СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МОЙКИ АВТОМАШИН Российский патент 2012 года по МПК C02F1/24 C02F1/52 C02F1/40 C02F103/44 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано в процессах очистки как промышленных, так и бытовых сточных вод, в частности сточных вод от мойки автомашин.

Известен способ очистки сточных вод флотацией путем насыщения сточных вод воздухом или каким-либо расторяющимся в воде газом под давлением (Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988. с.98-102).

При сбросе давления из сточной воды выделяется растворенный в ней воздух или какой-либо другой газ в виде пузырьков. При этом к пузырькам прилипают тонкодисперсные гидрофобные вещества и в виде комплексов частица-пузырек всплывают, образуя пенный слой, который содержит частицы загрязнения. Пенный слой самотеком или с помощью специального устройства периодически или непрерывно удаляется в шламосборник. Очищенная жидкость отводится из зоны, находящейся ниже образования флотокомплексов частица-пузырек. Использование этого известного способа позволяет достигнуть эффекта очистки в пределах 70-80%.

Существенным недостатком известного способа является низкая скорость всплывания фотокомплексов частица-пузырек, обусловленная малым размером пузырьков. Низкие значения скорости всплывания этих флотокомплексов приводит к тому, что часть из них следует за потоком отводимой очищенной жидкости, что приводит к резкому снижению эффективности очистки.

Известен другой способ очистки сточных вод флотацией, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха и других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов частица-пузырек (Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков. - М.: Химия, 1992, с.45-46).

В указанном известном способе диспергирование воздуха и других газов в воде происходит механическим путем, например эжектированием воздуха за счет движения потока жидкости со скоростью порядка 8, 12 м/с или при всасывании в зоне пониженного давления при вращении потока жидкости с помощью мешалки (импеллера). Образующиеся за концами вращающихся лопастей мешалки газовые (воздушные) пузырьки контактируют с частицами загрязнений, что приводит в большинстве случаев к появлению флотокомплексов частица-пузырек. При этом размер образующихся пузырьков составляет более 0,01 мм. При диспергировании воздуха или других газов с помощью мешалки происходит интенсивная коалесценция пузырьков, что приводит к существенному изменению их размеров, причем в зоне вращения мещанки размер пузырьков составляет порядка 0,01-0,5 мм и более, а в верхней зоне, где происходит отделение флотокомплексов от воды и их переход в пены слой, размер пузырьков достигает 1,0-10,0 мм и более. При этом очищенная от частиц загрязнений вода отводится из зоны всплывания флотокомплексов частица-пузырек. В результате отводимый водный поток захватывает часть флотокомплексов частица-пузырек, а также отдельные частицы и пузырьки, не нагруженные частицами загрязнений, что приводит к снижению эффективности очистки сточных вод этим способом. Эффект очистки не превышает 70-85%.

Из RU 94016575, 20.04.1996 известен способ очистки сточных вод, включающий очистку сточных вод флотацией, осуществляемой путем аэрации сточных вод пузырьками воздуха и других газов и дальнейшим отделением от воды образующихся флотокомплексов частица-пузырек. При этом в зоне отделения флотокомплексов от воды установлены решетки с изменяющимся размером отверстий, причем отверстия с минимальным размером в пределах 0,01-0,5 мм расположены внизу, а вверху - отверстия с максимальным размером в пределах 1,0-10,0 мм, и при этом направление движения очищенной воды перпендикулярно плоскости решетки.

Таким образом, принципы очистки сточных вод известны давно (отстаивание, флотация, электрокоагуляция, фильтрация механическая, сорбционная и т.д.). Их сочетание также широко применяется в производстве. Однако все известные схемы (способы) очистки воды основываются на бесперебойной их работе в течение длительного времени, т.е. без остановки оборудования. В системах очистки оборотного водоснабжения автомоек наблюдается обратная картина.

Установки останавливаются и включаются несколько раз в час; это происходит автоматически при заполнении бака с очищенной водой, откуда запитываются аппараты подачи воды на мойку. Поэтому говорить о равновесном режиме работы установки в данном случае не приходится.

Технической задачей заявленного изобретения является упрощение процесса очистки воды, ускорение его и повышение экологической безопасности процесса очистки воды.

Поставленная техническая задача достигается способом очистки сточных вод от мойки автомашин, включающим проведение флотации в две стадии, при этом первую начальную стадию напорной флотации, на которой осуществляют растворение воздуха в очищаемой воде, объединяют со стадией фильтрации на фильтре, до момента выделения мелких пузырьков воздуха, выделяющихся при прохождении начального слоя фильтров, а последующую вторую стадию флотации проводят при отключении установки и образующийся пенный слой на поверхности фильтра удаляют из установки.

Заявленный способ очистки сточных вод основан на использовании квазиравновесного процесса очистки сточных, что называется «во благо». При этом предлагается использовать два процесса (напорную флотацию и механическую фильтрацию) совместно, т.е. объединить их. При использовании напорной флотации в традиционных схемах очистки на ее начальной стадии происходит растворение воздуха в воде, затем вода дросселируется и выпускается в объем, где происходит выделение мелких пузырьков воздуха в воде и далее необходимо дать воде отстояться, чтобы воздух смог выйти на поверхность воды, увлекая за собой загрязнения в виде пены.

