СИСТЕМА И СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК C02F1/465 C02F9/00 C02F1/467 C02F11/12 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к очистке сточных вод, в частности, к окислению и удалению загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах, включая взвешенные твердые частицы, органические вещества, тяжелые металлы и бактерии, с использованием механически стимулируемой электрофлотации.

Уровень техники

[0002] Существует несколько стандартных технологий, используемых для удаления твердых частиц/взвешенных примесей, содержащихся в воде. Однако каждая из этих технологий имеет сопутствующие недостатки, описанные ниже.

[0003] Флотация растворенным воздухом (ФРВ) представляет собой технологию очистки сточных вод, с помощью которой обеспечивается очистка сточных вод путем удаления взвешенных веществ, таких как нефтепродукты и консистентные смазки или твердые частицы. Удаление осуществляется за счет растворения воздуха в сточной воде под давлением с использованием сжатого воздуха, подаваемого от внешнего источника, или воздуха, подаваемого нагнетателем, с последующим выпуском воздуха под атмосферным давлением во флотационный резервуар. Выпущенный воздух образует микропузырьки, которые прилипают к частицам взвешенных веществ в сточных водах, вследствие чего частицы взвешенных веществ поднимается на поверхность воды, с которой их можно снять с помощью механического сборного устройства. Однако при этом сложно обеспечить оптимальный размер микропузырьков (поток пузырьков), которые могли бы эффективно поднимать на поверхность частицы взвешенных веществ, без использования специальных дорогостоящих распылителей и устройств подачи воздуха под высоким давлением. Кроме того, поскольку распылители пузырьков, установленные в нижней части резервуара установки для ФРВ, не могут обеспечить 100-процентное покрытие площади поверхности резервуара, это дает возможность части сточных вод в итоге миновать процесс флотации методом ФРВ, не подвергаясь соответствующей обработке. Более того, поскольку масса плавающих твердых частиц остается на поверхности воды, для ее эффективного удаления из резервуара необходимо использовать механические сборные устройства или насосы. И хотя метод ФРВ является наиболее интенсивным с механической точки зрения, он не подходит для использования на таких объектах, как морские буровые платформы, где часто пренебрегают техническим обслуживанием оборудования.

[0004] Еще одной технологией удаления плавающих ионов или твердых частиц, взвешенных или растворенных в жидкой фазе, является электрофлотация (ЭФ), которая представляет собой флотацию с помощью электрически генерируемых пузырьков. Технология ЭФ требует наличия катода (который может быть выполнен из неокисляющегося материала) и анода (который может быть выполнен из железа или алюминия). Пластинчатые электроды или пакеты электродов могут быть соединены с источником электроэнергии и располагаться во флотационном резервуаре ниже поверхности воды. Во время электролиза пластинчатые электроды/пакеты электродов формируют небольшие пузырьки газа (например, O₂ или H₂), которые затем прикрепляются к находящимся в воде частицам загрязняющих веществ (например, взвешенным твердым частицам) перед тем как всплыть на поверхность флотационного резервуара, где их легче собрать и удалить. Однако получение пузырьков необходимого размера требует определенной регулировки электропитания, подаваемого на погруженные в воду пластинчатые электроды/пакеты электродов. Стандартная технология ЭФ страдает тем недостатком, что она требует проведения непрерывного технического обслуживания из-за слоя гидроокисей или окислов железа или алюминия, который образуется на поверхности электродов, не отделяясь от них, вследствие чего со временем наблюдается уменьшение электрического тока, чему, соответственно, способствует и формирование гидроокисей. Еще один недостаток состоит в том, что электроды подвержены неравномерному износу, что обуславливает необходимость их замены часто еще до полного износа. Кроме того, техническое обслуживание пластинчатых электродов/пакетов электродов требует или осушения флотационного резервуара, или извлечения электродов из объема воды для их обслуживания. Поскольку пластинчатые электроды/пакеты электродов, установленные в нижней части резервуара, не могут обеспечить 100-процентное покрытие площади поверхности воды в резервуаре, это дает возможность части сточной воды в итоге миновать процесс флотации и покидать очистную установку в неочищенном состоянии. Более того, поскольку масса плавающих твердых частиц остается на поверхности водяного столба, как и при использовании технологии ФРВ, для ее эффективного удаления из резервуара необходимо использовать различные механические сборные устройства или насосы.

[0005] По указанным причинам сфера очистки сточных вод, особенно очистки морских сточных вод, нуждается в технически жизнеспособной и рентабельной системе эффективного отделения твердых частиц и удаления органических веществ и бактерий.

Сущность изобретения

[0006] Согласно одному или нескольким вариантам своего осуществления настоящее изобретение относится к системе и способу очистки сточных вод. В одном из вариантов своего осуществления настоящее изобретение относится к способу очистки сточных вод или морских сточных вод.

[0007] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения система очистки сточных вод (или просто «система очистки») включает в себя основной резервуар для дозированной обработки сточных вод с системой регулировки уровня, локально установленную панель управления электросистемой, высокопроизводительный электролизер/электролизеры, нагнетатель для растворения водорода и систему автоматического подмешивания/смешивания полимера на салазках. Система очистки дополнительно включает в себя блок дехлорирования, который содержит поставляемый в разобранном виде бак для хранения сульфита/бисульфита натрия/бак для дехлорирования (бак-нейтрализатор) и насос для нагнетания химических реагентов. Блок дехлорирования гарантированно обеспечивает сброс в море обесхлоренных сточных вод в соответствии с требованиями Международной морской организации (IMO). Производительность системы очистки составляет от 4,85 до 49,95 кубометров в сутки; при этом она занимает мало места. Согласно одному из аспектов система очистки используется на морских или прибрежных платформах, где требуется ее постоянная или длительная работа для очистки морских сточных вод.

[0008] Система очистки выполнена с возможностью функционирования в автоматическом режиме с незначительным вмешательством оператора. Исходя из потребностей платформы или судна в очистке сточных вод, система очистки запускает подачу сточных вод и начинает процесс ее очистки. Ручной режим работы предусмотрен для выявления и устранения неисправностей, а также для аварийной откачки и/или промывки системы очистки.

Краткое описание чертежей

[0009] Настоящее изобретение подробно описано ниже в привязке к прилагаемым чертежам, все из которых раскрывают или иллюстрируют устройство, системы и способы согласно настоящему изобретению. На фигурах, которые не обязательно вычерчены в масштабе, все однотипные элементы, представленные на различных фигурах, обозначены одинаковыми номерами позиций; при этом:

[0010] На фиг. 1A и 1B представлено множество видов одного из примеров осуществления системы очистки сточных вод согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0011] На фиг. 2A показан электролизер согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0012] На фиг. 2B показан электролизер согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0013] На фиг. 3A и 3B представлено множество видов одного из примеров осуществления системы подмешивания полимера согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0014] На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая один из примеров осуществления системы очистки сточных вод согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0015] На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая один из примеров осуществления системы обезвоживания отстоя резервуара, образованного в ходе очистки сточных вод, для его последующей утилизации на свалке согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

[0016] В зависимости от контекста все ссылки на «изобретение», представленные ниже, в некоторых случаях могут относиться только к некоторым конкретным вариантам его осуществления. В других случаях будет признано, что ссылки на «изобретение» будут относиться к предмету обсуждения, упомянутому в одном или нескольких, но не обязательно всех, пунктах формулы изобретения.

