ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СМЕШАННЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ДОЖДЕВЫХ И ХОЗЯСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2021 года по МПК C02F9/14 

Изобретение относится к устройствам комплексной очистки смешанных производственных и бытовых сточных вод.

Известно использование установок комбинированной (физико-химической, биологической и химической) очистки бытовых сточных вод [патент на изобретение RU №2339588, МПК C02F 9/14, опубликовано 27.11.2008], включающих реагентную обработку стоков коагулянтами и флокулянтами, отстаивание, биологическую доочистку в сооружениях естественной биологической очистки (биопрудах) и обеззараживание очищенной воды хлорированием.

Известна установка комбинированной очистки сточных вод, включающая устройство фильтрующее самоочищающееся, усреднитель расходов, реагентное хозяйство для коагуляции и флокуляции примесей сточных вод, осветлитель для отделения скоагулированных примесей, биореактор доочистки и устройство для обеззараживания очищенной воды. Осветлитель выполнен в виде адгезатора с восходящим потоком сточных вод, заполненного ершовой насадкой, биореактор доочистки оснащен ершовой насадкой и эрлифтными нишами для рециркуляции стоков через ерши, обросшие биоценозом, а устройство для обеззараживания выполнено в виде трех ступеней фильтров, заполненных индивидуальным в каждой ступени катализатором [патент на изобретение RU №2270809, МПК C02F 9/14, опубликовано 27.02.2006],

В известных технических решениях не предусмотрена очистка сточных вод от содержащихся в них нефтепродуктов, недостаточна степень очистки.

Известна очистная установка ФЛОПАК фирмы Дегремон (Франция), (выбранная в качестве ближайшего аналога), которая содержит устройство механической очистки (решетку), емкость-усреднитель, флотатор, погружной биофильтр, загруженный гранулами «биолита» - специального материала из обожженной глины, имеющей развитую открытую макропористость. [Г.Н. Луценко, А.И. Цветкова, И.Ш. Свердлов. Физико-химическая очистка городских сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. - С. 66.].

Известная установка, наиболее близкая к заявляемому изобретению, не обеспечивает высокое качество очистки сточных вод, также отсутствует очистка от нефтепродуктов

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности очистки смешанных сточных вод и обеспечение экологической безопасности.

Поставленная задача решается тем, что в технологической линии для очистки смешанных производственно-дождевых и хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащей устройства механической очистки, емкость-усреднитель, биореактор, устройство физико-химической очистки в виде флотатора, устройства механической очистки представляют собой два установленных перед емкостью-усреднителем блока песколовок, после одного из которых установлен коалесцирующий фильтр, один из блоков песколовок и коалесцирующий фильтр предназначены для очистки производственно-дождевых сточных вод, содержащих нефтепродукты, другой блок песколовок - для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, а биореактор представляет собой блок биологической очистки с биопленочным подвижным слоем, носителем которого являются "биочипы", при этом после блока биологической очистки последовательно установлены блок механических фильтров, блок сорбционных фильтров и установка ультрафиолетового обезззараживания.

Развитием и уточнением предлагаемого изобретения являются следующие признаки:

- между блоком песколовок хозяйственно-бытовых сточных вод и емкостью-усреднителем установлен щелевой фильтр;

- дополнительно технологическая линия имеет байпас для отвода производственно-дождевых сточных вод на флотатор в обход блока биологической очистки;

- блок биологической очистки разделен на две независимые линии, каждая из которых состоит из денитрификатора, аэротенка и нитрификатора;

- технологическая линия снабжена установкой подогрева сточных вод;

