СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ, СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КОАГУЛЯЦИОННОГО ОСАДКА И СТАНЦИЯ ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК C02F1/52 C02F1/56 C02F9/10 C02F9/04 C02F11/10 

Группа изобретений относится к способам и устройствам для очистки инфильтрационных и других сильнозагрязненных сточных вод, в том числе жидких отходов, образующихся, например, при размещении твердых коммунальных отходов на теле полигона, при компостировании органических материалов или твердых бытовых отходов, при обработке инфильтрационных вод полигона и при образовании иных сильнозагрязненных сточных вод. [МПК B01D 21/01]

Из уровня техники известна СТАНЦИЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННОГО ОСАДКА [RU 127740 U1, опубл. 10.05.2013], содержащая блок смешивания осадка с флокулянтом, установку приготовления раствора флокулянта, содержащую винтовой дозатор и мешалку, соединенные между собой линией подачи раствора флокулянта, на которой установлены центробежный насос и счетчик-расходомер, блок смешивания осадка с флокулянтом последовательно соединен с баком уплотнения осадка, узлом разрыхления осадка, шнековой осадительной центрифугой и устройством выгрузки обезвоженного осадка, бак уплотнения осадка снабжен плавающим всасывающим устройством, узел разрыхления осадка снабжен мешалкой и аналоговым датчиком уровня, шнековая осадительная центрифуга снабжена устройством отвода фугата, устройство выгрузки обезвоженного осадка оснащено вибратором и шиберным затвором, между узлом разрыхления осадка и шнековой осадительной центрифугой установлены винтовой насос и счетчик-расходомер, кроме того, станция содержит установку приготовления и дозирования технологических растворов, снабженную мешалкой и насосом-дозатором, соединенную с входом шнековой осадительной центрифуги, и буферный бак, снабженный погружным насосом и аналоговым датчиком уровня, при этом буферный бак сообщается с баком уплотнения осадка, с плавающим всасывающим устройством, соединенным с линией отвода осветленной воды, на которой установлен анализатор мутности и центробежный насос, с узлом разрыхления осадка, с устройством отвода фугата и установкой приготовления и дозирования технологических растворов, станция оснащена запорной арматурой и контейнерами пакетирования осадка.

Недостатком данного аналога является сложность поддержания стабильной степени очистки жидких отходов посредством анализа мутности осветленной воды с последующей регулировкой приготовления раствора флокулянта в установке приготовления флокулянта, так как данный цикл имеет инертность и на выход установки может попасть осветленная вода недостаточной степени очистки из-за подачи на вход установки жидких отходов сниженного качества и повышенной опасности. Также из уровня техники известен ЭФФЕКТИВНЫЙ КАНАЛЬНЫЙ ФЛОКУЛЯТОР [CN 106277713 (А) - 2017-01-04], характеризующийся тем, что содержит трубопроводный коагулятор и статический коагуляционный резервуар. Статический коагуляционный резервуар соединен с задним концом трубопроводного коагулятора и выполняет сброс на трубопроводный коагулятор буферной флокуляции. Дополнительно содержит регулировочную коробку, которая соединена с задним концом статической коагуляционной коробки, и регулирует выход статической коагуляционной коробки пресса на плавающую флокуляцию. Статический коагуляционный короб снабжен разгрузочным отверстием и переливным отверстием, а статический коагуляционный короб снабжен обходным дефлектором, причем обходной дефлектор образует обходной коагуляционный канал между заглушающим отверстием и переливным отверстием. Обходной дефлектор расположен горизонтально или наклонно, а заглушающее отверстие расположено в верхней части статического коагуляционного бокса, а переливное отверстие расположено в нижней части статического коагуляционного бака. Нижний конец регулировочной коробки сообщается с переливным отверстием статической коагуляционной коробки, верхний конец закрыт закрытой накладкой и примыкает к закрытой крышке боковая стенка пластины снабжена по меньшей мере одним выпускным отверстием для подключения к устройству обезвоживания, а на регулировочной коробке также предусмотрен манометр для определения давления в регулировочной коробке. Он управляется питательным насосом на переднем конце устройства и/или устройством обезвоживания, соединенным с задним концом коробки регулятора. Трубопроводный коагулятор включает в себя подающую трубу, перемешивающую трубу, выпускную трубу и мешалку, подающая труба, перемешивающая труба, выпускные трубы соединены последовательно; перемешивающая труба представляет собой круглую трубу, а два конца являются глухими концами. Мешалка включает в себя приводной двигатель, перемешивающую лопасть и центральный вал, один конец центрального вала соединен с приводным двигателем, а другой конец соединен с перемешивающей лопастью; Осевая длина перемешивающего лезвия такова, что перемешивающее лезвие может быть размещено только внутри перемешивающей трубки. Один конец мешалки дополнительно снабжен камерой добавления химических реагентов, приводной двигатель соединен с внешним концом камеры добавления химических реагентов, а мешалка центральной осью центральной оси является полой осью. Верхняя секция центральной оси расположена в дозирующей камере, а нижняя секция расположена в смесительной трубке и соединена с перемешивающей лопастью. Верхняя секция вала снабжена осевым входом для приема химических реагентов, а нижняя секция снабжена отверстием для впрыска химических реагентов. Подающий патрубок предусмотрен над статическим коагуляционным коробом и соединен с подающим отверстием через наклонный канал, причем подающий патрубок предусмотрен на статическом коагуляционном баке, а наклонный канал предусмотрен в статическом коагуляционном баке.

