СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК C02F9/14 C02F1/28 C02F9/14 C02F101/30 C02F103/28 

Изобретение относится к очисткe сточных вод в гидролизной, целлюлозно-бумажной, машиностроительной и в других отраслях промышленности, образующих сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, органическими и взвешенными веществами.

Известны многочисленные способы очистки сточных вод (В.Ф. Максимов и др. Очистка и рекуперация промышленных выбросов целлюлозно-бумажного производства. Том 1 "Санитарная охрана водоемов и очистка сточных вод" М.: Лесная промышленность. 1969 г. ; А.М. Когановский, Н.А. Клименко и др. "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении", М.: Химия, 1983; А. Д. Смирнов "Сорбционная очистка воды", Л.: Химия, 1982 г.) и обработка полученных из них осадков (И.С. Туровский "Обработка осадков сточных вод", изд. 2, М. : Стройиздат, 1982 г.). В обобщенном виде очистка сточных вод включает отстойники первой ступени, в которых выделяются взвешенные вещества, биологическую очистку, отстойники второй ступени для выделения активного ила и сорбционную доочистку сточных вод. Осадки из отстойников первой ступени направляют в шламонакопитель (В.Ф. Максимов и др., см. выше, с. 296) или обезвоживают фильтрацией на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах, а также путем центрифугирования (И.С. Туровский, см. выше). Осадок активного ила из отстойников второй ступени либо направляют на иловые площадки, либо обезвоживают, как указано выше.

В качестве прототипа рассмотрим очистку сточных вод гидролизного завода(Ю. И. Холькин "Технология гидролизных производств", М.: Лесная промышленность, 1989 г., с. 464-467).

Технологическая схема прототипа содержит первичные отстойники, двухступенчатую биологическую очистку с отстойниками ила при каждой ступени, адсорбционную доочистку воды на коллактивите - активном угле, цех обезвоживания осадков и другие вспомогательные сооружения.

Основным недостатком прототипа является сложность технологической схемы и как следствие - высокая стоимость очистки сточных вод. В частности, адсорбционная доочистка на активном угле увеличивает затраты на очистку воды в 2-3 раза (Ю.И.Холькин, см. выше, с. 467).

Устранение этого недостатка по заявленному изобретению достигается тем, что последрожжевую бражку (ПДБ) и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу после отстойников пропускают через лигнин, а биологическую очистку проводят после такой адсорбции.

Названным приемом упрощается биологическая очистка, из технологической схемы исключается цех обезвоживания осадков и/или шламонакопителя при совместной или индивидуальной очистке сточных вод гидролизного и целлюлозно-бумажного производств, а также адсорбционная доочистка и регенерация сорбента.

Лигнин является отходом гидролизного производства и обладает достаточно высокой сорбционной емкостью. В сточные воды гидролизного завода 70-90% загрязнений и цветность вносит ПДБ (Ю.И. Холькин, см. выше, с. 456), поэтому предварительное удаление загрязнений из ПДБ, как предусматривает заявляемое изобретение, в 3-4 раза снижает нагрузку на биологическую очистку сточных вод. На каждую тонну полученного сырого лигнина в гидролизном производстве приходится 15-17 м³ ПДБ с содержанием до 4 г/л органических загрязнений, не считая углеводородов, которые поглощаются лигнином лишь наполовину, но хорошо усваиваются микроорганизмами в процессе биологической очистки. Таким образом, для поглощения названного количества органики из ПДБ достаточно сорбционной емкости 7 г на 100 г адсорбента, если весь лигнин будет использован в качестве такового. Сорбционная же емкость лигнина в несколько раз превышает эту величину, поэтому нет необходимости перерабатывать лигнин в активный уголь, который обычно используют для доочистки сточных вод.

Технология очистки сточных вод по заявленному изобретению упрощается также тем, что ПДБ и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу пропускают через лигнин в сцежах или циклонах, совмещая процесс очистки с удалением лигнина из гидролизных аппаратов.

По заявляемому изобретению нагрузка на очистные сооружения дополнительно снижается на 30-35% в случае возврата очищенной ПДБ в технологию гидролизного производства.

