Спосіб очищення стічних вод

1. Спосіб очищення стічних вод, що включає подачу стічних вод у приймальну камеру, видалення великих механічних домішок на ґратах, збір та відокремлення піску в пісколовках, аерацію суміші з стічних вод та активного мулу, прояснення в прояснювачах-перегнивачах шляхом первинного відстоювання та відділення осаду, який потім подають у фільтрпрес для зневоднювання, біологічне окиснення фільтрату, який відрізняється тим, що після первинного відстоювання й прояснення стічних вод та відділення осаду його спочатку розміщують на мулових картах-майданчиках, для відстоювання та видалення частини відстояної води, а потім подають у фільтрпрес для зневоднювання, з одночасною подачею у фільтрпрес флокулянту C2 2 (19) 1 3 споруд, до роботи яких пред'являються усе більш високі вимоги щодо зниження концентрацій шкідливих речовин і дотримання нормативів граничнодопустимих скидів. Відомий найбільш близький до пропонованого спосіб очищення стічних вод (див. патент України №22649, МПК (2006) C02F1/52, C02F1/54, опубл, 17.03.1998р.), що включає подачу стічних вод у приймальну камеру, відділення великих механічних домішок на ґратах, збір та відокремлення піску в пісколовках, аерацію суміші з стічних вод та активного мулу, прояснення в прояснювачахперегнивачах шляхом відстоювання в первинних відстійниках та відділення осаду, який потім подають у фільтрпрес для зневоднювання, біологічне окиснення фільтрату. Недоліки цього способу наступні: - у зв'язку з тим, що активний мул подають у голову споруд - у приймальну камеру стічних вод, раніше сформовані пластівчасті скупчення активного мулу розбиваються на дрібні частки при проходженні пісколовок, - недостатня швидкість процесу седиментації зважених речовин і, як наслідок, більш низький ступінь очищення стічних вод від механічних домішок перед біологічним окисненням в аеротенках; - подача фільтрату після зневоднювання осаду безпосередньо в аеротенк створює нерівномірність концентрації забруднюючих речовин в спорудах, що негативно відтворюється на стані активного мулу; - біологічне окиснення фільтрату в окремих спорудах економічно недоцільне; - цей спосіб може бути застосований для використання на очисних спорудах, які приймають стоки зі значним розведенням господарськопобутовими стічними водами, але він непридатний для очищення стоків, переважна більшість яких має промислове походження, а саме містять до 70% стічні води шкіряного виробництва. В основу винаходу поставлене завдання такого вдосконалення способу очищення стічних вод, при якому за рахунок того, що надлишковий активний мул після вторинного відстоювання стічних вод й відділення осаду активного мулу та фільтрат після процесу зневоднення осаду стічних вод на фільтр-пресі, який містить органічний катіонний поліелектроліт, використовують як флокулянти і подачу їх здійснюють в лоток перед прояснювачами-перегнивачами, забезпечується прискорення процесу седиментації завислих речовин і, як наслідок, підвищення ступеня очищення стічних вод від механічних домішок, окрім цього, внаслідок того, що в аеротенках створюють концентрацію активного мулу від 2500мг/л до 4500мг/л, забезпечується максимальний ефект очищення стічних вод, за рахунок того, що після біологічного окиснення в аеротенку стічні води піддають знезараженню розчином 10-14%-ного гіпохлориту натрію додатково забезпечується коагуляція та седиментація дрібних завислих частинок активного мулу, який під гідростатичним тиском видаляється по муловому трубопроводу через відкриті засувки самоплином в резервуар сирого осаду, а звідти подається насосом в лоток перед прояснювачами 87736 4 перегнивачами, а за рахунок того, що при муловому індексі 280-300 перед подачею активний мул хлорують, забезпечується стабільний муловий індекс. Для вирішення цього завдання в способі очищення стічних вод, що включає подачу стічних вод у приймальну камеру, видалення великих механічних домішок на ґратах, збір та відокремлення піску в пісколовках, аерацію суміші з стічних вод та активного мулу, прояснення в прояснювачахперегнивачах шляхом первинного відстоювання та відділення осаду, який потім подають у фільтрпрес для зневоднювання, біологічне окиснення фільтрату, згідно з винаходом після первинного відстоювання та відділення осаду його спочатку розміщують на мулових картах-майданчиках, для відстоювання