Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Патент 997603

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП КСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцнапистическкх

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Донолнительный к патенту(22) Заявлено 07.04. 76 (21} 2343706/23-26 (23) Приоритет - - (32} 07.04 ° 75 (31) 14142/75 (33) Великобритания

Опубликовано 15.02. 83.Бюллетень J% 6

Дата опубликования описания 15.02.83

3 (51) М. Кл.

С 02 F 1/24 г

"Ф

Гесуденстеенный немнтет

СССР (53) УДК 628 543..2(088,8) Ilo ленам нзебеетеннй н етнрытий (72) Авторы

° изобретения

Иностранцы

Дэвид Альберт Хайнс, Ричард Тревор

Роеслер (Великобритания) 7,"";.: г

Иностранная фирма

"Империал Кемикал Индастриз Лимитед -+:-(Великобритания) ус

/"/ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способу и устройству для очистки сточных вод и может быть использовано в различных отраслях промышленности для обработки бытовых и промышленных стоков.

Наиболее близким к изобретению является способ- очистки сточных вод путем непрерывной циркуляции при атмосферном давлении загрязненной. воды, то содержащей взвешенные твердые частицы, в виде восходящего и нисходящего потоков, введения в нисходящий по= ток кислородсодержащего газа, напри" мер воздуха, и содержания твердых частиц.

Известно устройство. для осуществления способа, содержащее корпус, имеющий два вертикальных канала, со общающихся между .собой в нижней и верхней частях, ввод очищаемой жидкости, присоединенный к верхней части первого из каналов, и устройство для ввода газа в верхнюю часть nepeoro канала l3, 2

Однако известный способ имеет недостаточную эффективность очистки загруженной воды.

Цель изобретения - интенсификация проц.есса

Поставлейная цель достигается тем, что согласно способу очистки сточных вод путем непрерывной циркуляции при атмосферном давлении загрязненной воды, содержащей взвешенные твердые частицы, в виде восходящего и нисхо" дящего потоков, введения в нисходящий поток кислородсодержащего газа, например воздуха, и.отделения твердых частиц, часть восходящего потока отводят в виде. отдельного восходящего потока во флотационную камеру, где осуществляют отделение твердых частиц.

В устройство для осуществления спюсоба, очистки сточных вод, содержащее корпус, имеющий два вертикальных канала, сообщающихся между собой. в нижней и верхней частях, ввод очйщаемой жидкости, присоединенный к з 99760 верхней части первого канала, и устройство для ввода газа. в верхнюю часть первого канала, снабжено флотационной камерой, установленной снаружи корпуса в его. верхней части и сообщающейся с полостью второго канала через отверстие, выполненное в стене нижней части корпуса, и отбойным козырьком, установленным за отверстием по ходу потока. f6

Кроме того, устройство снабжено .установленными в отверстии жалюзями.

На фиг. 1- 3 изображено предлагаемое устройство, общий вид„ разрез; на, фиг, 4 - разрез А-А на фиг, 3, м

Способ Обработки сточных вод заключаются в предварительной Обработке физическими методами, например, путем отсева или скри нн инга и сед име нт а" ции, для удаления крупных суспендиро- N ванных частиц твердого в щества, во вторичной обработке биологическими методами для удаления растворенных и мелких суспендированных веществ, ! 25

Флотация применяется на второй стадии обработки стоков, (сточных вод) для удаления суспендированных твердых частиц иэ сточных вод и для выделен ия и концентраци и биологи чес ки „ флоккулируемых .. . осадков или шламов.

Основными компонентами фпотацИонной системы являются нагнетательный насОс устрОЙ ство для вдувания воздуха (воэдуходу вки ), танк- хранилище и фло;3 тационный агрегат. Сточные воды или часть Очищенного или осветленного злюента нагнетается в присутствии достаточного количества воздуха для обеспечения f1eренасыще !Ия IIQ сравне49 нию с. атмосферными условия!1!1. При снятии давления в перенасыщенной жидкости кОторое сОчетается сО смеще нием или перемеаиванием со сточными водами при атмосферном давлении, в И жидкости Образуются мелкие воздуюные 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 жидкОст ь сли веется вниз, 8(флОтациОнных системах Для Обес . печения перенасыщения смеси жидкости и твердых веществ необходимы специальный насос, воздуходувки и находящийся под давлением танк или котел.

