"Способ очистки сточных вод животноводческих комплексов "Экотехпроект" Советский патент 1993 года по МПК C02F3/02 C02F9/00 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод животноводческих комп- лексое и может быть использовано, в частости, для очистки сточных вод свиноводческих комплексов.

Целью настоящего изобретения является снижение капитальных, эксплуатационных и энергетических затрат при его реализации для очистки высококонцентрированных стоков, в частности, стоков свиноводческих комплексов при сохранении высокой степени очистки.

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема осуществления способа.

Схема включает гомогенизатор 1; барабанное сито со шнековым уплотнителем 2; тонкослойные .трубчатые отсойники 3, 7, 9; предаэратор 4; биокоагулятор 5; аэротенки первой ступени 6; аэротенки второй ступени 8; емкость для сбора осадка 10; центробежные сгустители 11; система компостирования 12; воздуходувная станция 13; озонатор 14; колонна доочистки (контактное устройство) 15; дозатор, катализатора 16; система

СЮ

со

Јь

00

ся о

(л

извлечения катализатора 17; реагент- ное хозяйство для приготовления коагулянта 18,

Ниже излагаются элементы изобретения в технологическом порядке их исполь зовзния.

На стадии механической очистки стоков с целью интенсификации процесса и повышения эффективности разделения стоков на жидкую и твердую фракции предлагается использовать тонкослойные, например, трубчатые отстойники, позволяющие при равной производительности уменьшить их рабочий объем в два-три раза по сравнению с обычно применяемыми для этой цели вертикальными отстойниками. Помимо этого, эффективность процесса отстаивания повышается за счет введения в отстойник фугата, подаваемого с центробежных сгустителей осадка, который выполняет роль биофлоку- лянта. Одновременно в качестве коагулянта в отстойник вводят щелочной реагент, роль которого может выполнять, например, зола, получаемая от сжигания бурового угля. Перечисленные факторы повышают эффективность очистки от взвешенных частиц до 80-85% (эта величина по известному способу с вертикальными отстойниками составляет около 50%).

Одним из основных элементов предлагаемого способа очистки является противо- точная система активного ила, которая осуществляется следующими путями: активный ил из отстойника 2-ой ступени биоочистки подается в аэротенк первой ступени; активный ил из отстойника первой ступени биоочистки подается в предаэратор и биокоагулятор.

Противоточное движение активного ила обеспечивает решение следующих задач: разбавление высококонцентрированных исходных стоков на первой ступени биоочистки за счет подачи вместе с активным илом менее концентрированных стоков со второй ступени; сокращение расхода воздуха на первой ступени биоочистки за счет притока дополнительного кислорода в виде нитратов и нитритов (их содержание в активном . иле в конце второй ступени составляет 1.00- И50 мг/л), Это позволяет снизить необходимую мощность воздуходувок и потребные энергозатраты; повышение степени очистки стоков на стадии биокоагуляции, по- скольку активный ил, подаваемый в бйокоагулятор с 1-го аэротенка, выполняет роль коагулянта; одноиловый принцип биоочистки обеспечивает высокую инерционность всей системы биоочистки, делающий ее малочувствительной к возможным резким изменениям концентрации загрязнений.

Подача воздуха в аэротенки в предлагаемом способе осуществляется через пористые, например, трубчатые элементы (фильтры) изготовленные из титана или его сплавов и имеющие на внешней поверхности, контактирующей с обрабатываемыми стоками, оксинитридные покрытия. Титан,

выбранный в качестве материала для изготовления фильтров, обладает высокой коррозионной стойкостью по отношению к обрабатываемым. стокам. Оксинитридное покрытие обеспечивает отсутствие смачива5 емости поверхности фильтросов жидкой фракцией стоков, а, следовательно, отрицательный капиллярный эффект. Фильтросы размещаются равномерно по всей площади аэротенков. Они обладают пористостью в

0 интервале 30-60% и размером пор 20-150 мкм. При таких параметрах пористых элементов, толщина стенки фильтросов 4-10 мм и давлении в воздухопроводе 0,4-0,6 атй обеспечивается оптимальный расход возду5 ха и размер воздушных пузырьков, поступающих в аэротен - 1-3 мм.

При описанной технологии обеспечивается интенсивное перемешивание содержимого аэротенков во всем объеме, большая

0 реакционная поверхность за счет малых размеров пузырьков, интенсивное протекание процесса благодаря поддержанию высокой концентрации активного ила в аэротенке - на уровне 6-8 мг/л.

5 Доочистку жидкой фракции в предлагаемом способе производят во взвешенном слое гетерогенного катализатора и озоно- воздушной смеси. Катализатором могут служить вещества, содержащие-металлы

0 переменной.валентности, например, железо и находящиеся в диспергированном виде, что обеспечивает большую величину активной поверхности катализатора. Таким катализатором может служить, например,

5 порошкообразный активированный уголь или зола бурых или каменных углей. Зола является предпочтительным реагентом как более дешевый и доступный. Установлено, что оптимальный диапазон концентрации

0 катализатора в суспензии составляет 0,5- 5,0 г/п.

