Способ глубокой комплексной очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов Российский патент 2023 года по МПК C02F9/00 C02F1/52 C02F1/66 C02F3/00 

Описание изобретения

Изобретение относится к области очистки высококонцентрированных многокомпонентных сточных вод, содержащих многочисленные продукты трансформации органических и минеральных веществ, например фильтратов полигонов, производственных сточных вод, жидких бытовых отходов и может быть применено в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Известен способ глубокой очистки высококонцентрированных сточных вод и устройство для его осуществления (см. патент РФ на изобретение № 2099294, опубл. 25.10.1996, МПК C02F 9/00, C02F 1/32, авторы Скворцов Л.С. Варшавский В.Я. Камруков А.С., Селиверстов А.Ф, Николадзе Г.И.), в котором заявлена глубокая очистка сильно загрязненных сточных вод, включающую физико-химическую и биологическую очистку, на стадии физико-химической очистки перед первой корректировкой pH осуществляют отгонку аммиака, после чего проводят электрокоагуляцию и электрофлотацию, затем осуществляют фильтрование и УФ-обработку. При этом корректировку pH проводят дважды: перед электрокоагулированием и перед УФ-обработкой, совмещая процесс второй корректировки pH с фильтрованием на минеральном фильтрующем агенте, что обеспечивает совмещение операций осветления и корректировки pH, далее фильтрат поступает на биоочистку, представленную аэробными и анаэробными установками, после биообработки очищенный фильтрат поступает в биопруд, где проходит доочистку, а образовавшийся при биообработке избыточный ил ассимилируется.

Недостатком данного способа для реализации заявляемого технического решения является реализация процесса отгонки аммиака в слабощелочной среде (в способе указано, что исходные сточные воды имеют рН 7 -8) известно, что аммиак в системе превалирует над аммонием при рН более 9,5 На фиг. 1 (влияние рН и температуры на распределение аммиака и ионов аммония в воде, Liao et al., 1972) видно, что при 20°С и рН=8,0 только 4% азота находится в виде аммиака, а при рН=7,0 менее 1%. Следовательно, мероприятия по отдувки аммиака не эффективны, и сооружение для отдувки аммиака использовать не рационально и экономически не выгодно.

Также методы электрофлотации и электрокоагуляции не позволят снизить цветность фильтрата полигона до 20 град ПКШ. Кроме этого, при электрофлотации образуется водород, следовательно требуются мероприятия по его утилизации, также реализация этого способа требует необходимость использования значительных площадей для организации биопрудов.

Известна установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов (см. патент РФ на изобретение № 2361 823, опубл. 20.07.2009, МПК C02F 9/14, C02F 1/28, C02F 1/461, C02F 3/00 авторы Сталинский Д.В. Эпштейн С.И., Музыкина З.С., Варнавская И.В), заключающаяся в том, что устройство содержит камеру отдувки аммиака, аппарат корректировки рН, блок электролитической обработки, блок фильтрования и блок биологической очистки, при этом сточные воды полигонов твердых бытовых отходов направляются в аппарат корректировки рН, где происходит их подщелачивание до рН=9÷10, далее сточные воды подаются в камеру отдувки аммиака. Из камеры отдувки аммиака очищаемые воды поступают на предочистку в вихревой реактор-смеситель и барабанный вакуум-фильтр, где осаждаются тяжелые металлы и задерживаются нефтепродукты, далее рН очищенной воды доводят 8÷8,5 после чего вода поступает на биологическую очистку в биосорбер с тонкослойным отстойником. После биологической очистки очищаемая вода из тонкослойного отстойника подвергается обработке в электролизере где за счет выделяющихся кислорода и хлора, происходит обеззараживание воды, а также окисление тех соединений, которые не устраняются при биологической очистке.

Недостатком данной установки для реализации заявляемого технического решения является, то, что перевод аммония в аммиак и дальнейшая отдувка аммиака производится не в оптимальном режиме, так как при рН 9-10 и температуре обрабатываемых сточных вод 15-20°С, может быть утилизировано всего 50-60% аммиака, при этом из-за наличия большого количества поверхностно активных веществ в фильтрате полигона, массоперенос между фазами затруднен, соответственно и отдувка аммиака затруднена, согласно опытным данным, составит не более 15%. Так как концентрация азота аммонийного в фильтрате полигона доходит до 750 мг/л, то на биологическую ступень очистки ложится большая нагрузка, так как фильтраты полигонов отличаются широким интервалом загрязнений, идентифицируемых по ХПК ( в среднем от 40000 до 1500 мгО/л), следовательно для реализации нитрификации в присутствии высокого содержания органических веществ, даже в при условии предварительного физико-химического этапа, направленного на коагуляцию загрязняющих веществ, необходима многоступенчатая биологическая очистка, требующая высоких затрат по электроэнергии и площадям. Данная схема может быть признана работоспособной только при очистке фильтратов старых полигонов с концентрациями загрязняющих веществ по ХПК до 1500 мг/О, и концентрацией азота аммонийного менее 200 мг/л. Следовательно, данная технологическая схема не может быть признана универсальной и не обеспечивает заявленного технического решения.

