Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК C02F1/24 C02F103/02 

399 верхней части первого канала, и ует™ ройртво для ввода газе, а верхнюю часть первого канала, снабжено флота ционной камерой, установленной снаружи корпуса в его. взрхней части и сообщающейся с полостью второго канэ ла через отверстие, выполненное в стене нижней части корпуса, и отбой ным козырьком, установленным за отверстием по ходу потока. Кроме того, устройство снабжено .установленными в отверстии жалюзямио На (}wr. 1-3 изображено предпагдемое устройство, общий вид, разрезу на фиг., 4 - разрез А-А на (|мг. 3. Способ обработки сточных вод заклю чаются в предварительной обработке зическими методами, например, путем отсева или скриннинга и седиментации , для удаления крупных суспендированных частиц твердого в щества, во вторичной обработке биологическими ме тодами для удаления растворенных и мелких суспендированных;веществ Флотация применяется на второй стадии обработки стоков, (сточных вод) для удаления суспендированных твердых частиц из сточных вод и для выделения и концентрации биологически флоккулируемых . . осадков или шламов. Основными компсжентами флотационной системы являютбя нагнетательный насос, устройство для вдувания воздуха (воздуходувки), танк-хранилище и флотационный агрегат. Сточные ЕЮДЫ или часть очищенного или осветленного элюента нагнетается в присутствии достаточного количества воздуха для обеспечения перенасыщения по сравне НИК) с атмосферными условиями, При снятии давления в перенасыщенной жидкости, которое сочетается со смещением или перемешиванием со сточными при атмосферном давлении, в жидкости образуются мелкие воздушные пузырьки. Суспендированные твердые частицы флотируются мелкими пузырьками воздуха, которые сцепляются или сцепляются и опутывают твердые частицы. Смесь твердых частиц с воздухом поднимается на поверхность, с которой она снимается. Очищенная или ос ветленная жидкость сливается вниз. Во флотационных системах для обес .печения перенасыщения смеси жидкости и твердых веществ необходимы спе циаль « 11 насос, воздуходувки и находящи ся Ьод давлением танк или котел Согласно предлагаемому способу разделения или отделения твердых веществ от жидкости смесь жидкости и твердого вещества циркулирует по сис теме, состоящей минимум из двух вертикальных каналов, сообщающихся друг G другом своими верхними и нижними концами таким образом, что она течет вниз по одному каналу системы и поднимается кверху по другому, газ подается и частично растворяется в системе в смесь, текущую вниз, а часть направляемой кверху смеси, содержацей оастворенный газ, поступает во флотационную камеру, соединенную с циркуляционной системой, причем во флотационной камере гидростатическое давление постепенно падает или снижается по мере подъема смеси кверху, газ выделяется из (эаствора и образует пузырьки (газа), сцепляющиеся с содержащимися в смеси твердыми чгг стицами, и несут их на верх (поверхности) жидкости в смеси. Затем твердые частицы, попавшие на .верх жидкости, и образуихцаяся ниже оставленная или.очищенная жидкость, выводятся по отдельности из система, Предлагаемое устройство для отделения твердых веществ от жидкости, включает циркуляционную систему и связанную с ней флотационную камеру, причем циркуляционная система; состоит из двух вертикальных кангг ЛОВ, сообщакщихся друг с другом верхними и. нижними концами, устройств1а для циркуляции жидкостно-твердой смеси , . Флотационная камера соединена с системой так,чтобы часть направляемой кверху смеси, содержащей раст-воренный газ, поступала во флотадионную камег у и напраалялась в ней кверху Предусмотрены устройства для вывода из. системы твердых частиц, перенесенных на верх жидкости и устройства для вывода или слива из системы очищенной таким образом жидко-. сти. Флотационная камера представляет на большей части своей длины цилиндрический трубопровод или канал, а который жидкостно-твердая смесб7 со держащая растворенный газ, поступает через отверстие или отверстия у нижнего концэо На верхнем конце канал или трубопровод имеет выход и танк или резервуар с большей плойкадыв поперечного сечения, чем у канала. Такой танк или котел называется флотационным бассейном, в котором отделившиеся твердые частицы всплывают на поверхность очищенной жидкости и разделенные твердые частицы и очищенная или осветленная жи кость выводится раздельно из бассей на. Отверстие, через которое жидкост но-твердая смесь поступает во флотационную камеру, снабжено ловушкой или улавливателем, чтобы не допустить попадание во флотационную камеру содержащихся в смеси крупных пузырьков газа, которые могут нарушить поток. Предпочтительна такая форма