УСТАНОВКА ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ И БЛИЗКИХ К НИМ ПО СОСТАВУ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Полезная модель относится к биохимической очистке хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу и количеству загрязняющих веществ промышленных сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, и может быть использована для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в периоды интенсивного таяния снега и продолжительных дождей, когда с территорий, прилегающих к промышленным предприятиям (особенно горно-рудных, металлургических и др.), происходит смыв и попадание в бытовую канализацию ионов тяжелых металлов и источников кислотности (сульфаты и др.), а также промышленных сточных вод, содержащих органические загрязнения и тяжелые металлы.
Известна установка для биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащая отстойник, аэротенк, где происходит удаление загрязнений по показателю БПК и нитрификация аммонийного азота. Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, откуда активный ил возвращается в аэротенк, а нитрифицированная сточная вода поступает в аэротенк второй ступени, после которой - в отстойник второй ступени (Яковлев С.В.., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод/ Учебник для вузов: - М: АСВ. 2002, с.296)
Недостатком этой установки является ее низкая эффективность при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащих тяжелые металлы, так как на стадии аэробного сбраживания тяжелые металлы ингибируют рост бактерий, значительно снижая тем самым эффективность очистки сточных вод. Кроме того, известная установка не обеспечивает достаточно высокой степени очистки сточных вод в связи с тем, что очистка воды от активного ила осуществляется только путем отстаивания, без дополнительной доочистки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка биохимической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод, включающая первичный отстойник с трубопроводами подачи сточной воды и отвода осветленной воды и осадка, аэротенки первой и второй ступеней с аэраторами, отстойники иловой смеси первой и второй
ступеней, устройство тонкой доочистки (а.с. СССР №1710525, C 02 F 3/30, опубл. 07.02.92).
5
Недостатком известной установки является ее низкая эффективность при очистке хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу и количеству загрязняющих веществ промышленных сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, так как при попадании тяжелых металлов в зону аэробной очистки происходит гибель значительного количества микрофлоры аэротенка, что снижает ее активность в удалении загрязняющих веществ. Так, железо в концентрации 1,25 мг/л снижает БПК (биологическое потребление кислорода за 5 суток) разведенных сточных вод, в концентрации 5 мг/5 задерживает образование активного ила на очистных сооружениях и сбраживание осадка в метантенках, при этой концентрации гибнет микрофлора биологических фильтров. Медь в концентрации 0,4-0,5 мг/л губительно действует на микрофлору и тормозит биологические процессы очистки сточных вод, задерживает размножение микроорганизмов, аммонификацию и нитрификацию сточных вод. При концентрации меди 1,0 мг/л заметно тормозятся процессы аэробной очистки вод активным илом, уменьшается количество окисленного азота в сточных водах, задерживается образование активного ила. Цинк в концентрации 0,5 мг/л вредно влияет на эффективность биологической очистки сточных вод и на активный ил, в концентрации 1-3 мг/л тормозит биологическую очистку, при концентрации 5,1 мг/л значительно снижается аэробное окисление на сооружениях биологической очистки. В результате неэффективной очистки происходит попадание тяжелых металлов в окружающую среду, что негативно влияет на экологию.
Задачей полезной модели является повышение эффективности биохимической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод, содержащих тяжелые металлы и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.
Поставленная задача достигается тем, что установка для биохимической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод, содержащих тяжелые металлы, включающая трубопровод подачи сточной воды, первичный отстойник с трубопроводами отвода осветленной воды и осадка, сооружения аэробной биологической очистки первой и второй ступеней, вторичный отстойник, соединенный с устройством глубокой доочистки, снабжена смесителем с подключенным к нему трубопроводом подачи сероводорода, установленным перед первичным отстойником и соединенным с ним и трубопроводом подачи сточной воды.
Кроме того, установка снабжена дополнительным смесителем с подключенным к нему трубопроводом подачи флокулянта, установленным между смесителем и первичным отстойником.