Известен способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов (см. патент РФ на изобретение № 2207987, опубл. 10.07.2003, МПК C02F 9/10, C02F 1/04, C02F 1/28, C02F 1/44, C02F 1/46, авторы: Поворов А.А. Павлова В.Ф., Ерохина Л.Ф., Начева И.И., Шиненкова Н.А., Коломийцева О.Н.), заключающийся в том, что способ включает предварительную электрохимическую обработку дренажных вод от загрязняющих примесей с переводом не менее 25 мас. % аммонийного азота в нитратную форму. Образующийся при этом активный хлор способствует обеззараживанию обрабатываемых вод. Затем дренажную воду фильтруют и подвергают обратноосмотическому разделению. Пермеат доочищают на сорбенте, часть концентрата до 35 мас. % возвращают в тело полигона, а не менее 65 мас. % концентрата подают в испаритель и накопительную емкость - кристаллизатор, откуда кристаллическую соль отводят на утилизацию.

Недостатком данного способа для реализации заявляемого технического решения является, то, что на обратноосмотические мембраны поступают сточные воды с показателями качества, значительно превышающими общепринятые требования к качеству исходной воды, поступающей в установку обратного осмоса. Так жесткость общая не должна превышать 0,3°Ж, с учетом того, что жесткость фильтрата полигонов доходит до 100°Ж, вызывает сомнения, что электрохимическими методами можно устранить жесткость фильтратов до требуемого значения. Также концентрация взвешенных веществ не должна превышать 0,1 мг/л, окислители не должны превышать 0,1 мг/л. Индекс SDI должен быть не более 5. Превышение концентраций ведет к сокращению срока службы мембран, следовательно частая их замена повышает стоимость очистки и дополнительно загрязняет окружающую среду использованными мембранами. Кроме этого известно, что с помощью обратноосмотических мембран максимально можно задержать около 60% азота аммонийного, при концентрации азота аммонийного в фильтрате полигона в среднем 500 мг/л и с учетом перевода 25% азота аммонийного в нитратный, в фильтрате, направляемой на обратноосмотическую установку можно ожидать содержание азота аммонийного не менее 300 мг/л, а в пермеате первой ступени - не менее 150 мг/л, для достижения хотя бы 2 мг/л азота аммонийного в перемате потребуется 5-6 ступеней, что ведет к существенному удорожанию технологии.

Известны результаты исследований по применению обратного осмоса для обработки фильтрата полигонов ТБО в области удаления аммония (см. статью «Применение обратного осмоса для обработки фильтрата полигонов ТБО: удаление аммония» в журнале «Инновации и инвестиции», 2020 г №4 С. 175 - 182. Авторы: Спицов Д.В., Ширкова Т.Н., Первов А.Г., Кирюшина М.С.) В статье представлен материал лабораторных и пилотных исследований по двум вариантам очистки с применением метода обратного осмоса, с получением воды, пригодной для сброса ее в водоемы рыбохозяйственного назначения. В процессе исследований установлена необходимость предварительной реагентной обработки фильтратов перед подачей на двухступенчатую обратноосмотическую установку. В процессе исследований также установлено: - накопление органических загрязнений не оказывает значительного влияния на процесс обратного осмоса и может контролироваться с применением химических промывок; - концентрацию ионов аммония можно снизить до требуемого значения, используя двухступенчатую схему обработки фильтрата ТБО с применением обратноосмотических мембран. Однако, в данном случае речь идет о фильтратах, подаваемых на установки обратного осмоса, имеющих низкие концентрации по загрязняющим веществам: ХПК - 180-200 мг/л., общая жесткость - 8 мг-экв/л., концентрация иона аммония - 30 мг/л. Исследования по очистке фильтратов «молодых» полигонов, с концентрациями по - ХПК более 10000 мг/л., общей жесткостью более 60°Ж., концентрацией иона аммония - более 600 мг/л не проводились, следовательно данная технологическая схема может рассматриваться как частный случай и не является универсальной. Согласно логике исследований при увеличении концентраций загрязняющих веществ потребуется большее количество ступеней обратноосмотических установок, увеличение объема промывных растворов и частоты промывок, что повлечет за собой рост стоимости технологической схемы, снижения срока службы мембран, и сделает технологическую схему ненадежной и затратной при эксплуатации.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка унифицированного способа глубокой очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов, содержащих многочисленные продукты трансформации органических и минеральных веществ с использованием физико-химических, термических и биологических методов, при одновременном достижении стабильности работы и надежности получения нормированного качества очищенных фильтратов полигонов по показателям ХПК, БПК, формы азота, фосфаты, тяжелые металлы, минеральные соли независимо от исходных концентраций загрязняющих веществ, а также улучшение экологической ситуации на территории, занимаемой полигоном, предотвращения загрязнения гидросферы и атмосферы на территориях, прилежащих к полигону.

