Способ очистки сточных вод Российский патент 2017 года по МПК C02F9/12 C02F1/48 C02F1/32 C02F1/78 

Предлагаемое техническое решение относится к способам для комплексной очистки жидкостей от механических нерастворимых примесей, преимущественно песка, нефтепродуктов, тяжелых металлов и болезнетворных микробов в непрерывном цикле с большой производительностью, и может быть использовано при очистке сточных вод, жидких промышленных и канализационных стоков с доведением качества до требуемых параметров

Известен способ для очистки стоков, включающий механическую очистку с помощью песколовки, нефтеловушку, отстойник дополнительного отстоя и флотационные установки для улавливания песка и нефти. Нефть из флотационной установи подвергается электрическому обессоливанию и обезвоживанию в электродегидраторе с последующей атмосферно-вакуумной перегонкой в колоннах и подогревом нагретым паром. Подачу тепла перед электродегитратором используют парогенераторы, в которых пар получается путем сжигания нефти, получаемой при очистке воды, а остальная ее часть собирается в емкости и направляется на дополнительную обработку (см., например, патент РФ №2150432 по кл. C02F 1/00 за 1999 год).

Недостатками данного вида обработки сточных вод являются сложность конструкции, очистка воды производится только от песка и нефтепродуктов и нет возможности ее использования на хозяйственно-бытовых стоках, и большие энергетические затраты при ее использовании на больших объемах очистки.

Также известна станция для очистки поверхностных стоков, содержащая водосточный коллектор, соединенный с приемно-распределительной камерой, узел первичной обработки воды от грубодисперсных частиц и нефтепродуктов и узел доочистки с фильтрами, снабженными трубопроводами подачи воды на очистку, отвода очищенной воды и промывки фильтров. Узел первичной обработки воды содержит последовательно расположенные сгуститель, по крайней мере, один гидроциклон, сепаратор, соединенный с узлом доочистки буферной емкостью, система гидросмыва осадка в виде перфорированной трубы, являющейся сливной, уложена по периметру дна буферной емкости, а узел доочистки дополнительно содержит мультициклон, установленный перед фильтрами в виде трех последовательно расположенных емкостей с гравием - песком, цеолитом и шунгитом соответственно. Система промывки емкостей фильтра снабжена емкостью промывочного раствора, емкостью, собирающей промывочный раствор после промывки с фильтром и насосом. Осадок отделяется от воды нутч-фильтром, соединенным со сгустителем, и снабжен приспособлением для выгрузки осадка (см. патент РФ №2205924 по кл. E03F за 2000 г.).

Недостатками данных установок являются сложность и громоздкость конструкции из-за большого количества узлов и механизмов, которые потребляют много энергии на циркуляцию воды в установке, а самым большим недостатком является то, что в ней нет возможности обработки вод хозяйственно-бытовых и канализационных стоков из-за невозможности отделения органических соединений и других продуктов от хозяйственно-бытовой деятельности человека.

Технической задачей предлагаемой станции является упрощение конструкции, улучшение качества отделения жесткой нерастворимой фазы от жидкости, а также обеспечить переработку любого вида сточных вод как промышленного характера, так ливневых и хозяйственно-бытовых стоков.

Указанная техническая задача достигается тем, что предложенный способ очистки сточных вод, включающий многоступенчатую механическую обработку в емкости проточного типа, с грубой фильтрацией в отстойнике, обработку магнитным полем и финишную фильтрацию на мелких фильтрах, после механической обработки и перед грубой фильтрацией поток жидкости дополнительно подвергается обработке окислителем, в виде озона и гидроксильных радикалов, а УФ-обработка потока производится непосредственно на стадии финишной фильтрацией.

Еще одним отличием предлагаемого способа является то, что гидроксильные радикалы нарабатываются непосредственно из воды в процессе очистки.

Предлагаемый способ очистки жидких смесей включает в себя следующие виды операций. Поток жидкой смеси, типа загрязненная вода, из подающей магистрали подается на механическую очистку, например в виде отстойников с вертикальным перемещением потока с многократным изменением направления движения водяной составляющей. На этой операции за счет силы тяжести происходит отделение жидких примесей с плотностью меньше плотности воды (типа нефти, жиров и т.д.), которые всплывают из воды, соединяются между собой и удерживаются на ее поверхности. После их накопления до заданного объема их принудительно удаляют специальным насосом и собирают в отдельную емкость. Одновременно из смеси удаляются твердые включения типа песка, которые оседают внизу и не проходят вместе с водой. Затем их принудительно удаляются путем смыва с внутренней поверхности. После механической очистки поток воды с растворенными загрязнителями и нерастворенными мелкими взвесями направляется на грубое фильтрование, где задерживается крупная взвесь. После грубой фильтрации поток воды подвергается обработке магнитным полем и направляется на финишную фильтрацию в виде нано- или НУТЧ-фильтров. Перед финишной фильтрацией в поток воды вводится окислитель типа ОЗОН и гидроксильные радикалы, а ультрафиолетовой обработке вода подвергается непосредственно в процессе финишной фильтрации.

