Способ доочистки биологически очищенных сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/28 B01D39/00 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано на очистных станциях канализации для доочистки биологически очищенных городских и промышленных сточных вод на фильтрах.

Известен способ доочистки биологически очищенных сточных вод на фильтрах с фильтрующей загрузкой из кварцевого песка, состоящего из, мас.%: SiOa 95-96, AlaOa 1-3, окислов железа и титана 0,5-1,4. окиси кальция (СаО) 0,1-0,5, остальное примеси. Кварцевый песок является наиболее распространенным фильтрующим материалом, широко применяемым и не требующим специальной Дорогостоящей обработки.

Недостатком известного способа является небольшая продолжительность фильт- роцикла 12 ч для однослойных фильтров с подачей воды сверху и 24 ч для фильтров с подачей воды снизу при исходной концентрации взвеси 15-20 мг/л. вследствие ограниченной пористости и небольшой удельной поверхности зерен кварцевого песка.

Эффект снижения нефтепродуктов на кварцевых фильтрах составляет 47%, а при скорости фильтрования 2,5 м/ч этот эффект не более 40%. Такая скорость фильтрования требует больших площадей фильтров и большой объем загрузочного материала (кварцевого песка). Увеличение фильтроцик- ла до 150-200 ч возможно при использовании песчаных фильтров для доочистки нефтесодержащих сточных вод при соответствующей скорости фильтрации. Однако скорость фильтрации не может превышать в этом случае 3 м/ч, что приводит к увеличению требуемой площади фильтров.

Кроме того, промышленные запасы месторождения кварцевого песка, пригодного к использованию в качестве фильтрующей загрузки, имеются только в 2 районах страны (Ленинград, Волгоград) и доставка его требует больших затрат.

Помимо этого, в последнее время ощущается острый дефицит кварцевого песка, так как основная часть его используется в

чэ

v

СЛ

-ВОЯ Чьи-...

постоянно растущей стекольной промышленности страны.

Цель изобретения - упрощение способа за счет уменьшения капитальных и эксплуатационных затрат при доочистке биологически очищенных сточных вод, повышения качества фильтрата и увеличение фильтро- цикла.

Для осуществления способа доочистку осуществляют фильтрованием через загрузку из ракушечного песка, минералогический и химический состав которого существенно отличается от кварцевого песка и состоит, мас.%: СаО 40,8, 33,6, 9,3, FeaO 7.4, ЗОз 4,24, МдО 3,85 и пр. примеси.

Сравнение химического состава кварцевого песка с ракушечным песком показывает, что ели в кварцевом песке содержится ЗЮ2 95-96 мас.%, то в ракушечном песке 33,6 мас.%, СаО 0,1-0,5 мас.% в кварцевом песке, в то же время как в ракушечном песке СаО 40,8 мас.%,

Возможно также сравнение с известняком-ракушечником, также использующимся для фильтрации. Если в последнем СаО 56 мас.%, то в ракушечном песке СаО 40,8 мас.%, а С02 44 мас.% в известняке-ракушечнике, полностью отсутствует в ракушечном песке.

Предложенный загрузочный материала, называемый в обиходе морским песком, является естественным продуктом природы, залежи которого в неограниченном количестве имеются на побережье Каспийского моря, и ранее не использовался в целях доочистки биологически очищенных сточных вод.

Необходимо отметить, что поскольку загрузка является природным продуктом, в силу сложившихся условий фракции ракушечного песка более 2,0 мм представляют собою морские ракушки, панцири морских организмов в основном в целом виде и состоящие почти на 100% из СаО с примесью металлов и прочих микроэлементов, а фракции менее 0,8 мм представляют собой измельченный песок (пыль), состоящий с основном из Si02.

Для применения ракушечного.песка п качестве фильтрующей загрузки необходимо предварительно подвернуть последний просеиванию, что позволит отделить фракции песка диаметром более 2,0 мм и представляющих собой целые панцири морских организмов. Просеивание песка позволяет довести его химический состав по СаО до 40,8 мас.%, что способствует уменьшению процента измельченное™ и стираемости, а также препятствует образованию в толще загрузки каналов, по которым возможен

проскок загрязнений, и повышает качество получаемого фильтрата.

Просеянный ракушечный песок подвергают промывке с целью удаления фракций

менее 0,8 мм, что позволяет довести химический состав ракушечного песка по SI02 до 33,6 мас.%, увеличить пористость загрузки до 56% и, как следствие этого, увеличить продолжительность фильтроцикла до 120 ч.