Техническим результатом заявляемого изобретения является последовательность реализации стадий очистки, формирующих наилучшие условия для отдувки азота аммонийного, минимизации ступеней биологической очистки, реализуемой в условиях высокой нагрузки на ил по органическим веществам, обеспечение протекания всех технологических процессов с созданием наилучших условий для реализации каждой стадии очистки.

Технический результат достигается тем, что сначала механически очищенный фильтрат полигона усредняют, затем подают в смеситель, в который вводят раствор щелочного реагента с целью доведения значения рН сточных вод до 12-12,5, что является оптимальным диапазоном для формирования и выделения из системы карбоната кальция и гидроксида магния. После смесителя фильтрат полигона подают в первичный отстойник первой ступени, в котором происходит отделение в осадок коагулированных в щелочной среде загрязняющих веществ, в том числе карбоната кальция и гидроксида магния, продолжительность отстаивания устанавливают от 0,5 часа до 2-х часов. Снижение концентрации кальция и магния в фильтрате полигона вызвана необходимостью обеспечения снижения жесткости фильтрата полигона для реализации термического процесса. Далее фильтрат полигона, для повышения эффективности отделения взвешенных веществ, подают в первичный отстойник второй ступени с тонкослойными модулями, продолжительность отстаивания устанавливают о 0,5 до 1 часа, после первичного отстойника второй ступени фильтрат полигона подают в фильтры первой ступени с загрузкой «ЕРШ», фильтрование производится снизу-вверх со скоростью 2 м/ч, что способствует эффективности задержания коагулированных частиц коллоидной степени дисперсности, регенерацию ершовой загрузки осуществляют путем ее интенсивной аэрации через систему перфорированных труб, уложенных по дну безнапорного фильтра. Промывные воды направляют в усреднитель. Далее фильтрат полигона направляют на вторую ступень фильтрования - микрофильтры с прозорами ячеек от 5 до 20 мкм. Физико-химическая очистка и двухступенчатое фильтрование позволяют достигнуть эффективности снижения концентрации взвешенных веществ до 90 -99%: ХПК - 60-87%; Цветность - 80-95%, Железо_общ - 89-99%; фосфор фосфатов - 82-88%; Кальций - 98-99%; Магний - 98-99% (Жесткость_общ - 98-99%), азот аммонийный - 10-25%. После двухступенчатого фильтрования фильтрат, с концентрацией взвешенных веществ не более 3 мг/л и жесткостью не более 2,5°Ж подают в вакуум-выпарную установку, в которой фильтрат полигона разделяют на концентрат и газообразную смесь, при этом концентрат составляет от 1 до 3% исходного объёма фильтрата полигона, направленного в вакуум-выпарную установку. При охлаждении газообразной смеси фильтрата полигона образуется жидкая фаза - концентрат, насыщенный летучими органическими веществами концентрация которых по показателю ХПК не зависит о исходного значения ХПК и составляет 200-1500 мгО/л и аммиаком (аммонием), концентрация которого составляет 100 - 1000 мг/л, на стадии термической обработки устраняется цветность фильтрата полигона, обусловленная комплексными соединения гуминовых фульвокислот с металлами, также разрушаются поверхностно-активные вещества, которые препятствовали отдувки аммиака, после термической обработки аммиак может быть отдут из фильтрата беспрепятственно, далее фильтрат полигона, температурой 35°С-40°С и рН 9,0-9,5 из вакуум-выпарной установки направляют на отдувку аммиака. Известно, что эффективность перехода аммония в аммиак зависит от рН и температуры. При использовании в схеме вакуум-выпарной установки обеспечивается возможность поддержания оптимальной температуры, что позволяет не повышать рН более 9,5 и экономить реагенты, которые используют в схеме для корректировки рН. В данном случае, так как после стадии отдувки аммиака, предусмотрена стадия биологической очистки, температура, при которой реализуют отдувку аммиака не должна превышать 35-40°С. Так же в целях снижения нагрузки на биологическую стадию по азоту аммонийному и с учетом достаточности азота аммонийного для ассимиляционных процессов, балансовым расчетом определяют необходимую остаточную концентрацию азота аммонийного в фильтрате полигона. Как правило, достаточная эффективность перевода аммония в аммиак, связанная с требуемой концентрацией