СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к очистке сточных вод предприятий мясомолочной промышленности, масложировых, кожевенных и других.

Известен способ очистки сточных вод методами предварительной аэрации в тонком слое, отстаивания и напорной флотации [1]
Недостатком данного способа является необходимость создания избыточного давления 6-12 кг/см² для насыщения стоков воздухом, что вызывает определенные ограничения по производительности.

Известна установка для очистки сточных вод, преимущественно мясной промышленности, включающая последовательные процессы отстаивания, две стадии напорной флотации и биологического окисления [2]
Недостатком установки является использование для доочистки биоокисления, вызывающего ограничение по производительности процесса.

Известен способ очистки сточных вод от органических веществ адсорбентами [3] в котором процесс фильтрования очищаемых вод ведут последовательно через слой керамзита, модифицированного 9-12 мас. оксида переходного металла, а затем через слой активного угля, модифицированного 4-7 мас. оксида переходного металла. Регенерацию сорбента ведут в две стадии: на первой через слой активного угля пропускают газ-теплоноситель, не содержащий кислород, а на второй газ-теплоноситель, содержащий 4-6 абс. кислорода.

Недостатками этого способа являются сложность аппаратурного оформления узла регенерации, высокая температура регенерации, невысокая степень регенерации и низкая механическая прочность сорбента.

Недостатком известных способов и установки является то, что при очистке мясных или молочных стоков, представляющих собой сложную полидисперсную смесь коллоидных, частично растворенных (молекулярных), растворенных (анионных) форм глицеридов жиров, белков, высокомолекулярных жирных кислот и их мыл, возможно удаление лишь части вредных веществ, а именно: крупных взвешенных молекулярных и нерастворенных коллоидных частиц на жироловках и при использовании напорной флотации, а также частично или полностью растворенных коллоидных частиц и анионов жирных кислот при использовании импеллерной флотации и сорбционных методов. В результате при раздельном применении этих способов не удается очистить стоки от жиров, белков и других загрязняющих веществ до норм ПДК.

Наиболее близкими к предложенным способу и установке являются способ и установка для очистки жиросодержащих сточных вод [4] Известная установка состоит из отстойника-усреднителя, флотаторов первой и второй ступени с напорными блоками и насосами. Отличительной особенностью установки является использование во флотаторах первой и второй ступеней вместо атмосферного воздуха углекислого газа, получаемого из аппарата Киппа. Избыточный нерастворенный углекислый газ через систему эжекторов возвращается в напорные баки, что повышает коэффициент его использования. Тонкодиспергированные жировые примеси (неизвлеченные во флотаторах) адсорбируются илом и затем извлекаются на флотаторах.

Недостатками данных способа и установки являются их сложность, насыщенность вспомогательными насосами, повышенный расход электроэнергии, а также длительность процессов очистки с использованием флотаторов.

Изобретение заключается в том, что на стадиях грубой и тонкой очистки последовательно используются высокоинтенсивные процессы, с помощью которых возможно извлечение жиров, белков и других высокомолекулярных органических веществ различного агрегатного состояния: импеллерной флотации для удаления крупных нерастворенных взвесей, коллоидов и мыл жирных кислот в пенный продукт, снабжение импеллерных флотомашин диализными кассетами; флотоэлектродиализ для снижения величины рН с целью перевода жиров в нерастворимое молекулярное состояние, створоживания белка и выделения их в пенный продукт; сорбция с использованием в качестве наполнителя полимерного соединения типа "Поролас" для очистки от тонкодисперсных частиц и растворенных глицеридов и жирных карбоновых кислот, озонирования для разложения остатков неизвлеченных тонкодисперсных частиц жира.

Для дальнейшего повышения эффективности грубой очистки импеллерная флотация может быть осуществлена с использованием флотогальванокоагуляции (ФГК) путем дополнительного снабжения импеллерной флотомашины насыпной короткозамкнутой гальванопарой. При этом в очищенный раствор за счет разности электрохимических потенциалов гальванопары: железная стружка-кокс или алюминиевая стружка-кокс (в соотношении 1: 1 весовых единиц) анодно поляризуются без наложения тока от внешнего источника и происходит образование гидратных форм оксидных соединений с развитой поверхностью, способной адсорбировать жир. При циркуляции водовоздушной смеси через гальванокоагуляционную камеру, установленную под блоком импеллера, происходит интенсивная флотация частиц жира и тонкодиспергированных гидроокисей с сорбированными на них жирами.