Конструкция колонны, в которой происходит доочистка, предусматривает подачу озоновоздушной смеси в осевом направле5 нии (через фильтрос), а обрабатываемых стоков и суспензии катализатора - в тангенциальном направлении. Это обеспечивает интенсивное перемешивание компонентов и активное протекание процессов окисления.

Из стоков, прошедших операцию доочи- сткм, затем выделяют диспергированный в них катализатор. Для этой операции используют, например, тонкослойный отстойник и центробежный сгуститель. Выделенный из Стоков катализатор вновь возвращается на стадию доочйстки. Такая рециркуляция катализатора существенно снижает его расход.

Озоно-воздушная смесь, не прореагировавшая на стадии доочйстки, после выхода из колонны направляется на вторую ступень доочйстки. Причем она подается в аэротенк через гидроакустический излучатель, который, создавая струйно-кавитаци- онное поле с частотой колебаний 3-12 кГц, значительно активизирует озоно-воздуш- ную смесь за счет ее диспергирования и дополнительного образования сильных окислителей, таких как Оз и Нг02. Эта операция, помимо экономического аспекта, дает дополнительный технологический эффект- повышение степени биоочистки на ее второй ступени,

Таким образом, более высокая эффективность технологии доочйстки стоков в предлагаемом способе по сравнению со способом - прототипом обусловлена следу- .юЩими моментами:

Более активным протеканием процес сов окисления во взвешенном слое катализатора, что обеспечивается схемой подачи реагентов в колонну доочйстки; использованием менее дефицитного и более дешевого катализатора (зола вместо активированного угля); использование остаточного озона в процессе доочйстки, что с одной стороны повышает коэффициент использования озона, а с другой стороны исключает потребность в агрегатах для разложения остаточного озона.

Новым элементом в технологии обработки твердой фракции в смеси с обезвоженным осадком и избыточно активным илом является способом компостирования путем вакуумно-напорной аэрации. Суть последней заключается в том, что при компостировании циклически чередуют операции аэрирования (продувка компостируемой массы воздухом) и вакуумирования. Длительность периода аэрирования составляет Т5-30 сек, а период вакуумирования - 1-1,5 часа. Такое чередование операций обеспечивает интенсивное протекание аэробного процесса за счет подаваемого воздуха и регулярное удаление газообразных продуктов реакции и избыточной влаги путем вакуумирования, что в итоге создает благоприятные условия для интенсивного прохождения процесса компостирования,

В целом, предлагаемый способ очистки при обеспечении равноценной с прототипом степени очистки отличается от него по получаемому эффекту: меньшей длиной тех- 5 нологической цепочки за счет исключения либо ускорения ряда операций, а, следовательно, большей компактностью очистных сооружений и меньшими капитальными затратами; меньшим числом и необходимой 0 мощностью энергопотребляющего оборудования (воздуходувки, насосы, центробежные сгустители), что обеспечивает снижение энергозатрат.

П р им е р. Сточные воды свиноводче5 ского комплекса поступают в гомогенизатор (1) в количестве 1500 м /сут., имея следующий состав: содержание сухого вещества 13300 мг/л, ХПК 13600 мг/л, БП«5 5700 мг/л, NH4+ 600 мг/л, PaOs 266 мг/л,

0 К20 333 мг/л. После отделения твердой фазы на барабанных ситах (2) жидкая фракция в количестве 1610 м3/сут (с учетом дренажных стоков с иловых и площадок компостирования) поступает в

5 вертикальный тонкослойный отстойник (3). Состав жидкой фракции на этом этапе: ВВ (содержание взвешенных веществ) 1000 мг/л, ХПК 10200 мг/л, БПК5 4280 мг/л, МН4+ 600 мг/л, P20s 220 мг/л, «20 333 мг/л, В отстойник также подается зольная вода (жидкая фаза выщелачивания золы от сжигания бурого угля) с рН 11. Твердая фракция в количестве 280 м /сут передается на компостирование. Из первичного отстойника

5 сточные воды поступают в предаэратор (4) в количестве 1300 м /сут с содержанием: ВВ 393 мг/л, ХПК 5630 мг/л, БПК5 4730 мг/л, NH4 520 мг/л, P20s 150 мг/л/КзО 380 мг/л. Сюда же подается избыточный ил с аэротен- ков в количестве 250 м3/час влажностью 99%. Осадок, образующийся в вертикальном отстойнике уплотняют на центробежном сгустителе (11) до влажности 80%. Осадок в количестве 60 м /сут направляют на компостирование, а фугат (250 м3/сут) вновь поступает в отстойник. Сточные воды из предаэратора поступают в биокоагулятор (5), где происходит дальнейшее отделение ВВ с эффективностью до 80% по сухому

0 веществу. Осадок из биокоагулятора (350 м /сут) с влажностью 98% уплотняют в центробежном сгустителе, а затем также направляют на компостирование.

