Введение
Органические вещества — одна из самых сложных по качественному составу групп соединений, содержащихся в сточных водах, она включает органические кислоты, фенолы, гумусовые вещества, азотсодержащие соединения, углеводы.
Существующие очистные сооружения на промышленных предприятиях в основном не обеспечивают нормативные требования к сбросу очищенных сточных вод, поэтому требуется их доочистка. Глубокая очистка сточных вод необходима перед использованием их в системах повторного и оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Качество доочистки сточных вод, используемых в замкнутых системах водоснабжения промпредприятий, зависит от технологических требований к ее качественным показателям.
Основным источником фосфора в производственных сточных водах являются синтетические ПАВ. Концентрация фосфора в таких сточных водах может быть различной в зависимости от назначения воды в промышленности.
На данных момент существует несколько технологий очистки промышленных сточных вод от органических веществ:
Сорбционная доочистка сточных вод;
1.Доочистка промышленных сточных вод методом сорбции
Глубокая очистка сточных вод методом сорбции активированными углеродсодержащими сорбентами в комплексе с механической, физико- химической или химической очисткой позволяет удалить из сточных вод органические биохимически неокисляемые растворенные примеси.
Основными узлами технологической схемы обработки сточных вод активированным углем являются адсорберы, обеспечивающие его контакт со сточными водами, и система гидравлического перемещения угля, с помощью которой отработанный уголь подается в печь на регенерацию. Регенерированный уголь возвращается обратно в адсорбер. Адсорберы могут быть с подвижной (по принципу противотока сточная вода подается снизу, а уголь —сверху) и неподвижной загрузкой, когда адсорберы работают в условиях нисходящего потока сточной воды. Как правило, несколько адсорберов соединены последовательно, поэтому сточная вода в начале контактирует с более загрязненным углем. Термическая регенерация угля позволяет осуществить до 10— 20 последовательных циклов «насыщение—регенерация». Потери угля на истирание составляют примерно 5 % за один цикл. Для глубокой очистки сточных вод используются отечественные активированные гранулированные угли марок АГ-3, АР-3, БАУ.
Схема глубокой адсорбционной доочистки промышленных очищенных сточных вод с целью их повторного использования в производственном водоснабжении представлена на рис.1. В качестве сорбента используется микропористый активированный антрацит с зернами размером 0,25—1 мм.
Сточная вода поступает в нижнюю часть адсорбера, активированный антрацит —в верхнюю его часть. В процессе контакта воды и антрацита на нем адсорбируются органические загрязнения. Очищенная вода из верхней части адсорбера отводится на ионообменные фильтры для глубокой очистки от растворенных загрязнений, находящихся в воде в ионной форме, а затем поступает в систему производственного водоснабжения. Отработанный антрацит отводится из нижней части адсорбера на регенерацию, которая происходит под воздействием
раскаленных F00— 700 °С) газов, отходящих из печей активации (утилизация их теплоты повышает экономичность процесса). Органические загрязнения при этом выгорают, антрацит вновь обретает адсорбционную способность и возвращается в адсорбер. Активация антрацита происходит при температуре 800—900 °С в специальной печи под воздействием дымовых газов и водяного пара.
Преимуществом активированного антрацита, по сравнению с традиционными активированными углями, является в 1,5 раза большая пористость, поэтому потребность в нем в 2—8 раз меньшая; а продолжительность адсорбции снижается в 1,5—2 раза. Кроме того, активированный антрацит можно добавлять в адсорберы в сухом виде: в течение 1 мин он, пропитавшись водой, оседает на дно.
Для использования гранулированного активированного угля в подобных аппаратах требуется дозировать его в виде суспензии. При транспортировании последней по трубопроводам возрастают потери угля за счет истирания. За рубежом имеется значительный опыт глубокой сорбционной очистки сточных вод. Например, в штате Калифорния (США) работает установка производительностью более 35 тыс. м3/сут. Продолжительность контакта воды с активированным углем на этой установке 15— 45 мин; ХПК сточных вод снижается с 10—18 до 1—6 мг/л, содержание ПАВ — с 1,1—2,9 до 0,002—0,05 мг/л; в очищенной воде БПКполн составляет менее 1 мг/л; РО^— Р не превышает 0,1 — 1, a NOif—N менее 2 мг/л. Уголь регенерируют в многоподовых печах.
Рис. 1. Схема адсорбционной доочистки с использованием активированного
Антрацита.
Потоки: I —сточная вода на очистку, II—регенерированный антрацит; III —активированный антрацит; IV— сточная вода на ионообменные фильтры; V — свежий антрацит на активацию; VI — водяной пар; VII — природный газ; VIII—дымовые газы; 1 — адсорбер; 2. 3 — печь соответственно регенерации и активации антрацита.