та видалення частини відстояної води, а потім подають у фільтрпрес для зневоднювання, з одночасною подачею у фільтрпрес флокулянта - катіонного поліелектроліта, потім відокремлений фільтрат, що містить залишкову концентрацію флокулянта - органічного катіонного поліелектроліта, подають в лоток перед прояснювачами-перегнивачами, де змішують з іншими стічними водами і проводять аерацію суміші з стічних вод та активного мулу з подальшим біологічним окисненням стічних вод в аеротенках, вторинним відстоюванням для відокремлення активного мулу І наступною подачею частини активного мулу (зворотного) в аеротенк та подачею другої частини активного мулу (надлишкового) в лоток перед прояснювачами-перегнивачами, після чого здійснюють знезараження стічних вод в контактних резервуарах і їхню доочистку в біоставках, оптимальним при цьому є, коли у лоток перед прояснювачамиперегнивачами після вторинного відстоювання подають надлишковий активний мул при концентрації 4500-5S00мг/л; до складу міських стічних вод, які надходять у приймальну камеру, входять стоки шкіряного виробництва; в аеротенках створюють концентрацію активного мулу від 2500 мг/л до 4500мг/л; знезаражування стічних вод після вторинного відстоювання в контактних резервуарах здійснюють розчином 10-14%-ного гіпохлориту натрію або хлором; при муловому індексі 280-300 перед подачею активний мул хлорують. У зв'язку з тим, що в лоток перед прояснювачами-перегнивачами, для повільного флокуляційного перемішування запропонована подача надлишкового активного мулу після вторинних відстійників і фільтрату після зневоднення осаду на фільтрпресі із флокулянтом - органічним катіонним поліелектролітом, як центрів утворення пластівчастих скупчень активного мулу, забезпечується поліпшення процесу коагуляції й седиментації завислих речовин. Перевага подачі надлишкового активного мулу після вторинних відстійників і фільтрату після фільтрпресу в лоток перед прояснювачами-перегнивачами в порівнянні з подачею їх у голову споруд - у приймальну камеру, полягає в ям, що при даному способі пластівчасті скупчення активного мулу не розбиваються при проходженні пісколовок, а, потрапляючи великими скупченнями безпосередньо в прояснювачіперегнивачі, сприяють прискоренню процесу се 5 диментації і якості очищення від зважених речовин. Основним методом знезараження стічних вод являється анаеробне бродіння під впливом гнилісних бактерій, які розщеплюють органічні речовини (жири, білки й вуглеводи) спочатку до кислот жирного ряду, а потім - до більш простих кінцевих продуктів: метану, вуглекислоти (діоксида вуглецю), частково - сірководню й аміаку. Сірководень, що виділився при розкладі білків, практично не виділяється в чистому вигляді, тому що в присутності аміаку легко зв’язується з присутніми іонами заліза в колоїдний сульфід заліза, що надає осаду після бродіння чорного кольору. Кінцевий продукт амоніфікації білкових речовин - аміак - зв'язується з вуглекислотою в карбонати і вуглекарбонати, які спричиняють високу лужність мулової води. При надходженні в прояснювачі-перегнивачі стоки здобувають чітко виражену пластівчасту структуру. Інтенсифікація гравітаційної коагуляції за рахунок дії флокулянта - органічного катіонного поліелектроліта забезпечує високий ступінь видалення зважених речовин, а мікроорганізми, що втримуються в активному мулі, здійснюють часткове окиснення розчинених органічних домішок ще до аеротенків. У зв'язку з тим, що у поданих на біологічні очисні споруди стічних водах міститься переважна більшість стоків шкіряного виробництва, у приймальній камері висока концентрація забруднюючих речовин, тому для забезпечення якості очищення концентрація активного мулу в аеротенках збільшена до 2500-4500мг/л. Специфічним показником для таких стоків є висока концентрація амонійного азоту, тому для ефективності очищення в аеротенках велике значення мають процеси нітрифікації, які ведуть мікроорганізми. Для життєдіяльності бактерій, що нітрифікують, - коловраток Callidina необхідно: - достатня кількість розчиненого кисню (1,52,5мг/л), що досягається за рахунок інтенсивної подачі повітря повітродувками ТВ-80-1.8; - збільшення часу контакту стічних вод з активним мулом за рахунок послідовного очищення в декількох секціях аеротенків; - достатній вміст амонійних солей, що досягається за рахунок стоків шкіряного