Устройство для биологической очистки концентрированных сточных вод, содержащих летучие органические загрязнители

 

Изобретение относится к устройствам для биологической очистки сточных вод и может быть использовано для очистки высококонцентрированных сточных вод предприятий химической и нефтехимической промышленности. Устройство для биологической очистки концентрированных и содержащих летучие органические загрязнители сточных вод представляет собой реактор, в центре корпуса которого расположена вертикальная кольцевая перегородка, делящая реакционное пространство на зоны флотации и аэрации, снабженная окнами для впуска иловой жидкости. В центре корпуса над перегородкой расположена тарелка. Посредине корпуса расположен патрубок, соединенный с трубопроводом подачи очищаемой воды, соединенным со всасом циркуляционного насоса, выход которого соединен с контуром орошения верха реакционной зоны, выполненным в виде форсунок, расположенных по периметру кольцевой перегородки, и с распределительным трубопроводом, расположенным на дне реактора, по периметру которого радиально расположены ответвления с патрубками. На дне реактора в центре расположен патрубок для отвода очищенной воды. Система подвода воздуха, выполненная в виде патрубков, снабженных диспергаторами, расположена в зоне флотации над патрубком отвода очищенной воды и по периметру реактора в зоне аэрации. В зоне аэрации расположена насадка для биомассы. Корпус реактора закрыт крышкой с отводом, который соединяет его с биофильтром. Такие новые конструктивные особенности устройства позволяют эффективно очищать концентрированные сточные воды, содержащие летучие загрязнения. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для биологической очистки сточных вод и может быть использовано для очистки высококонцентрированных сточных вод предприятий химической и нефтехимической промышленности.

Известны устройства для биологической очистки сточных вод, защищенные авт. свид. СССР N 567675 (МКИ⁴ C 02 F 3/02, B 01 D 21/00, от 27.02.75 N 2108351/26, опубл. 05.08.77. Бюл. N 29) /1/, N 1373694 (МКИ⁴ C 02 F 3/02, от 16.07.86 N 4142673/31-26, опубл. 15.02.88. Бюл. N 6.) /2/ и N 1574547 (МКИ⁵ C 02 F 3/34, от 28.12.87 N 4350778/31-26, опубл. 30.06.90. Бюл. N 24) /3/, представляющие собой резервуары, которые определенным образом разделены перегородками, образующими во внутреннем объеме резервуара различные зоны, позволяющие в одном реакторе осуществлять процессы аэробной деградации загрязнителей и осветления очищенной воды. Недостатком известных устройств 1 - 3 является то, что они предназначены только для очистки сточных вод той биомассой, которая достаточно быстро отделяется осаждением, поскольку в этих аппаратах не предусмотрено отделение биомассы флотацией. Кроме того, в этих устройствах невозможно очищать сточные воды, содержащие летучие загрязнения, так как это устройства открытого типа.

Авт. свид. N 1174385 (МКИ⁴ C 02 F 3/02, от 29.03.84 N 37179/23-26, опубл. 23.08.85. Бюл. N 31.) /4/ и N 1201235 (МКИ⁴ C 02 F 3/26, от 12.06.84 N 3754341/23-26, опубл. 30.12.85. Бюл. N 48) /5/ защищают устройства для биологической очистки сточных вод, включающие реактор с перегородками, разделяющими его на камеры осветления и флотации, в котором в определенном направлении перемещается незакрепленная биомасса. На таких устройствах невозможно очищать концентрированные сточные воды, поскольку биомасса не закреплена, и, следовательно, невозможно создать ее высокую концентрацию. Эти устройства открытого типа, поэтому на них нельзя очищать сточные воды, содержащие летучие загрязнения.

