фракции 2-5 мм, в качестве фильтрующего материала используется силицированный кальцит фракции 2-5 мм, в качестве электроотрицательного металла применяют алюминий, а электроположительного металла - медь.
На фигуре представлена схема комплексного сооружения.
Комплексное сооружение включает расположенные последовательно по ходу движения воды следующие сооружения: подводящий лоток 1, решетки 2, коалесцирующий фильтр 3, водоем с приямком 4, водоем с геохимическим барьером 5, водоем с высшей водной растительностью 6, электрохимический фильтр 7, отводящий лоток 8. На поверхности воды в водоеме 4 расположен скиммер 9, соединенный с накопителем нефтепродуктов 10. В водоеме 5 расположен поперечно потоку воды геохимический барьер 11. В этом же водоеме расположена система обратной промывки геохимического барьера, включающая заборное устройство 12, промывной насос 13, промывное устройство 14, дренажную систему 15, иловые площадки 16, дренажный насос 17.
Электрохимический фильтр 7 загружен минеральным зернистым фильтрующим материалом - силицированным кальцитом фракции 2-5 мм. В электрохимическом фильтре вертикально расположены чередующиеся сетки из электроотрицательного материала (алюминия) 18 и электроположительного материала (меди) 19. В верхней части электрохимического фильтра расположен лоток для сбора промывной воды 20. Водоем 6 отделен от электрохимического фильтра 7 шибером 21.
Полезная модель работает следующим образом. Ливневая или сточная нефтесодержащая вода подается с помощью лотка 1 на механические сороудерживающие решетки 2, а затем коалесцирующий фильтр 3, загруженный гранулами полистирола. В коалесцирующем фильтре происходит укрупнение мелких капель нефти с целью их дальнейшего извлечения в водоеме.
Далее вода поступает в водоем с приямком 4, в котором происходит осаждение твердых взвешенных веществ и всплытие капель нефтепродуктов. В водоеме происходит очистка воды природными механизмами самоочищения с помощью микроорганизмов. Нефтепродукты с поверхности удаляются скиммером 9, из которого подаются в накопитель 10.
3
Предварительно очищенная вода, содержащая, как правило, ионы тяжелых металлов, подается самотеком через водослив в водоем 5 с геохимическим барьером. Геохимический барьер 11 представляет собой зернистый фильтр, загруженный карбонатной породой - СаСО (Исаева О.Ю. Исследование перспективных методов очистки сточных вод от тяжелых металлов с целью создания эколого-геохимических барьерных зон. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. - Уфа, 2006, с.19-20). Карбонатная порода за счет подщелачивания воды способствует образованию гидроксидов металлов и их извлечению из воды при фильтровании. Излив воды через кромку водослива способствует обогащению воды кислородом, что способствует дальнейшей очистке воды биологическими сооружениями, а также способствует окислению металлов с повышением их валентности, что ускоряет процесс гидролиза металлов и осаждения гидроксидов при фильтровании.
Далее вода проходит доочистку в водоеме с высшей водной растительностью 6. В качестве растительности используется хаотично расположенные камыш для активного поглощения фенола, марганца, цинка, меди, рогоз широкополистный для активного поглощения нефтепродуктов, тростник и элодея для связывания биогенов.
Доочистка воды от солей жесткости до ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения (7 мг-экв/л) происходит в электрохимическом фильтре 7, загруженном минеральным зернистым фильтрующим материалом - силицированным кальцитом фракции 2-5 мм. Для увеличения эффекта очистки воды в теле фильтра расположены электрохимические источники тока (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. - Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Уфа, 2008 с.17-18). Электрохимические источники тока образованы за счет вертикального размещения чередующихся алюминиевых и медных сеток в теле фильтра. Создаваемое при этом электрическое поле поляризует гранулы фильтрующего материала, что приводит к образованию нерастворимых основных солей кальция, осаждающихся в поровом пространстве фильтрующего материала.
Регенерация геохимического барьера 11 осуществляется обратной промывкой. Вода забирается устройством 12 из водоема 5, промывным насосом 13 подается под давлением в промывное устройство 14. Фильтрующий материал геохимического барьера промывается обратным током воды, а промывная вода поступает в отстойную зону водоема 5. Взвешенные вещества осаждаются, поступают в приямок с дренажной системой 15, с помощью которой осадок удаляется под гидростатическим давлением на иловые площадки 16. Вода, отделившаяся на иловых площадках 16, дренажными насосами перекачивается «в голову» сооружений после решеток 2.
Регенерация электрохимического фильтра 7 производится при закрытом шибере 21 тем же промывным насосом 13, подающим воду под давлением в аналогичное промывное устройство 14. За счет фильтрования воды в направлении снизу вверх загрузка разбухает, загрязняющие вещества из нее вымываются, поступают вместе с промывной водой в лоток для сбора промывной воды 20 и далее в отстойную зону водоема 5.
Пример реализации полезной модели.
В таблице 1 приводится степень удаления тяжелых металлов из водных растворов карбонатом кальция в геохимическом барьере. Опыты проведены на производственной сточной воде Уфимского моторостроительного производственного объединения.
Таблица 1
Металл
Степень извлечения, %
прототип
полезная модель
1
2
3
Cd<sup>2+</sup>
65-78
99,9
Со<sup>2+</sup>
62-75
95,2
Cu<sup>2+</sup>
60-73
92,8
Fe<sup>2+</sup>
66-78
98,1
Мn<sup>2+</sup>
58-75
88,6
Pb<sup>2+</sup>
70-92
100,0
Zn<sup>2+</sup>
67-87
99,5
Из таблицы следует, что эффективность извлечения всех металлов, находящихся в сточных водах предприятия, выше, чем в прототипе.
В таблице 2 приводятся результаты умягчения воды электрохимическим фильтром.
Таблица 2
Количество электрохимических источников тока
Жесткость воды
Исходная, мг-экв/л
Конечная, мг-экв/л
Эффект, %
1
2
3
4
1
12,6
6,9
45,2
2
12,6
5,1
59,5
3
12,6
3,4
73,0
Из таблицы следует, что происходит умягчение воды в электрохимическом фильтре до ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения, равного 7 мг-экв/л, при любом количестве источников тока, однако с увеличением их количества эффект умягчения возрастает.