[0017] В одном из вариантов своего осуществления настоящее изобретение относится к системе 100, предназначенной для очистки сточных вод или морских сточных вод, содержащих взвешенные твердые частицы и прочие посторонние примеси (например, органические вещества, бактерии и тому подобное). Система 100 представляет собой систему дозированной очистки, в которой применяется электролизер/электролизеры для формирования эффективных окислительных средств/микропузырьков, и в которой используется полимер в качестве флокулянта для образования «плавающего слоя» взвешенных твердых частиц, который эффективно удаляется из системы в конце каждого цикла очистки.

[0018] В контексте настоящего документа термин «сточные воды» включает в себя любые воды, подлежащие очистке, такие как фекальные сточные воды и бытовые сточные воды, сбрасываемые с морских буровых платформ и морских судов, или сточные воды с промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых предприятий/жилых зданий, содержащие твердые загрязняющие вещества биоразлагаемого материала. Морские сточные воды обычно включают в себя фекальные сточные воды, бытовые сточные воды и их сочетания. Термин «фекальные сточные воды» относится к водам, которые загрязнены выделениями человеческого организма, содержащими бактерии группы кишечной палочки и прочие палочковидные бактерии. Термин «бытовые сточные воды» относится к отработанным водам без выделений человеческого организма, таким как воды с камбуза, прачечной, раковин и душевых. Обычно морские сточные воды состоят как из токсичных, так и из нетоксичных органических и неорганических загрязняющих веществ, загрязнителей в виде взвешенных твердых частиц микро- и макроразмера, включающих в себя целлюлозу, мелкий и крупный песок, выделения человеческого организма, эмульсии и газы. Потенциал загрязнения комбинированных фекальных и бытовых сточных вод определяется по нескольким параметрам сточных вод, основными из которых являются биохимическая потребность в кислороде (БПК), химическая потребность в кислороде (ХПК), содержание бактерий группы кишечной палочки и содержание взвешенных твёрдых частиц (ВЧ). Общее содержание взвешенных твёрдых частиц (ОВЧ) может быть органическим по своей природе и служить прибежищем для болезнетворных бактерий и прочих микроорганизмов. В этом документе термины «сточные воды» и «морские сточные воды» используются взаимозаменяемо.

[0019] В другом варианте своего осуществления настоящее изобретение относится к способу и/или циклу очистки сточных вод. Указанный способ включает в себя электролиз и стадию усовершенствованной/механически стимулируемой электрофлотации для эффективного отделения взвешенных твердых частиц и осветления воды. Сначала может быть использован электролизер/электролизеры для получения дезинфицирующего средства (например, гипохлорита натрия), способствующего окислению органического материала и формированию микропузырьков (водорода/кислорода). Эти пузырьки способны поднимать любые взвешенные частицы, содержащиеся в объеме воды дозировочного резервуара. Далее по месту может быть подмешано небольшое количество полимера в смешивающей секции трубной обвязки системы. Технологическая схема с использованием смешивающей секции трубной обвязки обеспечивает надлежащее распределение подмешиваемого полимера в объеме сточных вод. Добавленный полимер, который связывается с микропузырьками, образованными на первом этапе, создает условия для электрофлотации, облегчая слипание твердых частиц и флотацию на поверхности жидкости. Указанный способ дополнительно включает в себя обработку осадка/отстоя с полимеризованными увлажненными твердыми частицами, который образуется в ходе процесса очистки, с целью получения фильтрата и уплотненного отстоя для его последующей утилизации на свалке. Фильтрат может быть использован в качестве добавки к морской воде или для уменьшения объема морской воды, используемой во время последующего цикла очистки сточных вод.

[0020] На фиг. 1A и 1B представлено множество видов одного из конкретных неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения, служащего примером реализации системы 100 очистки сточных вод. Система 100 включает в себя один дозировочный резервуар 105, в который поступают сточные воды, подлежащие очистке. Дозировочный резервуар 105 также выполнен с возможностью вмещения морской воды, которая должна смешиваться со сточными водами. В одном из примеров своего осуществления дозировочный резервуар 105 выполнен из углеродистой стали, на которую нанесено противокоррозионное акрило-полиуретановое покрытие. Дозировочный резервуар сконфигурирован таким образом, что обеспечивается возможность отведения отстоя и очищенных сточных вод из нижней части резервуара. В стандартных резервуарах при отведении очищенных сточных вод из нижней части резервуара остающийся отстой может закупоривать/забивать другие устройства в резервуаре (например, электролизеры), что создает проблемы для технического обслуживания. В этой связи в стандартных резервуарах твердые отходы вынужденно извлекаются сверху, что требует включения в технологический процесс еще одной операции. Это увеличивает эксплуатационные расходы за счет необходимости использования дополнительных скребков, лопаток и прочих механических устройств.

[0021] Составные части системы, включающие в себя дозировочный резервуар 105, электролизер 110, устройство или систему 130 подмешивания полимера и прочие компоненты, обычно смонтированы на салазках 125. Салазки 125 могут содержать компактную стальную несущую раму. Прочие составные части системы описаны в привязке к фиг. 4. По всей системе 100 может использоваться дополнительное технологическое оборудование, включая насосы, патрубки, датчики или запорно-регулирующую арматуру. Система 100 выполнена с возможностью функционирования в автоматическом режиме дозированной очистки с минимальным вмешательством оператора. Система 100 может запускать подачу сточных вод и начинать процесс ее очистки, исходя из потребности морского судна в очистке сточных вод.

[0022] Дозировочный резервуар 105 сообщается по текучей среде с электролизером 110. В контексте настоящего документа термин «электролизер» может включать в себя один, два или множество электролизеров (например, для использования на более крупных морских судах или очистительных установках). Электролизер 110 намеренно вынесен за пределы дозировочного резервуара 105. Это уменьшает число компонентов/составных частей, содержащихся внутри дозировочного резервуара 105. Это также сводит к минимуму коррозию/износ и облегчает обслуживание электролизера 110 (если бы электролизер располагался в дозировочном резервуаре, этот резервуар должен был бы полностью осушаться перед проведением каких-либо работ по техническому обслуживанию). Предусмотрен также насос 442 впрыска пеногасителя, предназначенный для впрыска небольшого количества разбавленного противопенного агента в окисленную смесь сточных вод на выходе электролизера 110. Нагнетатель 120 может быть выполнен с возможностью запуска при подаче питания на электролизер 110. Рециркуляционный насос 140 выполнен с возможностью обеспечения повторного прохождения потока окисленных сточных вод через встроенную смешивающую секцию/трубку 135.

[0023] Система 100 включает в себя панель 150 управления электросистемой. Панель 150 управления электросистемой характеризуется простотой конструкции и легкостью в обращении. Панель 150 управления электросистемой использует импульсный источник питания и интеллектуальные релейные контроллеры, обеспечивающие основу для безопасной и эффективной эксплуатации системы 100. Все компоненты системы могут быть предварительно соединены проводами с панелью 150 управления на заводе-изготовителе.

[0024] На фиг. 2A и 2B представлены изометрические изображения двух примеров осуществления электролизера 110A и 110B. Электролизер может иметь по существу плоский/книжкообразный корпус 110A или по существу цилиндрический корпус 110B. Вне зависимости от геометрических параметров корпуса (110A или 110B) электролизер 110 выполнен с возможностью функционирования в качестве основного компонента, убивающего бактерии/болезнетворные микроорганизмы, содержащиеся в сточных водах, за счет получения гипохлорита натрия и прочих окислителей смеси из морской воды. Электролизер 110 снабжен одной или несколькими парами противоположных электродов (не показаны) и устройством подачи электрического тока между электродами (не показано), таким как, например, источник питания постоянного тока. Электрическая полярность электродов в электролизере 110 может периодически (т.е. раз в сутки, когда система очистки работает в непрерывном режиме) меняться на противоположную для сведения к минимуму технического обслуживания. Это также обеспечивает возможность самоочистки электродов для удаления твердых отложения (солей кальция и магния). Система 100 очистки не использует электролизер/электролизеры, содержащие быстро расходуемые электроды, которые обычно подвержены неравномерному износу, что обуславливает необходимость их замены часто еще до полного износа.

