Способ очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке сточных вод от поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов, красителей, жиров, тяжелых металлов, а также очистке бытовых сточных вод и сточных вод животноводческих ферм. Сущность способа очистки сточных вод заключается в том, что осуществляют последовательное фильтрование сточной воды в кислой среде через слой из карбонатных пород, проведение первой коагуляции, фильтрование в кислой среде через продукт сжигания пылевидного угля, проведение второй коагуляции, фильтрование в кислой среде через загрузку из железного компактного материала, проведение третьей коагуляции, фильтрование в щелочной среде через загрузку из алюминиевой стружки, проведение четвертой коагуляции, фильтрование в кислой среде через слой алюминиевой стружки, проведение пятой коагуляции и фильтрование через слой измельченной силикатной глыбы, при этом для первой, второй, третьей коагуляции используют шлам соответствующей коагуляции и первый коагулянт, для четвертой коагуляции - шлам четвертой коагуляции и второй коагулянт, для пятой коагуляции используют шлам пятой коагуляции и смесь в соотношении 1: 1 едкого натра в количестве 0,1 - 0,5 г на 1 л сточных вод и известковой воды в количестве 1 - 5 г оксида кальция на 1 л сточных вод. В качестве первого коагулянта используют растворенную в щелочной среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, в качестве второго коагулянта - растворенную в кислой среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, при этом процессы коагуляции проводят при противоположных кислотно-основных показателях фильтрата и коагулянта. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к очистке сточных вод от поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов, красителей, жиров, а также к очистке бытовых сточных вод и сточных вод животноводческих ферм.

Известны схемы очистки промышленных и городских сточных вод с целью применения их для нужд промышленного водоснабжения, включающие биологическую очистку, использование коагулянтов, флокулянтов, озона и других окислителей, биосорбцию, ультрафильтрование, адсобрцию активированным углем (Когановский А. М., Ткачук Т.М. Анализ существующих технологических схем доочистки биологически очищенных городских и промышленных сточных вод с целью применения для нужд промышленного водоснабжения. Химия и технология очистки воды. 1991, т. 14, N 6).

Недостаток известных схем - сочетание большого числа сложных в реализации специфичных физико-химических методов очистки, что приводит к громоздкости технологической схемы и сложности ее аппаратурного оформления.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий последовательное фильтрование через слой железного порошка при pH 4 - 5, слой измельченной силикатной глыбы и слой алюминиевой стружки при pH 9 - 10, после чего воду обрабатывают либо известковой водой в количестве 0,5 - 1,5 г оксида кальция на 1 л сточных вод при pH 9 - 14, либо при pH 6 - 7 последовательно вводят хлорную известь, хлорид кальция, сульфат алюминия и глинозем в количествах, г/л, 1 - 2, 3 - 6, 1 - 2 и 5 - 10 соответственно (патент СССР N 1838249, кл. C 02 F 1/62).

Недостаток известного способа заключается в его специфичности и невозможности очистки сточных вод, содержащих комплекс загрязняющих веществ.

Задача изобретения решается способом, в котором сточную воду фильтруют в кислой среде через слой из карбонатных пород, проводят первую коагуляцию, фильтруют в кислой среде через продукт сжигания пылевидного угля, проводят вторую коагуляцию, фильтруют в кислой среде через загрузку из железного компактного материала, проводят третью коагуляцию, фильтруют в щелочной среде через загрузку из алюминиевой стружки, проводят четвертую коагуляцию, затем фильтруют воду в кислой среде через слой алюминиевой стружки, после чего проводят пятую коагуляцию и фильтруют через слой измельченной силикатной глыбы, при этом для первой, второй, третьей коагуляции используют шлам соответствующей коагуляции и первый коагулянт, для четвертой коагуляции - шлам четвертой коагуляции и второй коагулянт, для пятой коагуляции используют шлам пятой коагуляции и смесь в соотношении 1:1 едкого натра в количестве 0,1-0,5 г на 1 л сточных вод и известковой воды в количестве 1 - 5 г оксида кальция на 1 л сточных вод; в качестве первого коагулянта используют растворенную в щелочной среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, в качестве второго коагулянта - растворенную в кислой среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, при этом процессы коагуляции проводят при противоположных кислотно-основных показателях фильтрата и коагулянта.