2.
В ЦНИИЭП инженерного оборудования разработана станция глубокой очистки биологически очищенных сточных вод пропускной способностью 100 тыс. мэ/сут с доведением концентрации поступающих сточных вод по БПКполн от 15 до 6 мг/л, взвешенных веществ от 15 до 3 мг/л и ПАВ от 2,5 до 0,5 мг/л. Сооружения глубокой очистки включают резервуары и фильтры (рис. 2)
Сточная вода после полной биологической очистки поступает в приемный резервуар, откуда погружными осевыми насосами подается в приемную камеру, а затем на каркасно-засыпные фильтры (КЗФ).
В Мосводоканалниипроекте разработана технологическая схема глубокой очистки смеси бытовых и производственных сточных вод (рис. 3). По этой схеме биологически очищенная вода после вторичных отстойников поступает на станцию глубокой очистки и проходит последовательно барабанные сетки, песчано-гравийные фильтры с восходящим потоком и резервуар пенного фракционирования, после чего доочищенная вода направляется на сооружения дезинфекции, а затем к потребителям для производственного водоснабжения либо сбрасывается в водоем.
На барабанных сетках задерживаются крупные хлопья взвешенных веществ, выносимых из вторичных отстойников. Пропускная способность барабанных сеток определяется по расчетному расходу сточных вод. Для предотвращения биологического обрастания сетки, а также для улучшения санитарных условий проведения профилактических и ремонтных работ предусмотрено облучение поверхности барабана с помощью бактерицидных ламп. Промывка барабанных сеток предусматривается от технического водопровода фильтрованной водой.
Рис. 2. Технологическая схема сооружений доочистки биологически очищенных сточных вод пропускной способностью 100 тыс. м3/сут I — приемный резервуар; II — приемная камера воды, направляемой на фильтрование; III—фильтр КЗФ; IV — приемная камера воды, направляемой на промывку; V — резервуар фильтрованной воды; VI— резервуар грязной промывной воды; VII, VIII. IX, X — насос для подачи соответственно промывной воды, воды на фильтрование, фильтрованной воды на промывку, для перекачки воды после промывки; 1— подача воды на доочистку; 2 — отвод воды в контактный резервуар после доочистки; 3— подача воды на фильтрование; 4 — подача воды на промывку-фильтров; 5 — подвод фильтрованной воды в резервуар; 6 — отвод воды после промывки; 7 — подача воздуха; 8 — опорожнение
Рис. 3 . Технологическая схема сооружений доочистки смеси бытовых и
производственных сточных вод.
I — здание фильтров; II — распределительная камера;III — резервуар пенного фракционирования; IV — резервуар чистой промывной воды; V — резервуар загрязненной промывной воды. Потоки: 1 — биологически очищенная сточная вода; 2— фильтрованная вода; 3— дочищенная сточная вода; 4, 5 — соответственно загрязненная и чистая промывная вода; 6 — техническая вода; 7 — воздух; в—пенный концентрат; 9 — опорожнение
Расход промывной воды 3 % от расчетной пропускной способности сетки, периодичность промывки 12 раз в сутки, продолжительность промывки 5 мин. Промывная вода отводится в резервуар загрязненной воды. Предусматривается дренаж камер барабанных сеток и каналов в резервуар загрязненной промывной воды. Для глубокой очистки сточных вод фильтрованием применяются песчано-гравийные фильтры с высотой загрузки 3 м. Скорость фильтрования в рабочем режиме 10—12 м/с.
Восстановление фильтрующей способности фильтров осуществляется с помощью водовоздушной промывки в три этапа: I этап — продувка воздухом в течение 1,5—2 мин с интенсивностью подачи воздуха 18— 20 л/(с-м2); II этап —
совместная водовоздушная промывка в течение 10—12 мин с интенсивностью подачи воздуха 18—20 л/(с-м2) и воды 3—3,5 л/(с-м2); III этап —промывка водой в течение 6—8 мин с интенсивностью 6—7 л/(с-м2). Расход воздуха составляет 0,94—1,05, а промывной воды—0,314—0,367 м3/с Фильтры промываются фильтрованной водой. Загрязненная промывная вода сбрасывается в резервуар и затем откачивается в головные сооружения станции биологической очистки.
3. Биологическая доочистка
Биологические пруды находят применение для очистки и глубокой очистки производственных сточных вод при наличии свободных земельных участков.