После биокоагуляции жидкая фракция

5 в количестве 1500 м3/сут с концентрацией ВВ 1000 мг/л, ХПК 3000-5000 мг/л, БПК5 2500-3000 мг/л, МЬЦ+ 450-750 мг/л, P20s 250-400 мг/л, КаО 150-300 мг/л направляется в аэротенки первой ступени (6) со встроенными вторичными отстойниками (7)

0

0

5

и далее в аэротенки 11 ступени (8), также снабженные вторичными отстойниками (9). Состав жидкой фракции после биоочистки: ВВ 75-100 мг/л, ХПК 250-300 мг/л, NJV 10-20 мг/л, P20s 120-200 мг/л, К20 150-250 мг/л.,

Следующий этап обработки жидкой фракции - доочистка и обеззараживание - осуществляется в контактном устройстве (15), Здесь сточная вода смешивается с озо- но-воздушной смесью (ОВС) и суспензией порошкообразной золы от сжигания бурого угля в течение 10 мин. Концентрация озона в ОВС 15 мг/л, количество 100 мэ/час, концентрация золы - 2 кг/м3, Отработанная ОВС с концентрацией озона менее 1 мг/л подается в аэротенки второй ступени. Жидкая фракция с суспензией золы подвергается осветлению в напорных фильтрах (17), где происходит практически полное извлечение ВВ. Концентрированная зольная суспензия (промывная вода) вновь направляется на рециркуляцию в количестве 1 м /час. Промывная очищенная вода имеет состав: В В менее 1 мг/л, ХПК 50 мг/л, БПКдб мг/л, NH4+ 5-10 мг/л, P20s 150 мг/л, КгО 500 Мг/л, бесцветна, прозрачна, запах на пороге чувствительности, обеззаражена и может быть использована повторно. Формула изобретения 1. Способ очистки сточных вод животноводческих комплексов, включающий гомогенизацию сточных вод, их разделение на жидкую и твердую фракции, причем жидкую фракцию подвергают отстаиванию, биологической очистке с аэрированием и последующей дрочистке озонированием, а твердую фракцию вместе с осадками, образующимися при отстаивании и биологической очистке, подвергают биотермическому компостированию, о тл ича ю щи и с я тем, что отстаивание ведут в тонкослойном отстойнике в присутствии коагулянта и био- флокулянта, биологическую очистку

осуществляют с противоточной подачей активного ила, а озонирование ведут во взвешенном слое гетерогенного катализатора.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют

золу от сжигания твердых видов топлива, например бурого или каменного угля.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что в качестве биофлокулянта используют фугат нитрифицированного избыточного активного ила системы биологической очистки.

4.Способ по.п. 1,отличающийся тем, что дозу активного ила в системе биологической очистки поддерживают на уровне 6-8 г/л.

5.Способ по п. 1,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что аэрирование ведут через пористые фильтрующие элементы из титана или его

сплавов, покрытые пленкой оксинитрида титана.

6.Способ по пп..1 и 4, о т л и ч а ю- щ и И с я тем, что пористые фильтрующие .элементы имеют общую пористость 3060%, а диаметр пор-20-150 мкм.

7.Способ поп.1,отл ичающийся тем, что в качестве гетерогенного катализатора при дорчистке используют золу от сжигания твердых видов топлив, например,

бурого угля.

8.Способ по лп.1 и 6, отличающийся тем, что озонирование ведут с концентрацией катализатора 0,5-5,0 г/л«ч.

9.Способ по пп.1 и 7, от л и ч а ю щ и й- с я тем, что непрореагировавший озон вводят на стадию биологической очистки через гидроакустический излучатель с частотой колебаний 3-12 кГц.

10.Способ по п.1, от л и ч а ю щи и с я тем, что биотермическое компостирование

твердой фракции совместно с уплотненной смесью осадков, образующихся при отстаивании и биологической очистке, проводят с вакуумно-напорной аэрацией.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод животноводческих комплексов и может быть использовано, в частности, для очистки сточных вод виноводческих комплексов. Способ включает в себя гомогенизацию сточных вод, их разделение на жидкую и . твердую фракции с последующими стадиями отстаивания, биологической очистки с аэрированием и доочистки с озонированием жидкой фракции и биотермическим компостированием твердой фракции совместно с осадками, образующимися при отстаивания и биологической, очистке, причем отстаивание ведут в тонкослойном отстойнике в присутствии коагулянта и биофлокулянта, биологическую очистку осуществляют с противоточной подачей активного ила, а озонирование ведут во взвешенном слое гетерогенного катализатора. Способ обеспечивает снижение капитальных, энергетических и эксплуатационных затрат при сохранении высокой степени очистки. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.