[0025] На фиг. 3A и 3B представлены виды одного из примеров осуществления системы 130 подмешивания полимера. Система 130 подмешивания полимера предусмотрена для того, чтобы обеспечивать смешивание чистого полимера с отмеренным объемом воды, обычно технической воды или воды для хозяйственно-бытовых нужд. Может быть использована как питьевая вода, так и непригодная для питья вода, за исключением морской воды.

[0026] Обратимся теперь к фиг. 3A, где показана система 130 подмешивания полимера, которая включает в себя камеру/колонну 310 смешения полимера. Камера/колонна 310 смешения полимера включает в себя автоматический смеситель 320 полимера с большими сдвиговыми усилиями, предназначенный для смешивания чистого полимера с непригодной для питья водой, за исключением морской воды, с целью получения разбавленного полимерного раствора. С учетом высокой вязкости большинства полимеров большое значение имеет его надлежащее перемешивание с тем, чтобы обеспечить эффективное рассеяние полимера в технологическом потоке без слипания частиц полимера и образования «рыбьих глаз» («рыбьими глазами» называются частицы полимера в виде микрошариков или частично гидратированный полимер вследствие ненадлежащей дисперсии в процессе перемешивания). Согласно одному из аспектов смеситель 320 содержит головку с квадратными отверстиями с большими сдвиговыми усилиями. Система 130 подмешивания полимера снабжена электродвигателем 330 и распределительной коробкой для электрического соединения с электродвигателем 330. Электродвигатель 330 функционально соединен со смесителем 320 через вал - обычно в виде отрезка прозрачной трубы. Распределительная коробка 340 обеспечивает электрическое соединение для электродвигателя смесителя полимера.

[0027] Обратимся теперь к фиг. 3B, где показано, что камера/колонна 310 смешения полимера включает в себя два реле, а именно реле 350A высокого уровня жидкости и реле 350B низкого уровня жидкости. Реле 350A и 350B установлены на разной высоте с тем, чтобы обеспечить добавление оптимального и точного количества разбавленного полимера к оборотным окисленным сточным водам на входе во встроенную неподвижную смешивающую секцию/трубку 135 даже в тех случаях, когда система 100 наклонена или находится в наклонном положении, например, под углом 22,5 градуса.

[0028] Возвращаясь к фиг. 1A и 1B, следует отметить, что разбавленный полимер подается в успокоительную камеру 115 путем его добавления на входе во встроенную неподвижную смешивающую секцию/трубку 135 с помощью насоса 155 впрыска разбавленного полимера.

[0029] Один из примеров реализации способа очистки сточных вод с использованием системы 100 описан в привязке к фиг. 4. Новый цикл дозированной очистки начинается с цикла наполнения, в ходе которого заданный объем морской воды 405 подается в резервуар 105 путем открытия автоматического впускного клапана 407 морской воды. Морская вода подается в резервуар 105 с помощью внутреннего впрыскивающего устройства 410 для морской воды. Впрыскивающее устройство 410 может быть скомпоновано вдоль верхней части резервуара 105. Морская вода является критически важным компонентом процесса очистки, так как от нее зависит электролитическое окисление/дезинфицирование с получением требуемого количества гипохлорита натрия для эффективного удаления органических веществ и уничтожения фекальных кишечных палочек типа коли. Резервуар 105 наполняется до заданного уровня, исходя из результатов замеров, полученных с датчика 409 уровня. Следует понимать, что для фиксации уровня жидкости в дозировочном резервуаре 105 может быть использовано более одного датчика уровня. По достижении заданного уровня морской воды в дозировочном резервуаре 105 срабатывает клапан 407 подачи морской воды, который выполнен с возможностью автоматического закрытия/отключения.

[0030] Одновременно с добавлением морской воды в дозировочный резервуар 105 происходит перекачка чистого полимера из бака 430 для хранения чистого полимера в камеру/колонну 310 смешения полимера с помощью насоса 145 впрыска чистого полимера. Предварительно отмеренный объем питьевой или непригодной для питья воды, за исключением морской воды 435, может быть закачан в камеру/колонну 310 смешения полимера путем открытия клапана 437. Чистый полимер и питьевая или непригодная для питья вода, за исключением морской воды, хорошо перемешиваются с помощью смесителя с большими сдвиговыми усилиями (показан на фиг. 3A) в камере/колонне 310 смешения полимера с заданной интенсивностью подачи с целью получения пригодного для использования разбавленного/подмешанного полимерного раствора для обеспечения флокуляции или слипания твердых частиц, взвешенных в объеме сточных вод.

[0031] По достижении заданного уровня морской воды датчик 409 может передать сигнал на насос перекачки сточных вод для подачи сточных вод 415. На насосе перекачки сточных вод может быть установлен шаровой клапан регулировки расхода (не показан) или иной механизм, известный в данной области техники, обеспечивающий требуемый или оптимальный расход поступающего в резервуар 105 потока. Дозировочный резервуар 105 наполняется сточными водами до заданного уровня. По достижении заданного уровня датчик 409 уровня может передать сигнал на прекращение подачи сточных вод. Требуемый или оптимальный расход сточных вод и морской воды может зависеть от производительности системы 100 по очистке.

[0032] К одной из сторон дозировочного резервуара 105 может быть подсоединен указатель/смотровое стекло 420 уровня жидкости. Указатель 420 уровня содержит прозрачную трубку. Указатель 420 уровня обеспечивает визуальную индикацию фактического уровня жидкости в дозировочном резервуаре 105, когда в нем изменяется уровень жидкости. Это дает оператору удобный механизм для осуществления непрерывного контроля и определения фактического уровня жидкости в дозировочном резервуаре 105.

[0033] После этого включается насос-измельчитель/насос-дробилка 425. Открывается клапан 422 и через насос-измельчитель 425 пропускается смесь сточных вод и морской воды, поступающая из нижней части дозировочного резервуара 105. Насос-измельчитель 425 выполнен с возможностью эффективного размалывания или измельчения твердых частиц, присутствующих в потоке сточных вод, до меньшего размера с целью расширения площади поверхностей, подвергаемых воздействию, что повышает качество очистки и помогает смеси пройти через заряженные поверхности электролизера 110, не опасаясь забивания/засорения электролизера.

[0034] Для обеспечения прохождения измельченной смеси сточных вод в электролизер 110 активируется или включается отводной клапан 427. Клапан 427 может представлять собой электромагнитный клапан промывки мембраны. На электролизер 110 подается питание, и измельченная смесь сточных вод эффективно разлагается методом электролиза между противоположными электродами с образованием смешанных окислителей. Окислители включают в себя, главным образом, гипохлорит натрия. Гипохлорит натрия может эффективно окислять смесь сточных вод. Гипохлорит натрия удаляет значительное количество органических веществ и разрушает фекальные кишечные палочки типа коли. Во время работы электролизер 110 может создавать мелкие пузырьки газа, удерживающие твердые частицы на уровне поверхности раздела воды. Рециркуляция смеси сточных вод может продолжаться в течение заданного периода времени. Например, жидкие стоки могут повторно пропускаться через электролизер 110 в течение около 5-20 минут. Окисленная/подвергнутая электролизу смесь передается по трубам из электролизера в успокоительную камеру 115, которая сообщается по текучей среде с дозировочным резервуаром 105. Нагнетатель 120 может быть выполнен с возможностью запуска при включении электролизера 110. Регенеративный нагнетатель 120 используется для принудительной подачи окружающего воздуха в вытяжную линию.