Недостатки устройств /4/, /5/ частично решены в устройствах для очистки сточных вод /6/ (авт. свид. СССР N 1776640, МКИ⁵ C 02 F 3/04, от 04.12.90 N 4886941/26, опубл. 23.11.92. Бюл. N 43), /7/ (авт. свид. N 1305132, МКИ⁴ C 02 F 3/12, от 12.06.85 N 3909533, опубл. 23.04.87. Бюл. N 15.), /8/ (авт. свид. N 1212977, МКИ⁴ C 02 F 3/12, от 18.07.84 N 3771790, опубл. 23.02.86. Бюл. N 7) и /9/ (пат. РФ N 1787139, МКИ⁵ C 02 F 3/02, от 30.04.91 N 4932849/26, опубл. 07.01.93. Бюл. N 1), /10/ (авт. свид. N 1036687, МКИ³C 02 F 3/02, от 26.04.82 N 3428955/23-26, опубл. 23.08.83. Бюл. N 31), представляющих собой реакторы с определенным образом установленными перегородками, которые делят зону реактора на зоны флотации и аэрации, включают приспособления, позволяющие регулировать концентрацию биомассы, в частности, путем ее иммобилизации на каком-либо насадочном материале. В каждом устройстве предусмотрен циркуляционный контур для возврата циркулирующего активного ила. На данных устройствах не предусмотрена очистка сточных вод, содержащих летучие загрязнения, поскольку они открыты.

Наиболее близким техническим решением является устройство для биологической очистки сточных вод /11/ (заявка ФРГ N 3428798, МКИ⁴ B 01 D 53/34, приор. от 26.01.84 N 3402712, опубл. 01.08.85), включающее реактор, представляющий собой прямоугольную емкость с мешалкой, над которой установлен биофильтр для очистки отходящего воздуха. К емкости подведена система трубопроводов для подачи на очистку сточной воды и воздуха. Трубопровод подачи воздуха подсоединен к распределительному устройству, расположенному на дне реактора и содержащему электроды, генерирующие кислород.

Существенным недостатком известного устройства является то, что установка такой конструкции не позволяет очищать концентрированные сточные воды, так как на ней нельзя создать высокие дозы активного ила в растворе.

Сущностью изобретения является устройство для биологической очистки концентрированных и содержащих летучие органические загрязнители сточных вод, представляющее собой реактор, в центре корпуса которого расположена вертикальная кольцевая перегородка, делящая реакционное пространство на зоны флотации и аэрации, диаметр которой составляет 1/5 - 1/6 диаметра корпуса, снабженная на высоте, равной 3/4 высоты перегородки, окнами для впуска иловой жидкости, в центре корпуса над перегородкой расположена тарелка диаметром, равным 1,05 - 1,1 диаметра кольцевой перегородки, посредине корпуса расположен патрубок, соединенный с трубопроводом подачи очищаемой воды, соединенным со всасом циркуляционного насоса, выход которого соединен с контуром орошения верха реакционной зоны, выполненным в виде форсунок, расположенных по периметру кольцевой перегородки, и с распределительным трубопроводом, расположенным на дне реактора, выполненным в виде кольца, по периметру которого радиально расположены ответвления с патрубками, направленными в одну сторону параллельно дну реактора, на дне реактора в центре расположен патрубок для отвода очищенной воды, система подвода воздуха, выполненная в виде патрубков, снабженных диспергаторами, расположена в зоне флотации над патрубком отвода очищенной воды и по периметру реактора в зоне аэрации, при этом по периметру реактора в зоне аэрации расположена насадка для биомассы, а корпус реактора закрыт крышкой с отводом, который соединяет его с биофильтром.

Такие новые конструктивные особенности устройства позволяют эффективно очищать концентрированные сточные воды, содержащие летучие загрязнения.

Эффективная очистка концентрированных сточных вод достигается за счет конструкции реактора с дополнительной кольцевой перегородкой, делящей зону реактора на зоны флотации и аэрации, при этом в зоне аэрации помещают иммобилизующий материал для микроорганизмов, позволяющий создать высокую дозу биомассы, а в зоне флотации происходят отделение очищенной воды от унесенной биомассы и возврат биомассы в зону аэрации.

Такая конструкция реактора позволяет исключить из установки очистки производственных сточных вод вторичный отстойник, поскольку его функцию теперь выполняет узел флотации в реакторе для очистки сточных вод.