азота аммонийного для ассимиляции микроорганизмами активного ила при биологической очистки, составляет не более 88-90% и достигается при температуре 35°С - 40°С и рН 9,0 - 9,5, после отдувки аммиака производят корректировку рН жидкой фазы до значения рН в диапазоне 7,8-8,0 и направляют ее на биологическую очистку в аэротенк, нагрузка по ХПК в аэротенке составляет от 1,0 до 3,0 кг на 1 кг биомассы по беззольному веществу в сутки, что позволяет снизить продолжительность процесса до 10 - 15 часов, дозу активного ила поддерживают 4,5 - 6,0 г/л по беззольному веществу. После биологической очистки фильтрат полигона из аэротенка подают во вторичный отстойник, оборудованный тонкослойными модулями и системой её регенерации, рециркуляционный активный ил возвращают в аэротенк, промывную воду после регенерации тонкослойных модулей из вторичного отстойника направляют в усреднитель, а биологически очищенный фильтрат полигона из вторичного отстойника подают на стадию доочистки, представленную двумя ступенями, биофильтром и фильтром с синтетической загрузкой «ЕРШ». Первая ступень предназначена для биологической доочистки. Загрузка «ЕРШ» выполнена из синтетического инертного материала с положительным поверхностным зарядом, что дает возможность формировать на ней биоценоз, в данном случае, при низких концентрациях загрязняющих веществ в аэробных условиях на загрузке формируется биопленка из аэробных автотрофных (нитрификаторы) и гетеротрофных микроорганизмов, способствующих глубокой биодоочистке биологически очищенного фильтрата полигона от остаточных органических загрязнений и азота аммонийного. Для реализации указанных процессов в биофильтре с синтетической загрузкой «ЕРШ» поддерживают концентрацию кислорода от 2,5 до 4,0 мг/дм³, что достигают обеспечением высокой интенсивности аэрации не менее 4,0 м³/ч воздуха на 1,0 м² площади биофильтра с синтетической загрузкой «ЕРШ». Продолжительность пребывания в биофильтре доочистки - 1 час. Вторая ступень фильтров с синтетической загрузкой «ЕРШ» предназначена для доочистки от взвешенных веществ, скорость фильтрования поддерживают 8 м/ч. Регенерацию загрузки «ЕРШ» обеих ступеней фильтров доочистки осуществляют путем интенсивной аэрации загрузки через систему перфорированных труб, уложенных по дну фильтров доочистки. Промывные воды направляют в усреднитель. Далее очищенный фильтрат полигона подают на тонкую очистку - дисковую фильтрацию для удаления остаточных взвешенных веществ. Промывные воды после промывки дискового фильтра направляют в усреднитель. Далее очищенный фильтрат полигона направляют на дисковый фильтр и, далее в накопитель чистой воды и затем подают на УФ-обеззараживание. Очищенный фильтрат полигона имеет следующие концентрации по загрязняющим веществам: взвешенные вещества - не более 3 мг/л: ХПК - не более 30 мгО/л, БПК_п - не более 3 мгО₂/л; Цветность - не более 20 град. цвет. ПКШ, Жесткость_общ - не более 1°Ж, азот аммонийный - не более 0,35 мг/л, фосфор фосфатов - не более 0,2 мг/л. Осадок, образовавшийся в отстойниках первой и второй ступенях, также избыточный активный ил направляют в емкость для накопления осадка и далее - в дегидратор. Для увеличения влагоотдачи в трубопровод перед дегидратором дозируют раствор флокулянта. Фугат направляют в усреднитель, а кек, влажностью 70% -80% объединяют с концентратом из вакуум-выпарной установки и подают на установку пиролиза.

Также на достижение технических результатов влияет то, что при необходимости повысить степень изъятия загрязняющих веществ на стадии физико-химической очистки, фильтрат полигона перед отстойником второй ступени обрабатывают раствором коагулянта при предварительной корректировке до значения рН = 9,5. Такая поправка используется при очистке фильтратов «молодых» полигонов. Концентрации загрязняющих веществ в фильтратах «молодых» полигонов могут превышать на порядок концентрации загрязняющих веществ «старых» полигонов. Например, ХПК фильтрата исследуемого нами «старого» полигона составляло 1528 мгО/л, а ХПК исследуемого «молодого» полигона составляет 13838 мгО/л. Снижение рН от 12,0 - 12,5 до 9,5 является достаточным для достижения оптимального значения рН для коагуляции загрязняющих веществ, так как растворы коагулянтов являются кислыми и избыточная щелочность нейтрализуется.