[0035] Бак 440 для хранения пеногасителя предназначен для хранения одного или нескольких разбавленных пеноподавляющих или противовспенивающих агентов. Согласно одному из аспектов пеногаситель представляет собой органический пеногаситель. Пеногаситель может быть получен из жирных кислот таллового масла (ЖКТМ) природного происхождения и полиолов, образуя сложный полиоловый эфир. Во время цикла окисления/электролиза включается насос 442 впрыска пеногасителя, который впрыскивает небольшое количество разбавленного пеногасителя из бака 440 для хранения пеногасителя в окисленную смесь сточных вод на выходе электролизера 110. Пеногаситель используется для подавления чрезмерного вспенивания, причиной которого становится газ, увлеченный взвешенными твердыми частицами, и сведения к минимуму пенообразования в окисленном потоке на выходе электролизера 110. Кроме того, как правило, более мелкие пузырьки слипаются, образуя более крупные пузырьки, по мере частого прокатывания по катодной поверхности электродов в электролизере 110. Авторы настоящего изобретения установили, что введение пеногасителя препятствует такому слипанию.

[0036] Во время электролиза в качестве побочных продуктов образуются небольшие пузырьки водорода, кислорода и прочих остаточных газов. Эти газы увлекаются окисленным потоком. После выхода их электролизера 110 технологический/окисленный поток, смешанный с гипохлоритом натрия и газами, направляется в успокоительную камеру 115. Успокоительная камера 115 установлена поверх дозировочного резервуара 105. По мере поступления в успокоительную камеру 115 технологического протока, смешанного с гипохлоритом натрия и газами, увеченные потоком газы, образованные в ходе реакции электролиза, разбавляются окружающим воздухом до уровня менее 25% нижнего предела взрывоопасной концентрации водорода в воздухе. Разбавленные газы принудительно отводятся из успокоительной камеры 115 в безопасное место через вытяжную линию 445. Это гарантирует безопасный выброс в атмосферу, по меньшей мере, более крупных пузырьков технологического газа. Таким образом, оставшийся технологический поток по существу дегазирован, если не считать увлеченных микропузырьков/мелких пузырьков газа.

[0037] Успокоительная камера 115 дополнительно включает в себя распределительный коалесцирующий пакет 450. Коалесцирующий пакет содержит множество выполненных за одно целое пластин, рассеивающих или отводящих поток, которые располагаются в коробке/контейнере. Окисленный поток, содержащий микропузырьки, пропускается через коалесцирующий пакет 450. Поток рассеивается, проходя через пластины 450, откуда он сливается/разбрызгивается над поверхностью воды в дозировочном резервуаре 105 в виде мелких капель, а не в виде сплошного потока. Коалесцирующий пакет 450 увеличивает площадь контактной поверхности потока, рассеивая его и лишая энергии.

[0038] Нижняя часть успокоительной камеры 115, которая содержит пластины 450, открывается внутрь дозировочного резервуара 105. Успокоительная камера 115 замедляет движение потока и гарантирует, что твердые частицы в потоке не будут открываться друг от друга. Датчик 409 регулирует объем наполнения и обеспечивает сохранение заданного воздушного зазора между основанием коалесцирующего пакета 450 и поверхностью воды в дозировочном резервуаре 105. Этот заданный воздушный зазор устанавливается в пределах около 2-8 дюймов, а в предпочтительном варианте - в пределах 3-6 дюймов. Этот заданный зазор обеспечивает эффективное разделение твердых частиц в дозировочном резервуаре 105.

[0039] Чистый/концентрированный полимер может храниться в баке/емкости 430 для хранения чистого полимера. Бак 430 для хранения чистого полимера может быть также установлен на салазках (таких как салазки 125, показанные на фиг. 1A и 1B). В альтернативном варианте полимер может извлекаться из контейнера или канистры (не показана). Полимер представляет собой флокулянт/обезвоживающий полимер, который стимулирует агрегирование или слипание твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в сточных водах. В качестве такого полимера может быть использован катионный полимер. Согласно одному из аспектов катионный полимер представляет собой катионный полиакриламид. Например, полимером может служить сополимер акриламида и кватернизованный катионный мономер (или обратная эмульсия полиакриламида) с высокой молекулярной массой. Катионный полимер представляет собой водорастворимый флокулирующий агент, проявляющий эффективность в широком спектре величин pH (4,0-9,0).

[0040] Как было указано выше, камера/колонна 310 смешения полимера включает в себя два реле 350A и 350B, предназначенных для детектирования первого или высокого уровня полимерного раствора и второго или низкого уровня полимерного раствора. Постоянное отслеживание уровня полимера в камере/колонне 310 смешения полимера крайне важно для того, чтобы обеспечить соответствие требованиям IMO по нормам качества отводимой сточной воды. Два реле выполняют важную функцию, гарантируя добавление в дозировочный резервуар 105 точно отмеренного количества полимерной смеси/состава. Авторы настоящего изобретения экспериментальным путем установили, что при нахождении системы очистки в наклонном положении наличие только одного реле недостаточно для того, чтобы обеспечить требуемое количество полимерной смеси в периодическом растворе. Следовательно, камера/колонна 310 смешения полимера была сконфигурирована с двумя реле в качестве меры безопасности для более эффективного управления процессом очистки.

[0041] После включения рециркуляционного насоса 140 запускается процесс рециркуляции потока окисленных сточных вод, которые проходят через встроенную смешивающую секцию/трубку 135 обратно в успокоительную камеру 115. Также включается насос 155 впрыска разбавленного полимера. После чего добавляется указанный полимерный раствор путем его впрыска с помощью насоса 155 на входе во встроенную смешивающую секцию/трубку 135. Аналогично по существу дегазированному технологическому потоку полимерный раствор имеет возможность осыпаться каплями в дозировочный резервуар 105, проходя через пластины 450. По завершении цикла рециркуляции потока окисленных сточных вод и впрыска разбавленного полимера предусмотрено короткое время выдерживания жидкости в дозировочном резервуаре в спокойном состоянии. Это время составляет, например, около 5-15 минут, а в предпочтительном варианте - около 10 минут. Время выдерживания в спокойном состоянии облегчает концентрирование твердых частиц в окисленном потоке с образованием слоя плавающей массы на поверхности объема жидкости в дозировочном резервуаре 105 и отделение очищенных сточных вод от плавающего слоя.

[0042] Пластины 450, расположенные в успокоительной камере 115, сконфигурированы таким образом, что поток окисленных сточных вод с разбавленным полимером рассеивается в успокоительном душе и падает каплями на поверхность жидкости в объеме дозировочного резервуара 105. После этого на поверхности воды образуется высокоплавучая масса взвешенных твердых частиц с прикрепленными к агломерированным массам микропузырьками. Агломерированные частицы образуют плавающий слой на верхней поверхности воды в дозировочном резервуаре 150. Это явление называется «электрофлотацией». Таким образом, твердые частицы, содержащиеся в исходном потоке сточных вод, теперь удерживаются во взвешенном состоянии на поверхности воды в дозировочном резервуаре за счет действия пузырьков газа, образуя плавающий слой, а под этим плавающим слоем находятся по существу очищенные сточные воды, которые могут быть сброшены в море.

