Спосіб комплексної переробки дренажних вод звалищ твердих побутових відходів

1. Спосіб комплексної переробки дренажних вод звалищ твердих побутових відходів, що включає електрохімічну обробку води, баромембранну обробку з використанням зворотного осмосу, термообробку концентрату зворотного осмосу з виділенням солі на утилізацію, який відрізняється тим, що електрохімічну обробку дренажних вод здійснюють гальванокоагуляцією, відокремлюють одержаний шлам і воду додатково піддають реа C2 2 (19) 1 3 75838 4 гуляцію, флотацію, адсорбцію, окислювальні, біовідділення мулової суміші та нанофільтрацією для логічні та баромембранні методи [1, С. 158]. доочищення від органічних продуктів біологічної Застосування баромембранних методів очидеструкції первісних забруднень. Концентрат зі щення найбільш перспективні для полігонів, які стадії нанофільтрації очищають на адсорбційному будуються. На відміну від традиційних способів, ступені з термічною регенерацією активованого вони дозволяють вилучати майже усі складові стівугілля та повертають на операцію біологічного чних вод - неорганічні, органічні та біологічні як у очищення. завислому, так і в колоїдному чи розчинному стані, Як витікає з технічної суті відомого способа [4], бактерії, віруси, в тому числі й такі, котрі звичайно недоліками останнього є: неможливо вилучити за допомогою інших проценедостатньо повна переробка дренажної води, сів. Важливою їх перевагою є простота конструкції що пов’язане з проблемою утилізації активного установок, які складаються з двох основних елемулу; ментів: мембранних модулів і насосного обладнедостатня ефективність вилучення міненання [С. Yanagi, C. Mori. Advanced reverse ральних солей, катіонів важких металів та амонійosmosis process with automatic sponge ball cleaning ного азоту, який в дренажних водах звалищ присуfor the reclamation of municipal sewage // тній в основному у вигляді комплексів з Desalination, 1980. - v. 32, No. 1-3. - P. 391-398] [2]. органічними речовинами, що не виводяться з сисРазом із тим, ефективність і економічність батеми за допомогою біологічної обробки; ромембранних процесів визначається адекватною велики займані площі. попередньою підготовкою очищуваної води, що Найбільш близьким аналогом до винаходу за запобігає забрудненню мембран [Ф.Н. Карелин. технічною суттю та результатом, що досягається, Обессоливание воды обратным осмосом. - М.: є спосіб комплексного очищення дренажних вод Стройиздат, 1988. - 208 с., С. 56-60] [3]. Тому базвалищ (полігонів) твердих побутових відходів ромембранні методи очищення дренажних вод [Патент Российской Федерации № 2207987, МПК 7 звалищ ТПВ необхідно поєднувати з різними меС02F9|10/ /(С02С02F9|10, опубл. 10.07.2003, Бюл. тодами попереднього очищення, а також їх різни№ 19] [5]. ми комбінаціями. Спосіб реалізується таким чином. Відомий спосіб очищення дренажних вод зваВ якості оброблювальгої води використовують лищ ТПВ за допомогою комбінації біологічного дренажну воду полігону ТПВ с. Розлукіне Володиочищення з ультра- і нанофільтрацією [Н. Ringe. мирської області. У таблиці 1 наведені дані з якісSchalk Ingeborg // Korrespond. Abwasser, 1999. - v. ного та кількісного складу вихідної дренажної води 46, No. 8. - P. 1253-1258] [4]. Згідно з цим спосо(стовпець 1), а також - після її очищення (стовпець бом, дренажна вода звалища піддається обробці 2). Зазначені дані наведені в описі способу [5, у біологічним методом із використанням активного таблиці 4, С. 29-30]. мулу, потім послідовно ультрафільтрацією для Таблиця 1 Показник Водневий показник Хімічне споживання кисню, мг О2/дм3 Кольоровість, град Хлориди, мг/дм3 Амоній, мг/дм3 Кальцій, мг/дм3 Магній, мг/дм3 Залізо загальне, мг/дм3 Сумарна кількість кольорових і важких металів, мг/дм3 Визначено у воді вихідна дренажна вода після обробки за вода способом [5] 1 2 7,3 6,6 4000 28 1650 0 1040 17 348 1,8 