Лигнин содержит 0,5-2,0% отработанной серной кислоты (Ю.И. Холькин, см. выше, с. 438), которая удаляется в процессе очистки сточных вод по заявленному изобретению. Тем самым упрощается технология переработки отработанного лигнина в топливо и другие продукты.

В случае загрузки лигнина для очистки сточной воды в отдельные аппараты в них добавляют негашеную известь для нейтрализации кислоты.

Существенные признаки прототипа:
- сточную воду отстаивают в первичных отстойниках,
- производят двухступенчатую биологическую очистку,
- отстаивают активный ил после каждой ступени биологической очистки,
- обезвоживают шламовую пульпу из всех отстойников путем фильтрации или центрифугирования,
- доочищают сточную воду посредством адсорбции на активном угле,
- отработанный активный угол регенерируют.

Существенные признаки заявляемого изобретения:
- на стадию адсорбционной очистки подают последрожжевую бражку и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу непосредственно после отстоя, в качестве сорбента используют лигнин, а биологическую очистку проводят после адсорбции,
- последрожжевую бражку и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу пропускают через лигнин в сцежах или циклонах, совмещая процесс очистки с удалением лигнина из гидролизных аппаратов,
- остаток сточной воды отстаивают в первичных отстойниках,
- производят одноступенчатую биологическую очистку,
- отстаивают активный ил после биологической очистки,
- очищенную сточную воду используют в технологии гидролизного производства,
- к лигнину добавляют негашеную известь,
- отработанный лигнин направляют на переработку в топливо или смешивают с углем перед сжиганием.

Основной отличительный признак заявляемого изобретения: "на стадию адсорбционной очистки подают последрожжевую бражку и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу непосредственно после отстоя, в качестве сорбента используют лигнин, а биологическую очистку проводят после адсорбции".

Дополнительные отличительные признаки заявляемого изобретения:
- последрожжевую бражку и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу пропускают через лигнин в сцежах или циклонах, совмещая процесс очистки с удалением лигнина из гидролизных аппаратов,
- очищенную сточную воду используют в технологии гидролизного производства,
- к лигнину добавляют негашеную известь,
- отработанный лигнин направляют на переработку в топливо или смешивают с углем перед сжиганием.

Пример 1. Сцежи (циклоны) гидролизного производства оборудуют верхними и нижними фильтрующими устройствами для отбора жидкости. Над сцежами (циклонами) прокладывают коллекторы подачи и отбора жидкости.

В коллектор подачи поступает последрожжевая бражка (ПДБ), предназначенная для сбора в сточные воды и содержащая 1 г/л взвешенных веществ, БПК_п = 5-9 г O₂/л, ХПК = 7-15 г O₂/л. ПДБ поступает в сцежу снизу. Каждые 1,6 ч в сцежу направляют 6 т сырого лигнина. После выгрузки в сцежу первых 6 т сырого лигнина закрывают нижний отбор жидкости и открывают подачу в сцежу ПДБ со скоростью 60 м³/ч. ПДБ проходит снизу вверх через слой лигнина и освобождается от взвешенных и органических веществ. Очищенную ПДБ выводят через верхний отбор жидкости и направляют на очистные сооружения с общим стоком или на биологическую очистку, минуя отстойники первой ступени. Очищенная ПДБ содержит 0,01 - 0,03 г/л взвешенных веществ, БПК_п = 20-150 мг O₂/л, ХПК = 200-500 мг O₂/л.

Через 16 ч в сцеже набирается 66 т сырого лигнина с содержанием до 4 т взвешенных и органических примесей, извлеченных из ПДБ. Закрывают подачу ПДБ в сцежу, в течение 19-20 мин через нижний отбор сливают из сцежи жидкость на всас насоса, подающего ПДБ на очистку лигнином. Затем в течение 1,2 - 1,1 ч из сцежи выгружают 35 т лигнина. Далее рабочий цикл повторяют после накопления лигнина в сцеже в течение 8 ч.

Выгруженный лигнин вывозят в отведенное место или направляют на переработку в топливо.

