ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
FILTERING MATERIAL FOR WASTE WATER TREATMENT

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки сточных вод, в частности сточных вод предприятий молочной промышленности, с высоким содержанием взвешенных и растворимых органических соединений и может быть использовано на очистных сооружениях предприятий пищевой промышленности.
Известен фильтрующий материал, описанный в способе очистки сточных вод (см. А.С. СССР №1542909 А1, кл. С02F 1/28), состоящий из возвратных технологических отходов электродного производства и карбоната кальция. Недостатком является то, что используется дефицитный материал - чистый карбонат кальция и изначально токсичные отходы производства, при этом эффект очистки сточных вод от органических веществ невысок и образуется значительное количество отработанной фильтрующей загрузки, т.к. высота слоя фильтрующей загрузки составляет 600 мм.
Известен фильтрующий материал, состоящий из недожога опила и коры, дополнительно содержащий песок и опил (см. А.С. SU №1579905 А1, кл. С02F 1/28; В01D 39/00, 23.07.90. Бюл.27). Однако количество таких веществ в настоящее время резко сократилось, эффективность практического их применения мала, получение многих из них не освоено промышленностью.
Кроме того, некоторые из приведенных выше компонентов токсичны изначально для окружающей среды и человека, а полученный в результате очистки сточных вод шлам трудно утилизировать.
Изобретение направлено на получение фильтрующего материала, не токсичного для окружающей среды и человека, дешевого, доступного, эффективного для применения в качестве фильтрующего материала, а также на расширение рынка сбыта техногенных отходов промышленности.
Это достигается тем, что фильтрующий материал для очистки сточных вод, содержащий песок, согласно предлагаемому решению дополнительно содержит термолизный дефекат - термически модифицированный отход сахарного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Песок - 20-65
Термолизный дефекат - 35-80
Впервые предложено использование термолизного дефеката в качестве одного из компонентов фильтрующего материала, таким образом, предлагаемое решение обладает критерием «новизна».
Отсутствие в патентной и научно-технической литературе по данной и смежным областям техники аналогичных или близких по технической сущности решений, а также то, что впервые обнаружены ранее не известные свойства термолизного дефеката, позволяющие его использовать в качестве фильтрующего материала совместно с песком, приводит к выводу о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».
Фильтрационный осадок - дефекат представляет собой отход сахарного производства, содержащий на своей поверхности до 18-20% различных органических веществ, адсорбированных в результате очистки диффузионного сока сахарной свеклы на стадиях сатурации. В результате термической обработки на поверхности дефеката происходит неполное сгорание органических веществ и образование обуглившихся веществ, в основном состоящих из углерода. Значительной составляющей частью термолизного дефеката являются карбонаты кальция, магния, микроэлементы: кремний, калий, натрий, азот, фосфор, токсичные вещества и ионы тяжелых металлов отсутствуют.
Процентный состав термолизного дефеката зависит от исходного материала и температурного процесса его получения. Однако эффект повышения степени очистки сточных вод за счет применения в качестве фильтрующего материала смеси из термолизного дефеката и песка не зависит от возможного изменения качественного состава дефеката при соблюдении в фильтрующем материале заявленного соотношения компонентов.
Термолизный дефекат получают из отхода сахарной промышленности фильтрационного осадка - дефеката путем термической обработки в электрических печах или печах с кипящим слоем при невысоких температурах (450-650°С).
3
2
Пример. Для очистки сточной воды использовали фильтрующий материал из смеси речного песка (крупностью 0,5-2,5 мм) с термолизным дефекатом (крупностью 0,8-2,5 мм); диаметр колонны 2,6 мм; высота слоя фильтр-материала 300 мм; скорость фильтрования 1,5 м/м·ч. Результаты по очистке приведены в таблице 1 при различных соотношениях компонентов, температура термолиза дефеката составляет 600°С.
3
2
В экспериментах использовали сточную воду молочного комбината с расходом сточной воды 150 м/ч, не прошедшую механической очистки. Характеристика сточной воды: ХПК - 5020 мгО/л; БПК5 - 2934 мгО/л; концентрация взвешенных веществ 5250 мг/л; рН - 8,2; количество растворенного кислорода - 0,27 мг/л. Фильтроцикл составляет 14 ч.
