Способ доочистки сточных вод от примесей и устройство для его осуществления

Способ доочистки сточных вод от примесей и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии доочистки бытовых и производственных сточных вод от примесей перед использованием их в качестве подпиточной воды систем оборотного водоснабжения и сбросом в приемники сточных вод. Цель изобретения - снижение эксш1уата|1.нонных затрат путем сокращения количества диоксида углерода и уменьшения энергетических затрат. (Л 47 4 ОО 00 ел 4:: «f.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(РЕСПУБЛИК (19) (П) (5l) 4 С 02 F 1 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЕ)ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4231360/23-26 (22) 20.04.87 (46) 15.11.88. Бюл. М 42 (71) Всесоюзный институт волос)(абжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (72) В.С.Пономаренко и Л.С.Алексеев (53) 628. 16.094(088.8) (56) Когановский А.М. и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. И.: Кимия, 1983, с. 245.

Авторское свидетельство СССР

Р 627838, кл, В 0, Р 23/26, 1975. (54) СПОСОБ ДООЧИСТ1Ж СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРИИЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЗИ ЕГО OCY-!

EC7ВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технологии доочистки бытовых H производственных сточных вод от примесей перед использованием их в качестве подпиточной воды систем оборотного водоснабжения и сбросом в приемники сточных вод. Цель изобретения — снижение эксплуатаьионных затрат путем сокра" щения количества диоксида углерода и уменьщения энергетических затрат.

1437

Способ доочистки сточных вод заключается в следующем. В биохимически окисленную сточную воду с рН 11,0 вводят биогаз, образующийся при биологической очистке и содержащий до

2-ЗХ углекислого газа. Газоводное отношение устанавливают в пределах (80: 1,0)-(100: 1,О). Предлагаемый способ реализуется в устройстве, состоя, щем из корпуса 1, разделенного пере городкой 2 на камеру 3 карбониэации и-фильтровальную камеру 4 с загруз354 кой 21. Устройство содержит трубопроводы 47 и 48 подачи исходной воды и биогаза и трубопровод 45 отвода обработанной воды, а также гидроэатворы и сифоны 7, 18, 24 и 36. Исходная жидкость в камере 3 смешивается с биогазом и по трубе 43 через распределительное устройство 41 посту.— пает в камеру 4, где проходит через слой загрузки и выводится пз установки. В устройстве предусмотрена промывка загрузки. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к технологии доочистки бытовых и производственных . сточных вод от примесей, в частности от фосфора, перед использованием их в качестве подпиточной воды систем оборотного водоснабжения и сбросом в . приемники сточных вод.

Цель изобретения — снижение эксплуатационных затрат путем сокращения количества диоксида углерода и уменьшения энергетических затрат.

Способ осуществляется следующим образом.

В биохимически окисленную, производственную и отстоенную сточную воду с рН около 11,0 вводят биогаэ, образующийся в сооружениях биологической очистки и содержащий до 2-ЗХ углекислого газа по объему. При этом газоводное отношение устанавливают в пределах от 80: 1 до 100:1, что обеспечивает снижение рН до 9,3, ниже которого существенно .ускоряется реакция нейтрализации и протекает при минимальных потерях диоксида углерода даже в слое воды толщиной 40-50 см.

Поэтому дальнейшая нейтрализация воды .производится по известному способу, т.е. с одним диоксидом углерода, что позволяет обеспечить высокую точность осуществления процесса нейтрализации и привести воду в стабильное состояние при наличии колебаний содержания СО в биогаэе. Биогаз подают под давлением 4-5 КПа, что позволяет практически полностью извлекать из него диоксид углерода в сдое воды 40-50 см и испольэовать для подачи биогаза высокопроизводительные и малоэнергоемкие центробежные вентиляторы.