380 5 120 2 612 0 Дренажну воду звалища спочатку піддають електрохімічній обробці для вилучення забруднюючих домішок і амонійного азоту при щільності струму 10-15А/дм2 протягом 8-20хв. При цьому відбувається знезараження води активним хлором, який виділяється при електролізі. Потім здійснюють двоступеневу механічну фільтрацію, а одержаний фільтрат направляють на баромембранну обробку з використанням зворотного осмосу. Пермеат після зворотного осмосу доочищають на сорбенті та зливають на рельєф 6.68 сліди Ефективність очищення, % 3 99,3 100,0 98,0 99,8 98,4 98,3 100,0 >97,0-99,9 місцевості, одержаний концентрат у кількості 35 мас. % повертають у тіло полігону, а частину, що залишилася (не менш 65%) подають у випаровувач і кристалізатор, звідки сіль, що утворилася, відводять на утилізацію. Слід відмітити, що в описі відсутні відомості про утилізацію шламу після електрохімічної обробки, тобто спосіб не забезпечує комплексну переробку дренажної води звалища. Також слід відмітити, що відомий спосіб [5] передбачає подачу на стадію мембранної обро 5 75838 6 бки води з дуже високим вмістом органічних репустима концентрація амонійного азоту в очищечовин, наприклад, зі значенням ХСК 2 600мг них стічних водах при скиданні в систему каналіО2/дм2 [5, Таблиця 4 С. 29-30]. З практичного дозації не повинна перевищувати 20мг/дм3. свіду експлуатації мембранної установки фірми Відомо, що в дренажних водах «молодих» Pall-Rohem, на звалищі ТПВ у с. Великі Дмитрозвалищ амонійний азот міститься в значно більвичі бачимо, що подача такої води на мембрани ших кількостях, ніж у тих, які давно використовупотребує їх частої промивки та більших витрат ють [1, С. 150-151]. Це підтверджується нашими промивного розчину, а іноді й заміни мембран, даними по вмісту амонію в дренажних водах діюоскільки утворення відкладень веде до зменшенчого полігону в с. Великі Дмитровичі Київської ня як продуктивності, так і солезатримування [3, області, що коливається від 1440 до 3080г/дм3. C. 56]. В описі способу [5] наведені дані з очищення З приведених даних способу [5] також видно, від амонію тільки при його вмісті в вихідній воді в що досягається висока ефективність очищення як кількості 348мг/дм3 (таблиця 2, приклад 1). за органічною складовою, що характеризується Нами був відтворений режим обробки стічної хімічним споживанням кисню (ХСК) [Ю.Ю. Лурье. води звалища ТПВ у с. Великі Дмитровичі з вмісАналитическая химия промышленных сточных том амонійного азоту 1440-3080мг/дм3 і органічвод. М.: Химия, 1984. - 448 с., С. 73-77] [6], так і них речовин, який характеризується показниками за неорганічними компонентами, в тому числі і за ХСК, що дорівнюють 2343-5010мг О2/дм3. амонійним азотом (таблиця 1, стовпець 3). При відтворенні режиму обробки за способом Відомо, що амонійний азот включений до ря[5] була виключена стадія доочищення води на ду основних показників при оцінці ступеня очисорбенті після зворотного осмосу, оскільки в опищення стічних вод [Очистка производственных сі способу [5] не розкритий склад сорбенту, і, як сточных вод / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М., витікає з наведених даних, він практично не Ласков и др. М.: Стройиздат, 1985. -335с., С.220впливає на видалення амонійного азоту після 221] [7]. Згідно вимогам [Правила приймання стізворотного осмосу - після зворотного осмосу його чних вод підприємств у систему каналізації м. вміст складає 2,0мг/дм3, тоді як після доочищенКиєва (Розпорядження Київської міської адміністня на сорбенті - 1,8 [5, таблиця 4]. Одержані дані рації від 18.06.2003 року № 1073, С. 10)] [8], донаведені в таблиці 2 (приклади 2, 3). Таблиця 2 № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 3 Вміст амонію, мг/дм вихідна дренажна вода полігону ТПВ після обробки 348 1,8 [5, таблиця 4, С.29-30] 1440 34,5 за способом [5] 3080 53,8 1440 2,2 за запропонованим способом 