виробництва. Циркуляційний активний мул являє собою складний біоценоз різних організмів. Активний мул має вигляд пластівців бурого кольору, які, в основному, складаються з бактеріальних клітин. Крім одноклітинних бактерій, в активному мулі розвиваються в невеликій кількості нитчасті бактерії, дріжджі й окремі нитки цвілевих грибів. Мікрофауна активного мулу представлена переважно одноклітинними найпростішими, але в ньому присутні також і більш складно організовані представники тваринного світу, наприклад, коловратки й круглі хробаки. З одноклітинних тварин розвиваються сарккодові (Arcella Centropxis) та різні види Інфузорій (Litonotus, Oxytrieha, Stylonythia, Aspidisca, Opercularia, Vorticella та Podophria, Tokophria). При надходженні на очисні споруди стічних вод, що містять токсичні речовини, єдиними мешканцями споруд часто залишаються лише бактерії. Вони не тільки більш стійкі до дії токсичних речовин, але й 87736 6 легше за інші живі організми адаптуються до використання нових джерел живлення. Витягаючи й перетворюючи токсичні сполуки, вони очищають від них стічну рідину і роблять її придатною для життя інших організмів. Кисень споживається мікроорганізмами в процесі дихання й витрачається клітками на ферментативне окиснення живильних речовин (асиміляція) і власні потреби кліток (ендогенне дихання). Процес відбувається в муловій суміші при контакті забруднень стічних вод, у складі яких переважають стічні води шкіряного виробництва, клітини активного мулу й розчинений кисень. При цьому відбувається руйнування органічних речовин виділеними мікроорганізмами ферментами та перехід більш простих сполук у клітини, де вони під дією спеціальних ферментів перетворюються в продукти процесу. Продуктами процесу є вуглекислота (окислений вуглець органічних забруднень), вода, інертна маса, екзотермічна енергія й нові клітини мікроорганізмів активного мулу. Таким чином, забруднення зі стічних вод переходять в активний мул і частково видаляються у вигляді вуглекислоти й води. Завдяки надходженню стічних вод, що складаються переважно (до 70%) зі стоків шкіряного виробництва з температурою 20-30°С, у спорудах постійно забезпечується оптимальна температура для життєдіяльності мікроорганізмів. При низьких температурах знижується швидкість процесу біологічного очищення, зменшується глибина очищення й погіршується процес флокуляції мікроорганізмів, що у свою чергу призводить до збільшення кількості мікроорганізмів, що виносяться зі стічними водами з вторинних відстійників. Зміна температури від 20 до 37°С призводить до збільшення швидкості біологічного окиснення в 2 рази, а зміна температури від 20 до 6°С сповільнює швидкість процесу приблизно в 2 рази. Зміна температури води викликає зміни розчинності кисню у воді. У теплу пору року, коли активність мікроорганізмів підсилюється, розчинність кисню знижується; у зимовий період спостерігається протилежна картина. У зв'язку із цим, для підтримки досить високої ефективності біологічного очищення, у теплу пору року необхідно робити більше інтенсивну аерацію, а в зимовий час - підтримувати більш високу концентрацію мікроорганізмів активного мулу в аеротенках, а також збільшувати тривалість аераційного періоду та по можливості підтримувати сприятливу для розвитку мікроорганізмів температуру. Таке очищення стічних вод дозволяє використовувати на комплексі біологічних очисних споруд замість технічної води стічні води після вторинних відстійників, що пройшли повну біологічну очистку. Приклад конкретної реалізації пропонованого способу очищення стічних вод. Здійснювали очищення стічних вод, до складу яких входять: 1. Господарсько-побутові стічні води, походження яких пов'язане з життєдіяльністю людини. Забруднення господарсько-побутових стічних вод органічні речовини рослинного й тваринного походження, а також неорганічні: пісок, глина, частки руди, шлаків, крейди, мінеральні солі, мінеральні масла й ін. Господарсько-побутові стічні води міс 7 тять різні мікроорганізми: бактерії, дріжджові й цвілеві грибки, дрібні водорості, яйця гельмінтів, віруси й ін. Вони є епідеміологічно небезпечними для людини й тварин, тому що у своєму складі поряд із сапрофітними містять і патогенні (хвороботворні) організми. 