Основной причиной большого КПД использования СО биогаза в таком достаточно тонком слое воды является интенсификация массопереноса взаимодействующих веществ из-эа высокого газоводного отношения и продувки большого количества не участвующих в реакции. нейтрализации газов,.интенсивно турбулизирующих газоводную среду, Пример 1. При комнатной температуре через 50-сантиметровый слой биохимически окисленной, известкованной и прошедшей отстойники сточной воды, содержащей остаточные концентрации фосфора, имеющей рН 11,1, барботируют биогаз, содержащий 2% СО2 по объему. Интенсивность барботажа при площади аэрации 0,45 м такова, что обеспечивает газоводное отношение равным 70:1. По рН, прошедшей . аэрацию воды, КПД использования СО биогаэа составляет 92Х, а буферная емкость воды 1,5 мг-экв/л НН. Требуемая дополнительно для полной нейтЗО рализации воды (до рН 8,1) доза диоксида углерода составляет 12 мг/л СО вводится за барботером по известному способу. Суммарные удельные энергозатраты на компремирование поданного через барботер биогаза (под давлением

35 4 КПа) и дополнительно введенного СР (40 ЕПа) равны 18 кВт ч/м .

Пример 2. На тех же барботере и воде, что в примере 1, га3

143 зоводное отношение равно 80:1, КПД использования СО биогаза определен равным 89%, доза СО по известному способу 13 мг/л, буферная емкость

1,1 мг-экв/л;рН и удельные энергозатраты 9 кВт.ч/м .

Пример 3. На тех же барботере и ноде, что н примере 1, газоводное отношение равно 95:1, КПД использования СО < биогаза определен равным 88%, доза CO< — 11 мг/л, буферная емкость 1,0 Mr-экв/л.рН и удельные энергозатраты 8 KBTrч/м .

Пример 4. На тех же барботере и воде, что н примере t, газоводное отношение равно 100:1, KIIP использования СО биогаэа определен равным 88%, зода CC 10 мг/л, буферная емкость 1,0 мг-экн/л.рН и удельные энергозатраты 9 кВт ° ч/м .

П р и и е р 5. На тех же барботере и воде, что в примере 1, газоводное отношение равно 120:1, КПЛ использования СО биогаза определен равным 80%, доза СО 10 мг/л, буферная емкость 0,9 мг-экв/л рН и удельные энергозатраты 12 кВт ч/м .

В табл. 1 полученные в примерах

1-5 опытные данные сопоставлены с данными испытаний по известному способу.

Иэ данных табл. 1 следует, что минимальных значений удельные энергозатраты и доза диоксида углерода достигают только в предлагаемом диапазоне гаэоводного отношения. При уменьшении этого отношения до запредельных значений резко возрастает буферная емкость воды, а вместе с ней необходимая доза диоксида углерода, сжатие которой по известному способу требует больших энергозатрат.

При росте гаэонодного отношения эа предлагаемый диапазон заметно падает

КПД использования СО биогаза, и требуемая доза CO не снижается в шиг роком диапазоне уменьшения газоводного отношения. Рост урельных энерго.затрат в этом случае обуславливается относительным увеличением объема компремируемого биогаза на 1 м обрабатываемой воды.

Пример 6. Через те же, что в примере 1 барботег и воду, при газоводном отношении 95:1 пропускают биогаз под давлением 3 кПа. Исходя из необходимости обеспечения наибольшей производительности барботера при or7354 раннченнои его площади аэрации, максимальная высота слоя воды н нем должна составлять 29 см. Тогда КПД раты 15 кВт ч/м .

Пример 7, Через те же, что в примере 1 барботер и воду, при газоводном отношении 95:1 лрс пускают био— газ под давлением 4 кПа. Высота слоя воды принята равной 39 см. КПД использования биогаза, подаваемого центробежнь1м вентилятором, определено равны>

88%, доза СОz — 11 мг/л и удельные энергоэатраты 8 кВт ч/м .

Пример 8. Через те же, что в примере 1 барботер и воду, при газоводном отношении 95:1 пропускают биогаз под давлением 4,5 кПа. Высота слоя ноды принята равной 44 см. КПД использования СО биогаэа, подаваемого центробежным нентилятором, определено равным 89%, доза СО; 10 мг/л

25 и удельные энергозатраты 7 кВт . ./м .