[0043] Полимер выполняет две функции. Во-первых, он притягивает твердые примеси, находящиеся во взвешенном состоянии в сточных водах, и нейтрализует их поверхностный заряд. Нейтрализация заряда является важнейшей составляющей процесса электрофлотации. Во-вторых, он действует в качестве флокулянта, инициируя слипание твердых примесей, содержащихся в потоке окисленных сточных вод. Увлеченные микропузырьки, образованные в процессе электролиза, выталкиваются на поверхность воды и помогают удерживаться на плаву агломерированным частицам, присутствующим в потоке сточных вод. Плотность агломерированных частиц такова, что они остаются выше поверхности по существу очищенных сточных вод.

[0044] По истечении времени выдерживания в спокойном состоянии соленоид приводит в действие клапан 459, облегчая прохождение очищенных сточных вод. Включается рециркуляционный насос 140, который пропускает очищенные сточные воды через клапан 457 и сбрасывает их в море или в любое иное специально отведенное для этого место. Перед сбросом за борт поток очищенных сточных вод нейтрализуется путем добавления химического реагента на основе сульфата. Теперь в нейтрализованном очищенном потоке 485 по существу отсутствует какой-либо остаточный хлор. По мере удаления очищенных сточных вод маслянистый слой слипшегося отстоя съезжает по стенкам дозировочного резервуара 105 и прилипает к боковым сторонам резервуара. Согласно одному из аспектов часть одной или нескольких боковых стенок дозировочного резервуара 105 проходит под наклоном внутрь, облегчая выпадение отстоя на дно дозировочного резервуара 105. Ловушка 455 для твердых частиц сконфигурирована в непосредственной близости от дна дозировочного резервуара 105. Ловушка 455 для твердых частиц содержит трубную деталь, снабженную крышкой по существу грибовидной формы. Ловушка 455 для твердых частиц выполнена с возможностью недопущения перекрестного загрязнения агломерированного отстоя и очищенных сточных вод во время откачки или сброса. В других вариантах осуществления настоящего изобретения крышка может иметь колоколообразную, выпуклую или зонтиковидную форму. Согласно другому аспекту ловушка 455 для твердых частиц может представлять собой трубную деталь в виде однооборотного сифона.

[0045] Ловушка 455 для твердых частиц выполнена с дополнительной возможностью предотвращения откачки отстоя вместе с очищенной надосадочной жидкостью/сточными водами. На верхней поверхности ловушки 455 для твердых частиц может быть предусмотрен «уровень автоматической остановки». Если датчик 409 обнаружит, что уровень сбрасываемых сточных вод достиг уровня автоматической остановки, произойдет отключение рециркуляционного насоса 140. Вследствие этого слив очищенных сточных вод из дозировочного резервуара 105 будет остановлен с тем, чтобы агломерированная масса не была сброшена за борт вместе с очищенными сточными водами. Таким образом, ловушка 455 для твердых частиц действует в качестве ловушки для агломерированной массы (из-за консистенции/плотности агломерата).

[0046] В дозировочном резервуаре 105 может оставаться небольшой объем очищенных сточных вод. Дозировочный резервуар 105 дополнительно включает в себя смывочный разбрызгиватель 460. Смывочный разбрызгиватель 460 располагается в дозировочном резервуаре 106 ниже впрыскивающего устройства 410 для морской воды и выше ловушки 455 для твердых частиц. Разбрызгиватель 460 обеспечивает внутреннюю смывку любых твердых частиц или крупиц вдоль внутренних стенок резервуара 105 в начале каждого цикла наполнения. Смывочный разбрызгиватель 460 может быть использован для смешивания твердых частиц, оставшихся в дозировочном резервуаре 105, с остаточными очищенными сточными водами для получения отстоя. Эта стадия «промывки резервуара» обеспечивает надлежащую очистку боковых стенок резервуара 105 и облегчает надлежащее перемешивание отстоя с тем, чтобы его можно было без труда удалить из резервуара 105 во время выполнения цикла отвода твердых частиц. Отстой включает в себя около 0,8-2,5 масс.% твердых частиц. Для отвода отстоя из нижней части резервуара изменяет свое положение (или включается) клапан 422. Для обеспечения рециркуляции отстоя с его прохождением через клапаны 427 и 462 и обратно в дозировочный резервуар 105 включается насос-измельчитель 425. Эта стадия называется «стадией споласкивания» для подготовки к отведению оставшихся увлажненных твердых частиц. По истечении короткого промежутка времени клапан 462 изменяет свое положение, обеспечивая возможность сброса твердых частиц в систему обезвоживания/обработки твердых частиц или в бак для хранения твердых частиц Заказчика. Насос-измельчитель 425 будет перекачивать увлажненные твердые частицы до тех пор, пока датчиком 409 уровня не будет зафиксирован низкий уровень отключения в дозировочном резервуаре 105. По достижении низкого уровня отключения насос-измельчитель 425 будет отключен. Выпускной клапан 462 обесточивается и снова возвращается в свое «нормальное» положение. Этим по существу завершается один полный цикл дозированной очистки. Теперь дозировочный резервуар 105 опять пуст, и может начаться его наполнение морской водой для следующего цикла очистки. Циклы дозированной очистки в автоматическом режиме могут повторяться до тех пор, пока система 100 не будет физически выведена из автоматического режима работы, или пока не произойдет отказ системы или не сработает аварийная сигнализация.

[0047] Возвращаясь еще раз к процессу нейтрализации, следует отметить, что согласно одному из аспектов предусмотрен блок 480 дехлорирования. Блок 480 дехлорирования включает в себя насос 475 для нагнетания химических реагентов или дозирующий насос. По существу очищенные сточные воды, выходящие из дозировочного резервуара 105, перед их сбросом за борт могут быть дехлорированы путем добавления оптимального количества одного или нескольких химических реагентов для дехлорирования, таких как бисульфит натрия, сульфит натрия, тиосульфат натрия или диоксид серы. На блок 480 дехлорирования может быть подан сигнал запуска, инициирующий впрыск химического реагента для дехлорирования в поток сбросных сточных вод. Дехлорированные сбросные воды будут перекачиваться за борт до тех пор, пока в дозировочном резервуаре 105 датчиком 409 не будет зафиксирована точка переключения «низкий уровень». После этого произойдет отключение рециркуляционного насоса 140, а сигнал на дехлорирование будет снят. Выпускной клапан 459 для сброса очищенных сточных вод отключится и вернется в свое «нормальное» положение.

[0048] Содержание хлора в сбросных сточных водах (< 0,5 мг/л) рассчитано таким образом, чтобы оно соответствовало требованиям, изложенным в Резолюции MEPC.227(64) IMO для сброса сточных вод в морскую среду без их дополнительной очистки. Сбросные сточные воды, подвергнутые дехлорированию, безопасны для окружающей среды и по существу не содержат остаточного хлора.

[0049] Сбросные сточные воды 485, подвергнутые дехлорированию, могут отводиться за борт самотеком по трубопроводной системе. Например, система 100 может содержать центробежный отливной насос (не показан), выполненный из нержавеющей стали и предназначенный для сброса за борт очищенных сточных вод, подвергнутых дехлорированию. В сбросных сточных водах содержание фекальных кишечных палочек типа коли составляет менее 100 КОЕ/100 мл (КОЕ - колониеобразующие единицы); БПК₅ (биохимическая потребность в кислороде в течение 5 суток) - менее 17 мг/л; ХПК (химическая потребность в кислороде) - менее 84 мг/л; ОВЧ (общее содержание взвешенных твёрдых частиц) - менее 23 мг/л; pH - в пределах 6-8,5; а общее содержание остаточного хлора - менее 0,5 мг/л.