Насадка для биомассы может представлять собой, например, параллельно расположенные прутки, образующие решетку с жестким основанием, на которую натянут иммобилизующий материал в виде ершей, например, из стекловолокна или синтетических материалов. Насадка может быть закреплена, например, на боковой стенке реактора.

Окна для впуска иловой жидкости могут представлять собой отверстия любой формы, позволяющие жидкости свободно перетекать из зоны аэрации в зону флотации.

Дезодорация и обезвреживание воздушных выбросов достигаются за счет того, что реактор для очистки сточных вод закрывают крышкой с отводом, через который воздух подают на биофильтр очистки отработанного воздуха. Отсасывание воздуха может быть осуществлено любым известным способом, например с помощью вентилятора.

При сопоставлении существенных отличительных признаков изобретения: - крышка реактора для очистки сточных вод содержит отвод, соединяющий его с биореактором для очистки отработанного воздуха; - диаметр вертикальной кольцевой перегородки составляет 1/5 - 1/6 диаметра корпуса реактора для очистки сточных вод; - перегородка снабжена окнами для впуска иловой жидкости на высоте, равной 3/4 высоты перегородки; - в центре реактора над перегородкой расположена тарелка диаметром, равным 1,05 - 1,10 диаметра кольцевой перегородки; - посредине корпуса реактора расположен патрубок, соединенный с трубопроводом подачи очищаемой воды, соединенным со всасом циркуляционного насоса; - выход циркуляционного насоса соединен с контуром орошения верха реактора; - контур орошения верха реактора выполнен в виде форсунок, расположенных по периметру кольцевой перегородки; - на дне реактора расположен распределительный трубопровод, выполненный в виде кольца, по периметру которого радиально расположены ответвления с патрубками, направленными в одну сторону параллельно дну реактора; - патрубок для отвода очищенной воды расположен на дне реактора в центре;
- система подвода воздуха выполнена в виде патрубков, снабженных диспергаторами, и расположена в зоне флотации над патрубком отвода очищенной воды и в зоне аэрации по периметру реактора;
- в зоне аэрации расположена насадка для биомассы
с признаками прототипа выявлено, что они являются новыми и не описаны в прототипе, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Сравнение предполагаемого изобретения с уровнем техники показывает, что указанные выше признаки отсутствуют в известных технических решениях и их сочетание в заявляемом устройстве позволяет решить задачу очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пахучие загрязнители, что указывает на соответствие предполагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлено устройство для биологической очистки концентрированных сточных вод, содержащих летучие органические загрязнители.

Устройство включает реактор 1 для очистки сточных вод, который через патрубок 2 в крышке 3 соединен с биофильтром 4 для очистки отработанного воздуха. Реактор 1 для очистки сточных вод содержит кольцевую перегородку 5, установленную в центре реактора и делящую его на зону аэрации 6 и зону флотации 7. Кольцевая перегородка снабжена окнами 8 для впуска иловой жидкости, а над перегородкой расположена тарелка 9. Посредине корпуса реактора, в зоне аэрации 6, расположен патрубок 10, соединенный с трубопроводом подачи очищаемой воды 11, который, в свою очередь, соединен со всасом циркуляционного насоса 12, выход которого соединен с контуром орошения верха реактора 13 и распределительным трубопроводом 14 на дне реактора и который содержит ответвления с патрубками На дне реактора в зоне флотации расположен патрубок 15 для отвода очищенной воды. Над патрубком 15 в зоне флотации и по периметру реактора в зоне аэрации установлена система подвода воздуха, выполненная в виде патрубков 16, снабженных диспергаторами. В зоне аэрации закреплена насадка 17, выполненная в виде параллельно расположенных прутков, образующих решетку с жестким основанием, на которую натянут иммобилизующий материал в виде ершей из стекловолокна или синтетических материалов.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость", так как возможность осуществления технического решения подтверждается описанием его работы.