При флотоэлектродиализе в пульпе происходит обмен ионов через полупроницаемую оболочку (например, из стеклоткани). В результате у стенок флотомашины рН среды сдвигается в кислую область, а внутри диализной кассеты (анод) в щелочную. У стенок флотомашины в кислой среде происходит окисление растворенных жиров и перевод их в молекулярную форму свертывание (створоживание) и их интенсивная флотация воздухом, засасываемым импеллером, т.е. в импеллерной флотомашине с диализной кассетой без подачи реагентов создаются временные, локальные изменения рН среды, обеспечивающие свертывание белков, при переработке стоков с повышенными рН их предварительно подкисляют. Это обеспечивает локальное снижение рН у стенок камеры до величины 4-4,5 (рН свертывания белков). При выходе пульпы из флотационной камеры, т.е. из зоны действия электродов, рН среды восстанавливается и имеет значение 6,5-7,0 (в пределах ПДК).

Для полного разложения несфлотированных жиров стоки подвергаются озонированию в замкнутом контуре. При этом неполностью прореагировавший озон через систему рециркуляции возвращается в камеру озонирования, в результате коэффициент использования озона повышается до 70-80%
На чертеже представлена созданная на основе этих процессов установка.

Установка включает отстойник-усреднитель 1 с наклонными пластинами для интенсификации процесса отстаивания, импеллерную флотомашину 2, импеллерную флотомашину 3 с диализной кассетой и импеллерную флотомашину 4 для перечистки пенного продукта, отстойник 5 с наклонными пластинами для удаления осадков при реализации ФГК, насос 6 для перекачки воды после грубой очистки на последующую стадию сорбцию или озонирование, двухсекционную сорбционную колонну 7 и озонирующую установку, работающую в замкнутом контуре с коэффициентом использования озона 70-90% состоящую из озонатора 8, камеры 9 озонирования и насоса 10, обеспечивающего циркуляцию и необходимое давление в камере 9 озонирования.

Импеллерная флотомашина 3 снабжена диализной кассетой, которая представляет собой камеру из полупроницаемой оболочки, внутри которой имеется электрод, подключенный к положительному полюсу источника питания. Катодом служит корпус флотомашины.

При эксплуатации установки исходные сточные воды подаются в отстойник-усреднитель 1 и далее самотеком они поступают в импеллерную флотомашину 2 первой стадии очистки. Пенный продукт флотации удаляется в желоб, а камерный самотеком переходит на вторую стадию в импеллерную флотомашину 3 с диализной кассетой. Пенный продукт удаляется в тот же желоб, что и после первой стадии, а камерный разгружается в отстойник 5 для отделения осадков, откуда после отстоя насосом перекачивается на сорбционную колонну 7 или узел озонирования.

При подаче насосом грубо очищенных стоков в камеру 9 озонирования из газопровода от озонатора 8 посредством эжектора засасывания озон. Поданный одновременно с водой под избыточным давлением озон растворяется и реагирует с жирами. Неполностью прореагировавший озон накапливается в верхней части камеры 9 озонирования и через эжектор засасывается в нагнетающий патрубок рециркуляционного насоса 10, который забирает часть объема стока из камеры 9 озонирования и возвращает его в камеру, насыщенный озоном.

Пенные продукты перечистки в импеллерной флотомашине 4 могут быть использованы для получения мыла, кормовых дрожжей и т.д. Отстойник-усреднитель 1 исходного стока и отстойник 5 буфер между грубой и тонкой очисткой разгружаются по мере накопления осадков, которые также могут быть использованы в качестве удобрений или кормов для скота.

По своей сути способ представляет собой новый универсальный метод в решении проблемы очистки сточных вод от жиров, белков и других вредных примесей, загрязняющих природные водоемы. При реализации способа возможно обеспечение максимального самотека и использование стандартного оборудование. Созданная на основе этого метода модульная передвижная установка может быть использована для отработки технологий очистки стоков на мясных, молочных и жирокомбинатах. За счет использования разборной рамы и гибких соединительных шлангов возможен монтаж различных вариантов схем.

П р и м е р 1. На очистку поступали сточные воды молочного завода с целью очистки от жиров, взвесей и белков. Сток очищали на модульной установке в непрерывном режиме при производительности 70-100 л/ч. Аэрация воздухом на обеих стадиях грубой флотационной очистки и при перечистках пенных продуктов составляла 0,6-0,7 л воздуха/л воды˙мин. Напряжение, подаваемое на импеллерную флотомашину с диализной кассетой, составляло 30 В при силе тока 3-10 А.