ловушки, которая заставляет смесь течь первоначально вниз при попадании во флотационную камеру. Ловушка может быть в виде пластина, укреплённых на стенке камеры, высту пающих в камере сзади отверстия и под углом к стенке камеры, Несколь,ко таких пластин могут образовывать структуру жалюзи. Скорость потока -через ловушку или жалюзи меньше ско рости подъема пузырьков. т,е не бо лее 10 см/с, что не допускает попад ние в зону текущего вниз в ловушке потока пузырьков диаметром больше 1 мм (или в прорезях жалюзи). Скорость потока через ловушку или жалю зи составляет менее 5 см/с. Дпя обеспечения эффективности процесса флотации, т,е, полного отделения или выделения твердых части из жидкости, необходимо, чтобы во флотационной камере не было сильног турбулентного потока, который способствует измельчению твердых части что осложняет их выделение или отделение, поэтому необходимо исключить попадание крупных пузырьков га за во флотационную камеру. Во избежание турбулентности необходимо сре нюю скорость направляемого кверху потока жидкости во флотационной камере поддер 1 1 ват ь не более 0,3 м/с, предпочтительно не более 0,1 м/с, Глубина флотационной камеры.составляет м. Продолжительность пребывания восходящего потока жидко сти во флотационной камере 60-1000 что способствует образованию больши хлоп.;ьев со связанными с ними воздуш ными пузырьками. Изобретение применяется при биологической обработке-сточных аод, IB частности ха стадииаэрации, для отделения частиц флоккулироаанного .шлама от жидкого эфлюeнfa, а также на стадии дигерирования Для биологической обработки сточных вод газом служит кислород или любая газоофазная смесь, например воздух, содержа-щая кислород. Аппарат для циркуляции жидкостей состоит из камеры с нисходящим потоком (спусковая) и камеры восходящего потока (подъемная), сообщающихся между собой верхними и нижни| |Ц1 концами и устройства для подачи газа в жидкость в спусковой камере. Этот аппарат может использоваться на стадии аэрации и/или дигерирования биологической обработки сточных вод, причем сточные воды циркулируют по системе (пусковой подъемной камер и снабжаются кислородсодержащим газом, при прохождении через спусковую камеру. Флотационная камера соединяется с подъемной камерой и часть жидкостно-твердой смеси, например, сточных вод, всплывающая в подъемной камере, поступает в флотационную камеру. Спусковая и подъемная камеры имеют любую форму поперечного сечекмя, например круглуй или полукруглую и располагаются в единой структуре, предпочтительно цилиндрической, разделенной внутри перегородкой или перегородками, или со спусковой камерой, образуемой трубопровод, помещенным внутри структурального трубопровода, а пространство между образует подъемную камеру„ Возможны весьмаразнообразные геометрические расположения или схемы. Система может включать много подъемных и спусковых кэ мер. Флотационная камерарасполагается предпочтительно вблизи верхней масти подъемной камеры соединясь . с ней через отверстие; или, отверстия, в стенках подъемной камеры. Вертикальный канал или труба, вставленная в верхнюю часть подъемной камеры, может быть расширена когда подъемная камера окружает флотационную. Сообщение между подъем- ной и флотационной камерами осуществляется при помощи отверстий с лову шками для пузырьков газа в стенке флотационной камеры. Предусматриваются -одно или несколько наружных соединений, проникающих в подъемную камеру, для удаления жидкости и всплыв7. . 9 ших твердых частиц из флотационной камеры. Сточные воды после предварительной обработки поступают в танк, образующий газовыделитеяьную часть цир куляционной системы. Спусковая и подъемная камеры расположены ниже уровня основания или дна газовыделительного бассейна. Флотационная камера расположена вдоль верхней.части подъемной камеры и образует на верхнем конце флотационный бассейн, расположенный рядом с газовыделительным бассейном. Флотационная камера может также располагаться под углом (кверху) к верхней части подъемной камеры, а в верхней части имеет выход в флотационный бассейн, соединяясь, с газовыделительны-м бассейном, но располагаясь от него на расстоянии Твердые вещества, всплы- ающие на. поверхность жидкости во флотационном бассейне, собирают например, при помощи скреперов и возвращают в газовыделительный бассейн и в циркуляционную систему Очищенный эфлюент поступает из флотационного бассей- ,, на на другую стадию обработки сточных вод. При расположении бассейнов на земле или ниже уровня почвы, струкз§ в тура, включающая циркуляционную систему и флотаци.