Пример 9. Через те же, что в примере 1 барботер и воду при газонодном отношении 95:1 пропускают биогаз, подаваемый центробежным вентилятором, под давлением 5 кПа.

Высота слоя воды принята равной 49 см.

КПД использования СО биогаза определен равным 90%, доза СО 9 мг/л и удельные энергозатраты 6 кВт .ч/м .

Пример 10. Через те же, что н примере 1, барботер и воду, при газоводном отношении 95:1 пропускают биогаз пад давлением 6 кПа с помощью воздуходувки. Высота слоя воды принята равной 59 см. i ÏÄ использования СО биогаза определен равным 92%, доза

СО 7 мг/л и удельные энергозатраты

10 кВт ° ч/м .

В табл. 2 полученные в примерах

6-10 опытные данные сопоставлены с

45 данными испытаний по известному способу.

Из данных табл, 2 следует, что при предлагаемом диапазоне изменения давления биогаза удельные энергозатраты минимальны. При уменьшении давления до запредельных зчачений заметно возрастает потребность н дозе диоксида углерода из-за резкого снижения

КПД использования С0 биогаза в тон55.ком слое воды, и как следствие, увеличиваются удельные энергозатраты на использования С0 биогаза, подавае5 мого центробежным вентилятором, составляет 76%, доза С0 по известномч способу 16 мг/л и удельные энергозат1437354

55 процесс нейтрализации, а вместе с ними и на процесс доочнстки воды в целом, С увеличением давления за предельное значение КПД использования

СО биогаза повышается, поэтому доза диоксида углерода уменьшается, но резко возрастают удельные энергозатраты из-за .необходимости перехода от центробежных вентиляторов к более мощным воздуходувкам.

Предлагаемый сопоб доочистки сточных вод от примесей может быть реализован в устройстве, представленном на чертеже.

Устройство состоит из корпуса 1, разделенного наклонной перегородкой

2 на камеру 3 карбонизацин и фильтровальную камеру 4, имеющую в нижней части дренажную решетку 5. Карбониэационная, камера 3 в центральной части имеет углубление 6, в котором расположена емкость в виде опрокинутого стакана 7, лоток 8 в виде периферического кольца, примыкающего кромкой 9 с зубьями 10 в верхней части к стенке корпуса, трубчатую

1 распределительную систему 11 с отверстиями 12 для подачи биогаза и воздушный патрубок 13. Емкость 7 имеет воздушную трубку 14, гидравлический затвор 15 в виде изогнутой трубки, верхний открытый конец 16, который сообщен с атмосферой. Углубление 6 в перегородке 2 соединено трубой 17 с сифоном 18, представляющим собой устройство по типу "труба в трубе".

Фильтровальная камера 4 содержит периферийный лоток 19, соединенный с патрубком 20 для отвода промывной воды, зернистую загрузку 21, расположенную на решетке 5, отверстие 22, выполненное в корпусе фильтра выше загрузки и сообщающееся с карманом

23. В нем размещен гидрозатвор 24 напорного сосуда, разделенного перегородкой 25 на камеры 26 и 27, сообщающиеся в нижней части. В днище 28 сосуда выполнен поплавковый кран 29.

Камера 26 соединена трубкой 30 с воронкой 31 и трубко" 32 с углублением

6 перегородки. Камера 27 соединена трубкой 33 и трубкой 34 с сифоном 18 и трубками 33 и 35 с гидрозатвором

36. Кроме того, фильтровальная камера 4 ниже дренажной решетки 5 имеет дырчатую распределительную систему

37, соединенную центральной трубой:

38, имеющей открытый верхний конец 39, с емкостью 7, В средней части трубы

38 размещена гильза 40 в виде гидрозатвора, сообщающегося с распредели- тельной системой 41, и при помощи трубки 42 — с трубой гндрозатвора 15, а также сообщающаяся при помощи перепускной трубы 43 с сифоном 18, фильтровальная камера 4 в нижней части 44 соединена при помощи трубы

45 с гидрозатвором 36, который связан трубой 46 с резервуаром градирен системы оборотного водоснабжения промьпнленного предприятия или приемником сточных вод (на чертеже не показаны).