Для очистки от тонкодисперсных веществ применялась сорбция на пороласе-Т в двухсекционной сорбционной колонне.

П р и м е р 2. По примеру 1, но в импеллерные флотомашины 2 загружалась гальваносмесь Al:кокс 2:1 до 75% объема камеры (ФГК). Остальные параметры по примеру 1.

П р и м е р 3. Все параметры по примеру 2, но в разгрузочный карман импеллерной флотомашины 2 первой стадии грубой очистки добавлялась серная кислота до рН 4.

Показатели очистки стоков приведены в табл.1.

Из полученных данных следует, что изобретение обеспечивает глубокую очистку по жирам. Использование ФГК (пример 2) позволяет снизить содержание жиров до нижнего предела уровня ПДК, а дополнительное подкисление стоков перед флотодиализом приводит к увеличению извлечения белков, в результате чего тонкая очистка по жиру проходит еще более эффективно и при увеличении времени насыщения сорбента. Содержание лимитируемых взвесей снижается в 5 раз.

П р и м е р 4. На очистку поступали сточные воды мясоперерабатывающего комбината после жироловки с содержанием жира 0,350 г/л.

Очистку вели на модульной установке по примеру 1, но без импеллерной флотомашины 3 с диализной кассетой. На стадии тонкой очистки использовали озонирование при времени контакта 15 мин.

П р и м е р 5. Очистку вели на модульной установке по примеру 2, но также без флотодиализа с использованием озонирования на стадии тонкой очистки.

Результаты очистки приведены в табл.2.

Как следует из данных табл.2, изобретение обеспечивает достаточно глубокую очистку сточных вод мясоперерабатывающего завода от жиров, достигая уровня ПДК по содержанию взвесей.

Применение ФГК (по примеру 5) позволяет снизить время озонирования и уменьшить затраты на электроэнергию.

Анализируя приведенные примеры очистки сточных вод мясомолочных перерабатывающих предприятий от жиров, взвесей и белков, можно заключить, что предлагаемый способ позволяет достаточно эффективно осуществить очистку, обеспечивая при этом необходимый уровень ПДК, что не всегда возможно при использовании других способов.

Использование сорбции или озонирования на стадии тонкой очистки определяется для каждого конкретного случая с учетом технико-экономических соображений. Возможно использовать озонирование вместо сорбции в примерах 1-3 и сорбции вместо озонирования в примерах 4 и 5.

Предлагаемые способ и установка легко реализуются на основе типового оборудования с обеспечением самотека по всей технологической цепочке, что позволяет снизить энергозатраты.

Использование: очистка сточных вод мясо-молочных, масло-жировых и кожевенных предприятий. Сущность изобретения: сточные воды самотеком поступают в отстойник-усреднитель, затем для грубой очистки последовательно в несколько флотомашин, в том числе импеллерных, дополнительно снабженных диализной кассетой и/или насыпной короткозамкнутой гальванопарой, в которой создают pH среды 4 4,5. Тонкую очистку ведут в двухсекционной сорбционной колонне и/или озонирующем устройстве. Озонирование в замкнутом контуре, перекачка реагентов насосами. Содержание взвесей, жиров и белков в пределах допустимых концентраций. 2 с.и 4 з.п.ф-лы, 1 ил. 2 табл.

1. Способ очистки сточных вод, включающий стадии отстоя, грубой и тонкой очистки, отличающийся тем, что грубую очистку ведут в импеллерных флотомашинах, а тонкую очистку сорбцией и/или озонированием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что импеллерные флотомашины используют с диализной кассетой и/или насыпной короткозамкнутой гальванопарой. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при использовании импеллерной флотомашины с диализной кассетой создают pН среды в ней 4,0 4,5. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что на стадии тонкой очистки используют озонирование в замкнутом контуре. 5. Установка для очистки сточных вод, включающая отстойник-усреднитель, флотомашины и насосы, отличающаяся тем, что в качестве флотомашин она снабжена импеллерными флотомашинами и дополнительно двухсекционной сорбционной колонной и/или озонирующим устройством. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что импеллерные флотомашины дополнительно снабжены диализной кассетой и/или насыпной короткозамкнутой гальванопарой.