Окислитель нарабатывается непосредственно из воды путем разделения молекул озона на активный кислород, и образуются молекулы (ОН) гидроксильных радикалов, которые принудительно направляются в последнюю стадию механической очистки, смешивается с необработанной вновь поступившей смесью на очистку смеси. После грубой фильтрации жидкая составляющая очищаемой смеси подвергается магнитной обработке, что заставляет ионы заряженных загрязнителей (преимущественно металлов) под воздействием магнитных поля собраться вместе, а не двигаться хаотично. После их сбора возле магнитных полюсов они соединяются вместе, образуя молекулы, и нейтрализуются. Перед мелкой фильтрацией в потоке воды под воздействием окислителя происходит укрупнение мелких взвесей, окисление химически активных металлов и органических соединений. Это происходит за счет обработки смеси озоно-гидроксильными реагентами типа O₃ и ОН. Эти реагенты нарабатываются из водяной составляющей очищаемой смеси. Под воздействием реагентов большая часть взвесей соединяется между собой, превращается в нерастворимые соли и задерживается при фильтровании, а химически активные загрязнители в смеси превращаются в окислы и становятся неопасными молекулами металла.

Пример

По предлагаемому способу производится очистка стоков хозяйственного назначения, содержащих жидкие (нефтепродукты 7700 мг/дм) и твердые включения (взвешенные вещества 26,0 мг/дм), органику (нитриты и нитраты, фосфаты 660,7 мг/дм), ПАВЫ (более 12 мг/дм), железо 5.0 мг/дм, тяжелые металлы (медь, цинк, никель, хром, алюминий, свинец, кадмий, марганец) и другие примеси.

Очистка производится следующим образом. Смесь стоков самотеком подается в емкость проточного типа с вертикальными перегородками, в которой производится грубая очистка стоков от легких включений (нефть, жиры и т.д.) и тяжелых твердых включений (песок, ил, камни и т.д.). После последней стадии грубой фильтрации смесь подвергается обработке постоянным магнитным полем мощностью более 5 тесл. После магнитной обработки оставшаяся смесь направляется в отстойник, в виде емкости, в которую подается окислитель в виде озона (0,05-0,5 мг/литр) и гидроксильных радикалов (ОН), обрабатывается 2-4 часа. Затем вода направляется на финишную фильтрацию, в которой установлены лампы ультрафиолетового излучения определенной волны. Под воздействием УФ-потока производится разделение молекул озона на кислород и гидроксильные радикалы (ОН), а также соединение свободного атомарного водорода с кислородом до образования гидроксильных радикалов. Введение гидроксильных радикалов в стоки позволяет произвести полное окисление ионов тяжелых металлов и перевести их в окислы в ускоренном виде, т.к. срок их действия и эффективность более, чем озон в миллион раз. После окисления часть металлов превращается в окислы металлов, а другая часть превращается в нерастворимые соли и фильтруется в нанофильтрах. После прохождения всех циклов очистки вода отвечает требованиям питьевой воды или требованиям воды для рыбоводческого хозяйства.

Использование предлагаемого способа позволяет производить очистку всех видов известных сточных вод от загрязнителей и производить их очистку без дополнительных реагентов и операций.

Изобретение может быть использовано при очистке скважинных вод, смесей нефть-вода, сточных вод, а также жидких промышленных и канализационных стоков. Для осуществления способа проводят многоступенчатую механическую обработку в емкости проточного типа с грубой фильтрацией в отстойнике, обработку магнитным полем и финишную фильтрацию на мелких фильтрах. После механической обработки и перед грубой фильтрацией поток жидкости дополнительно обрабатывают окислителем в виде озона и гидроксильных радикалов. Непосредственно на стадии финишной фильтрации проводят УФ-обработку потока. Использование способа позволяет производить комплексную очистку сточных вод с любыми видами загрязнений без дополнительных реагентов и операций до параметров чистой питьевой воды или воды для рыбоводческого хозяйства. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ очистки сточных вод, включающий многоступенчатую механическую обработку в емкости проточного типа, с грубой фильтрацией в отстойнике, обработку магнитным полем и финишную фильтрацию на мелких фильтрах, отличающийся тем, что после механической обработки и перед грубой фильтрацией поток жидкости дополнительно подвергают обработке окислителем в виде озона и гидроксильных радикалов, а УФ-обработку потока производят непосредственно на стадии финишной фильтрации.

2. Способ очистки жидкостей по п. 1, отличающийся тем, что гидроксильные радикалы нарабатывают непосредственно из воды в процессе очистки.