Устройство снабжено трубопроводом 47 для подачи обрабатываемой воды и трубой 48 для подачи биогаза из сооружений биохимической очистки сточных вод.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая вода по трубопроводу 47 непрерывно поступает в лоток 8, и одновременно по трубе 48 — биогаз.

При помощи зубьев 10 на кромке лотка

8 вода равномерно распределяется по площади камеры 3 и постепенно заполняет ее. В рабочем режиме уровень воды в камере 3 поддерживается ниже днища лотка 8. При этом, за счет наличия гидрозятвора 15, в емкости ? уровень воды не . достигает верхнего открытого конца 39 трубы 38, за счет чего в емкости 7 создается давление воздуха выше атмосферного. Гидравлическая система отрегулирована таким образом, чтобы рабочий уровень воды в камере 3 был постоянен при рабочем режиме эксплуатации устройства и обеспечивал толщину слоя воды, равную 40-50 см. При этом слое и экспериментально подобранном оптимальном соотношении объема биогаза к объему обрабатываемой воды в пределах от 80:1 до 100: 1, достигается максимально возможная степень нейтрализации щелочности воды при минимальных затратах на доочистку.

Нейтрализованная вода по трубе 17 поступает на сифон 18, полностью заполняет его (при этом воздух вытесняется по трубкам 34 и 33 и гидрозатвор 24) и по трубе 43 поступает под напором в гильзу 40 (при этом воздух из нее вытесняется по трубке 42), из которой при помощи распределитель- ного устройства 41 разбрызгивается над поверхностью загрузки 21. Загруз7 14373 ка работает в режиме "сухой фильтрации, достигаемой за счет соответствующей ориентации расположения гидрозатвора 36 относительно дренажной системы .5.

Вода сверху вниз протекает в толще зернистой загрузки 21, в которой задерживаются взвешенные вещества и образующиеся в процессе обработки частицы карбоната кальция, за счет чего вода полностью освобождается от взвешенных частиц и карбоната кальция. Очищенная вода, пройдя загрузку

21, поступает по трубе 45 в гидрозат-1б вор 36, заполненный водой, (воздух из него вытесняется по трубкам 35 и 33) и по трубе 46 сливается в резервуар градирни или приемник сточных вод.

В процессе обработки воды зернис- 20 тая загрузка 21 постепенно загрязняется взвесью и карбонатными отложениями, в результате чего ее сопротивление возрастает и уровень воды в камере 4 постепенно поднимается. .26

При этом, вода через отверстия 22 заполняет карман 23, поплавок 29 постепенно всплывает, закрывая тем аамым кран и прекращает выход из гидрозатвора 24 воды и воздуха. С з0 этого момента устройство автоматически включается в режим промывки. Уровень воды в камере 26 гидроэатвора

24 повышается и водой заполняется вся трубка 30 до воронки 31, через кото- З рую избыточная вода, стекающая по трубке 32, сливается на поверхность загрузки. Под наповом. оавным разности уровней между воронкой 3 1 и днищем 28 гидрозатвора 24, воздух в его камере 4р