[0050] Согласно одному из аспектов сенсор/датчик 470 мутности, работающий в режиме онлайн, непрерывно контролирует уровень мутности/общего содержания взвешенных твердых частиц в очищенных сточных водах до их дехлорирования и сброса за борт. Онлайн-датчик 470 мутности может располагаться таким образом, чтобы он мог фиксировать уровень мутности (в нефелометрических единицах мутности (NTU)) в сбросных сточных водах до и/или после впрыска в них химического реагента для дехлорирования.

[0051] Согласно одному из аспектов подлежащие сбросу увлажненные твердые частицы в объеме 0,8-2,5 масс.%/отстой 465 может собираться во внеблочном баке для сбора сточных вод/уравнительном резервуаре. Бак для сбора сточных вод/уравнительный резервуар (не показан) может быть предусмотрен Заказчиком/пользователем системы 100.

[0052] Согласно еще одному из аспектов увлажненные твердые частицы в объеме 0,8-2,5 масс.%/отстой 465, подлежащий сбросу из дозировочного резервуара 105, может быть подвергнут дополнительной обработке, такой как обезвоживание. На фиг. 5 представлена иллюстративная блок-схема системы 500, осуществляющей обезвоживание и уплотнения отстоя, образованного в процессе очистки сточных вод, который описан выше в привязке к фиг. 4. Система 500 обезвоживания представляет собой систему обезвоживания отстоя центробежного типа. Система 500 обезвоживания выполнена с возможностью эффективного обезвоживания отстоя, содержащего 0,8-2,5 масс.% увлажненных твердых частиц, до уровня, при котором содержание твердых частиц в обезвоженном отстое составляет 10-13 масс.%. Обезвоженный отстой может быть классифицирован как бытовые отходы класса B, которые могут быть утилизированы на официально утвержденном полигоне для захоронения твердых муниципальных отходов класса B без необходимости их дополнительной очистки на городской очистной станции. Работа этой системы 500 обезвоживания может быть автоматизирована. Система 500 обезвоживания может сообщаться с системой 100 очистки через панель управления системой центрифуги (не показана).

[0053] Система 500 обезвоживания функционирует в автоматическом режиме. Система 500 обезвоживания выполнена с возможностью передачи определенного сигнала, а именно сигнала «центрифуга готова к приему», когда она готова к выполнению операций по обезвоживанию отстоя, сброшенного из системы 100 очистки.

[0054] Обратимся теперь к фиг. 4 и 5, где показано, что когда отстой из системы 100 очистки готов к подаче в систему 500 обезвоживания, насос-измельчитель 425 подает поток увлажненных твердых частиц в объеме 0,8-2,5 масс.%/отстоя 465 в бак 510 для сбора отстоя, одновременно передавая на блок 520 центрифуги сигнал (например, сигнал «осуществляется подача отстоя») до тех пор, пока не опустеет дозировочный резервуар 105. В процессе обезвоживания отстоя бак 510 для сбора отстоя используется в качестве уравнительного резервуара.

[0055] При отсутствии системы 500 обезвоживания Заказчик вынужден решать задачу хранения большой массы и объема отстоя на борту морского судна. К примеру, большой объем отстоя (содержащего 0,8-2,5 масс.% увлажненных твердых частиц) образуется уже после первого цикла очистки. Для хранения этого объема отстоя Заказчику потребуется резервуар огромной емкости, которая будет зависеть от продолжительности хранения. За счет обезвоживания отстоя, содержащего 0,8-2,5 масс.% увлажненных твердых частиц, он уплотняется до такого состояния, что содержание увлажненных твердых частиц увеличивается до около 10-13 масс.%. Фильтрат, полученный в процессе обезвоживания, может быть использован повторно, рециркулируя обратно в дозировочный резервуар, благодаря чему уменьшается объем используемой морской воды. Таким образом, Заказчику нужно будет хранить лишь небольшой объем уплотненного отстоя на борту судна. Клапан 555 представляет собой приводной шаровой клапан, который открывается для того, чтобы направить поток фильтрата 560 обратно в дозировочный резервуар 105 в блоке очистки.

[0056] После подачи фильтрата 560 обратно в систему 100 очистки объем бака 510 для сбора отстоя самотеком переходит в бак 520 системы рециркуляции через двухпозиционный клапан 516. Вследствие этого бак 510 для сбора отстоя опорожняется, и он снова готов к приему следующей порции отстоя/увлажненных твердых частиц из системы 100 очистки.

[0057] После этого система 500 обезвоживания может подать в систему 100 очистки сигнал, такой как «центрифуга готова к приему», при подготовке к подаче следующей порции отстоя из системы 100 очистки. Система 500 обезвоживания начинает свою работу при заполненном баке 520 системы рециркуляции.

[0058] Рециркуляционный насос 526 откачивает отстой из бака 520 системы рециркуляции. Насос 526 пропускает поток отстоя через центрифугу 530. Центробежная сила, создаваемая в центрифуге 530 за счет ее вращения на больших оборотах, используется для отделения увлеченных твердых частиц от текучей среды. Центрифуга 530 включает в себя внутренний барабан центрифуги, предназначенный для приема текучей среды (не показан). Согласно одному из аспектов, описанному в патентах США №№ 6,224,532; 6,461,286; 6,478,724; 6,932,757; и 7,044,904, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки, центрифуга 530 может включать в себя шпиндель, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси, причем со шпинделем соединен внутренний барабан центрифуги, что обеспечивает их совместное вращение; приводной вал; скребок, соединенный с приводным валом, что обеспечивает их совместное вращение, причем скребок может избирательно удалять твердые частицы, скапливающиеся на внутренней поверхности барабана центрифуги; и механизм сцепления. По мере поступления отстоя во вращающуюся центрифугу он образует кольцеобразный слой, примыкающий к стенкам барабана центрифуги. За счет действия центробежной силы обезвоженный твердый материал с увеличенной плотностью прижимается наружу к стенкам барабана центрифуги. Одновременно с этим жидкость переливается через край барабана и самотеком сливается в бак 520 системы рециркуляции. Эта жидкость по существу не содержит твердых частиц. На стенках центрифуги остается масса, содержащая 10-13 масс.% твердых частиц. Эта операция длится определенное время, в течение которого текучая среда отделяется от твердых частиц, увлеченных потоком. По истечении заданного отрезка времени вращающийся барабан центрифуги замедляет свой ход до полного останова, и обезвоженная твердая фаза снимается со стенок барабана с помощью внутренних скребков. После съема/отделения этой твердой фазы от барабана она падает под действием силы тяжести в контейнер 540 для сбора обезвоженной твердой фазы. Контейнер 540 для сбора обезвоженной твердой фазы может располагаться под центрифугой 530.

[0059] По завершении этой операции датчики 514 и 524 уровня могут отслеживать уровень, соответственно, в баках 510 и 520. Баки 510 и 520 снабжены, соответственно, клапанами 512 и 522 выпуска в атмосферу. Весь фильтрат 550, оставшийся в баке 520 системы рециркуляции, может быть отведен из системы 500 обезвоживания через клапаны 528 и 545.

[0060] Согласно одному из аспектов система обезвоживания может спрессовать отстой, содержащий 0,8-2,5 масс.% твердых частиц, до такого состояния, что содержание твердых частиц увеличится до 10-13 масс.%, благодаря чему уменьшится масса и объем отстоя, подлежащего утилизации. Заказчику останется только позаботиться об утилизации этого отстоя с 10-13 масс.% твердых частиц. Система 500 обезвоживания функционирует параллельно системе 100 дозированной очистки.

[0061] Согласно одному из аспектов очистка сточных вод может осуществляться на борту морского судна. Эта бортовая очистка обычно используется в тех местах, где затруднен доступ к городским водоочистным станциям или эквивалентным объектам. Примеры таких мест включают в себя корабли и морские буровые платформы.

