Способ доочистки сточной жидкости от фосфатов Российский патент 2021 года по МПК C02F9/00 C02F1/58 C02F101/10 

Изобретение относится к области реагентной доочистки сточных вод от соединений фосфора и может быть использовано для доочистки городских стоков с последующим их сбросом в прибрежные зоны морей.

Известен способ очистки сточных вод от фосфатов (В.А. Проскуряков, Л.И. Шмидт. Очистка сточных вод в химической промышленности. Изд. Химия, Ленинградское отделение, 1977, с. 138), заключающийся осаждении фосфатов сульфатом алюминия в щелочной среде.

Недостатком этого способа является образование большого количества химического осадка, подлежащего вывозу с площадки очистных сооружений канализации (ОСК) и его размещению на полигоне твердых бытовых отходов (ТБО), вторичное загрязнение сточной жидкости ионами тяжелых металлов, вследствие чего образовавшийся химический осадок невозможно использовать в качестве органоминерального удобрения.

Известен также способ извлечения из сточных вод фосфора («Строительство и техногенная безопасность», №5 (57), 2016, Е.В. Камышникова, с. 56-61), заключающийся в электрохимической очистке сточной жидкости растворимыми стальными электродами при добавлении черноморской воды, при котором возможно снижение фосфатов до ПДК (0,6 мг/л по РО₄^3-).

Недостатком этого способа являются высокие затраты на приобретение стальных электродов, увеличение затрат на электроэнергию и образование большого количества химического осадка, а также высокая плата за его размещение на специализированном полигоне.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому изобретению является способ очистки сточной жидкости от фосфатов и сульфатов (патент РФ №2593877, 2016 г., C02F 9/04, C02F 1/58, C02F 101/10, C02F 103/28, C02F 103/32), прототип, включающий очистку биологически очищенной сточной жидкости в отстойниках физико-химической очистки путем ввода в сточную жидкость одного из возможных реагентов [сернокислого железа Fe₂(SO₄)₃, сернокислого закисного железа FeSO₄, сернокислого алюминия Al₂(SO₄)³⋅18H₂O или хлорного железа FeCl₃⋅6H₂O].

Недостатками этого способа являются большой расход реагента для связывания фосфора в труднорастворимую соль, образование химического осадка, непригодного для дальнейшего использования в качестве органоминерального удобрения, высокая плата за его размещение на специализированном полигоне.

Задачами заявляемого изобретения являются:

снижение концентрации фосфора в сточной жидкости;

снижение общих затрат на приобретаемые реагенты;

снижение эксплуатационных затрат на вывоз с площадки очистных сооружений канализации химического осадка за счет резкого сокращения его объема;

снижение негативного влияния на окружающую среду при сбросе сточной жидкости в прибрежные зоны морей;

получение осадка, используемого в качестве органоминерального удобрения.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе доочистки сточной жидкости от фосфатов, биологически очищенная сточная жидкость проходит физико-химическую очистку, согласно изобретению на стадии физико-химической очистки в биологически очищенную сточную жидкость вводится концентрат установок обратного осмоса, образующийся при обессоливании морской воды, содержащая ионы магния и кальция, в соот-ношении 1:0,04-1:0,05, то есть на 1 м³ биологически очищенной сточной жидкости подается 0,04-0,05 м³ концентрата, с вводом в нее гидроксида натрия в количестве, обеспечивающим повышение рН до 10,5, а также подается воздух в количестве 0,5-0,6 м³/м³ сточной жидкости.

Для сточных вод, поступающих на очистные сооружения канализации данных регионов характерны невысокие концентрации ионов кальция и магния в сточной жидкости (менее 50 мг/л по кальцию и 10 мг/л по магнию). Именно поэтому для удаления соединений фосфора на стадии третичной очистки необходим ввод концентрата установок обратного осмоса, образующийся при обессоливании морской воды, содержащий в достаточном количестве ионы кальция и магния для образования труднорастворимых солей ортофосфорной кислоты, а ввод гидроксида натрия для повышения рН до значений 10,5. При таких значениях обеспечивается практически 100% связывания свободных ион-фосфатов в труднорастворимые соли кальция или магния. Ионы кальция и магния образуют с ион-фосфатами труднорастворимые соли ортофосфорной кислоты [Са₅ОН(PO₄)₃ или MgNH₄PO₄⋅6H₂O] при высоких значениях рН (10,5-11), поэтому требуется ввод гидроксида натрия. Применение гидроксида натрия резко сокращает объем химического осадка, который, после его механического обезвоживания, можно использовать в качестве органоминерального удобрения.