- на выходе флотатора установлен аэробный стабилизатор с емкостью для сбора шлама и емкость осветленных стоков.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод, достигаемой за счет применения коалесцирующего фильтра, биореактора с биопленочным подвижным слоем и ряда последующих устройств доочистки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема очистки смешанных производственно-дождевых сточных вод (ПДСВ) и хозяйственно-бытовых сточных вод (ХБСВ). Технологическая линия включает связанные между собой конструктивные элементы, обозначенные следующими позициями. 1 и 2 - канализационные насосные станции (КНС) соответственно ПДСВ и ХБСВ, 3 и 4 - блоки песколовок, 5 - щелевой фильтр, 6 - коалесцирующий фильтр, 7 - емкость-усреднитель, 8 - денитрификатор, 9 - аэротенк, 10 - нитрификатор (поз 8, 9, 10 образуют блок биологической очистки), 11 - деаэратор, 12 - подогреватель, 13 - флотатор, 14 - аэробный стабилизатор, 15 - емкость осветленных стоков, 16 - емкость для сбора осадка, 17 - блок механических фильтров, 18 - блок сорбционных фильтров, 19 - установка ультрафиолетового обеззараживания (УФО), 20 - емкость промывной воды.

Работа технологической линии осуществляется следующим образом.

Предварительная механическая очистка сточных вод выполняется механическими ситами и насосами с режущим механизмом, установленными в подающих КНС производственно-дождевых 1 и КНС хозяйственно-бытовых сточных вод 2. Первой стадией очистки является гравитационное осаждение песка, крупных взвешенных частиц и мусора на блоке песколовок 3 для производственно-дождевых сточных вод и на блоке песколовок 4 и щелевом фильтре 5 для хозяйственно-бытовых сточных вод. Песок, осадок собираются в установке обезвоживания песка/осадка мешкового типа (не показана). После блока песколовок 3 производственно-дождевые сточные воды поступают на коалесцирующий фильтр 6, где происходит удаление нефтепродуктов и углеводородных соединений. В коалесцирующем фильтре 6 сточная вода поступает в зону с ламинарной загрузкой, проходит через ламинарную загрузку снизу-вверх, тем самым происходит изменение потока жидкости с турбулентного на ламинарный. Далее сточная вода через переливной лоток подается в зону коалесцирования, где проходит через фильтрующий материал (ретикулированный пенополиуретан) различной пористости, тем самым происходит коалесцирование (укрупнение) мелкодисперсных частиц нефтепродуктов, находящихся в толще воды. Затем укрупненные нефтепродукты всплывают на поверхность воды, где удаляются с помощью механизма сбора нефтепродуктов (скиммера) в сборный лоток уловленных нефтепродуктов, откуда самотеком сливаются в емкость уловленных нефтепродуктов, находящуюся за пределами здания очистных сооружений. Далее сточные воды через переливной лоток отправляются в резервуар осветленной воды (не показан), откуда с помощью насосов подаются в емкость-усреднитель 7. После блока песколовок 4 и щелевого фильтра 5 хозяйственно-бытовые сточные воды также подаются в емкость-усреднитель 7. В случае поступления на коалесцирующий фильтр 6 сточной воды с повышенным содержанием нефтепродуктов производственно-дождевые сточные воды отводятся по байпасной линии в обход блока биологической очистки на флотатор 13, где производится их очистка от загрязняющих веществ. При возникновении нештатной ситуации в работе коалесцирующего фильтра 6 (повышенное содержание нефтепродуктов в сточных водах) предусматривается разделение процесса очистки на 2 линии ПДСВ и ХБСВ. Емкость-усреднитель 7 оборудована системой механического перемешивания, состоящей из двух погружных мешалок. В емкости-усреднителе 7 происходит смешение и усреднение (выравнивание концентрации загрязнений) поступающих стоков. После емкости-усреднителя 7 смешанные стоки с помощью насосов поступают на блок биологической очистки в денитрификатор 8. После денитрификации сточные воды самотеком поступают в аэротенк 9 и аэротенк-нитрификатор 10. Оба аэротенка 9 и 10 оборудованы аэраторами проточного типа, с применением биопленочного подвижного слоя. Для обеспечения рецикла между аэротенком-нитрификатором 10 и денитрификатором 8 предусмотрен деаэратор 11, представляющий собой емкость, оборудованную системой механического перемешивания и насосами, с помощью которых рецикл перекачивается в денитрификатор 8. В связи с тем, что возможно колебание температуры сточных вод, поступающих на очистку, в диапазоне от плюс 5°С до плюс 22°С, для стабилизации процесса в технологической схеме применена установка 12 подогрева сточных вод до температуры не менее 12°С с контролем температуры в блоке биологической очистки.