Кроме того, установка может быть снабжена дополнительным смесителем с подключенным к нему трубопроводом подачи щелочного реагента, установленным между смесителем и первичным отстойником.
Установка может быть снабжена дополнительным смесителем с подключенным к нему трубопроводом подачи щелочного реагента, установленным после дополнительного смесителя с трубопроводом подачи флокулянта.
Кроме того, установка снабжена анаэробным реактором с сульфатредуцирующими бактериями, соединенным с трубопроводом подачи сероводорода.
Наличие в составе установки для очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу и количеству загрязняющих веществ промышленных сточных вод смесителя с подключенным к нему трубопроводом подачи сероводорода позволяет обеспечить интенсивное перемешивание сточных вод с сероводородом, способствуя осуществлению максимального взаимодействия сероводорода с растворенными в воде ионами тяжелых металлов с образованием нерастворимых в воде сульфидов с последующим выводом их из сточных вод в составе концентрата из первичного отстойника. В результате осветленные сточные воды после первичного отстойника поступают в сооружения аэробной биологической очистки без тяжелых металлов, т.е. исключается ингибирующее действие тяжелых металлов на микрофлору аэротенков и тем самым повышается эффективность очистки сточных вод.
Установка между смесителем и первичным отстойником дополнительного смесителя с подключенным к нему трубопроводом подачи флокулянта позволяет путем интенсивного перемешивания ускорить осаждение взвешенных веществ и сульфидов тяжелых металлов и повысить эффективность очистки за счет улучшения процесса хлопьеобразования.
Снабжение установки дополнительным смесителем с подключенным к нему трубопроводом подачи щелочного реагента, установленным между смесителем и первичным отстойником, позволяет за счет перемешивания сточных вод со щелочным реагентом регулировать величину рН в случае его снижения в паводковый период и период продолжительных дождей и тем самым создавать оптимальные условия осуществления процесса аэробной очистки вод, что повышает эффективность очистки.
Одновременная установка смесителя с трубопроводом подачи сероводорода и двух дополнительных смесителей - с трубопроводом подачи флокулянта и с трубопроводом подачи щелочного реагента - позволяет путем интенсивного перемешивания оптимизировать процесс подготовки сточной воды к подаче в первичный отстойник, в котором происходит удаление значительного количества взвешенных веществ и практически всех тяжелых металлов, и, соответственно, обеспечивается необходимое качество осветленной сточной воды для последующей ее очистки в сооружениях аэробной биологической очистки.
Анаэробный реактор с сульфатредуцирующими бактериями в составе установки для очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы, используемый в качестве источника сероводорода, продуцирует биологически произведенный сероводород, обладающий повышенной реакционной способностью, позволяющей увеличить глубину и скорость реакции образования сульфидов тяжелых металлов, и, соответственно, наиболее полное их удаление до подачи сточных вод на аэробную очистку, что в результате способствует повышению эффективности очистки сточных вод.
На чертеже представлена схема установки.
Установка содержит трубопровод подачи сточных вод 1, подключенный к смесителю 2. Смеситель 2 соединен с анаэробным реактором с сульфатредуцирующими бактериями 3 трубопроводом подачи сероводорода 4 и со смесителем 5 трубопроводом 6. К смесителю 5 подключен трубопровод подачи флокулянта 7, а трубопровод 8 соединяет смеситель 5 со смесителем 9, к которому подключен трубопровод подачи щелочного реагента 10. Смеситель 9 соединен с первичным отстойником 11 трубопроводом 12. К первичному отстойнику 11 подключен трубопровод отвода осадка 13 и трубопровод подачи осветленной воды 14 в сооружение аэробной биологической очистки первой ступени - аэробный биореактор-нитрификатор 15, соединенный трубопроводом 16 с сооружением аэробной биологической очистки второй ступени - аэробным биореактором-нитрификатором 17, который трубопроводом 18 соединен с вторичным отстойником 19. К отстойнику 19 подключен трубопровод отвода осадка 20, а трубопроводом 21 он соединен с устройством глубокой доочистки - фильтром тонкой очистки 22, к которому подключен трубопровод отвода очищенной сточной воды 23.