3080 15,4 Дані таблиці 2 показують, що реалізація відомого способу [5] не дозволяє досягнути необхідної для скиду в каналізацію глибини очищення від амонію при його підвищеному вмісті - його залишкова концентрація в 1,7-2,7 разів перевищує допустиму. Таким чином, недоліками відомого способу очищення дренажних вод звалищ ТПВ [5] є: реалізація відомого способу не забезпечує комплексної переробки дренажних вод, оскільки відсутня утилізація шламу після електрохімічної обробки, а також 35% концентрату після стадії зворотного осмосу повертається в тіло полігону, що приводить до додаткового забруднення його дренажних вод; невеликий ресурс ефективної роботи мембрани, що потребує частої промивки чи заміни мембрани за рахунок того, що основне навантаження з очищення води від органічних речовин приходиться на мембрани. вторинне забруднення оброблювальної дренажної води хлорорганічними сполуками, що утворюються при виділенні активного хлору в процесі електрохімічної обробки, що мають канцерогенні властивості [Химия промышленных Ефективність очищення, % 99,5 97,6 98,2 99,8 99,5 сточных вод /Под ред. А. Рубина. - М.: Химия, 1988. - 360 с. ,С. 134-145] [9]; необхідність дехлорування води для попередження пошкодження поліамідних мембран "вільним" хлором [3, С. 55]; недостатньо високий ступінь очищення від амонійного азоту при великому його вмісті в стічній воді, що не дозволяє скидати його в каналізацію; значні витрати електроенергії на стадії електрохімічної попередньої підготовки; Задачею, на вирішення якої направлений винахід, є: забезпечення комплексної переробки дренажних вод за рахунок одержання води з високим ступенем очищення від шкідливих органічних речовин і амонійного азоту, утилізації шламів після коагуляції та переробки всього об'єму концентрату, що утворюється після зворотного осмосу, завдяки чому виключається вторинне забруднення полігону; виключення вторинного забруднення оброблювальної стічної води хлорорганічними сполуками за рахунок проведення електрообробки без виділення хлору, а також виключення стадії де 7 75838 8 хлорування дренажної води перед подачею на Таким чином, сукупність суттєвих ознак заявмембрани; ляемого способу комплексного очищення дреназбільшення ресурсу роботи мембран за ражних вод звалищ твердих побутових відходів є хунок підвищення глибини очищення від органічнеобхідною та достатньою для досягнення заних речовин перед мембранною обробкою; безпечуваних винаходом результатів: зниження витрат електроенергії. технологічного - досягається повна утилізація Зазначений результат досягається за рахувідходів усіх стадій обробки дренажних вод званок використання в заявляемому способі поєдлища, а також спрощення технології нання гальванокоагуляції, реагентної коагуляції технічного - високий ступінь очищення від орта обробки води піролюзитом при заявляємій ганічних речовин й амонійного азоту; послідовності операцій, що дозволяє направити енергетичного - значне зниження витрат елена мембранну обробку стічну воду з достатньо ктроенергії на стадії електрохімічної обробки; низьким вмістом органічних речовин, а також за екологічного - виключення вторинного забрурахунок утилізації шламів після коагуляції та педнення очищуваної води токсичними хлорорганіреробки всього об'єму концентрату, що утворючними сполуками, а також полігону концентратом. ється після зворотного осмосу. Спосіб реалізується згідно технологічній схеДля вирішення поставленої задачі запропомі, наведеній на фіг. нований спосіб комплексної переробки дренажТехнологічна схема складається з насоса для них вод звалищ твердих побутових відходів, який подачі дренажної води (1) в гальванокоагулятор включає електрохімічну обробку води, баромем(2), відстійника для води, обробленої гальванобранну обробку з використанням зворотного оскоагуляцією (3), фільтр-преса (4), насоса для мосу, термообробку концентрату зворотного