На фиг. 1 представлена общая схема узла физико-химической очистки стоков, предназначенная для снижения фосфатов с 3-12 мг/л (РО₄^3-) до 0,1-0,6 мг/л (РО₄^3-) перед их сбросом в водный объект.

Схема узла физико-химической очистки стоков включает: биологически очищенную сточную жидкость (1); камеру реакции (2); воздух (3); концентрат (4) установок обратного осмоса; раствор гидроксида натрия (5); отстойник физико-химической очистки (6); биологически очищенную сточную жидкость, обедненную ионами РО₄^3- (7); карбонизатор (8); выпуск очищенной сточной жидкости (9); диоксид углерода (10); химический осадок (11).

Способ доочистки сточной жидкости от фосфатов осуществляется следующим образом. Биологически очищенная сточная жидкость (1) с содержанием фосфатов 3-12 мг/л (РО₄^3-), пройдя биологическую очистку поступает в камеру реакции (2), куда вводятся воздух (3), концентрат (4) в сочетании с гидроксидом натрия (5). Воздух (3) необходим как для перемешивания концентрата (4) установок обратного осмоса, образующегося при обессоливании морской воды, и гидроксида натрия (5) с биологически очищенной сточной жидкостью (1), так и создания благоприятных условий (множественных соударений), ускоряющих процессы кристаллизации труднорастворимых солей кальция Са₅ОН(PO₄)₃ или магния MgNH₄PO₄⋅6H₂O. Из камеры реакции (2) биологически очищенная сточная жидкость (1) поступает в отстойник физико-химической очистки (6), где происходит осаждение образовавшихся кристаллов. Образующийся химический осадок (11) направляется на обезвоживание, после чего может использоваться в качестве органоминерального удобрения. Биологически очищенная сточная жидкость, обедненная ионами Р0₄^3- (7), но имеющая высокие значения рН, нейтрализуется в карбонизаторе (8) диоксидом углерода (10) до значения рН=8,5, после чего сбрасывается в водный объект. Показатели качества биологически очищенной сточной жидкости до и после физико-химической очистки представлены в таблице 1.

Использование заявляемого способа позволяет добиться высокого эффекта удаления фосфатов из сточной жидкости (95-98%), резко снизить эксплуатационные затраты за счет сокращения количества расходуемых реагентов, объема образующегося осадка и исключения затрат на размещение осадка на специализированном полигоне, так как образующийся осадок можно использоваться в качестве органоминерального удобрения. Как результат снижается негативное влияние на окружающую среду.

Изобретение относится к области реагентной доочистки сточных вод от фосфатов и может быть использовано для доочистки городских стоков с последующим их сбросом в прибрежные зоны морей. Способ доочистки сточной жидкости от фосфатов состоит в том, что на стадии физико-химической очистки в биологически очищенную сточную жидкость вводится концентрат установок обратного осмоса, образующийся при обессоливании морской воды, содержащий ионы магния и кальция, в соотношении 1:0,04-1:0,05, т.е. на 1 м³ биологически очищенной сточной жидкости подается 0,04-0,05 м³ концентрата, с вводом в нее гидроксида натрия в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5. Для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подается воздух в количестве 0,5-0,6 м³/м³ сточной жидкости. Образующийся химический осадок можно использовать в качестве органоминерального удобрения. Технический результат заключается в снижении концентрации фосфатов в биологически очищенной сточной жидкости, в снижении эксплуатационных затрат на приобретаемые реагенты, а также в снижении негативного влияния на окружающую среду. 1 ил., 1 табл.

Способ доочистки сточной жидкости от фосфатов, при котором биологически очищенная сточная жидкость проходит физико-химическую очистку, отличающийся тем, что на стадии физико-химической очистки в биологически очищенную сточную жидкость вводится концентрат установок обратного осмоса, образующийся при обессоливании морской воды, содержащий ионы магния и кальция, в соотношении 1:0,04-1:0,05, с вводом в нее гидроксида натрия в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5, а также подается воздух в количестве 0,5-0,6 м³/м³ сточной жидкости.