Также на достижение технических результатов влияет то, что при концентрации азота аммонийного в исходном фильтрате полигона менее 200 мг/л, стадию отдувки аммиака исключают, а на стадии биологической очистки предусматривают устройство аэротенков-вытеснителей с зонами нири-денитрификации и блоком мембранного илоразделения, оборудованного системой регенерации, при этом нагрузку на активный ил по ХПК в зоне нитрификации поддерживают по ХПК на уровне 0,075 гХПК сут/г ила. Дозу ила поддерживают в интервале 6,5 - 7,0 г/л. При этом из технологической схемы исключают вторичный отстойник, устройство системы доочистки (двухступенчатое фильтрование через синтетическую загрузку «ЕРШ», дисковый фильтр).

Биологическая очистка предусматривает ассимиляцию азота аммонийного при формировании активного ила. При этом известным является соотношение потребности в азоте аммонийном в пересчете на БПК_п, это соотношение составляет 100 БПК_п:N-NH₄ =100:5. При БПК_п фильтрата полигона после вакуум-выпарной установки по нашим данным может составлять составляет от 1000 до 1500 мгО₂/л, следовательно, потребность в азоте аммонийном составит от 50 до 75 мг/л., в этом случае при концентрации азота аммонийного в исходном фильтрате полигона менее 200, она может быть снижена до нормативной за счет реализации процессов нитрификации и денитрификации. Целесообразность замены стадии отдувки на биохимические процессы нитрификации и денитрификации, реализуемые на стадии биологической очистки в каждом конкретном случае, рассматриваются с точки зрения экономической целесообразности.

Также на достижение технических результатов влияет то, что при недостаточной обеспеченности процесса биологической очистки биогенным элементом - фосфором, в сборную емкость перед биологической очисткой вводят раствор фосфорсодержащего реагента из расчета 100БПК_п:1Р

Также на достижение технических результатов влияет то, что при необходимости более глубокой очистки фильтратов полигонов по ХПК, после дисковых фильтров фильтраты полигонов направляют на сорбционные фильтры, предназначенные для адсорбции оставшихся растворенных органических веществ, идентифицируемых по показателю ХПК.

В заявленном способе учтены особенности фильтратов полигонов - высокая концентрация и специфичность поверхностно-активных веществ, которые делают процесс флотации (в т.ч. электрофлотации) не целесообразным, согласно исследованиям, добиться фазового разделения не возможно, так как в пену переходит весь объем жидкой фазы фильтрата полигона (фиг.2, отдувка аммиака из исходного фильтрата полигона).), по этой же причине отдувка аммиака из фильтрата полигона на стадии физико-механической очистки не целесообразна, так как пена препятствует обмену веществ между фазами. Эффективная отдувка аммиака может быть произведена из фильтратов полигонов, подвергшихся вакуумному испарению, в результате которого происходит разделение системы на концентрат и газообразную систему. При этом аммиак содержится в газообразной среде, при конденсации которой температуру обеспечивают 35,0 - 40,0°С, что улучшает и ускоряет процесс перехода аммиака из конденсата в атмосферу, в зависимости от значения рН, практически на 99%, (фиг.3, отдувка аммиака из фильтрата полигона после вакуум-выпарной установки). Однако так как на следующей стадии предполагается биологическая очистка, эффективность удаления аммиака определяется ассимиляционной потребностью в нем активного ила. Для увеличения срока работы вакуумного испарителя, целесообразно поддерживать в фильтрате полигона, направляемом на испарение низкую величину жесткости - не более 2,5 - 3°Ж. Согласно проведенным исследованиям, такая величина может быть достигнута при обеспечении значения рН от 12,0 до 12,5 и последующей седиментации образовавшейся твердоф фазы. Регулирование значения рН по ходу реализации стадий очистки определено требованиями к рН каждого из процессов, выполняемых на каждом из этапов. Таким образом предлагаемая многостадийная очистка фильтратов полигонов логически обоснована, является унифицированной и подтверждена экспериментальными данными.

Учитывая изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемыми техническими результатами, можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания способа для очистки фильтратов полигонов, решена полностью, так как использование изобретения за счет логически обоснованной последовательности стадий очистки позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в стабильности работы и надежности получения нормированного качества очищенных фильтратов полигонов независимо от исходных концентраций загрязняющих веществ а также улучшение экологической ситуации на территории, занимаемой полигоном, предотвращения загрязнения гидросферы и атмосферы на территориях, прилежащих к полигону.

