Электрохимическая очистка хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод
| Вид материала | Документы |
- Технологическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод г. Кыштыма, 49.54kb.
- Методы очистки сточных вод, 28.89kb.
- Механическая очистка, 10.19kb.
- Вопросы к зачету по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод» для специальности, 19.74kb.
- Опросный лист очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод, 65.58kb.
- Рабочая программа по курсу "Очистка городских сточных вод", 207.77kb.
- Разработка комбинированной технологии очистки хозяйственно-бытовых сточных вод для, 309.18kb.
- Очистка сточных вод, 34.57kb.
- Инновационные технологии анаэробного сбраживания в системе обращения с органическими, 714.27kb.
- 1. общие положения, 656.8kb.
Электрохимическая очистка хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод.
С.А. Майоров, Ю.А. Седов, Ю.А. Парахин
Экология и безопасность в техносфере. Материалы Всесоюзной Научно-технической Интернет конференции. Октябрь-декабрь 2008 г. с. 88-90.
Работа относится к области экологии и может быть использована для очистки водных стоков от взвешенных частиц, микрофлоры, органических и неорганических включений, а также очистки стоков животноводческих комплексов, мясо- птицеперерабатывающих производств и хозяйственно-бытовых сточных вод.
Основные источники загрязнения хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод - механические включения, жиры, белки, поверхностно-активные вещества, мочевина, углеводы, клетчатка, болезнетворные микроорганизмы и прочие продукты перерабатывающих производств и жизнедеятельности человека, содержащие и другие многочисленные соединения органической и неорганической природы.
Известны способы очистки фекально-бытовых, хозяйственно-бытовых и других загрязненных сточных вод и стоков микробиологическими, реагентными, физико-химическими, электрохимическими и комбинированными методами.
Микробиологические методы наиболее экологичны, но громоздки в аппаратном оформлении и не обеспечивают полной очистки стоков по тяжелым металлам, сульфатам, хлоридам, нитратам, фосфатам и другим анионам кислот. Сорбционная емкость активного ила по основной группе тяжелых металлов не превышает 80%, а по отдельным металлам – 60%. От 20 % до 40% высокотоксичных металлов в виде солей неизбежно поступают в водоносные горизонты и ,затем, в организм человека.
Реагентные, физико-химические, электрохимические методы хорошо уничтожают микрофлору, снижают концентрацию солей тяжелых металлов, но не снижают солевой нагрузки по щелочным и щелочно-земельным металлам в стоках, сбрасываемых в природные водоемы, например, способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных стоков, в котором стоки подвергаются электрокоагуляции в электролизере с растворимыми алюминиевыми электродами и электроокислению на том же электролизере и флотации (см. патент РФ N 2047569, 1995 г). Недостатком этого способа является то, что он не снижает солевой нагрузки по щелочным, щелочно-земельным металлам и аммонийным солям.
Другой способ очистки стоков электрокоагуляцией, напорной флотацией, электрофлотацией, фильтрацией через активированных уголь, возвращением части потока (5-10%), насыщенного воздухом, на напорный флотатор и электрокоагулятор, а пеношламов – в усреднитель стоков (см. патент РФ N 2087423, 1997 г.).
Недостаток этого способа: - он включает в себя избыточные технологические операции; - не обеспечивают требуемой степени очистки водных потоков от солей щелочных и щелочно-земельных металлов и минимизации энергетических затрат.
Целью данной работы является разработка способа, обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод при снижении капитальных и эксплуатационных затрат.
Поставленная цель достигается комбинированным использованием для очистки сточных вод механических, физико-химических, химических, электрохимических методов.
Предлагаемый способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных предусматривает усреднение потока, механическую очистку, электрокоагуляцию, фильтрацию. Перед электрокоагуляцией усредненный поток насыщают кислородом воздуха до значений 2-4 мг/л, обрабатывают реагентным коагулянтом и флокулянтом, а после электрокоагуляции осветляют и фильтруют через инертные, сорбционные и хемосорбционные материалы в указанной последовательности.
Способ осуществляется следующим образом.
Загрязненные сточные воды с рН 8-9 подают по подводящему коллектору в приемный резервуар, где происходит отделение крупных взвешенных частиц и песка.
Далее водный поток с плавающими примесями подают через механизированную решетку с прозорами между собирающими пластинами шириной 3 мм в усреднительный (буферный) резервуар с целью выравнивания подачи сточной воды на систему очистки.
В усреднительный резервуар подают воздух от компрессора или воздуходувки, который распределяется по днищу секции по системе перфорированных труб. Подачу воздуха (диспергацию) в секции усреднительного резервуара производят с целью предотвращения застаивания и загнивания сточной воды.