Недостатком аналога является повышенный расход химических реагентов, обусловленный необходимостью постоянного добавления химических реагентов, которые уносятся вместе с потоком жидких отходов.

Наиболее близким по технической сущности является АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКА [US 5068031 (А) - 1991-11-26], предусматривающий многостадийный процесс обработки жидких отходов, который включает химическую подачу, статическое смешивание, химический контроль и оптимизацию, гидравлическую флокуляцию, осаждение осадка и его сгущение для получения высококонцентрированной суспензии коагуляционного осадка и очищенных сточных вод. Большая часть всплывающих, осажденных и сгущенных коагуляционнных осадков собирается с помощью передвижных комбинированных черпаков-скребков, а затем обезвоживается и высушивается, а все необходимые процессы и операции установки объединяются в устройство с общими стенками и приводными механизмами для улучшения обработки осадка и воды. Основной технической проблемой прототипа является то, что при реакции флокуляции одновременно производят сгущение коагуляционного осадка, при котором камера недоступна для химической обработки новой порции жидких отходов, что значительно снижает производительность установки для очистки жидких отходов, при этом образуется значительный по объему коагуляционный осадок.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности работы установки для очистки жидких отходов, а также повышение чистоты, снижение токсичности и сокращение объема производных продуктов, образующихся от очистки жидких отходов,

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ очистки жидких отходов, характеризующийся тем, что в реагентной установке готовят коагулянт - 10-30% водный раствор коагулята на основе полиалюминийхлорида, а также флокулянт- водный 0,1% раствор флокулята на основе анионного или катионного полимера, после чего жидкие отходы и коагулянт из реагентной установки подают в флокулятор для получения 0,02-0,15% раствора флокулянта и жидких отходов, после реакции коагуляции раствор жидких отходов и флокулянт из реагентной установки подают в флотатор для получения 0,5% раствора флокулянта и раствора жидких отходов, после реакции флотации разделяют осветленную воду и коагуляционный осадок. В частности, первоначально жидкие отходы подают в флокулятор.

В частности, время созревания раствора флокулянта составляет 40-60 мин после смеси компонентов.

В частности, при приготовлении раствора флокулянта добавляют поверхностно-активные вещества, расход 2-15 г/м³ жидких отходов.

В частности, время реакции коагуляции составляет 30-60 с.

В частности, время реакции флотации составляет 4-10 с.

В частности, в флотаторе проводят сатурацию раствора жидких отходов.

В частности, скорость реакции в флотаторе усиливают электродным блоком.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ утилизации коагуляционного осадка, характеризующийся тем, в флотаторе отделяют от осветленной воды коагуляционны осадок и подают его в обезвоживатель, в котором производят осушение коагуляционного осадка до 40-80% влажности, затем полученный кек и сорбент подают в гравитационный смеситель для получения 5-20% смеси сорбента и кека, затем полученную смесь подают инсинератор, в котором сжигают полученную смесь, при этом отходящие газы дожигают не менее 2 с при температуре не менее 1200°С.