Ниже приводится подробное описание заявленного в качестве изобретения способа очистки сточных вод от мойки автомашин и ливнестоков.

Итак, в заявленном способе предлагается использовать в напорной флотации ее начальную стадию, а именно процесс растворения воздуха в воде и сразу после этого, не дожидаясь выделения мелких пузырьков воздуха, направить воду на фильтрацию. Фильтрацию проводят, например на мелком сыпучем материале, в частности на речном или кварцевом песке. При прохождении начального слоя фильтра давление воды падает, и из нее начинают выделяться мельчайшие пузырьки воздуха, которые будут располагаться в объеме фильтра. Всплыть эти пузырьки воздуха не могут, т.к. удерживаются сверху слоем фильтрующей загрузки. По мере увеличивающегося объема пропускания воды через фильтр все большее количество зародышей воздушных пузырьков образуются в слое песка. Все это позволяет увеличить время контакта воздушных пузырьков с водой, а следовательно, более качественно насытить ее кислородом воздуха при одновременном уменьшении объемов флотационной камеры и снижении давления водовоздушной смеси при напорной флотации почти в два раза- с 3,0-3,5 атм до 1 атм. Не растворившаяся в воде часть воздуха (излишек) динамическим напором воды прижимается к фильтрующей поверхности, образуя слой мелких пузырьков воздуха, т.е. слой пены, на поверхности фильтра. Слой пены препятствует проникновению нефтепродуктов, нерастворимых жиров, мелкой взвеси и т.д. в слой песчаного фильтра (при соблюдении определенных концентраций этих веществ в воде) происходит коалесценция (слияние, слипание) и накапливание загрязнений на поверхности пены. При таком способе очистки сточных вод вторая стадия флотации происходит не в прцессе работы установки, а при ее отключении. Динамический напор воды снимается, и пузырьки воздуха поднимаются к поверхности воды, увлекая за собой загрязнения. Используемый, в частности, песчаный фильтр работает не столько объемом, сколько поверхностью фильтрации. При всплывании пузырьков воздуха с поверхности фильтра происходит ее частичная регенерация, в том числе и за счет восстановления формы пузырьков при снятии давления внутри установки. Пузырьки воздуха в объеме фильтра не могут самостоятельно подняться к поверхности воды. В неработающей установке они продолжают отдавать кислород воздуха воде за счет диффузии. Регенерация фильтрующей загрузки производится традиционным методом, а именно - обратной промывкой, при которой удаляются и пузырьки воздуха из объема фильтра.

Конкретно сам способ очистки сточных вод от моек автомобилей в общем виде осуществляют в установке для очистки следующим образом.

В рабочем режиме струйный насос забирает воду из приямка и подает ее во флотатор. Из флотатора технологический насос запитывается водой. Насос нагнетает давление в патрубке перед струйным насосом, где происходит растворение воздуха в воде. Из флотатора вода самотеком попадает в фильтр механической очистки, и далее в бак чистой воды.

При достижении максимального уровня очищенной воды, находящийся в баке, поплавковый выключатель отключает забор воды из приямка, и установка переводится в режим ожидания. При этом пена, образующаяся при флотации, выводится из установки. При потреблении очищенной воды уровень в баке чистой воды понижается, и в определенный момент поплавковый выключатель включает установку. На выходе из установки вода проходит через картридж тонкой очистки при необходимости. Промывка фильтра осуществляется погружным насосом после перевода установки вручную из режима «работа» в режим « промывка».

Заявленный в качестве изобретения способ очистки сточных вод от моек автомобилей позволяет:

- более качественно насытить воду кислородом воздуха и снизить содержание БПК и ХПК (биологический и химический поглотители кислорода) в воде при меньшем рабочем давлении водовоздушной смеси, в том числе и в момент неработающей установки;

- существенно уменьшить объем установки;

- увеличить временной интервал работы фильтра между циклами его промывки за счет частичной регенерации поверхности фильтра в момент остановки установки.

Очищенная заявленным способом вода соответствует требованиям, предъявляемым к ней СНиП и СамПиН.

Изобретение может быть использовано в процессах очистки как промышленных, так и бытовых сточных вод. Для осуществления очистки проводят двухстадийную флотацию. Первую начальную стадию напорной флотации, на которой растворяют воздух в очищаемой воде, объединяют со стадией фильтрации до момента выделения мелких пузырьков воздуха. Последующую вторую стадию флотации проводят при отключении установки и до момента выделения мелких пузырьков воздуха. Образующийся на поверхности фильтра пенный слой удаляют из установки. Изобретение обеспечивает упрощение процесса очистки и сокращение объема установки, повышение эффективности способа в части ускорения очистки и повышения экологической безопасности процесса очистки. Очищенная вода удовлетворяет гигиеническим требованиям СанПиН, предъявляемым к ней.

Способ очистки сточных вод от мойки автомашин, включающий проведение флотации в две стадии, при этом первую начальную стадию напорной флотации, на которой осуществляют растворение воздуха в очищаемой воде, объединяют со стадией фильтрации на фильтре до момента выделения мелких пузырьков воздуха, выделяющихся при прохождении начального слоя фильтров, а последующую вторую стадию флотации проводят при отключении установки и образующийся пенный слой на поверхности фильтра удаляют из установки.