Пруды располагаются на водонепроницаемых или слабо- фильтрующих грунтах и размещаются во всех климатических районах, на Крайнем Севере они используются только в летнее время. Глубокая очистка сточных вод в прудах происходит за счет дополнительного продолжительного отстаивания, а также биологических процессов (в теплое время года). Пруды эксплуатируются на канализационных очистных сооружениях многих промышленных предприятий, а также городов Чернигова, Северодонецка, Новополоцка и др. Биологические пруды (рис. 4) устраиваются при БПКполн производственных сточных вод 150—400 мг/л. Они представляют собой земляное сооружение прямоугольной формы в плане с гидравлической глубиной при аэрации: искусственной 3 м и естественной 1 м.
Сточная вода в биологических прудах 1—3 аэрируется с помощью механических аэраторов типа АМПВ, а в прудах 4 и 5 принята естественная аэрация. Число ступеней очистки сточных вод при БПКполн=400 мг/л составляет 4, при БПКполн=250 мг/л—3, при БПКполн = 150 мг/л—2. Величина БПКполн воды после прудов должна составлять до 15 мг/л, а после глубокой очистки до 5—6 мг/л.
Очищенная в прудах вода смешивается с хлорной и поступает в контактную емкость, где дезинфицируется и может быть использована на производственные нужды.
Рис. 4. Аэрируемые биологические пруды для очистки и доочистки сточных вод пропускной способностью 1400 мэ/сут
Потоки: I — сточная вода, поступающая на I ступень очистки; II —то же. поступающая на II и III ступени очистки;III — сточная вода после биологической очистки; IV — то же, после доочистки; 1, 2, 3 — аэрируемый биологический пруд соответственно 1, II и III ступени; 4, 5 — биологический пруд соответственно I и II ступени с естественной аэрацией; 6— контактная емкость; 7 — аэраторы
4. Метод пенного фракционирования
Для глубокой очистки сточных вод от ПАВ, которые практически не задерживаются на песчаных фильтрах, применяют метод пенного фракционирования, являющийся наиболее перспективным. Этот метод эффективен для малоконцентрированных растворов (табл. 1) и сравнительно прост; процесс
автоматизирован. При барботаже воздухом сточной воды ПАВ адсорбируется на поверхности раздела фаз воздух — вода, понижая поверхностное натяжение. Увлекаемые поднимающимися воздушными пузырьками эти вещества способствуют образованию на поверхности воды слоя пены. По данным исследований НИИ КВОВ, для пенного фракционирования применяют мелкопузырчатые аэраторы — керамические фильтросные пластины.
Рис. 6. Резервуар для пенного фракционирования: 1-трубопровод фильтрованной воды; 2 — воздуховод; 3 — механическое устройство для сгона пены; 4 — трубопровод доочищенной сточной воды.
Резервуар для пенного фракционирования показан на рис.6. Основные параметры для расчета резервуара принимаются на основании исследований НИИ КВОВ: интенсивность барботажа 35—40 м3/(м2-ч); продолжительность барботажа 15—20 мин, рабочая глубина резервуара 3 м.
Резервуар проектируется в виде однокоридорного аэротенка шириной 9 м и состоит из трех секций. Габариты резервуара 21x27x3,6 м. Число резервуаров определяется по расчетному расходу сточной воды. В конце резервуара имеется канал шириной 1 м для сбора пены, в который она сгоняется скребковым механизмом. Объем пенного продукта составляет 3—8 % объема очищенной сточной воды. Пена в канале гасится технической водой, после чего обрабатывается одним из следующих способов. При наличии в составе станции аэрации сооружений механического обезвоживания и термосушки осадка обработку пенного концентрата целесообразно осуществлять путем подачи его в тракт обработки осадка перед механическим обезвоживанием. Другим способом обработки пенного концентрата является возвращение его в аэротенки для биохимического окисления.
Список литературы
1. Халтурина Т.И. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Методические указания к выполнению самостоятельной работы для студентов направления 270100 специальности 270112.62 «Водоснабжение и водоотведение»/Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова.– Красноярск, Сибирский фед ун-т, 2008.–120 с.
2. Лукиных А.А.Таблицы для гидравлического расчета канализационных труб и дюкеров по формуле акад. Н.И. Павловского: справочное пособие/ Н.А. Лукиных, А.А.Лукиных.– М.: ООО «ИД «БАСТЕТ , 2012.–384с.
3. СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02–84*. Введ. 01.01.2013. – М: Минрегион России, 2012. – 153 с.
4. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчёты: Учеб. пособие для вузов – М.: ООО «Бастет», 2008. – 304с.
|
Скачать 180.93 Kb.