В частности, в флотаторе коагуляционный осадок от воды отделяют скребками.

В частности, в качестве сорбента используют опилки и/или текстиль и/или песок.

В частности, после обезвоживания полученный кек накапливают в контейнере, а затем подают в гравитационный смеситель.

В частности, подачу коагуляционного осадка, кека, сорбента и смеси к последующим эпатам осуществляют посредством шнекового насоса или транспортера. В частности, отходящие газы дожигают в камере дожига.

Указанный технический результат достигается за счет того, что станция для переработки жидких отходов, содержащая контур реагентов, образованный соединением источника воды и реагентной установки, выходы которой подключены к элементам контура жидких отходов - к флокулятору и флотатору, при этом флокулятор подключен к флотатору, выход флотатора последовательно соединен с элементами контура твердых отходов обезвоживателем, гравитационным смесителем и инсинератором.

В частности, элементы контура реагентов и элементам контура жидких отходов соединены трубопроводами.

В частности, элементы контура твердых отходов последовательно соединены шнековыми насосами и/или транспортерными лентами.

В частности, выход обезвоживателя последовательно соединен с контейнером для кека и гравитационным смесителем.

В частности, в реагентной установке расположены помпы, выполненные с возможностью подачи коагулянта в флокулятор, а также флокулянта в флотатор.

В частности, в флокуляторе расположена помпа, выполненная с возможностью подачи раствора жидких отходов через трубопровод в флотатор.

В частности, в флотаторе расположена помпа, выполненная с возможностью подачи осветленной воды на сброс.

В частности, в флотаторе расположен электродный блок. В частности, в флотаторе расположен сатуратор.

В частности, инсинеаторе расположена система отчистки отходящих газов, образованная камерой дожига.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана блок-схема станции для переработки жидких отходов.

На фигуре обозначено: 1 - источник воды, 2 - реагентная установка, 3 - флокулятор, 4 - флотатор, 5 - бак для осветленной воды, 6 - шнековый насос, 7 - обезвоживатель, 8 - контейнер для кека, 9 - гравитационный смеситель, 10 - инсинератор, 11 - контейнер для золы.

Осуществление изобретения

В одном из возможных вариантов реализации станция для переработки жидких отходов содержит контур реагентов, образованный соединением источника воды 1 и реагентной установки 2, выходы которой подключены к элементам контура жидких отходов - к флокулятору 3 и флотатору 4, при этом флокулятор 3 подключен к флотатору 4. Один выход флотатора 4 подключен к баку для осветленной воды 5, а другой выход последовательно соединен с элементами контура твердых отходов шнековым насосом 6, обезвоживателем 7, контейнером для кека 8, гравитационным смесителем 9 и инсинератором 10, который соединен с контейнером для золы 11.

Элементы контура реагентов и элементам контура жидких отходов могут быть соединены трубопроводами.

В альтернативных вариантах реализации элементы контура твердых отходов могут быть последовательно соединены шнековыми насосами и/или транспортерными лентами. Также в альтернативных вариантах реализации в реагентной установке 2, флокуляторе 3 и флотаторе 4 могут быть расположены помпы для подачи растворов на последующие элементы станции. Кроме того, в флотаторе 4 может быть расположен электродный блок и сатуратор (на схеме не показаны).

Инсинеатор 10 может работать на дизельном топливе или газу, при этом должен быть оснащен системой отчистки отходящих газов, образованной камерой дожига, обеспечивающей дожиг отходящих газов не менее 2 с при температуре не менее 1200°С.

Станция предназначена для очистки инфильтрационных сточных вод, в том числе фильтрата полигонов твердых бытовых отходов, жидких отходов их очистки и иных сточных вод с показателями химического потребления кислорода 500-15000 мг/дм³, взвешенные вещества - 500-5000 мг/дм³, при более высоких концентрациях требуется разбавление водой до получения нужных параметров для обеспечения качественной реакции.

Кислотный показатель жидких отходов должен соответствовать рН 6,8-9, при этом температура жидких отходов должна находиться в пределе от плюс 5 до плюс 30°С.