онную камеру, имеет вид ,шахты (прейпочтительно цилиндрической с боковиной для флотационной камеры), расположенной в земле с Шахта может располагаться в земле вне бассейнов, но предпочтительно ниже их, верхние концы подъемной и спусковой камер имеют выход в газовы дел и тельный бассейн, а верхний конец флотационной камеры - во флота ционный бассейн. Подъемная и спусковая камеры располагаются минимум на ЦО м вертичсаль но ниже уровня сточных вод в газовыделительном бассейне, предпочтител но на 80 м, а лучше на 150-250 м. 0т - ношение площади поперечного сечения флотационной камеры к площади сечения подъемной камеры колеблется в широких пределах в зависимости от продолжительности обработки в циркуляционной системе и находится в интервале 0,01-2,0, При легко разлагающихся эфлюемтах оно составляет 0,,0. Для циркуляции сточных вод в циркуляционной системе используют инжектирование кислородсодержащего газа в систему. 3 Флотация достигается при постепенном снижении давления, отсутствует резкое снижение давления с большим усилием сдвига. При обработке сточных вод можно воздействовать давлениемна сточные воды, а не на очищенный эфлюент, не подвергая хрупкий шлам высоким напряжениям сдвига или среза и не диспергируя хлопья в мелкие частицы, котор1ые трудно выделить. Применение настоящего способа при обработке сточных вод допускает значительную рециркуляцию шлама без седиментации и устраняет возможность продолжительного пребывания в анаэробных танках, что обеспечивает повышенную интенсивность обработки сточных водо Флотация достигается без специальной компрессорной камеры и системы спуска давления. Устройство (фиг. 1) имеет газовыделительный бассейн 1, ниже которого заглублен в землю ствол, или шахта 2, включающая подъемную камеру 3 и спусковую камеру k, разделеннъ1е между собой перегородкой 5. Подъ-емная 3 и спусковая k камеры сообщаются между ::обой верхними концами бассейне 1, а в нижнем конце ствола или шахты 2 - ниже перегородки 5. Для обеспечения соответствующей схемы потока в бассейне 1 верхний конец 6 спусковой камеры k, образуемой протяжением стенки шахты 2 и перегородки 5, располржен выше основания бассейна и снабжен потоконаправлякщим устройством 7о Подъемная камера 3 сообщается через отверстие 8 с флотационной камерой 9 в нижней части шахты 2. В верхней части флотационной камеры 9 имеется отверстие во фпотационный бассейн 10., распо.ложенный смежно с газовыделительным бассейном 1 Отверстие 8 снабжено ловушксн 11. Кислородсодержащий . газ подается в подъемную камеру 3 и спусковую камеру 4 соответственно через распылитель (сопло) 12 и 13. Устройство (фиг. 2) имеет газовыделительный бассейн 1 с расположенной ниже его в грунте шахтой 2 и подъемну1б 3 и спусковую 4 камеры, разделенные между собой перегородко(. Подъемная камера 3 сообщается через отверстие 8, снабженное ловушкой 11, с флотационной камерой.9, верхний ко нец которой имеет выход во флотационный бассейн 10, расположенный по соседству с газо&л{ елигел ьным бассей ном 1. Подъемная 3 и спусковая k камеры сообщаются между собой верхними концами в бассейне 1 и нижними конца Ми - в нижнем кбнце шахты 2, Спусковая камера 4 располсякена коаксиальрно подъемной,камере 3 и протянута) выше бассейна 1, верхний конец перегородки 5 находится выше с наклоном относительно трубопровода I и колена 15« Жидкость цир1о лирует в аппарате механически при помощи пропеллера 16 в колене кислородсо-держащий газ. инжектируется в жидкость через распределитель воздуха (сопло) 17 расположенный в верхней части спусковой камеры t. Предлагаемое устройство может применяться на стадиях аэрации и ди герирования вторичной обработки сточных вод, методы проведения которых аналогичны. На стадии аэрации сточные воды после предварительной обработки для уда ления крупных или плотных (тяжелых) и труднообрабатываемых твердых частиц и первичного осаждения поступают в газовыделительный бассейн 1 через входной канал (не показан), имеющий . выход в бассейн 1, например, вблизи открытого конца колена 15 в аппарате (|)иг. 2). Жидкость плюс активированный шлам удаляются из бассейна 1 по другому каналу (не показан).