Заявляемая технологическая линия осуществляет эффективное удаление органических и азотных загрязнений при помощи процессов нитрификации и денитрификации, при этом наиболее эффективным устройством очистки является биореактор с биопленочным подвижным слоем. В предлагаемой технологической линии использована технология MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), разработанная Норвежским университетом науки и технологии в 1989 году. Система MBBR в виде "биочипов" создает биопленку, благодаря которой процесс разложения ускоряется в несколько раз. "Биочипы" представляют собой различные пластмассовые формы ("хлопья", "чипсы", "макароны") диаметром 8-25 мм и толщиной 1-10 мм. "Биочипы" имеют развитую систему сквозных пор, в которых образуется высокоактивная тонкая биопленка. Бактерии, населяющие такую биопленку, осуществляют очистку воды в разных условиях (аноксидных, аэробных). Носители биопленок находятся в подвешенном состоянии и постоянном движении при помощи аэраторов. "Биочипы" заполнены биопленкой и полностью погружены в сточных водах, биомасса остается в реакторе, поэтому не возникает возвратного ила. Биологические процессы микроорганизмов удаляют загрязнители в ходе движения в сточных водах. Данная среда поддерживается во взвешенном состоянии и пребывает в постоянном движении при помощи подачи воздуха снизу. Блок биологической очистки разделен на две независимые линии, в каждой из которых процесс осуществляется в три стадии:

- денитрификация в денитрификаторе;

- аэрация-удаление ХПК/БПК в аэротенке;

- аэрация-нитрификация в нитрификаторе.

На каждой стадии сточные воды поступают в денитрификатор 8 вместе с нитратным рециклом. Нитратный рецикл содержит нитратный азот, который подвергается биологическому восстановлению в молекулярный азот (без подачи кислорода). Сточная вода проходит через денитрификатор 8 в аэротенк 9 и далее в нитрификатор 10, где прикрепленная на "биочипах" биопленка извлекает БПК в аэробных кондициях, а аммонийный азот биологически окисляется в нитраты, также происходит окисление железа. Аэробные кондиции обеспечиваются благодаря подаче сжатого воздуха через аэраторы. После стадии биологической очистки обработанный поток поступает на участок осветления, где происходит отделение взвешенных частиц от воды при помощи флотатора 13 диспергированным воздухом. Всплывший шлам собирается устройством для сбора с поверхности воды, сбрасывается в шламоотстойник и подается в аэробный стабилизатор 14, осевший шлам также подается в аэробный стабилизатор 14. Осветленные стоки подаются в емкость осветленных стоков 15.

Для обеспечения удаления взвешенных частиц предусмотрены блоки приготовления и дозирования химического реагента для процессов флотации и коагуляции (не показаны). Осветленные стоки из емкости осветленных стоков 15 при помощи насосов поступают в камеру смешения (не показана), где происходит смешение с флокулянтом, который подается при помощи насосов-дозаторов из установки дозирования флокулянта (не показана) для улавливания проскочивших взвешенных веществ, нефтепродуктов. Смешанные с флокулянтом осветленные стоки поступают в блок механических фильтров 17, загруженные антрацитом и кварцевым песком, где происходит дальнейшее снижение мутности и содержания нефтепродуктов в воде за счет очищающей способности загрузки фильтров и дополнительного дозирования химического реагента для процесса осветления. Далее сточные воды поступают на сорбционные фильтры 18 с активированным углем, и затем в установку УФО 19, в которой происходит уничтожение содержащихся в воде патогенных микроорганизмов. Очищенные и обеззараженные стоки отводятся в КНС очищенных сточных вод, либо пополняют емкость промывной воды 20, предназначенную для промывки напорных фильтров.