Станция для переработки жидких отходов используется следующим образом. Первоначально в реагентной установке 2 готовят коагулянт - 10-30% водный раствор коагулята на основе полиалюминийхлорида, а также флокулянт - водный 0,1% раствор флокулята на основе полимера, при этом время созревания раствора флокулянта составляет 40-60 мин после смеси компонентов.

Для приготовления растворов воду в реагентную установку 2 подают из источника воды 1. Флокулянт готовят на основе анионного или катионного полимера, при этом при приготовлении раствора флокулянта могут добавлять поверхностно-активные вещества, расход 2-15 г/м³ жидких отходов для ускорения реакции флотации.

После чего жидкие отходы и коагулянт из реагентной установки 2 подают в флокулятор 3 для получения 0,02-0,15% раствора флокулянта и жидких отходов. Время реакции коагуляции составляет 30-60 с.

После реакции коагуляции раствор жидких отходов и флокулянт из реагентной установки 3 подают в флотатор для получения 0,5% раствора флокулянта и раствора жидких отходов, при этом время реакции флотации составляет 4-10 с, после реакции флотации разделяют осветленную воду и коагуляционный осадок, который поднимается в составе флотопены на поверхность.

Основная реакция нейтрализации загрязняющих веществ в жидких отходах происходит внутри флотатора 4.

Для обеспечения всплытия коагуляционного осадка можно использовать сатурацию внутри флотатора 4.

Коагуляционный осадок в флотаторе 4 отделяют от осветленной воды скребками и подают на шнековый насос 6, при этом осветленную воду подают в бак для осветленной воды 5. Осветленная вода, образованная после обработки жидких отходов соответствуют показателям ПДК загрязняющих веществ для промышленных стоков, не являются отходами и направляются на станцию нейтрализации с целью последующей доочистки для дальнейшего сброса в городской коллектор или водный объект, либо передаются на доочистку сторонним специализированным организациям.

Шнековый насос 6 транспортирует коагуляционный осадок в обезвоживатель 7, в котором производят осушение коагуляционного осадка до 40-80% влажности, затем полученный кек собирают в контейнере для кека 8. После накопления достаточного количества кек и сорбент подают в гравитационный смеситель 9 для получения 5-20% смеси сорбента и кека.

В качестве сорбента используют опилки, ветошь, в соотношении от 3-50% от объема (массы) кека в зависимости от сорбирующей способности.

Затем полученную смесь подают инсинератор 10, в котором ее сжигают, при этом отходящие газы дожигают не менее 2 с при температуре не менее 1200°С, а образовавшуюся золу собирают в контейнере для золы 11 с целью дальнейшей переработки.

За счет дожига полностью обезвреживаются выбросы, образующиеся при сжигании смеси сорбента и кека.

Зола, образованная в процессе обезвреживания коагуляционного осадка, используется в качестве ингредиента в производстве для производства цемента и искусственных искусственные грунтов.

При работе станции контролируемыми параметрами являются:

- контроль качества очистки стоков по основным показателям: биологического потребления кислорода, химического потребления кислорода и взвешенных частиц до норм приема в городской коллектор;

- контроль выбросов загрязняющих веществ от инсинератора 10.

Заявитель изготовил опытный образец станции для очистки жидких отходов, опытная эксплуатация которой показала, что общая производительность очистки стоков составляет от 5-50 м³/ч, при этом объем образующегося кека составляет 3-10% от объема стока, а объем золы от сжигания кека с учетом добавления сорбента составляет 5-20% от массы кека.

Указанный технический результат достигается за счет того, что:

1. время приготовления коагулянта и флокулянта не влияет на технологический процесс переработки жидких отходов, при этом заявленные химические регенты и их концентрации позволяют очень быстро перерабатывать жидкие отходы;

2. предложенный способ переработки коагуляционнного осадка обеспечивает возможность быстрой его утилизации, с целью получения золы с полезными потребительскими свойствами;