Предлагаемый способ отличается от прототипа следующими признаками: предварительным фильтрованием воды в кислой среде через слой карбонатных пород; проведением первой коагуляции; фильтрованием в кислой среде через продукт сжигания пылевидного угля с проведением второй коагуляции; проведением третьей коагуляции после фильтрования в кислой среде через загрузку из железного компактного материала; проведением четвертой коагуляции после фильтрования в щелочной среде через слой алюминиевой стружки; проведением пятой коагуляции после фильтрования в кислой среде через слой алюминиевой стружки; использованием для первой, второй, третьей коагуляции шлама соответствующей коагуляции и первого коагулянта; использованием для четвертой коагуляции шлама четвертой коагуляции и второго коагулянта; использованием для пятой коагуляции шлама пятой коагуляции и смеси в соотношении 1:1 едкого натра в количестве 0,1-0,5 г на 1 л сточных вод и известковой воды в количестве 1 - 5 г оксида кальция на 1 л сточных вод; использованием в качестве первого коагулянта растворенной в щелочной среде фильтрата загрузки из алюминиевой стружки в качестве второго коагулянта - растворенной в кислой среде фильтрата загрузки из алюминиевой стружки.

Совокупность всех существенных признаков, характеризующих предлагаемый способ, позволяет достичь технического результата, заключающегося в снижении содержания в сточных водах ПАВ, нефтепродуктов, красителей, жиров, органических и минеральных компонентов бытовых сточных вод, сточных вод животноводческих ферм до значений, ниже предельно-допустимых концентраций.

На чертеже представлена схема установки для очистки сточных вод.

Установка включает последовательно соединенные реактор 1, коагулятор 2, реактор 3, коагулятор 4, реактор 5, коагулятор 6, реактор 7, коагулятор 8, реактор 9, коагулятор 10, фильтр 11, загруженный силикатной глыбой (размер гранул 15 - 20 мм) и установленный с возможностью периодического встряхивания.

Реактор 1 загружен карбонатными породами, например меловой крошкой с размерами гранул 5 - 20 мм.

Реактор 3 загружен продуктом сжигания пылевидного угля (например, золой ТЭЦ), реактор 5 - железным компактным материалом (например, порошком железа, помещенным в металлические корзины), реакторы 7 и 9 загружены алюминиевой стружкой.

Реакторы 1, 3, 5, 7 и 9 соединены с баком-дозатором 12 для дозировки серной кислоты и баком-дозатором 13 для дозировки раствора каустика. Растворы серной кислоты и каустика используют для достижения необходимых значений pH в процессе очистки сточных вод.

Кроме того, коагулятор 10 соединен с баком-дозатором 13 и с баком-дозатором 14 с раствором известковой воды.

Установка снабжена насосами, например, типа ВКС-1/16, производительностью 3,6 м³/ч.

Реакторы 1, 3, 5, 7 и 9 постоянно барботируют свежим воздухом.

Пример 1. Сточную воду, содержащую СПАВ, насосом подают со скоростью 0,5 л/c на фильтрование в реактор 1, в котором серной кислотой из бака-дозатора 12 поддерживают pH 4 - 5; пройдя через слой меловой крошки фильтрат поступает в коагулятор 2 на первую коагуляцию. Для проведения первой коагуляции используют шлам первой коагуляции и первый коагулятор. Шлам в количестве 10 - 20% от объема осадка отбирают из нижней части коагулятора 2 и направляют насосом в верхнюю часть коагулятора 2. Одновременно в коагулятор 2 поступает первый коагулянт, в качестве которого используют растворенную в щелочной среде (pH 8 - 14) фильтрата загрузку из алюминиевой стружки; отбирают первый коагулянт из средней части реактора 7. Раствор, используемый в качестве первого коагулянта, содержит алюминат натрия (продукт растворения в щелочной среде алюминиевой стружки) и незначительное количество загрязняющих воду компонентов, поскольку реактор 7 расположен в конце технологического процесса.

Первый коагулянт поступает в коагулятор 2 до достижения в нем значения pH 6 - 8.

Далее фильтрат поступает в реактор 3 с продуктом сжигания пылевидного угля (золой ТЭЦ); в реакторе 4 поддерживают значение pH 0 - 5 (раствором серной кислоты из бака-дозатора 12); затем фильтрат поступает в коагулятор 4 для проведения второй коагуляции. Для этого используют шлам второй коагуляции и первый коагулянт. Шлам в количестве 10 - 20% от объема осадка отбирают из нижней части коагулятора 4 и направляют в его верхнюю часть. Одновременно в коагулятор 4 подают первый коагулянт до достижения в коагуляторе 4 значения pH 6 - 8.

Затем фильтрат поступает в реактор 5 с железным порошком; в реакторе 5 поддерживают значение pH 0 - 4; далее фильтрат поступает в коагулятор 6 для проведения третьей коагуляции шламом третьей коагуляции и первым коагулянтом. Шлам в количестве 10 - 20% от объема осадка отбирают из нижней части коагулятора 6 и направляют в его верхнюю часть. Одновременно в коагулятор 6 подают первый коагулянт до достижения в коагуляторе 6 значения pH 6 - 8.