Согласно предлагаемому способу разделения или отделения твердых веществ от жидкости смесь жидкости и твердого вещества циркулирует по системе, состоящей минимум из двух вертикальных каналов, сообщающихся друг с 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, содержащей

Оастворенный газ, поступает во флотационную камеру, соединенную с циркуляционной системой, причем во фло" тац ионной камере гидростатическое давление постепенно падает или снижа" ется по мере подьема смеси кверху, аэ выделяется иэ раствора и образуf ет пузырьки (газа), сцепляющиеся с содержащимися в смеси твердыми частицами, и несут их на верх (поверхности) жидкости в смеси. Затем твердые частицы, попаваие на .верх жидкости, и .образующаяся ниже оставленная или. Очищенная жидкост ь, выводятся по отдельности из системы.

Предлагаемое устройство для отделения твердых веществ от жидкости, включасг циркуляционную систему и свяэаннуа с ней флотационную камеру, причем циркуляционная система. состоит из двух вертикальных каналов, сообщающихся друг с другом верхними и иижними концами, устройства для циркуляции жидкостно-твердой смеси . флотационная камера соединена с сйстемой так, чтобы часть направля" емой кверху смеси, содержащей раст-. воренный гаэ,, поступала во флотационную камеру и направлялась в ней кверху. Предусмотрены устройства для вывода из. систeìû твердых частиц, г1еренесенных на верх жидкости и устройства для вывода или слива из сис" темы Очищенной таким образом жидкости, Флотационная камера представляет на болыей части своей длины цилиндрический трубопровод или канал, в который жидкостно-твердая смес1Г,= со держащая растворенный газ, поступа" ет через отверстие или отверстия у нижнего конца. На верхнем конце кв" нал или трубопровод имеет выход в танк ипи резервуар с боль@ей площа97603 4

В 9 дьв поперечного сечения, чем у канала. Такой танк или котел называет» ся флотационным бассейном, в котором отделившиеся твердые частицы всплывают на поверхность очищенной жидкости и разделенные твердые частицы и очищенная или осветленная жид кос-.ь выводится раздельно из бассейна.

Отверстие, через которое жидкостно-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 пластин», укрепленных на стенке камеры, выступающих 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 скорости подъема пузырьков. т.е. не более 10 см/с, что не допускает попада ние в зону текущего вниз в ловушке потока пузырьков диаметром больше

1 мм (или в прорезях жалюзи). Скорость потока через ловушку или жалюзи составляет менее 5 см/с.

Для обеспечения эффективности процесса флотации, т.е. полного отделения или выделения твердых частиц из жидкости, необходимо, чтобы во фпотационной камере не было сильного турбулентного потока, который способствует иэмельчению твердых частиц что осложняет их выделение или отделение, поэтому необходимо исключить попадание крупных пузырьков газа во флотационную камеру. Во избежание турбулентности необходимо среднюю скорость направляемого кверху потока жидкости во флотационной камере поддерживать неболее 0,3 и/с, предпочтительно не более 0;1 и/с.

Глубина флотационной камеры составляет 20""40 и. Продолжительность пребывания восходящего потока жидкости во фпотационной камере б0-1000 с, что способст вует образовани ю больши х хлопьев со связанными с ними воздушными пузырьками.

Изобретение применяется при биологической обработке сточных вод, iB частности на стадии аэрации, для отделения частиц флоккулированного ,.шлама от жидкого эфлюенФа, а также на стадии дигерироваыия, Для биологиs - ческой обработки сточных вод газом служит кислород или любая газообразная смесь, например воздух, содержащая кислород.