[0062] Один или несколько вариантов осуществления системы согласно настоящему изобретению характеризуются уменьшенной площадью основания; а благодаря сокращению количества компонентов и облегчению процесса разделения твердых частиц и жидкостей в сточных водах (автоматические клапаны, ряд электролизеров, стальная несущая конструкция для профилактического технического обслуживания, электропитание, системы управления), упрощена эксплуатация системы. Это также уменьшает расходы на материалы и трудозатраты в человеко-часах в процессе производства.

[0063] Типовые приёмо-сдаточные испытания для сертификации

[0064] Типовые приёмо-сдаточные испытания для сертификации системы очистки заявителя были проведены под надзором уполномоченного органа Бюро Веритас (BV). Система очистки эксплуатировалась в соответствии с требованиями «Руководства по проведению эксплуатационных испытаний для установок по очистке сточных вод по критериям стандартов качества отводимых сточных вод», принятого Комитетом по защите морской среды (MEPC) Международной морской организации (IMO) в резолюции MEPC 2(VI) от 3-го декабря 1976 года; и модификаций, приятых в резолюциях MEPC 159(55) от 13-го октября 2006 года и MEPC 227(64) от 5-го октября 2012 года.

[0065] Характеристики неочищенных сточных вод для типовых испытаний: Качество неочищенных сточных вод на протяжении всего времени проведения типовых испытаний соответствовали требованиям, установленным в Разделе 5.2 резолюции MEPC.227(64). В Таблице 1 перечислены средние геометрические, минимальные и максимальные значения ОВЧ, БКП₅, ХПК и мутности неочищенных сточных вод (поступающих в резервуар на очистку).

Таблица 1 - Характеристики неочищенных сточных вод во время типовых испытаний системы очистки

Параметр Единица измерения Требование MEPC.227(64) для наземных испытаний Среднее геометрическое Минимум Максимум ОВЧ мг/л 500 (минимум) 796 497 1303 БПК₅ мг/л Не указано 211 127 281 ХПК мг/л Не указано 1041 852 1436 Мутность NTU Не указано 427 190 590 pH - Не указано 7,1 6,7 7,4 ФКП КОЕ/100 мл Не указано >17 222 9200 >20 000

Примечания: ОВЧ - общее содержание взвешенных твёрдых частиц; БПК₅ - биохимическая потребность в кислороде в течение 5 суток; ХПК - химическая потребность в кислороде; ФКП - содержание фекальных кишечных палочек типа коли; ОХ - содержание остаточного хлора; ОА - общее содержание азота; а ОФ - общее содержание фосфора; NTU - нефелометрическая единица мутности; а КОЕ - колониеобразующие единицы. Для геометрических расчетов значения ФКП, которые при анализе превысили 20 000 КОЕ/100 мл, считаются равными 20 000 КОЕ/100 мл.

[0066] Характеристики очищенных сточных вод, подвергнутых дехлорированию во время типовых испытаний: Этот поток отображает очищенные сточные воды, сбрасываемые за борт из системы очистки. В Таблице 2 перечислены средние геометрические, минимальные и максимальные значения ОВЧ, БКП₅, ХПК и мутности сбросных сточных вод, подвергнутых дехлорированию.

Таблица 2 - Характеристики очищенных сточных вод после дехлорирования, которые были обеспечены системой очистки

Параметр Единица измерения Ограничение
на сброс сточных вод
по IMO
MEPC.227(64) Пересмотренные ограничения на сброс сточных вод для очистных установок производства компании OMNIPURE^TM, серия 64, поколение II (Коэффициент разбавления: 0,67) Среднее геометрическое Мин. Макс. ОВЧ мг/л 35 x Q_i/Q_e 23 (35 x 0,67) 14 9 35 БПК₅ мг/л 25 x Q_i/Q_e 17 (25 x 0,67) 13 2 23 ХПК мг/л 125 x Q_i/Q_e 84 (125 x 0,67) 48 40 60 ФКП КОЕ/100 мл 100 100 23 1 609 pH единица pH 6-8,5 6-8,5 7,0 6,7 7,4 ОХ мг/л <0,5 <0,5 0,06 0,00 0,49 ОА мг/л 20 (или уменьшение
на 70%) 20 (или уменьшение на 70%) НА НА НА ОФ мг/л 1 (или уменьшение
на 70%) 1 (или уменьшение на 70%) НА НА НА

Примечания: ОВЧ - общее содержание взвешенных твёрдых частиц; БПК₅ - биохимическая потребность в кислороде в течение 5 суток; ХПК - химическая потребность в кислороде; ФКП - содержание фекальных кишечных палочек типа коли; ОХ - содержание остаточного хлора; ОА - общее содержание азота; ОФ - общее содержание фосфора; КОЕ - колониеобразующие единицы; а НА - не проанализировано. Для геометрических расчетов значения ОХ, зарегистрированные как равные 0,0 мг/л, считаются равными 0,001 мг/л; тогда как значения БПК₅, зарегистрированные на уровне <2,0 мг/л, считаются равными 2,0 мг/л.

[0067] Следовательно, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения поставленных целей и обеспечения преимуществ, как указанных в настоящем документе, так и других, изначально присущих заявленному изобретению. Предшествующее описание никоим образом не ограничивает настоящее изобретение, которое может быть использовано согласно различным аспектам и вариантам своего осуществления без выхода за их пределы, и чей объем однозначно определяется прилагаемой формулой. Рассмотрение документов, нормативных актов, материалов, устройств, изделий и тому подобного включено в настоящее описание исключительно с целью обозначения контекста заявленного изобретения. Это не предполагает и не является свидетельством того, что любой или все из этих объектов формировали основу предшествующего уровня техники или были общеизвестными сведениями в той области техники, к которой относится настоящее изобретение, до даты приоритета каждого пункта формулы изобретения данной заявки.

[0068] Кроме того, конкретные иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие изменения рассматриваются в рамках объема и сущности заявленного изобретения. Хотя системы и способы описаны такими понятиями, как «содержащие», «составляющие» или «включающие в себя» различные устройства/компоненты или стадии, следует понимать, что эти системы и способы могут также «состоять по существу из» или «состоят из» различных компонентов и стадий. Во всех случаях, когда описывается какой-либо интервал числовых значений с нижним пределом и верхним пределом, конкретно раскрывается каждое числовое значение и включенный диапазон, попадающий в этот интервал. В частности, каждый диапазон значений (представленный в виде «от около a до около b» или, эквивалентным образом, «приблизительно от a до b»), раскрытый в настоящем документе, следует понимать как указанный для каждого числового значения и диапазона в рамках более широкого диапазона значений. Кроме того, термины в формуле изобретения представлены в своем простом, обычном значении, если иное прямо и ясно не указано патентообладателем. Более того, в контексте настоящего изобретения неопределенные артикли, используемые в формуле изобретения, означают один или несколько элементов, вводимых таким артиклем. При возникновении какого-либо несоответствия в использовании определенного слова или термина в данном описании и в одном или нескольких патентах или иных документах, содержание которых может быть включено в настоящий документ посредством ссылки, следует применять определения, которые приняты в данном описании.