Производственная сточная вода, загрязненность которой по ХПК до 20 тыс. мг/л, содержащая в своем составе этилбензол 0,002 - 0,003 мас.%, стирол 0,004 - 0,005 мас.%, метилфенилкарбинол 0,03 - 0,06 мас.%, ацетофенон 0,006 - 0,03 мас.%, пропиленгликоль 0,9 - 1,05 мас.%, фенол 0,08 - 0,1 мас.% и др. примеси, поступает на всас циркуляционного насоса 12, предназначенного для интенсивного смешения исходной сточной воды и бактериальной суспензии, поступающей на всас насоса из зоны аэрации 6 через патрубок 10. Биомасса частично циркулирует с водой, частично иммобилизуется на насадке 17, выполненной в виде параллельно расположенных прутков, образующих решетку с жестким основанием, на которой натянут иммобилизующий материал в виде ершей из стекловолокна или синтетических материалов, что позволяет создать высокую дозу биомассы в зоне аэрации 6. Для отделения суспендированной биомассы от очищенной воды бактериальная суспензия поступает в зону флотации 7 через окна 8, биомасса с пузырьками воздуха поднимается вверх и переливается через верх кольцевой перегородки 5 в зону аэрации 6. Тарелка 9 над кольцевой перегородкой отражает пену и способствует направлению ее движения в место расположения системы пеногашения 13. Осветленная вода, содержащая в своем составе этилбензол 0,000 - 0,001 мас.%, стирол 0,000 - 0,001 мас.%, ацетофенон 0,002 - 0,003 мас.%, метилфенилкарбинол 0,005 - 0,01 мас.%, пропиленгликоль 0,3 - 0,6 мас.%, фенол 0,006 - 0,01 мас.% из нижней части зоны флотации 7 по трубопроводу 16 отводится в канализацию. В зоны аэрации 6 и флотации 7 принудительно подается воздух по трубопроводу с патрубками 16, снабженными диспергаторами. Отработанный воздух из реактора 1, содержащий в своем составе, например, этилбензол 0,87 мг/л, стирол 0,40 мг/л, по трубопроводу поступает на очистку в насыпной биофильтр 4, выполненный из природных материалов. В биофильтре 4 происходит процесс очистки и дезодорации воздушного выброса. Очищенный воздух после биофильтра 4, содержащий, например, этилбензол 0,05 мг/л, стирол 0,01 мг/л, выбрасывается в атмосферу.

Как видно из описанного выше примера, конструктивные особенности предлагаемого изобретения позволяют снизить загрязненность сточной воды перед сбросом ее в канализацию в среднем на 75 - 85%, а воздушного выброса с реактора на 85 - 95%.

Формула изобретения

Устройство для биологической очистки концентрированных и содержащих летучие органические загрязнители сточных вод, включающее реактор для очистки сточных вод и биофильтр для очистки отработанного воздуха, систему трубопроводов для подачи и распределения сточных вод, воздуха, для отвода очищенной воды, отличающееся тем, что реактор для очистки сточных вод состоит из корпуса, в центре которого расположена вертикальная кольцевая перегородка, диаметр которой составляет 1/5 - 1/6 диаметра корпуса, снабженная на высоте, равной 3/4 высоты перегородки, окнами для впуска иловой жидкости, а центре реактора над перегородкой расположена тарелка диаметром, равным 1,05 - 1,1 диаметра кольцевой перегородки, посредине корпуса реактора расположен патрубок, соединенный с трубопроводом подачи очищаемой воды, соединенным со всасом циркуляционного насоса, выход которого соединен с контуром орошения верха реактора, выполненным в виде форсунок, расположенных по периметру кольцевой перегородки, и с распределительным трубопроводом, расположенным на дне реактора, выполненным в виде кольца, по периметру которого радиально расположены ответвления с патрубками, направленными в одну сторону параллельно дну реактора, на дне реактора в центре расположен патрубок для отвода очищенной воды, и система подвода воздуха, выполненная в виде патрубков, снабженных диспергаторами и расположенных в зоне флотации над патрубком отвода очищенной воды и по периметру реактора в зоне аэрации, при этом в зоне аэрации расположена насадка для биомассы.

РИСУНКИ

Рисунок 1