СПОСОБ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ И ПРОМФЕКАЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2008 года по МПК C02F1/463 

Описание патента на изобретение RU2332360C2

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки водных стоков от взвешенных частиц, микрофлоры, органических и неорганических включений, а также очистки стоков животноводческих комплексов, мясо-, птице-, рыбоперерабатывающих производств и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Известны способы очистки фекально-бытовых, хозяйственно-бытовых и других загрязненных сточных вод и стоков микробиологическими, реагентными, физико-химическими, электрохимическими и комбинированными методами.

Микробиологические методы наиболее экологичны, не громоздки в аппаратном оформлении и не обеспечивают полной очистки стоков по тяжелым металлам, сульфатам, хлоридам, нитратам, фосфатам и другим анионам кислот. Сорбционная емкость активного ила по основной группе тяжелых металлов не превышает 80%, а по отдельным металлам - 60%. От 20% до 40% высокотоксичных металлов в виде солей неизбежно поступают в водоностные горизонты и затем в организм человека.

Реагентные, физико-химические, электрохимические методы хорошо уничтожают микрофлору, снижают концентрацию солей тяжелых металлов, но не снижают солевой нагрузки по щелочным и щелочно-земельным металлам в стоках, сбрасываемых в природные водоемы.

Известен способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных стоков, в котором стоки подвергаются электрокоагуляции в электролизере с растворимыми алюминиевыми электродами и электроокислению на том же электролизере и флотации (см. патент РФ N 2047569, кл. С02F 1/467, 1995 г.).

Недостатком известного способа является то, что он не снижает солевой нагрузки по щелочным, щелочно-земельным металлам и аммонийным солям.

Наиболее близким по техническому решению является способ очистки стоков электрокоагуляцией, напорной флотацией, электрофлотацией, фильтрацией через активированный уголь, возвращением части потока (5-10%), насыщенного воздухом, на напорный флотатор и электрокоагулятор, а пеношламов - в усреднитель стоков (см. патент РФ N 2087423, кл. C02F 1/463, 1997 г.).

Недостаток этого способа состоит в том, что он включает в себя избыточные технологические операции: возврат части потока на электрокоагуляцию и флотацию, а пеношламы - в усреднитель потока, а также избыточные технологические узлы, в частности электрофлотатор и напорный флотатор, а также применение для окончательной доочистки активированного угля, известного узким спектром сорбции, преимущественно органических соединений.

Указанные недостатки не обеспечивают требуемой степени очистки водных потоков от солей щелочных и щелочно-земельных металлов и минимизации энергетических затрат.

Целью данного изобретения является разработка способа, обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод при снижении капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод, включающем усреднение потока, механическую очистку, электрокоагуляцию, фильтрацию, согласно изобретению перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислородом воздуха до значения 12-14 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности.

Использование заявляемого способа позволяет достичь следующего технического результата.

Подача воздуха (дисперсия) на днище секции устройства не допускает застаивания и загнивания сточной воды, снижает показатель БПК в десятки раз.

Обеспечение оптимального уровня газонасыщения потока кислорода воздуха в пределах 12-14 мг/л повышает эффективность и степень очистки стоков воды, а также способствует интенсивному перемешиванию коагулянта ОХА с водой и ускорению процесса.

Насыщение водного потока кислородом воздуха усиливает деструктирующую способность электрокоагулятора, так как к электрохимическому окислительно-восстановительному процессу электролиза подключается активированная форма кислорода - «возбужденный» кислород (O2*), который редуцируется из молекулярного кислорода (O20) в электрическом поле межэлектродного пространства электролизера.

Повышенная концентрация активных форм кислорода в межэлектродном пространстве не только повышает скорость деструкции органических загрязнителей, но и скорость окисления ионов железа (II) в ионы железа (III) - коагулянта, что ускоряет и процесс коагуляции.

Насыщение водного потока кислородом воздуха позволяет отказаться в заявляемом способе от напорного флотатора и электрофлотатора.

Заявляемый способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод, включающий усреднение потока, механическую очистку, электрокоагуляцию, фильтрацию, отличается от известного, принятого за прототип, тем, что перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислородом воздуха до значений 12-14 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности.

Сопоставимый анализ заявленного решения с известными позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «новизна».

Из патентной и научно-технической литературы не известен способ, в котором перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислород воздуха до значений 12-14 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности, позволяющей достичь описанный выше эффект.

Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения «изобретательский уровень».

Заявляемое техническое решение может быть использовано в области экологии для очистки сточных вод. Оно применимо в технологии химических производств, машиностроении, в гальванических производствах. Оно позволяет повысить степень очистки сточных вод с понижением капитальных и эксплуатационных затрат. Таким образом предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «промышленная применимость».

Способ осуществляется с помощью устройства, схематически показанного на чертеже.

Устройство содержит подводящий коллектор (не показан), приемный резервуар 1, механизированную решетку 2 с прозором между собирающими пластинами шириной 3 мм, усреднительный (буферный) резервуар 3, расположенную по днищу секции систему перфорированных труб 4, компрессор или воздуходувку 5, мерник 6 для раствора коагулянта, эжектор 7, мерник 8 для подачи флокулянта, камеру хлопьеобразования 9, камеру хлопьеобразования 10, отстойник 11, электрокоагулятор 12, осветлитель 13, блок-фильтр грубой и тонкой очистки 14, фильтр с угольной загрузкой 15, хемосорбционные, ионообменные фильтры катионовый 16 и анионитовый 17.

Способ осуществляется следующим образом.

Загрязненные сточные воды с рН 8-9 подают по подводящему коллектору в приемный резервуар 1, где происходит отделение крупных взвешенных частиц и песка.

Далее водный поток с плавающими примесями подают через механизированную решетку 2 с прозорами между собирающими пластинами шириной 3 мм в усреднительный (буферный) резервуар 3 с целью выравнивания подачи сточной воды на систему очистки.

В усреднительный резервуар 3 подают воздух от компрессора или воздуходувки 5, который распределяется по днищу секции по системе перфорированных труб 4. Подачу воздуха (диспергацию) в секции усреднительного резервуара 3 производят с целью недопущения застаивания и загнивания сточной воды.

Сточную воду откачивают насосом из усреднительного резервуара 3 и подают в эжектор 7 и далее в камеру хлопьеобразования 9, а через эжектор 7 из мерника 6 туда же подают раствор коагулянта марки ОХА (оксихлорид алюминия). Гидрохлорид алюминия гидролизуется в воде до гидроксида алюминия, хлопья которого собирают на свою поверхность мелкодисперсные взвеси, жиры, масла, спавы и коллоидные частицы.

Основное назначение эжектора 7 - поддерживание уровня газонасыщения потока кислорода воздуха в пределах 12-14 мг/л, а также интенсивное перемешивание коагулянта ОХА с водой.

Непосредственно перед камерой хлопьеобразования 10 в трубу производят дозированную подачу водного раствора флокулянта марки «Праестол» из мерника 8. Флокулянт в камере хлопьеобразования 10 укрупняет скоагулированные частицы до требуемой гидравлической крупности. Удаляют скоагулированные примеси (до 95% всех взвешенных частиц) методом осаждения в отстойнике 11. Принцип действия первичного отстойника основан на удалении взвешенных частиц путем сбора осадка из отстойной части аппарата, а также скребковым механизмом, которым оборудованы первичные отстойники.

Из отстойника 11 водный поток, насыщенный кислородом воздуха, направляют в электрокоагулятор 12 для очистки его от тяжелых металлов, органических соединений и микрофлоры.

Электрокоагулятор 12 представляет собой электролизер с растворимыми железными электродами.

В случае, если рН сточной воды ниже 8, то для повышения эффективности очистки воду подщелачивают до значения рН 8-9 (в среднем 8,5). Для подщелачивания используют 3-5% раствор щелочи (NaOH).

После обработки воды в электрокоагуляторе 12 пульпу со взвешенными хлопьевидными частицами продуктов коагуляции направляют в осветлитель непрерывного действия 13 и далее в блок-фильтр грубой и тонкой очистки 14.

В осветлителе 13 продукты коагуляции удаляют через контактную среду в виде слоя взвешенного осадка.

Блок 14 представляет собой компактную установку пакетного типа с набором инертных и сорбционных фильтрующих материалов, где очищаемый водный поток последовательно направляют через два пеностирольных фильтра с плавающей загрузкой, один из которых работает по прямоточной, а другой - по противоточной схеме фильтрации. Далее воду направляют на сорбционный фильтр из керамзита или цеолита, фильтр из нетканого материала и фильтр 15 с угольной загрузкой.

Загрузку угольного фильтра 15 выбирают из расчета полного удаления (сорбирования) органических соединений, специфических для данного вида стоков. Рекомендуется технологией использование в фильтрах сорбционно-активных углеродных волокнистых материалов типа УВИС.