Сравнительные данные по эффективности очистки сточных вод предлагаемого и известного фильтрующего материала приведены в таблице 2. Из таблицы 2 следует, что предлагаемый в качестве фильтрующего материала термолизный дефекат обладает более высокой степенью очистки от органических и взвешенных веществ.
Таким образом, предложенный фильтрующий материал позволяет повысить качество очистки сточных вод до 97,2-97,4% по ХПК и практически полностью очистить от взвешенных веществ, а также удешевить процесс очистки за счет применения отходов сахарного производства при сохранении высокой скорости фильтрования.
Кроме того, применяемый фильтрующий материал позволит расширить сырьевую базу, отказаться от дефицитных токсичных материалов. Он является дешевым, отечественным, и применение его может решить экологическую проблему региона по утилизации крупнотоннажных техногенных отходов сахарной промышленности, расширяя их рынок сбыта.
Таблица 1
№Примера
Фильтрующий материал
Содержание компонентов смеси, %
Качество очищенной воды
Эффективность очистки, %
Песок
Термолизный дефекат
Растворенный кислород, мгО<sub>2</sub>/л
pH
ХПК, мгО/л
Концентрация взвешенных веществ, мг/л
По ХПК
По взвешенным веществам
1
Кварцевый песок Термолизный дефекат
0
100
2,0
7,8
1750
1320
65,2
74,8
2
Кварцевый песок Термолизный дефекат
100
0
0,32
7,9
4760
1635
5,2
68,8
3
Кварцевый песок Термолизный дефекат
80
20
0,75
7,6
3910
1455
22,1
72,3
4
Кварцевый песок Термолизный дефекат
70
30
1,2
7,5
2135
1350
57,7
74,3
5
Кварцевый песок Термолизный дефекат
65
35
1,98
7,4
1890
1120
65,4
78,7
6
Кварцевый песок Термолизный дефекат
60
40
2,1
7,5
1500
980
70,1
81,3
7
Кварцевый песок Термолизный дефекат
50
50
2,2
7,6
1260
840
74,9
84,0
8
Кварцевый песок Термолизный дефекат
40
60
2,25
7,7
860
368
82,9
93,0
9
Кварцевый песок Термолизный дефекат
35
65
2,3
7,75
420
230
91,6
95,6
10
Кварцевый песок Термолизный дефекат
30
70
2,4
7,8
260
165
94,8
96,86
11
Кварцевый песок* Термолизный дефекат
25
75
2,5
7,85
140,6
105
97,2
98,0
12
Кварцевый песок Термолизный дефекат*
20
80
2,55
7,9
129
99
97,4
98,1
13
Кварцевый песок Термолизный дефекат
10
90
2,4
8,0
230
160
95,4
95,8
* - Оптимальные составы
При уменьшении количества термолизного дефеката ниже 35% не происходит увеличения степени очистки сточной воды, т.е. не достигается поставленная задача, при увеличении количества термолизного дефеката выше 80% практически эффект очистки ухудшается, кроме того, увеличивается расход фильтрующего материала, и часть материала просто не будет участвовать в процессе.
Таблица 2
Фильтрующий материал
ХПК мгО/л
ХПК, мгО/л
Эффективность очистки по ХПК,%
Взвешенные вещества, мг/л
Эффективность очистки по взвешенным веществам, %
Исходной воды
После фильтрации
Исходной воды
После фильтрации
Смесь опила, песка и недожога в соотношении, мас.% (5-20-75) (прототип)
5020
1862,42
62,9
5250
367,5
93
Смесь песка и термолизного дефеката в соотношении, мас.% (25-75) (предложенный)
5020
140,56
97,2
5250
105
98
Смесь песка и термолизного дефеката в соотношении, мас.% (20-80) (предложенный)
5020
129
97,4
5250
99
98,1
*Скорость фильтрации составляет 1,5 м<sup>3</sup>/м<sup>2</sup>·ч.