Аппарат для циркуляции жидкостей состоит из камеры с нисходящим потоком (спусковая) и камеры восходящего потока (подъемная), сообщающихся между собой верхними и нижними 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

26 спусковой 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 сечения, ЗЕ например круглую или полукруглую и располагаются в единой структуре, предпочтительно цилиндрической, раз" деленной внутри перегородкой или перегородками, или со спусковой камерой, образуемой трубопровод, помещенным внутри структурального трубопровода, а пространство между образует подъемную камеру. Возможны весьма. разнообразные геометрические pacnogo ложения или схемы. Система может включать иного подъемных и спусковых ка" мер, Флотационная камера располага" ется предпочтительно вблизи верхней части подъемной камеры, соединясь, с ней через отверстие, или, отверстия, в стенках подъемной камеры.

Вертикальный канал или труба, вставленная в верхнюю часть подъем" . ной камеры, может быть расширена, когда подъемная камера окружает флотационную. Сообщение между подъемной и фготациояной камерами осуществляется при помощи отверстий с ловушками для пузырьков газа в стенке флотационной камеры. Предусматриваются одно или несколько наружных соединений, проникающих в подъемную камеру, для удаления жидкости и всплыв9.9760 3

7 ших твердых частиц иэ флотационной камеры.

Сточные воды после предварительной обработки поступают в танк об1 . раэующий газовыделитеаьную часть цир- 5 куляционной системы. Спусковая и подъемная камеры расположены ниже уровня основания или дна газоаыделительного бассейна. Флотационная ка" мера расположена вдоль верхней. части 1Е 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 вы",од в флотационный бассейн, соединяясь, с газоаыделительным бассейном, но располагаясь от него на расстоянии. 26

Твердые вещества, всплывающие на поверхность жидкости во флотационном бассейне, собирают например, при помощи скреперов и возвращают в газовыделительный бассейн и в циркуля- 25 ционную систему. Очищенный эфлюент поступает из флотационного бассейна на другую стадию обработки сточных вод. При расположении бассейнов на земле или ниже уровня почвы, струков тура, включающая циркуляционную систему и флотационную камеру, ймеет вид,шахты (преДпочтительно цилиндрической с боковиной для флотационной камеры), расположенной а земле.

Шахта может располагаться в земле ане бассейнов, Но предпочтительно ниже их, верхние концы подъемной и спусковой камер имеют выход в газоаыделительный бассейн, а верхний конец флотационной камеры - во флотационный бассейн.

Подъемная и спусковая камеры располагаются минимум на 40 м вертикально ниже уровня сточных вод в газовыделительном бассейне, предпочтительно на 80 м, а лучше на 150-250 м. От. ношение площади поперечного сечения флотационной камеры к площади сечения подъемной камеры колеблется в ши= роких пределах в зависимости от продолжительности обработки в циркуляционной системе и находится в интервале 0,01-2,0. При легко разлагающихся эфлюежтах оно составляет 0,25-2,0, Для циркуляции сточных вод в цир55 куляционной системе используют инжектирование кислородсодержащего газа в систему.

Флотация достигается при постепенном снижении давления, отсутствует резкое снижение давления с большим усилием сдвига.

При обработке сточных вод можно воздействовать давлением на сточные воды, . а не на очищенный эфлюент, не подвергая хрупкий шлам высоким напряжениям сдвига или среза и не диспергируя хлопья в мелкие частицы, которые трудно выделить.

Применение настоящего способа при обработке сточных вод допускает значительную рециркуляцию шлама без седиментации и устраняет воэможность продолжительного пребывания в анаэробных танках, что обеспечивает повышенную интенсивность обработки сточг ных вод. Флот ация 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 4, разделенные между собой перегородкой 5..Подь-емная 3 и спусковая 4 камеры сообщаются между =обой верхними концами в бассейне 1, а в нижнем конце ствола или шахты 2 вЂ” ниже перегородки 5.