Заявленная технологическая линия очистки смешанных хозяйственно-бытовых и производственно-дождевых сточных вод обеспечивает следующие предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в очищенном стоке: нефтепродукты - 0,05 мг/дм³; взвешенные вещества - 10,0 мг/дм³; химическое и биологическое потребление кислорода 15,0 и 3,0 мг/дм^{3 соответственно; азот аммонийный 0,5 мг/дм3; азот нитритный мг/дм3; азот нитратный мг/дм3; хлориды - 47 мг/дм3; сульфаты - 50 мг/дм3; железо общее 0,1 мг/дм3.}

Предлагаемое изобретение представляет усовершенствованную схему очистки смешанных хозяйственно-бытовых и производственно-дождевых сточных вод в части способности очистки стока с высоким содержанием нефтепродуктов. Также предлагаемая схема оптимизирует затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений в части применения одной станции очистки вместо двух отдельных станций, предназначенных для очистки хозяйственно-бытовых и производственно-дождевых сточных вод. Примененный в составе станции биореактор с биопленочным подвижным слоем позволяет добиться независимости качества очистки стоков от концентрации загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами и исключает человеческий фактор, влияющий на качество очистки, так как отсутствует необходимость в постоянном контроле дозы активного ила.

Изобретение относится к устройствам комплексной очистки смешанных производственных и бытовых сточных вод. Технологическая линия содержит устройства механической очистки, емкость-усреднитель, биореактор, устройство физико-химической очистки в виде флотатора. Устройства механической очистки представляют собой два установленных перед емкостью-усреднителем блока песколовок. Один из блоков песколовок и коалесцирующий фильтр предназначены для очистки производственно-дождевых сточных вод, содержащих нефтепродукты, другой блок песколовок - для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. Биореактор представляет собой блок биологической очистки с биопленочным подвижным слоем, носителем которого являются "биочипы". Блок биологической очистки разделен на две независимые линии, каждая из которых состоит из денитрификатора, аэротенка и нитрификатора. После блока биологической очистки последовательно установлены флотатор, емкость осветленных стоков, блок механических фильтров, блок сорбционных фильтров и установка ультрафиолетового обеззараживания. Между блоком песколовок хозяйственно-бытовых сточных вод и емкостью-усреднителем установлен щелевой фильтр. Технический результат: повышение эффективности очистки смешанных сточных вод. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Технологическая линия для очистки смешанных производственно-дождевых и хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащая устройства механической очистки, емкость-усреднитель, биореактор, устройство физико-химической очистки в виде флотатора, отличающаяся тем, что устройства механической очистки представляют собой два установленных перед емкостью-усреднителем блока песколовок, после одного из которых установлен коалесцирующий фильтр, один из блоков песколовок и коалесцирующий фильтр предназначены для очистки производственно-дождевых сточных вод, содержащих нефтепродукты, другой блок песколовок - для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, а биореактор представляет собой блок биологической очистки с биопленочным подвижным слоем, носителем которого являются "биочипы", при этом после блока биологической очистки последовательно установлены флотатор, емкость осветленных стоков, блок механических фильтров, блок сорбционных фильтров и установка ультрафиолетового обеззараживания.

2. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что между блоком песколовок хозяйственно-бытовых сточных вод и емкостью-усреднителем установлен щелевой фильтр.

3. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно имеет байпасную линию для отвода производственно-дождевых сточных вод на флотатор в обход блока биологической очистки.

4. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что блок биологической очистки разделен на две независимые линии, каждая из которых состоит из денитрификатора, аэротенка и нитрификатора.

5. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена установкой подогрева сточных вод, расположенной после блока биологической очистки.

6. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что на выходе флотатора установлен аэробный стабилизатор с емкостью для сбора шлама.