0 Изучение влияния химического состава фильтрующего материала песка на эффект доочистки показало, что загрузка из ракушечного песка должна иметь химический состав, мас.%: СаО 40,8, ЗЮ2 33,6, А120з 9,3.

5 Ре20з 7,4, ЗОз 4,24, МдО 3,85 и пр, примеси и характеризоваться плоской, удлиненной формой зерен.

Пример. Три колонки представляющие собой модели скорых фильтров, общей

0 высотой 3,0 м загружают

а)просеянным ракушечным песком с фракционным составом от 2,0 до 0,2 мм и химическим составом, мае. %: СаО 40,8, ЗЮ2 45, 4,0, Ре20з 3,6, ЗОз 2,5, МдО 3,0 и

5 пр. примеси;

б)только отмытым ракушечным песком с фракционным составом от 0,8 до 3,0 мм и химическим составом, мас,%: СаО 54,9, ЗЮ2 33.6, МдО 2,3, 3,, Ре20з 2,0, ЗОз 4.0 и

0 пр. примеси;

о) просеянным и отмытым ракушечным песком и фракционным составом от 0,8 до 2,0 мм и химическим составом, мас.%: СаО 40,8, ЗЮ233,6, ,3, Ре20з 7,4, 30з4,24,

5 МдО 3,85 и пр. примеси.

В загрузке (а) преобладает мелкий песок с фракционным составом менее 0,8 мм и практически на 100% состоящий из ЗЮ2, Соответственно, пористость загрузки 40%.

0 В загрузке (б) преобладают ракушки (панцири морских организмов), объемной формы, фракционным составом более 2,0 мм и в основном (почти 100%) состоящего из СаО. Пористость донной загрузки составила

5 65% и более.

Загрузка (в) представляет собой предлагаемый ракушечный песок с пористостью 50-56% плоской удлиненной формы. На опытные модели скорых фильтров подают

0 биологически очищенные сточные воды со скоростью фильтрации 6 м/ч с подачей воды снизу вверх. Скорый фильтр с загрузкой (а) насыщается взвешенными веществами за 48 ч, кольматируется и выходит из строя,

5 после чего необходима тщательная его промывка и регенерация.

Кроме того, в процессе фильтрации происходит значительный вынос взвешенных веществ, представляющих собой мелкий песок с фракционным составом 0,2-0,7 мм

Таким образом, получаемый фильтрат не соответствует требованиям к доочищен- ной воде по взвешенным веществам.

Скорый фильтр с загрузкой (б) в отличие от первого, не подвержен кольматации, фильтроцикл его может превышать 120 ч. однако получаемый фильтрат содержит повышенные по сравнению с предлагаемым вариантом показатели доочистки биологически очищенной сточных воды. Эффект до- очистки по сравнению с фильтром с загрузкой (В) снижается в среднем на 30% за счет проскока загрязнений через загрузку, состоящую из крупных фракций.

Сравнительные результаты доочистки приведены в табл, 1.

После проведения необходимой и недорогостоящей обработки ракушечный песок вполне может быть использован в качестве фильтрующего материала.

Одним из существенных преимуществ является высокая пористость ракушечного песка до 56%, большая удельная поверхность и высокий коэффициент формы, вследствие удлиненной плоской формы зе- реп ракушечного песка, шероховатости, высокие физико-механические показатели (табл. 2).

В данном случае удлиненная плоская форма зерен ракушечного песка, способст- оующая созданию большой удельной поверхности фильтрующей загрузки, высокая пористость и шероховатость является основными техническими свойствами, которые проявляются впервые при фильтрации через данную загрузку биологически очищенных сточных вод и которые являются, таким образом, первичным техническим эффектом. При этом большая удельная поверхность ракушечного песка адсорбирует более 80% остаточной взвеси в виде активного ила, выносимого из вторичных отстойников после аэротенков, который образует биологическую пленку, и микроорганизмы последней окисляют остаточные органиче- ские загрязнения, выраженные величинами ХПК, БПКполн. и эфирорастворимыми. В силу проявленных свойств ракушечный песок по сравнению с кварцевым песком обладает высокой грязеемкостью, способствующей увеличению фильтроцикла. и вместе С тем при промывке происходит интенсивное освобождение загрузки от заиления, проскок воды и вынос отработанной биопленки из толщи загрузки.,

Таким образом, использование в качестве фильтрующего материала ракушечного песка с высокой пористостью, большой удельной поверхностью, шероховатостью значительно интенсифицирует процесс доочистки по сравнению с кварцевым песком способствует увеличению фильтроцикла и получению высокого качества фильтрата.