Пример 2. ПДБ очищают, как описано в примере 1, до остаточного содержания фурфурола 0,05 мг/л и направляют на приготовление варочной кислоты для гидролиза и/или на разбавление субстрата, используемого в производстве дрожжей. В случае применения очищенной ПДБ для приготовления варочной кислоты утилизируется остаток серной кислоты, вымытый из лигнина в процессе фильтрации.

Пример 3. Количество взвешенных веществ, извлекаемое из сточных вод целлюлозно-бумажного комбината и гидролизного завода в первичных отстойниках совместных очистных сооружений, образует 150 м³/ч шламовой пульпу с содержанием 9,4 г/л взвешенных и органики, определяемой как БПК₅ = 280 мг O₂/л. Сцежи (6 шт.) гидролизного завода оборудуют фильтрующими устройствами и коллекторами, как описано в примере 1. Шламовую пульпу подают в сцежи для фильтрации через лигнин.

После фильтрации в жидкость добавляют щелочной агент (известковое молоко, аммиачную воду, соду кальцинированную или каустическую) для нейтрализации остатка серной кислоты, вымываемого из лигнина. Затем осветленную воду с содержанием взвешенных веществ не более 0,01 г/л и БПК₅ не более 100 мг O₂/л возвращают на очистные сооружения или используют, как описано в примере 2.

Лигнин в количестве 16-30 т/ч выгружают из сцеж и используют, как описано в примере 1.

Пример 4. К шламовой пульпе из первичных отстойников (см. пример 3) добавляют из вторичных отстойников очистных сооружений до 100 м³/ч иловой пульпы с содержанием до 50 г/л ила. Далее очистку шламовой жидкости ведут, как описано в примере 3.

Пример 5. В фильтровальную камеру установки очистки сточной воды загружают 50 т гидролизного лигнина и 0,3 т негашеной извести с содержанием 90% CaO. Через фильтровальную камеру пропускают 20 м³/ч сточной воды с содержанием 0,2 г/л взвешенных веществ и 0,05 г/л нефтепродуктов. После проскока нефтепродукта (ориентировочно через месяц) из фильтровальной камеры выгружают лигнин с содержанием 700-750 кг нефтепродуктов и 3,3 т взвешенных веществ, в том числе 0,5 т гипса. Выгруженный лигнин смешивают с углем и сжигают в топке котельной.

Изобретение относится к области очистки вод в гидролизной, целлюлозно-бумажной, машиностроительной и в других отраслях промышленности, образующих сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, органическими и взвешенными веществами. Для осуществления способа в очистке сточной воды путем ее отстоя, биологической очистки, отстоя активного ила, адсорбционной очистки, обезвоживания шламовой пульпы и утилизации осадков, на стадию адсорбционной очистки подают последрожжевую бражку, и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу, пропускают через лигнин в сцежах или циклонах, совмещая процесс очистки с удалением лигнина из гидролизных аппаратов. Часть очищенной сточной воды используют в технологии гидролизного производства. Для нейтрализации остатка серной кислоты к лигнину добавляют негашеную известь. Отработанный лигнин направляют на переработку в топливо или смешивают с углем и сжигают. Способ обеспечивают упрощение технологической схемы и удешевление очистки сточных вод. 4 з.п.ф-лы.

1. Способ очистки сточной воды гидролизного и/или целлюлозно-бумажного производства, включающий отстой, биологическую и адсорбционную очистку, обезвоживание шламовой пульпы и утилизацию осадка, отличающийся тем, что на стадию адсорбционной очистки подают последрожжевую бражку, и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу непосредственно после отстоя, в качестве сорбента используют лигнин, а биологическую очистку проводят после адсорбции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последрожжевую бражку, и/или шламовую пульпу, и/или иловую пульпу пропускают через лигнин в сцежах или циклонах, совмещая процесс очистки с удалением лигнина из гидролизных аппаратов. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что очищенную сточную воду используют в технологии гидролизного производства. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что к лигнину добавляют негашеную известь. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что отработанный лигнин направляют на переработку в топливо или смешивают с углем перед сжиганием.