2. Промислові стічні води, що утворюються після використання їх на підприємствах шкіряного виробництва, сиркомбінату й ін. у процесі виробництва, а також від промивання апаратів, устаткування, прибирання приміщень. Основну частину до 70% стічних вод, що поступили на очищення, становили стоки шкіряного виробництва. Стічні води шкіряного виробництва містять наступні забруднення: сульфіди, сульфати, хлориди, азот амонійний, хром тривалентний, СПАВ й інші. Стічні води сиркомбинату містять фосфати, жири, ПАВ й інші органічні забруднення. Стічні води інших підприємств міста містять: залізо, хлориди, аміни, органічні й мінеральні забруднення, сульфати, ПАВ, жири. 3. Атмосферні або зливові води, які утворюються в результаті випадання атмосферних опадів, танення снігу, поливання вулиць, фонтанів і дренажів. Атмосферні води забруднені органічними й мінеральними речовинами, що втримуються в атмосфері, на предметах і ґрунті, з якими вони стикаються. Стічні води за допомогою насосів СД 160/45 подаються в приймальну камеру біологічних очисних споруд, потім на ґратах видаляються великі механічні домішки, збирається та відокремлюється пісок у пісколовках. Фільтрат відводиться по системі дренажних трубопроводів у резервуар біля мулової насосної станції, звідки подається насосом у лоток перед прояснювачами-перегнивачами. Прояснювач-перегнивая являє собою круглу комбіновану споруду, усередині якої концентрично розташований прояснювач з природною аерацією, зовні кільцеподібний простір, зайнятий перегнивачем, призначеним для бродіння осаду стічних вод, що поступають в прояснювач. При такій конструкції прояснювача тепло стічних вод, що прояснюються, використовується для обігріву осаду, що бродить. Здійснюється прояснення в прояснювачах-перегнивачах шляхом відстоювання в первинних відстійниках та відділяється осад, який спочатку розміщується на мулових картах-майданчиках, для відстоювання та видалення частини відстояної (дренажної) води, завдяки різниці рівней води (0,6м) у підводячому лотку й прояснювачі-перегнивачі відбувається ежекція атмосферного повітря (процес природної аерації) потоком стічних вод, що поступають у центральну трубу з утворенням водоповітряної суміші, яка з центральної труби падає на відбивальний щит камери флокуляції, призначеної для кращого розподілу рідини по всьому перерізу камери й запобігання скаламучення осаду водою, що спускається через центральну трубу. У камері флокуляції відбувається інтенсифікація процесу осідання: часткове окиснення органічних речовин, посилене утворення пластівчастих скупчень мулу, укрупнення частинок суспензії (зважених речовин), що втримуються в стічній рідині. В 87736 8 прояснювачі-перегнивачі стічна вода рухається зі швидкістю 0,8-1,5м/сек, при цьому механічні домішки різної гідравлічної величини займають різноманітні положення: одна частина швидко осідає на дно прояснювача, інша частина перебуває у завислому стані, третя – захоплюється нагору, і, зустрічаючи на своєму шляху зону води з масою завислих часток, так званий "завислий шар", зіштовхується з іншими частками, збільшуючись при цьому, що сприяє їх більш швидкому осіданню. Прояснена вода через край водозливу прояснювача переливається в периферійний лоток, потім по відвідному лотку надходить в аеротенк. Осад під гідростатичним тиском в 1,7м видаляється в муловий колодязь. Спливаючі на поверхню відстійної зони й камери флокуляції легкі речовини збираються в кишеню і по трубопроводу скидаються в перегнивачі. Осад з прояснювачів видаляється щодоби без припинення подачі стічних вод. Основним завданням обробки осадів є їхнє знешкодження. Потім у фільтрпрес для зневоднення по загальному трубопроводу подається осад і одночасно - флокулянт – катіонний поліелектроліт, який попередньо готується на станції приготування флокулянта та дозується дозуючим насосом з витратою 300г/м3 робочого 0,1%-ного розчину, а фільтрат після фільтрпреса, що містить флокулянт органічний катіонний поліелектроліт, подають в лоток перед прояснювачами, за рахунок чого досягається поліпшення роботи прояснювачівперегнивачів. При утворенні плівки на поверхні здійснюють перемішування осаду в перегнивачах. Для цього осад з нижньої зони перегнивачів по муловій трубі під гідростатичним тиском 1,5м випускають в муловий колодязь, потім самопливом у резервуар сирого осаду мулової насосної станції, звідки по напірному трубопроводу подають у верхню зону перегнивача. Для цієї мети використовують