Загрузка из ракушечного песка характеризуется высокой регенерируемостью, не требует специальных дорогих методов промывки, не требует подачи воздуха, а осуществляется обычной противоточной промывкой доочищенной водой. В процессе промывки не наблюдается уноса фильтрующего материала, после промывки фильтра отсутствуют остаточные загрязнения в толще фильтрующего слоя. Применение ракушечного песка в качестве нового фильтрующего материала позволит обеспечить очистные станции канализации городов и поселков, промышленных предприятий, а также курортных комплексов местным дешевым и высокоэффективным загрузочным материалом, повсеместно внедрить доочистку биологически очищенных сточных вод, создать бессточные систе- мы канализации с повторным использованием доочищенных стоков на нужды промышленности и полив, предотвратить тем самым ущерб, наносимый окружающей среде от сброса недостаточно очищенных сточных вод, а также заменить дефицитную воду доочищенными сточными водами.

Пример. Проводят доочистку биологически очищенных сточных вод на экспериментальной установке, состоящей из 2 колонок высотой 3.0 м, загруженных ракушечным и кварцевым песком, ракушечный песок предварительно просеивают и промывают. Ракушечный песок имеет химический состав, мас.%: СаО 40,8, SiOa 33,6. А(20з 9,3, РеаОз 7,4, 50з 4,24, МдО 3,85 и пр. примеси. На установку подают биологически очищенные сточные воды нефтеперера- батывающего завода и биологически очищенные сточные воды санаторного комплекса. Высота загрузки составляет 2 м, из которых 0,5 м поддерживающий слой из гравия 2-3 мм, фильтр оборудован системой трубопроводов с вентилями, обеспечивающими подачу и отвод фильтрата, исходной и промывной воды. Биологически очищенные сточные воды подают снизу вверх при скорости фильтрации 6 м/ч. Под воздействием тока воды фильтрующая загрузка формируется таким образом, что в нижних слоях пре- обладают более крупные зерна ракушечного песка 2,0 мм, в верхних слоях более мелкие 0,8 мм. По мере прохождения доочищенных сточных вод через фильтр на поверхности зерен загрузки образуется пленка активного ила, которая, однако, не плотно связана с зернами и легко отрывается. перемещаясь в последующие слои фильтра Эта пленка способствует так называемой биологической доочистке стоков, снижает не только содержание взвешенных веществ, но и остаточных органических загрязнений по ХПК, БПКполн., эфирораство- римым.

Критерием эффективности способа доо- чистки биологически очищенных сточных вод является продолжительность фильтро- цикла и качество доочищенной сточной воды.

Результата очистки приведены в табл. 3.

При доочистке биологически очищенных сточных вод на фильтрах с загрузкой ракушечным песком продолжительность фильтроцикла в 5 раз больше, чем на фильтрах с загрузкой кварцевым песком, за счет увеличения фильтроцикла уменьшается расход воды на промывку, не требуется подача воздуха, увеличивается производительность фильтра и значительно

снижаются капитальные и эксплуатационные затраты.

Эффект доочистки по органическим загрязнением ХПК, ВПК, взвешенным зеществам в фильтрах с загрузкой ракушечным песком значительно выше. Установлена высокая эффективность доочистки сточных вод на фильтрах с загрузкой ракушечным песком по санитарно-бактериологическим

показателям и их санитарная пригодность для целей орошения.

Формула изобретения Способ доочистки биологически очищенных сточных вод на однослойных фильтрахс зернистой загрузкой, о т ли ч а ю щи- й с я тем, что, с целью упрощения способа за счет повышения качества фильтрата и увеличения фильтроцикла, а качестве фильтрующего материала используется ракушечиый песок, полученный путем просеивания и отмывки морского песка, имеющий фракционный состав 0,8-2,0 мм и коэффициент формы зерна 4,4.

Таблица 1

Использование: на очистных сооружениях. Сущность изобретения: биологически очищенные сточные воды фильтруют через ракушечный песок, полученный путем просеивания и отмывки морского песка и имеющий фракционный состав 0,8-2,0 мм и коэффициент формы зерна - 4,4. 3 табл.

25

Таблица 2

Таблица 3