Окончательную доочистку водного потока до норм сброса воды в открытые водоемы рыбохозяйственной зоны производят на хемосорбционных, ионообменных (катионитовых и анионитовых) фильтрах 16 и 17, позволяющих удалить из воды избыточную солевую нагрузку по щелочным, щелочно-земельным металлам и солям аммония.

Степень очистки водных стоков от взвесей, микрофлоры, органических и неорганических загрязнений 99,9%. Производительность рабочей установки 5-50 м3/час.

Предложенный способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод позволяет снизить уровень загрязнений водных стоков до норм сброса в открытые водоемы рыбохозяйственного назначения.

Похожие патенты RU2332360C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МЯСОКОМБИНАТА 2008
  • Майоров Сергей Александрович
  • Седов Юрий Андреевич
  • Парахин Юрий Алексеевич
RU2396217C2
СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ВОД ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ, ВОДНЫХ СТОКОВ 2007
  • Седов Юрий Андреевич
  • Парахин Юрий Алексеевич
  • Майоров Сергей Александрович
RU2357309C2
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ АММИАКА И АММОНИЙНОГО АЗОТА ИЗ ВОД ШЛАМОВОГО ХОЗЯЙСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 2006
  • Седов Юрий Андреевич
  • Парахин Юрий Алексеевич
  • Майоров Сергей Александрович
  • Мельников Геннадий Максимович
RU2338698C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1994
  • Пчелкин А.Г.
  • Халтурина Т.И.
  • Яричин Е.М.
RU2104968C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТЫ РАЗЛОЖЕНИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ, ОТ МАСЕЛ И ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ 1996
  • Баранова Л.Б.
  • Кедров Ю.В.
  • Семерикова В.В.
  • Радченко Л.П.
  • Бодин В.А.
  • Синяева Л.В.
  • Савич И.П.
RU2107036C1
СТАНЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД В БЛОЧНО-МОДУЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 2020
  • Саргин Евгений Юрьевич
  • Виниченко Антон Семенович
RU2741566C1
СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, ПОЧВ, ГРУНТОВ 2006
  • Седов Юрий Андреевич
  • Парахин Юрий Алексеевич
  • Мельников Геннадий Максимович
  • Майоров Сергей Александрович
RU2313148C1
СТАНЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2014
  • Горев Алексей Владимирович
  • Марков Сергей Геннадьевич
RU2572329C2
УСТАНОВКА КОМБИНИРОВАННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2004
  • Куликов Николай Иванович
  • Судьин Андрей Игнатьевич
  • Куликова Елена Николаевна
RU2270809C2
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2006
  • Малышев Владимир Васильевич
RU2318737C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ И ПРОМФЕКАЛЬНЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к области экологии и может использоваться для очистки водных стоков от неорганических и органических включений и микрофлоры. Способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод включает усреднение потока, механическую очистку, электрокоагуляцию, фильтрацию. Перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислородом воздуха до значений 12-14 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности. Технический эффект - удешевление очистки сточных вод и снижение уровня загрязнений в водных стоках до норм сброса вод в открытые водоемы рыбохозяйственной зоны. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 332 360 C2

Способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод, включающий усреднение потока, механическую очистку, электрокоагуляцию, фильтрацию, отличающийся тем, что перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислородом воздуха до значений 12-14 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2332360C2

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ ПОТОКОВ 1993
  • Янковский А.А.
  • Сергеев В.В.
  • Пелевин Л.А.
  • Риц В.А.
  • Янковская Г.Ф.
  • Веденеев А.А.
RU2087423C1
СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ОСВЕТЛЕНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ 1992
  • Бондаренко Н.Ф.
  • Гак Е.З.
  • Шапкин М.П.
  • Чистяков Л.Ф.
RU2047569C1
Способ очистки сточных вод валяльно-войлочного производства 1978
  • Мацнев Анатолий Иванович
  • Белозорова Екатерина Николаевна
  • Шулешко Григорий Константинович
SU789435A1
RU 94022195 A1, 27.04.1996
US 5385653 A, 31.01.1995.

RU 2 332 360 C2

Авторы

Мельников Геннадий Максимович

Парахин Юрий Алексеевич

Майоров Сергей Александрович

Седов Юрий Андреевич

Даты

2008-08-27Публикация

2006-05-11Подача