На фиг. 4 представлена технологическая схема реализации способа глубокой комплексной очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов.

Для пояснения параметров процесса очистки фильтратов полигонов и доказательства решения поставленных задач приводим пример реализации заявленного способа глубокой комплексной очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов.

В примере представлена унифицированная технологическая схема глубокой комплексной очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов (фиг.4), приведены описание последовательности протекающих процессов и показатели качества очистки фильтратов полигонов.

Пример.

Заявленный способ, проиллюстрированный на фиг. 4, реализовали для двух типов фильтратов полигонов - первый тип - фильтрат «молодого» полигона с высокими концентрациями восстановителей (ХПК); - второй тип - фильтрат «старого» полигона с более низкими концентрациями восстановителей (ХПК). В обоих случаях была реализована одинаковая технологическая схема очистки фильтратов полигонов. Заявленный способ осуществляют следующим образом.

Фильтрат «молодого» полигона с концентрацией органических загрязнений, идентифицируемых по ХПК 13838 мгО/л, концентрации взвешенных веществ (ВВ) 25340,0 мг/дм³, концентрации азота аммонийного 600,3 мг/л, жесткостью 65,5°Ж , также фильтрат «старого полигона с концентрацией органических загрязнений, идентифицируемых по ХПК 1528 мгО/л, концентрации взвешенных веществ (ВВ) 2512,0 мг/дм³, концентрации азота аммонийного 970,0,3 мг/л, жесткостью 30,8,5°Ж, сначала механически очищают на устройстве фильтрующем самоочищающемся (УФС) (1), отбросы из которого направляются в контейнер для грубых бытовых отходов (1.1), фильтрат полигона после механической очистки направляют в усреднитель (2) с системой взмучивания с помощью мешалки (2.2), а затем погружным насосом (2.1) направляют в механический смеситель (3), в который по трубопроводу Р1 подают раствор гидроксида натрия от установки (26) с целью доведения рН до значения 12,0 -12,5. Далее фильтрат полигона направляют в первичный отстойник первой ступени (4) для реализации процесса реагентного умягчения, затем фильтрат полигона направляют в механический смеситель (5) с мешалкой (5.1) в который по трубопроводу (Р2) подают раствор коагулянта от установки (27) и по трубопроводу (Р3) раствор кислоты от установки (28), после чего фильтрат полигона направляют в первичный отстойник второй ступени (6), оборудованный тонкослойными модулями (6.1) и системой регенерации (6.2). Осадок из отстойников первой и второй ступеней (4,6) по трубопроводу Ш1 и Ш2 направляют в накопитель осадка (22), оборудованный мешалкой (22.1). Промывные воды после регенерации тонкослойных модулей отстойника второй ступени (6) по трубопроводу П1 отводятся в усреднитель (2). Осветленный фильтрат полигона после отстойника (6) поступает в фильтр первой ступени (7) с загрузкой «ЕРШ» (7.1) и системой её регенерации (7.2). Промывные воды от фильтра (7) направляют в усреднитель (2) по трубопроводу П2. Осветленный фильтрат полигона с помощью насоса (8) подают на микрофильтр с прозорами ячеек 10 мкм. (9), после чего очищенную от взвесей и умягченную воду направляют на вакуум-выпарную установку (10), в которой производят разделение фаз - концентрат направляют на установку пиролиза (25), охлаждённая газообразная смесь - конденсат поступает в емкость (11) в который по трубопроводу Р1 подают раствор гидроксида натрия от установки (26). Для обеспечения рН = 9,5, для смешения с реагентом в резервуаре установлена система взмучивания (11.1), далее конденсат фильтрата полигона направляют в емкость (12) в которой установлена система подачи воздуха необходимая для отдувки аммиака (12.1). После отдувки аммиака, производят корректировку рН жидкой фазы до значения рН в диапазоне 7,8-8,0, для этого, перед аэротенком по трубопроводу (Р3) дозируется раствор кислоты от установки дозирования (28), фильтрат полигона с остаточным содержанием аммония и органики, направляют на биологическую очистку в аэротенк (13), оснащенный системой аэрации (13.1), далее иловую смесь направляют во вторичный отстойник (14), оборудованный тонкослойными модулями (14.1) и системой её регенерации (14.2). Из вторичного отстойника, насосом (14.3) в аэротенк (13) направляют рециркуляционный активный ил по трубопроводу Ш3, избыточный активный ил отводят по трубопроводу Ш4 в накопитель осадка (22), оборудованный мешалкой (22.1) для гомогенизации осадка. Промывные воды после регенерации тонкослойных модулей вторичного отстойника (14) по трубопроводу П3 отводят в усреднитель (2). Для обеспечения бактерий необходимым количеством фосфора, в аэротенк подается биогенная подпитка по трубопроводу (Р4) от установки дозирования (29). Воздух для аэрации подают от воздуходувки (21). После отстаивания, осветленная вода поступает для доочистки в биореактор (15), заполненный синтетической загрузкой «ЕРШ» (15.1) и системой аэрации (15.2). После биореактора с синтетической загрузкой «ЕРШ» биологически доочищенный фильтрат полигона подают во вторую ступень фильтров с синтетической загрузкой «ЕРШ» (16) и системой её регенерации (16.1) Промывные воды после регенерации синтетической загрузки фильтра (16) по трубопроводу П4 отводят в усреднитель (2). Далее фильтрат полигона с помощью насоса (17) подают на тонкую очистку - дисковую фильтрацию (18) для удаления остаточных взвешенных веществ. Промывные воды после промывки дискового фильтра (18) по трубопроводу П5 направляют в усреднитель (2).