Настоящее изобретение относится к очистке сточных вод, в частности к окислению и удалению загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах, включая взвешенные твердые частицы, органические вещества, тяжелые металлы и бактерии, с использованием механически стимулируемой электрофлотации. Дозировочный резервуар наполняют морской водой. Далее подают сточные воды до тех пор, пока смесь из морской воды и сточных вод в дозировочном резервуаре не достигнет второго заданного уровня. В электролизере, установленном за пределами дозировочного резервуара, осуществляют электролиз потока. Затем поток перекачивают в успокоительную камеру. Камера содержит коалесцирующий пакет, включающий в себя выполненные за одно целое рассеивающие поток пластины, предназначенные для распыления полимерного раствора и подвергнутого электролизу потока. Впрыскивают разбавленный раствор пеногасителя. На входе во встроенную смешивающую секцию впрыскивают разбавленный полимерный раствор. Распыляют полимерный раствор и подвергнутый электролизу поток в виде мелкого душа над морской водой и сточными водами, оставшимися в дозировочном резервуаре. Получают четко выраженный плавающий слой флокулированных твердых частиц с прикрепленными к ним микропузырьками. Отделяют очищенные сточные воды от флокуляционного слоя. Дозировочный резервуар орошают потоком очищенных сточных вод для получения отстоя с остаточными твердыми частицами. Отстой обезвоживают с получением фильтрата. Фильтрат рециркулируют в дозировочный резервуар. Технический результат: эффективное отделение твердых частиц и удаление органических веществ и бактерий, уменьшение объема используемой морской воды, уменьшение объема отстоя, хранящегося на судне. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.

1. Способ очистки сточных вод, включающий в себя:

наполнение дозировочного резервуара морской водой до тех пор, пока не будет достигнут первый заданный уровень;

подачу сточных вод в дозировочный резервуар до тех пор, пока смесь из морской воды и сточных вод в дозировочном резервуаре не достигнет второго заданного уровня, причем сточные воды содержат взвешенные твердые частицы;

электролиз потока из смеси морской воды и сточных вод в электролизере, причем электролизер установлен за пределами дозировочного резервуара;

перекачку по трубопроводной системе потока, подвергнутого электролизу, в успокоительную камеру, причем успокоительная камера содержит коалесцирующий пакет, включающий в себя выполненные за одно целое рассеивающие поток пластины, предназначенные для распыления полимерного раствора и подвергнутого электролизу потока, и причем подвергнутый электролизу поток содержит увлеченные мелкие пузырьки/микропузырьки газа, образованные в ходе электролиза;

впрыск разбавленного раствора пеногасителя с помощью насоса для нагнетания химических реагентов из бака для хранения пеногасителя на выходе электролизера;

впрыск разбавленного полимерного раствора на входе во встроенную смешивающую секцию, причем полимерный раствор отводится по трубам в успокоительную камеру по существу одновременно с потоком, подвергнутым электролизу;

инициацию распыления полимерного раствора и подвергнутого электролизу потока в виде мелкого душа над морской водой и сточными водами, оставшимися в дозировочном резервуаре, причем полимерный раствор облегчает флокуляцию взвешенных твердых частиц;

получение четко выраженного плавающего слоя флокулированных твердых частиц с прикрепленными к ним микропузырьками; и

отделение по существу очищенных сточных вод от флокуляционного слоя;

орошение дозировочного резервуара потоком очищенных сточных вод для получения отстоя с остаточными твердыми частицами;

обезвоживание отстоя для уплотнения остаточных твердых частиц и получения фильтрата; и

рециркуляцию фильтрата в дозировочный резервуар с целью его использования во время последующего цикла очистки.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя измельчение взвешенных твердых частиц перед стадией электролиза.

3. Способ по п. 1, в котором раствор пеногасителя подавляет чрезмерное пенообразование в подвергнутом электролизу потоке до его отвода по трубам в успокоительную камеру.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя смешивание катионного полимера с заданным объемом технической воды в локальной системе подмешивания полимера для получения разбавленного полимерного раствора, причем система подмешивания полимера содержит камеру/колонну смешения полимера.

5. Способ по п. 4, в котором одновременно с подачей морской воды в дозировочный резервуар происходит перекачка катионного полимера в камеру/колонну смешения полимера для последующей стадии смешивания.

6. Способ по п. 4, дополнительно включающий в себя укомплектование камеры/колонны смешения полимера первым/верхним реле для фиксации уровня полимерного раствора в камере/колонне смешения полимера и обеспечения за счет этого оптимального объема полимерного раствора, добавляемого в дозировочный резервуар.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя цикл осаждения, облегчающий отделение по существу очищенных сточных вод от флокуляционного слоя.

8. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя сброс очищенных сточных вод из дозировочного резервуара.

9. Способ по п. 8, в котором сброс очищенных сточных вод прекращается по достижении третьего заданного уровня.

10. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя нейтрализацию остаточного хлора в очищенных сточных водах с использованием одного или нескольких химических реагентов до начала стадии сброса.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя замер мутности очищенных сточных вод до и/или после стадии нейтрализации.

12. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя по существу захват флокуляционного слоя в дозировочном резервуаре с использованием специального устройства таким образом, что предотвращается возможность сброса указанного слоя за борт вместе с очищенными сточными водами.

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя перекачку флокуляционного слоя из дозировочного резервуара в бак для отстоя, которая длится до тех пор, пока в дозировочном резервуаре не будет зафиксирован уровень отключения, причем уровень отключения соответствует по существу пустому дозировочному резервуару.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя возобновление наполнения дозировочного резервуара морской водой для начала последующего цикла очистки сточных вод.

15. Способ по п. 1, в котором фильтрат подается обратно в дозировочный резервуар перед добавлением морской воды во время последующего цикла очистки, и в котором фильтрат дополняет собой морскую воду.

16. Система очистки сточных вод, содержащая:

дозировочный резервуар для приема сточных вод и морской воды, причем сточные воды содержат взвешенные твердые частицы;

электролизер, функционально сообщающийся с дозировочным резервуаром с водой, причем электролизер установлен за пределами дозировочного резервуара, причем электролизер выполнен с возможностью осуществления электролиза потока из смеси морской воды и сточных вод, и причем подвергнутый электролизу поток содержит увлеченные микропузырьки/мелкие пузырьки газа;

успокоительную камеру, причем успокоительная камера установлена над дозировочным резервуаром и сообщается по текучей среде с дозировочным резервуаром;

локальную систему подмешивания полимера, причем система подмешивания полимера содержит камеру/колонну смешения полимера, причем камера/колонна смешения полимера содержит первое/верхнее реле и второе/нижнее реле для фиксации уровня полимерного раствора в камере/колонне смешения полимера;

насос впрыска пеногасителя, причем насос впрыска пеногасителя располагается за пределами дозировочного резервуара и вблизи электролизера; и

систему обезвоживания, причем система обезвоживания содержит трубопроводную систему, по которой осуществляется рециркуляция фильтрата, образованного в ходе центрифугирования/обезвоживания флокулированных твердых частиц/увлажненного отстоя, в дозировочный резервуар;

при этом дозировочный резервуар содержит один или несколько датчиков, причем один или несколько датчиков выполнены с возможностью фиксации:

первого заданного уровня, причем первый заданный уровень соответствует заданному уровню заполнения дозировочного резервуара морской водой; и

второго заданного уровня, причем второй заданный уровень соответствует заданному уровню заполнения дозировочного резервуара сточными водами;

при этом успокоительная камера содержит коалесцирующий пакет с выполненными за одно целое рассеивающими поток пластинами.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что она установлена на салазках.

18. Система по п. 16, дополнительно содержащая насос нагнетания химических реагентов для дехлорирования с целью нейтрализации очищенных сточных вод, причем насос нагнетания химических реагентов для дехлорирования располагается вблизи отверстия для сброса очищенных сточных вод.

19. Система по п. 16, где система обезвоживания дополнительно содержит центрифугу, предназначенную для приема флокулированных твердых частиц в виде увлажненного отстоя.