выходящему из бассейна 1 жже уровня Б-Б жидкости в бассейне, расположенном на расстоянии от. входного канала., и поступают в осадительный(отстойный) танк или бассейн. Жидкостьвыходит (выливается) из аппарата также через канал 18 (фиг. 1), и| «ющий выход во флотационный бассейн 10 Ниже уровня В-В жидкости в бассёйне. Устройство (фиг„ 1) начинает работать при инжекции воздуха из компрессора в. подъемную камеру 3 через распрёде итель (воздуха) 12. Это заставляет верхнюю часть подъемной 3 работать в качестве пневматического насоса (эрлифта) и сточные воды начинают циркулировать по устрсйству в направлении, показанной стрелками на фнт. 1. При достижении скорости потока минимального значения начинаю подачу воздуха в спусковую кдмеру через расгфеделитель 13 и постепенно ее повьиидют. Это,осуществляют по мере увеличения скорости жидкости в спуско вой каиере. При установившейся работе весь или большая часть воздуха подается в спусковую камеру 4. В устройстве (фиг. 2) циркуляция осуществляется механически при помощи пропеллера 16, воздух подается в верхнюю часть ,спусковой камеры через распределитель ... Пузырьки газа, поступающего в спусковую камеру, &ястро опускаются циркулируюи1ей сточной водой в направлении более высокого давления, и их размер уменьшается. В нижнем уровне погруженного . аппарата многие пузырьки полностью абсорбируются сточной водой. По мере подъема сточных вод в подъемной камере пузырьки .сначала вновь появляются и затем увеличиваются в размерах. Часть сточных вод камеры 3 поступает во из подъемной флотационную камеру 9 через отверстие 8. Ловушка 11 препятствует крупным пузырькам воздуха попасть через отверстие 8 во флотационную камеру 9 и нарушить поток в ней. Во флотационной камере 9 в сточных водах образуются мелкие пузырьки воздуха, которые сцепляются с тверды частицами в сточных водах и поднимаются на поверхность жидкости во флотационном бассейне 10, увлекая за собой; твердые частицы. Таким образом, твердые вещества веточных водах поднимаются на поверхность жидкости во флотационнам бассейне 10 при помощи воздушной флотации. Жидкость оставляет флотационный бассейн 10 по каналу.18 (фиг. 3JJ, а твердые вещества скрепируются с ее поверхности и возвращаются в газовыдеЛительный бассейн 1 при помощи скреперного устройства 19 (фиг.З) 8 устройстве (фиг. 3 и ) жидкость таюке циркулирует по аппарату действием кислородсодержащего газа, подаваемого в нее через распределители. 12 и 13, а спусковая камера 4 . соединенная трубчатой перегородкой : 5,помещена коаксиально относительно подъемн камеры 3t связанной труЬчатым углубленным стволом 2. Но флотационная камера 9 HaJOioHeHa кверху и во вне от подъемной камеры 3 вместо того, чтобы располагаться вертикально вблизи нее. Флотационная камера 9 имедт«:в верхнем конце выход t от вер стйе) во фло1 цйоннмй бассейн 10, со дна котсчэого очищенный или осветвленный жидкий эфлюент поступает в осадительный или отстойный бассейм (не показан) через сливйЬй канал 18, и сверху которой всплывшие твердые вещества удаляются при помо щи скреперного устройства 19 и возвращаются в газовыделительнмй бас , сейн 1. Для простоты скреперное уст ройство 19 показано лишь на поверхности между бассейнами 1 и 10, на практике оно ФаспространяетсяЬочти на всей поверхности твердого вещества в бассейне 10 и по крайней мере частично на поверхности в бассейне 1. Отверстие 8 из подъемной, 3 во фл тационную камеру 9 снабжено ловушкой 11, и кроме того, жалюзи 2Q и наклоном вниз от камеры 3 во флотационную камеру 9 для обеспечения поступления потока .через отверстие 8 в направлении книзу. Переход из флотационной камеры 9 в дотационный бассейн 10 проходит через скважину 21, половина которой выходит в полуцилиндрическую трубу 22 и, позволяет твердому веществу всплыть непосредственно на верх флотационно го бассейна 10, а вторая половина 23, из которой очищенная жидкость из флотационной камеры 9 поступает непосредственно вниз флотационного бассейна 10, выливается из него через -опускной канал 18 для Н ид1ого эфлюента. Формула изобретения 1. Способ очистки сточных вод пу тем непрерывной циркуляции при ат9 , 12 мосферном давлении загрязненной воды, содержащей взвешенные твердые частицы, в виде восходящего и нисходящего потоков, введения в нисходящий пот.ок кислородсодержащего паза, например воздуха, и отделения твердых частиц, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, часть восходящего потока отводят в виде отдельного восходящего потока во флотационную камеру, где осуществляют отделение твердых частиц, 2. Устройство для очистки СТОЧ ных вод, содержащее корпус, имеющий два вертикальных канала, сообщающихся между собой в нижней и верхней частях, ввод очищаемой жидкости, присоединенный к верхней части первого каНала, и устройство для ввода газа в верхнюю часть первого канала, о тл.И чающееся тем, что, с целью интенсификации процесса, оно снабжено флотационной камерой, установленной снаружи корпуса в его верхней части и сообщающейся с полостью второго канала через отверстие, выполненное в стенке нижней части корпуса и отбойным козырьком, установленным за отверстием по ходу потока, 3 Устройство по п. ,, отличающееся тем, что снабжено установленными в отверстии жалюзи Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Лпонии tf 7-13958, кл. С 02 С, опублик. 1972.

S

5

X

/

/.

В

щ

/

.ю

чХ

0l4t.l

Z3

Фчг,