Очищенный фильтрат полигона подают на УФ-обеззараживание (19). Осадок, поступивший в накопитель осадка (22), насосом (23) направляют на обезвоживание на дегидратор (24). Для увеличения влагоотдачи в трубопровод перед дегидратором (24) по трубопроводу (Р5) дозируют раствор флокулянта от установки (30). Фугат из дегидратора направляют в усреднитель (2) по трубопроводу П6, а кек, влажностью 70% - 80% объединяют с концентратом из вакуум-выпарной установки (10) и подают на установку пиролиза (25).

Результаты очистки сточных вод по заявляемому способу для высококонцентрированного фильтрата «молодого» полигона представлены в табл. 1, для высококонцентрированного фильтрата «старого» полигона представлены в табл. 2.

Таблица 1 - характеристики фильтрата «молодого» полигона исходного и очищенного по заявляемому способу

Таблица 2 - характеристики фильтрата «старого» полигона исходного и очищенного по заявляемому способу

Из сопоставления данных таблицы 1 и 2 видно, что параметры очищенных фильтратов полигонов не зависят от возраста полигона и, следовательно, исходных концентраций загрязняющих веществ и соответствуют требованиям, предъявляемым очищенным сточным водам, направляемым в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Изобретение относится к области очистки высококонцентрированных многокомпонентных сточных вод, например фильтратов полигонов, производственных сточных вод, жидких бытовых отходов, и может быть применено в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности. Механически очищенный фильтрат полигона усредняют, смешивают с раствором щелочного реагента до значения рН 12-12,5 и подают в первичный отстойник первой ступени. Далее фильтрат подают в отстойник второй ступени с тонкослойными модулями. После фильтрат подают в фильтр первой ступени с загрузкой «ЕРШ». Фильтрование производится снизу вверх. Регенерацию ершовой загрузки осуществляют путем ее аэрации через систему перфорированных труб, уложенных по дну безнапорного фильтра. Промывные воды направляют в усреднитель, а фильтрат направляют на вторую ступень фильтрования - микрофильтры с прозорами ячеек от 5 до 20 мкм. После двухступенчатого фильтрования фильтрат подают в вакуум-выпарную установку. Там фильтрат разделяют на концентрат и газообразную смесь. Конденсат фильтрата направляют на отдувку аммиака. Затем производят корректировку жидкой фазы по значению рН в диапазоне 7,8-8,0 и направляют ее на биологическую очистку в аэротенк. Для разделения иловой смеси ее направляют во вторичный отстойник, оборудованный тонкослойными модулями и системой для ее регенерации. Рециркуляционный активный ил возвращают в аэротенк. Промывную воду после регенерации тонкослойных модулей вторичного отстойника направляют в усреднитель. Биологически очищенный конденсат фильтрата из вторичного отстойника подают на стадию доочистки, представленную двумя ступенями: биореактором с синтетической загрузкой «ЕРШ» и фильтром с синтетической загрузкой «ЕРШ». На первой ступени создают условия для формирования на загрузке биопленки из аэробных автотрофных - нитрификаторы - и гетеротрофных микроорганизмов. На второй ступени фильтров с загрузкой «ЕРШ» осуществляют доочистку по взвешенным веществам. Регенерацию ершовой загрузки обеих ступеней доочистки осуществляют путем аэрации загрузки через систему перфорированных труб, уложенных по дну фильтров доочистки. Промывные воды направляют в усреднитель. Очищенный концентрат фильтрата полигона направляют на дисковый фильтр и на УФ-обеззараживание. Осадок, образовавшийся в отстойниках первой и второй ступеней, также избыточный активный ил направляют в емкость для накопления осадка и далее - в дегидратор. Из дегидратора фугат направляют в усреднитель, а кек объединяют с концентратом из вакуум-выпарной установки и подают на установку пиролиза. Технический результат: стабильность работы и надежность получения нормированного качества очищенных фильтратов полигонов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