Сточную воду откачивают насосом из усреднительного резервуара и подают в эжектор и далее - в камеру хлопьеобразования и через эжектор туда же подают раствор коагулянта марки ОХА (оксихлорид алюминия). Гидрохлорид алюминия гидролизуется в воде до гидроксида алюминия, хлопья которого собирают на свою поверхность мелкодисперсные взвеси, жиры, масла, спавы и коллоидные частицы.
Основное назначение эжектора – поддерживание уровня газонасыщения потока кислорода воздуха в пределах 2-4 мг/л, а также интенсивное перемешивание коагулянта ОХА с водой.
Непосредственно перед камерой хлопьеобразования в трубу производят дозированную подачу водного раствора флокулянта марки «Праестол». Флокулянт в камере хлопьеобразования укрупняет скоагулированные частицы до требуемой гидравлической крупности. Удаляют скоагулированные примеси (до 95% всех взвешенных частиц) методом осаждения в отстойнике. Принцип действия первичного отстойника основан на удалении взвешенных частиц путем сбора осадка из отстойной части аппарата, а также скребковым механизмом, которыми оборудованы первичные отстойники.
Из отстойника водный поток, насыщенный кислородом воздуха, направляют в электрокоагулятор для очистки его от тяжелых металлов, органических соединений и микрофлоры.
Электрокоагулятор представляет собой электролизер с растворимыми железными электродами.
В случае, если рН сточной воды ниже 8, то для повышения эффективности очистки воду подщелачивают до значения рН 8-9 (в среднем 8,5). Для подщелачивания используют 3-5 % раствор щелочи (NaOН).
После обработки воды в электрокоагуляторе пульпу со взвешенными хлопьевидными частицами продуктов коагуляции направляют в осветлитель непрерывного действия и далее в блок-фильтр грубой и тонкой очистки.
В осветлителе продукты коагуляции удаляют через контактную среду в виде слоя взвешенного осадка.
Блок-фильтр грубой и тонкой очистки представляет собой компактную установку пакетного типа с набором инертных и сорбционных фильтрующих материалов, где очищаемый водный поток последовательно направляют через два пеностирольных фильтра с плавающей загрузкой, один из которых работает по прямоточной, а другой – по противоточной схеме фильтрации. Далее воду направляют на сорбционный фильтр из керамзита или цеолита, фильтр из нетканого материала и фильтр с угольной загрузкой.
Загрузку угольного фильтра выбирают из расчета полного удаления (сорбирования) органических соединений, специфических для данного вида стоков. Рекомендуется технологией использование в фильтрах сорбционно-активных углеродных волокнистых материалов типа УВИС.
Окончательную доочистку водного потока до норм сброса воды в открытые водоемы рыбохозяйственной зоны производят на хемосорбционных, ионообменных (катионитовых и анионитовых) фильтрах, позволяющих удалить из воды избыточную солевую нагрузку по щелочным, щелочно-земельным металлам и солям аммония.
Степень очистки водных стоков от взвесей, микрофлоры, органических и неорганических загрязнений 99,9 %. Производительность рабочей установки 5-50 м3/час.
Насыщение водного потока кислородом воздуха усиливает деструктирующую способность электрокоагулятора, так как к электрохимическому окислительно-восстановительному процессу электролиза подключается активированная форма кислорода – «возбужденный» кислород (О2*), который редуцируется из молекулярного кислорода (О20) в электрическом поле межэлектродного пространства электролизера.
Повышенная концентрация активных форм кислорода в межэлектродном пространстве не только повышает скорость деструкции органических загрязнителей, но и скорость окисления ионов железа ( II ) в ионы железа (III) – коагулянта, что ускоряет и процесс коагуляции.
Насыщение водного потока кислородом воздуха позволяет отказаться от напорного флотатора и электрофлотатора.
Предложенный способ очистки хозяйственно-бытовых и промфекальных сточных вод позволяет снизить уровень загрязнений водных стоков до норм сброса в открытые водоемы рыбохозяйственного назначения.
Использование заявляемого способа позволяет достичь следующего технического результата.
Подача воздуха (дисперсия) на днище секции устройства не допускает застаивания и загнивания сточной воды, снижает показатель БПК в десятки раз.
Обеспечение оптимального уровня газонасыщения потока кислорода воздуха в пределах 2-4 мг/л повышает эффективность и степень очистки стоков воды, а также способствует интенсивному перемешиванию коагулянта ОХА с водой и ускорению процесса.
Предложенное техническое решение может быть использовано в области экологии для очистки сточных вод. Оно позволяет повысить степень очистки сточных вод с понижением капитальных и эксплуатационных затрат.