насос, що перекачує осад з прояснювача в перегнивач, потім подають відокремлений на фільтрпресі фільтрат, що містить органічний катіонний поліелектроліт, у лоток перед прояснювачами-перегнивачами, де при цьому відбувається природна аерація суміші з стічних вод та активного мулу за рахунок турбулентного втягнення атмосферного повітря. Біологічний метод очищення стічних вод заснований на здатності мікроорганізмів використовувати для живлення органічні речовини, що перебувають у стічних водах (органічні кислоти, спирт, білки, вуглеводи й ін.). Джерелом живлення організмів активного мулу служать забруднення стічних вод шкіряного виробництва, що мають у своєму складі всі життєво необхідні елементи і речовини для живлення активного мулу, такі як азот амонійних солей, що забезпечує процес нитрифікації-денітрифікації, мікроелементи, органічні речовини й ін. Завдяки значному вмісту стоків шкіряного виробництва, немає необхідності додатково додавати біогенні елементи у вигляді самостійних добавок, таких як суперфосфат та ін. Мікробне населення активного мулу досить різноманітне: воно складається з бактерій, що становлять основу пластівців активного мулу, а також найпростіших, які служать показниками роботи аеротенка. Бактерії, що становлять основну 9 87736 частину активного мулу в спорудах, адаптовані до надходження стічних вод з переважним вмістом стоків шкіряного виробництва. В аеротенках постійно присутні й служать індикаторними організмами сіркобактерії. Вони отримують енергію, окисляючи сірководень до сірки й далі, до сульфатів. При наявності вільного розчиненого кисню утворення сірководню в аеротенках не відбувається. Потім суміш відстоюють у вторинних відстійниках з наступною подачею частини активного мулу (зворотного) в аеротенк і відокремленням надлишкового активного мулу і подачею його при концентрації 4500 - 5500 мг/л у лоток перед прояснювачами-перегнивачами. З лотка після вторинних відстійників відбирають у резервуар технічної води необхідну кількість очищених стічних вод для технологічних потреб. Осілий на дно відстійників активний мул випускають по мулових трубах через відкриті засувки в колодязях по самопливному трубопроводу в резервуар активного мулу, звідки перекачують в чашу зворотного мулу. Надлишковий активний мул періодично скидали через колодязі із засувками по трубопроводах у лотки перед прояснювачами-перегнивачами або на мулові карти. Причому 1-2 рази на рік перед подачею активного мулу в аеротенк активний мул при муловому індексі 280-300 хлорують для відновлення працездатності «розпухлого» активного мулу і до відновлення його на рівні 55-65. Циркуляція водномулової суміші забезпечується за рахунок безперервного повернення активного мулу із вторинних відстійників у камеру зворотного мулу (КЗМ) перед Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 10 аеротенком. Аерацію отриманої суміші здійснювали в аеротенках, куди зворотній активний мул подавали для створення концентрації 2500мг/л4500мг/л. Для аерації суміші в аеротенках використовуються пористі полімерні аераційні труби. Для оптимізації процесу культивування мікроорганізмів подачу повітря в аераційні труби по мірі руху суміші стічної води й активного мулу по аеротенку з першого в останній коридор поступово зменшували до 20% регулюванням запірної арматури. Для очищення стічних вод в аеротенку культивується ряд мікроорганізмів, найпоширеніші з них - Vorticella, Aspidisca, Opercularia, Arcella, коловертки Callidina. Сіркобактерії служать як індикаторні організми. Після аерації проводили знезаражування стічних вод у контактних резервуарах розчином 10-14%-ного гіпохлориту натрію (або хлором з концентрацією 3-4,5мг/л), під час чого відбувається процес додаткової коагуляції та седиментації дрібних зважених частинок активного мулу, який під гідростатичним тиском видаляється по муловому трубопроводу самопливом через відкриті засувки в резервуар сирого осаду, звідки потім подається насосом в лоток перед прояснювачамиперегнивачами. Очищені й знезаражені стічні води після контактних резервуарів по лотках самопливом надходять у камеру скидання стічних вод, і потім транспортуються на доочищення в біологічні ставки (штучні спорудження), у яких відбувається природне доочищення стічних вод за принципом самоочищення водойм. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601