На следующей стадии воду фильтруют в реакторе 7 при pH 8 - 14 через слой алюминиевой стружки, далее часть фильтрата используют в качестве первого коагулянта и направляют в коагуляторы 2, 4 и 6, а остальной фильтрат поступает в коагулятор 8, где при значении pH 5 - 8 проводят четвертую коагуляцию шламом четвертой коагуляции и вторым коагулянтом. Шлам четвертой коагуляции в количестве 10 - 20% от объема осадка отбирают из нижней части коагулятора 8 и направляют в его верхнюю часть. Одновременно в коагулятор 8 подают второй коагулянт.

В качестве второго коагулятора используют растворенную в кислой среде (pH 0 - 4) фильтрата загрузку из алюминиевой стружки; отбирают второй коагулянт из средней части реактора 9. Раствор, используемый в качестве второго коагулянта, содержит сульфат алюминия (продукт растворения в кислой среде алюминиевой стружки) и незначительное количество загрязняющих воду компонентов.

Затем воду направляют в реактор 9 для фильтрации при pH 0 - 4 через слой алюминиевой стружки, после чего часть фильтрата используют в качестве второго коагулянта и направляют в коагулятор 8, а остальная часть фильтрата поступает в коагулятор 10, где при значении pH 5 - 5,5 проводят пятую коагуляцию. Пятую коагуляцию проводят шламом пятой коагуляции (шлам в количестве 10 - 20% от объема осадка отбирают из нижней части коагулятора 10) и смесью в соотношении 1: 1 едкого натра в количестве, например, 0,4 г на 1 л сточных вод (подают из бака-дозатора 13) и известковой воды в количестве 3 г оксида кальция на 1 л сточных вод (известковую воду подают из бака-дозатора 14).

На последней стадии очищаемую воду пропускают через реактор 11, заполненной дробленной силикатной глыбой.

При очистке первых порций воды коагуляции проводят только первым и вторым коагулянтами.

При поступлении новых порций очищаемой воды необходимо лишь поддерживать значению pH в реакторах 1, 3, 5, 7 и 9 и коагуляторах 2, 4, 6, 8 и 10 в заданных интервалах.

В табл. 1 приведены результаты анализов очистки сточных вод с различными исходными концентрациями СПАВ в соответствии с режимами примера 1 за четырехнедельный цикл.

Пример 2. Очистку воды, содержащей нефтепродукты, жиры, ионы тяжелых металлов (искусственная смесь) проводили на лабораторной установке в условиях примера 1.

Результаты четырехнедельного цикла очистки сведены в табл. 2.

Пример 3. В условиях примера 1 проводят очистку фекальных стоков, при этом для осаждения твердой фракции стоки предварительно обрабатывают известковой водой, осадок отфильтровывают, фильтрат поступает на очистку согласно примера 1.

Результаты трехнедельного цикла сведены в табл. 3.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод, включающий фильтрование в кислой среде через загрузку из железного компактного материала, фильтрование в щелочной среде через загрузку из алюминиевой стружки, проведение процесса коагуляции и фильтрование через слой измельченной силикатной глыбы, при этом процесс коагуляции проводят при противоположных кислотно-основных показателях фильтрата и коагулянта, отличающийся тем, что предварительно воду фильтруют в кислой среде через слой из карбонатных пород, проводят первую коагуляцию, фильтруют в кислой среде через продукт сжигания пылевидного угля, проводят вторую коагуляцию, после фильтрования в кислой среде через загрузку из железного компактного материала проводят третью коагуляцию, после фильтрования в щелочной среде через слой алюминиевой стружки проводят четвертую коагуляцию, затем воду фильтруют в кислой среде через слой алюминиевой стружки, после чего проводят пятую коагуляцию, при этом для первой, второй, третьей коагуляций используют шлам соответствующей коагуляции и первый коагулянт, для четвертой коагуляции - шлам четвертой коагуляции и второй коагулянт, для пятой коагуляции используют шлам пятой коагуляции и смесь в соотношении 1 : 1 едкого натра в количестве 0,1 - 0,5 г на 1 л сточных вод и известковой воды в количестве 1 - 5 г оксида кальция на 1 л сточных вод, при этом в качестве первого коагулянта используют растворенную в щелочной среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки, в качестве второго коагулянта - растворенную в кислой среде фильтрата загрузку из алюминиевой стружки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2