1. Способ глубокой комплексной очистки высококонцентрированных многокомпонентных фильтратов полигонов, характеризующийся тем, что сначала механически очищенный фильтрат полигона усредняют, затем подают в смеситель, в который вводят раствор щелочного реагента до значения рН сточных вод до 12-12,5, после смесителя фильтрат полигона подают в первичный отстойник первой ступени, в котором происходит отделение в осадок коагулированных в щелочной среде загрязняющих веществ, в том числе карбоната кальция и гидроксида магния, продолжительность отстаивания устанавливают от 0,5 часа до 2-х часов, далее фильтрат полигона подают в отстойник второй ступени с тонкослойными модулями, продолжительность отстаивания устанавливают от 0,5 до 1 часа, после первичного отстойника второй ступени фильтрат полигона подают в фильтр первой ступени с загрузкой «ЕРШ», фильтрование производится снизу вверх со скоростью 2 м/ч, регенерацию ершовой загрузки осуществляют путем ее интенсивной аэрации через систему перфорированных труб, уложенных по дну безнапорного фильтра, при этом промывные воды направляют в усреднитель, а фильтрат полигона направляют на вторую ступень фильтрования - микрофильтры с прозорами ячеек от 5 до 20 мкм, после двухступенчатого фильтрования фильтрат с концентрацией взвешенных веществ не более 3 мг/л и жесткостью не более 2,5°Ж подают в вакуум-выпарную установку, в которой фильтрат полигона разделяют на концентрат и газообразную смесь, при этом концентрат составляет от 1 до 3% исходного объeма фильтрата полигона, направленного в вакуум-выпарную установку, далее конденсат фильтрата полигона температурой 35-40°С и рН 9,0-9,5 из вакуум-выпарной установки направляют на отдувку аммиака, после отдувки аммиака производят корректировку жидкой фазы по значению рН в диапазоне 7,8-8,0 и направляют ее на биологическую очистку в аэротенк, нагрузка по ХПК в аэротенке составляет от 1,0 до 3,0 кг на 1 кг биомассы по беззольному веществу в сутки, дозу активного ила поддерживают 4,5-6,0 г/л по беззольному веществу, для разделения иловой смеси ее направляют во вторичный отстойник, оборудованный тонкослойными модулями и системой для ее регенерации, рециркуляционный активный ил возвращают в аэротенк, промывную воду после регенерации тонкослойных модулей вторичного отстойника направляют в усреднитель, а биологически очищенный конденсат фильтрата полигона из вторичного отстойника подают на стадию доочистки, представленную двумя ступенями, биореактором с cинтетической загрузкой «ЕРШ» и фильтром с синтетической загрузкой «ЕРШ», на первой ступени создают условия для формирования на загрузке биопленки из аэробных автотрофных - нитрификаторы - и гетеротрофных микроорганизмов, для реализации указанных процессов в биофильтре с синтетической загрузкой «ЕРШ» поддерживают концентрацию кислорода от 2,5 до 4,0 мг/дм³, что достигают обеспечением высокой интенсивности аэрации не менее 4,0 м³/ч воздуха на 1,0 м² площади биореактора с синтетической загрузкой «ЕРШ», продолжительность пребывания в биореакторе доочистки с синтетической загрузкой «ЕРШ» - 1 час, на второй ступени фильтров с загрузкой «ЕРШ» осуществляют доочистку по взвешенным веществам, скорость фильтрования поддерживают 8 м/ч, регенерацию ершовой загрузки обеих ступеней доочистки осуществляют путем интенсивной аэрации загрузки через систему перфорированных труб, уложенных по дну фильтров доочистки, при этом промывные воды направляют в усреднитель, далее очищенный концентрат фильтрата полигона направляют на дисковый фильтр, затем подают на УФ-обеззараживание, осадок, образовавшийся в отстойниках первой и второй ступеней, также избыточный активный ил направляют в емкость для накопления осадка и далее - в дегидратор, для увеличения влагоотдачи в трубопровод перед дегидратором дозируют раствор флокулянта, из дегидратора фугат направляют в усреднитель, а кек влажностью 70-80% объединяют с концентратом из вакуум-выпарной установки и подают на установку пиролиза.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что фильтрат полигона перед отстойником второй ступени обрабатывают раствором коагулянта при предварительной корректировке до значения рН=9,5.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что после дискового фильтра конденсат фильтрата полигона направляют на сорбционные фильтры.