Установка работает следующим образом.
Сточная вода по трубопроводу 1 поступает в смеситель 2, в который по трубопроводу 4 из анаэробного реактора с сульфатредуцирующими бактериями 3
подается биологически произведенный сероводород. В смесителе 2 при этом происходит интенсивное перемешивание сточных вод с сероводородом, в результате чего ионы металлов, вступая в реакцию с сероводородом, образуют сульфиды. Далее сточная вода, насыщенная сероводородом, по трубопроводу 6 поступает в смеситель 5, где происходит интенсивное перемешивание сточных вод с флокулянтом, который подают по трубопроводу 7. После этого по трубопроводу 8 сточная вода поступает в смеситель 9, в котором для регулирования рН среды происходит интенсивное перемешивание сточных вод со щелочным реагентом, подаваемым по трубопроводу 10. Подготовленная для эффективного проведения процесса осаждения взвешенных веществ и сульфидов металлов сточная вод по трубопроводу 12 сточную воду поступает в первичный отстойник 11, где образовавшиеся в смесителе 2 сульфиды металлов и содержащиеся в воде взвешенные вещества осаждаются на дне отстойника и удаляются через линию для отвода осадка 13. Осветленную сточную воду, очищенную от металлов и взвешенных веществ, по трубопроводу 14 направляют в сооружение аэробной биологической очистки первой ступени - аэробный биореактор-нитрификатор 15, где происходит очистка от органических загрязнений. Затем по трубопроводу 16 сточную воду подают в сооружение аэробной биологической очистки второй ступени - аэробный биореактор-нитрификатор 17 для глубокой биологической очистки от органических загрязнений. Далее по трубопроводу 18 сточную воду подают во вторичный отстойник 19 для отделения миклофлоры от биологически очищенной воды. Активный ил или биопленка удаляется через линию для отвода осадка 20. После этого осветленную и биологически очищенную сточную воду по трубопроводу 21 подают в устройство глубокой доочистки 22, где проходит доочистка от взвешенных веществ. Очищенная сточная вода отводится по трубопроводу 23.
Пример.
3
Проводили лабораторные испытания предлагаемой установки и установки по-прототипу производительностью 3 м/сут.
В установки подавали хозяйственно-бытовую сточную воду, содержащую тяжелые металлы, характеристика которой приведена в таблице. Результаты испытаний также приведены в таблице.
Как видно из данных, представленных в таблице, предлагаемая установка по сравнению с прототипом обеспечивает более высокую эффективность очистки сточных вод. Как следствие - снижается выброс в окружающую среду тяжелых металлов, т.е. предлагаемая установка позволяет обеспечить снижение экологической нагрузки на окружающую среду.
Таблица
Наименование показателя
Состав сточных вод, концентрация, мг/л
Эффективность очистки, %
После очистки
До очистки
Предлагаемая установка
Известная установка
Предлагаемая установка
Известная установка
Величина рН
5,5...8,5
7,0...7,5
6,0...7,0
Взвешенные в-ва
40...70
10
20
80,35
60,7
ХПК
30...70
15,0
15,0...35,0
64,3
50
БПК<sub>5</sub>
10...20
3,0
5,0...15,0
77,5
33
Нитриты
0,2...0,4
0,05
0,1...0,2
81,25
50
Азот
2,5...10,5
0,5
2,0
87,6
84,6
аммонийный
5...15
0,01
3...12
99,87
30
Цинк
0,5...3,5
0,1
0,3...2,5
88,55
34,3
Железо общее
0,12...2,0
0,01
0,08...1,5
95,6
58,3
Медь