27 сжимается, вытесняя при этом воду из гидрозатвора 36 и одновременно из сифона 18. Отвод иэ устройства очищенной воды прекращается и поступление обрабатываемой воды из камеры 3 в камеру 4 также прекращается. За счет непрерывного пос" упления по трубопроводу 47 обрабатываемой воды в устройство, ее уровень в камере 3 постепенно повышается относительно рабочего уровня. При достижении кромки сливного лотка 8 уровень воды в емкости 7 также повышается, при этом из нее через гидрозатвор 15 вытесняется сначала вода повышающимся давлением воздуха, а затем воздух, который . выбрасывается наружу через открытый конец 16. В этот момент давление в емкости 7 резко снижается до атмос54 . 8 ферного и вода под напором мгновенно заполняет ее, поступает по трубе 38 в распределительную систему 37 и снизу вверх проходит через толщу зернистой загрузки 21, разрыхляя ее и отмывая от загрязнений. Промывная вода, достигнув уровня лотка 19, сливается в него и по патрубку 20 отводится в голову узла доочистки сточных . вод. Промывка длится до тех пор пока уровень воды в камере 3 не понизится до рабочего уровня °,Периодически, f не чаще одного раза в год, в воду в камере 3 при промывке добавляют кислоту для снятия слоя карбонатных отложений в загрузке.

При понижении уровня воды в камере

3 давление воздуха в сифоне 18 и гидрозатворе 36 постепенно снижается и при достижении уровня воды до рабочей отметки это давление уменьшается до такой величины, что вода поступает в сифон 18 и гидроэатвор 36, т,е. фильтр автоматически переводится в режим фильтрации; при этом уровень воды в камере 4 понижается, поплавок крана 29 опускается вниз, открывая этим выход воды и воздуха из гидрозатвора 24.

Применение способа доочистки сточных вод от примесей и реализующего его устройства по сравнению с известным позволяет снизить потребность в диоксиде углерода с 60-80 г/м до

9-13 г/м, уменьшить удельные энерго затраты с 100-150 кВт ч/м до

6-9 кВт ч/м и снизить эксплуатационные затраты на доочистку в целом на 30-35Х.

Формула и з обретения

1. Способ доочистки сточных вод от примесей, включающий механическую очистку, биохимическое окисление, известкование и нейтрализацию, компремированным диоксидом углерода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат путем сокращения количества диоксида углерода и уменьшения энергетических затрат, нейтрализацию воды ведут биогазом, освобождающимся при биохимическом окислении, при газоводном отношении в пределах от 80:1,0 до

100:1,0 и давлении 4-5 КПа.

2. Устройство для доочистки сточных вод от примесей, содержащее корпус, карбонизационную камеру, 9 143735 расположенную под ней фильтровальную камеру с зернистой загрузкой, сообщающиеся между собой при помощи перепускной .трубы с гидроэатвором на нижнем выходном конце и промывной трубы, верхний входной конец которой размещен в воздушном колпаке под уровнем воды, подающий и отводной трубопроводы, о т л и ч а ю щ е е с Я 10 тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат путем сокращения количества диоксида углерода и уменьшения энергетических затрат, карбониЗационная камера снабжена трубопро- 15 водом подачи компремированного био4 l0 газа, расположенным на перепускной трубе сифоном, отводной трубопровод снабжен гидроэатвором, а фильтровальная камера — гидрокомпрессором, выполненным в виде вертикальной емкости с поплавковым краном в нижней части, разделенной перегородкой на две секции, одна иэ которых соединена напорной трубкой с карбонизационной камерой, а другая — воздушной трубкой с сифоном на перепускной трубе и с гидрозатвором на отводном трубопроводе, при этом нижний выходной конец промывной трубы расположен ниже слоя зернистой загрузки.

Таблица 1

Газоводное отношение в предлагаемом способе

Известный способ

Показатель

1201 1001 951 801 701

Удельные энергозатраты, кВт ч/м

12

110

Доза диоксида углерода, мг/л!

10

10

КПД использования

СО биогаэа, %

80 88

89 92

Буферная емкость обработанной биогазом воды, мг-экв/л.рН

1,0 1,! 1,5

0,9 1,0

Таблица 2

Давление биогаза (КПа) в предлагаемом способе

Известный способ

Показатель

4 4,5 5 6 Удельные энер гозатраты, кВт ч/м

110

Доза диоксида углерода, мг/л 16

КПД использования СО бногаза, %

90