Для обеспечения соответствующей схемы потока в бассейне 1 верхний конец

6 спусковой камеры 4, образуемсй протяжением стенки шахты 2 и перегородки 5, расположен выше основания бассейна и снабжен потоконаправлякщим устройством 7. Подъемная камера 3 сообщается через отверстие 8 с флотационной камерой 9 в нижней части

; шахты 2. 8 верхней части флотационной камеры 9 имеется отверстие во фпота" ционный бассейн 10., расположенный смежно с газовыделительным бассейном 1 Отверстие 8 снабжено ловушкой ll, Кислородсодержащий .- газ подается в йодъемную 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 подъемную 3 и спусковую 4 камеры, разде" ленные между собой перегородко Г5.Подъемная камера 3 сообщается через отверстие 8, снабженное ловушкой 11; с флотационной камерой,9, верхний конец которой имеет выход во флотационный бассейн 10, расположенный по

9 997603 10 i соседству с. газовыделитемьным бассей- вой ка ере. При установившейся работе ном 1. Подъемная 3 и спусковая 4 ка- весь или большая часть воздуха пода" меры сообщаются между собой верхними ется в спусковую камеру 4. концами в бассейне t и нижними конца- В устройстве (фиг. 2) циркуляция ми - в нижнем кОнце шахты 2, Сюуско- S осуществляется механически при помовая камера 4 расположена коаксиаль- щи пропеллера l6, воздух подается уно подъемной камере 3 и протянутаI в верхнюю часть, спусковой камеры через выше бассейна 1, верхний конец пере- распределитель 17. городки 5 находится выше с наклоном Пузырьки газа, поступающего в спус-. относительно трубопровода 14 и коле- te ковую камеру, быстро опускаются цирна 15., Жидкость циркулирует а аппа- кулирующей сточной водой в направрате механически при помощи пропел- ленин более высокого давления, и их лера 16. в колене 15,,а кислородсо-- размер уменьшается. 8 нижнем уровне держащий гаэ.инжектируется в жидкость. погруженного . аппарата многие пузырьчерез распределитель воздуха (сопло) 1S ки полностью абсорбируются сточной

t7,.ðàñãþëoæåHíûé в верхней части водой. По мере подъема сточных вод спусковой камеры. 4. в подъемной камере пузырьки :сначала

Предлагаемое устройство может вновь появляются и затем увеличиваприменяться на стадиях аэрации и ди- ются в размерах. Часть сточных вод герирования .вторичной обработки сточ- 2о иэ подъемной камеры 3 поступает во ных вод, методы проведения которых флотационную камеру 9 через отвераналогичны. стие 8. Ловушка ll препятствует крупНа стадии аэрации сточные воды по- ным пузырькам воздуха попасть через сле предварительной обработки для уда- отверстие 8 во фпотационную камеру 9 ления крупных или плотных (тяжелых) 2S и нарушить поток в ней. Во флотации трудйообрабатываемых твердых частиц онной камере 9 в сточных водах обраи первичного осаждения поступают в зуются мелкие пузырьки воздуха, когаэовыделительный бассейн 1 через торые сцепляются с твердыми частицавходной канал (не показан), имеющий . ми в сточных водах и поднимаются на выход в бассейн 1, напрнмер, вблизи Sa поверхность жидкости во флотационном открытого. конца колена 15 в вппара- бассейне 10, увлекая эа собой : те (фиг. 2). Жидкость плюс активиро- твердые частицы. Таким образом, твер- . ванный шлам удаляются из бассейна дые вещества в сточных водах поднимают 1 по другому каналу (не показан),вы-,ся на поверхность жидкости во фпота" ходящему иэ бассейна 1 ниже уровйя .,ционном бассейне 10 при помощи возБ"Б жидкости в бассейне, расположен- душной .флотации. Жидкость оставляет ном на расстоянии от.входного канала, . флотационный бассейн 10 по каналу 18 и поступают в осадительный(отстойный) (фиг.. 3), а твердые вещества скретанк или бассейн. Жидкость выходит пируются сее поверхностии возвращаются (выливается) из аппарата также через 4е в газовыделительныйбассейн 1 при по -канал 18 (фиг. 1), имеющий выход во мощи скреперногоустройства 19 (фиг- 3) фпотационный бассейн 10 ниже уровня - В устройстве.(фиг. 3 и 4) жидкость ,B-В жидкостй в бассейне.. также циркулирует по аппарату под;;; ! (чИ действием кислородсодержащего газа, стройство (фиг. 1) начинает абоает рабо подаваемого в нее через распределитать при инжекции воздУха иэ компРес" тели тели. и 13„ а спусковая камера 4»