3. установка обеспечивает простоту конструкции и высокую производительность, а также получение осветленной воды и минимального количества золы.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для очистки инфильтрационных и других сильнозагрязненных сточных вод, в том числе жидких отходов, образующихся, например, при размещении твердых коммунальных отходов на теле полигона, при компостировании органических материалов или твердых бытовых отходов, при обработке инфильтрационных вод полигона и при образовании иных сильнозагрязненных сточных вод. Техническим результатом изобретения является повышение производительности работы установки для очистки жидких отходов, а также повышение чистоты, снижение токсичности и сокращение объема производных продуктов, образующихся от очистки жидких отходов, который достигается за счет того, что станция для переработки жидких отходов содержит контур реагентов, образованный соединением источника воды и реагентной установки, выходы которой подключены к элементам контура жидких отходов – к флокулятору и флотатору, при этом флокулятор подключен к флотатору, выход флотатора последовательно соединен с элементами контура твердых отходов обезвоживателем, гравитационным смесителем и инсинератором. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки жидких отходов, характеризующийся тем, что в реагентной установке готовят коагулянт - 10-30% водный раствор коагулята на основе полиалюминийхлорида, а также флокулянт - водный 0,1% раствор флокулята на основе анионного или катионного полимера, после чего жидкие отходы и коагулянт из реагентной установки подают в флокулятор для получения 0,02-0,15% раствора флокулянта и жидких отходов, после реакции коагуляции раствор жидких отходов и флокулянт из реагентной установки подают в флотатор для получения 0,5% раствора флокулянта и раствора жидких отходов, после реакции флотации разделяют осветленную воду и коагуляционный осадок.

2. Способ очистки по п. 1, отличающийся тем, что первоначально жидкие отходы подают в флокулятор.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время созревания раствора флокулянта составляет 40-60 мин после смеси компонентов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при приготовлении раствора флокулянта добавляют поверхностно-активные вещества, расход 2-15 г/м³ жидких отходов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время реакции коагуляции составляет 30-60 с.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время реакции флотации составляет 4-10 с.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в флотаторе проводят сатурацию раствора жидких отходов.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость реакции в флотаторе усиливают электродным блоком.

9. Способ утилизации коагуляционного осадка, характеризующийся тем, что включает очистку жидких отходов по любому из пп. 1-8 с получением коагуляционного осадка, отделение во флотаторе коагуляционного осадка от осветленной воды и подачу его в обезвоживатель, в котором производят осушение коагуляционного осадка до 40-80% влажности, затем полученный кек и сорбент подают в гравитационный смеситель для получения 5-20% смеси сорбента и кека, затем полученную смесь подают инсинератор, в котором сжигают полученную смесь, при этом отходящие газы дожигают не менее 2 с при температуре не менее 1200°С.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в флотаторе коагуляционный осадок от воды отделяют скребками.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют опилки, и/или текстиль, и/или песок.

12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что после обезвоживания полученный кек накапливают в контейнере, а затем подают в гравитационный смеситель.

13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что подачу коагуляционного осадка, кека, сорбента и смеси к последующим этапам осуществляют посредством шнекового насоса или транспортера.

14. Способ по п. 9, отличающийся тем, что отходящие газы дожигают в камере дожига.

15. Станция для переработки жидких отходов по любому из пп. 9-14, содержащая контур реагентов, образованный соединением источника воды и реагентной установки, выходы которой подключены к элементам контура жидких отходов - к флокулятору и флотатору, при этом флокулятор подключен к флотатору, выход флотатора последовательно соединен с элементами контура твердых отходов обезвоживателем, гравитационным смесителем и инсинератором.

16. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что элементы контура реагентов и элементы контура жидких отходов соединены трубопроводами.

17. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что элементы контура твердых отходов последовательно соединены шнековыми насосами и/или транспортерными лентами.

18. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что выход обезвоживателя последовательно соединен с контейнером для кека и гравитационным смесителем.

19. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в реагентной установке расположены помпы, выполненные с возможностью подачи коагулянта в флокулятор, а также флокулянта в флотатор.

20. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в флокуляторе расположена помпа, выполненная с возможностью подачи раствора жидких отходов через трубопровод в флотатор.

21. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в флотаторе расположена помпа, выполненная с возможностью подачи осветленной воды на сброс.

22. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в флотаторе расположен электродный блок.

23. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в флотаторе расположен сатуратор.

24. Станция по п. 15, отличающаяся тем, что в инсинераторе расположена система отчистки отходящих газов, образованная камерой дожига.