cope e no4w У ру 3 врез Рас ° соединенная трубчатой перегородкой

5 помещена коаксиально относительляет верхнюю часть подъемной каче ы 1

3 работать в качестве пневматичес но подъемной камеры 3 связанной труб пневматичес :чатым углубленным стволом 2. Но o" начинают циркулировать по ст ойств (р ф ) и сточные воды тационная камера 9 нахлонена кверху ц р У р ь по устройству и во вне от подъемной камеры 3 вмес- в направлении, показанной ст елкар, показанной стрелка-:,то того, чтобы располагаться верти" потока минимального энач ни

Р д ст женин скорости кально вблизи нее. флотационная ка" мал ого значения начинают мера 9 имеет=-в -верхнем конце выход подач воздуха в спусковую камеру. (отверстие). во фпотацйонный бассейн ,через распределитель 13 и постепенно IO, со дна которого очищенный или ее повышают-. Это,осуществляют помере . осветвленный жидкий эфлюент поступаувеличения скорости, жидкости в спуско- ет в осадительный или отстойный бас12 мосферном давлении загрязненной воды, содержащей взвешенные твердые частицы, в виде восходящего и нисходящего потоков, введения в нисходящий поток кислородсодержащего газа, например воздуха, и отделения твердых частиц, о т л и ч а ю щ и и <- я тем, что, с целью интенсификации процесса, часть восходящего потока отводят в виде отдельйого восходящего потока во фпотационную камеру, где осуществляют отделение твердых частиц.

2. Устройство для очистки сточных 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 ч а юще е сятем, что, сцел ью и нтенс ифи кации процесса, оно снабжено флотационной камерой, установленной снаружи корпуса в его верхней части и сообщающейся с полостью второго каня а через отверстие„.выполненное в стенке нижней части корпуса, и отбойным козырьком, установленным за отверстием по ходу потока.

Устройство по и. ?,, о т, л ич а ю щ е е с я тем, что снабжено установленными в отверстии жалюзи..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р ч7- l3958 кл. С 02 С, опублик. I972.

1 . Способ очистки сточных вод путем непрерывной циркуляции при ат1.1 997б03 сейн (не показан) через спи вйой канал 18, и сверху которой всплывшие твердые вещества удаляются при помо" щи скреперногоустройства 19 и возвращаются в газовыделительный бас-. сейн 1. Дпя простоты .скреперное устройство 19 показано лишь на поверхности между бассейнами 1 и 10, на практике оно распространяется Ъочти на всей поверхности твердого веще- о етва s бассейне 10 .и по крайней мере частично на поверхности в бассейне 1.

Отверстие 8 из подъемной 3 во флотационную камеру 9 снабжено ловушкой 11, и кроме того, жалюзи 2g и наклоном вниз от камеры 3 во флотационную камеру 9 для обеспечения поступления потока .через отверстие

8 в направлении книзу. Переход из в флотационной камеры 9 в ьлотационный бассейн 10 проходит через скважину 21, половина которой выходит в полуцилиндрическую трубу 22 и, позволяет твердому веществу всплыть И непосредственно на верх Флотационного бассейна 10, а вторая половина

23, иэ которой очищенная жидкость из фпотационной камеры 9 поступает непосредственно вниз флотационного у бассейна 1Î, выливается из него через .опускной канал. 18 для жидкого зфпюента.

Формула изобретения

997603

Составитель А..Тарасов .Редактор Н.Швыдкая Техред М. Костик.- Корректор E.Pîøêî Заказ .967/79 Тираж 939 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и;открытий

113035-, Москва, N-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4