осподачі води на реагентну коагуляцію (5), ємності мосу з виділенням солі на утилізацію, в якому, для розчину коагулянту (6), реактора реагентної згідно винаходу, електрохімічну обробку дренажкоагуляції (7), відстійника для води, обробленої них вод здійснюють гальванокоагуляцією, відореагентною коагуляцією (8), насоса для подачі кремлюють одержаний шлам і воду додатково води на піролюзитне доочищення (9), колонки з піддають реагентній коагуляції сульфатом заліза піролюзитною загрузкою (10), мікрофільтра (11), (III), відокремлюють шлам і воду фільтрують крізь насоса для подачі води на нанофільтраційну обпіролюзитну загрузку, баромембранну обробку робку (12), нанофільтраційного модуля (13), наводи здійснюють у дві стадії з використанням на соса для подачі води на зворотньоосмотичне першій стадії нанофільтрації, а на другій стадії доочищення та знесолення (14), зворотньоосмозворотного осмосу, і воду подають у систему мітичного блока (15), апарата із занурювальним ської каналізації, зневоджений шлам гальванокопальником (16). агуляції використовують у металургійному виробОбробці піддають дренажну воду складу, що ництві, одержану при зневодженні воду подають наведений у таблиці 3, стовпець 1. на реагентну коагуляцію, одержаний при реагенВихідну воду за допомогою насоса (1) податній коагуляції шлам використовують у металурють у гальванокоагулятор (2), який являє собою гійному виробництві, а воду зневодження подаобертовий барабан, завантажений залізною ють на піролюзитне доочищення, концентрат стружкою та коксом у співвідношенні 2:1, електнанофільтрації подають на гальванокоагуляцію. рохімічна взаємодія яких приводить до утворення При цьому гальванокоагуляцію здійснюють проактивного залізного коагулянту. Процес гальватягом 15-60 хв., сульфат заліза (III) використовунокоагуляційного очищення проводять протягом ють в кількості 2-4,5г/дм3 при рН середовища 6,515 хв. при кутовій швидкості барабану 2об/хв. На 8,0, термообробку концентрату стадії зворотного цій стадії відбувається часткове вилучення амоосмосу здійснюють в апараті із занурювальним нійних (33%) і органічних сполук (44%), знижуєтьпальником. ся також вміст іонів кальцію та магнію, загальний Нами запропонована комплексна переробка вміст заліза та сумарна кількість іонів важких і дренажних вод звалищ ТПВ, висококонцентровакольорових металів (таблиця 3, стовпець 2). них за органічними речовинами й амонійним азоОброблена в гальванокоагуляторі вода надтом, при реалізації якого послідовна обробка гаходить у відстійник (3), і після відстоювання освільвано- і реагентною коагуляцією та піролюзитом тлену воду насосом (4) подають в реактор реагедає можливість очистити оброблювану воду від нтної коагуляції (5). Шлам із відстійника (3) органічних речовин до вмісту, що дозволяє мемподають на фільтр-прес (6) для зневоднення. бранам ефективно вилучати амонійний азот, який Воду зневоднення подають у реактор реагентної міститься в значних кількостях (до норм на скикоагуляції (5), а зневоднений шлам - у металурдання у каналізацію). Заявляема комплексна пегійне виробництво. реробка забезпечує переробку концентрату наРеагентну коагуляцію здійснюють при рН 6,5 нофільтрації в процесі гальванокоагуляції, розчином сульфату заліза (III), який дозують з концентрату зворотного осмосу в процесі термоємності (7) в кількості 2г/дм3. На цій стадії відбуобробки, а зневоджених шламів після гальвановається подальше значне снижения (на 58%) та реагентної коагуляції в виробництві сталі. Завмісту органічних речовин в очищуваній воді, а міна електрохімічної обробки гальванокоагулятакож більш, ніж на 75% - загального вмісту заліційною дозволяє запобігти великих витрат електза (таблиця 3, стовпець 3). роенергії, яка в цьому випадку витрачається Оброблена реагентною коагуляцією вода натільки на роботу мотора, що обертає барабан дходить у відстійник (8), і після відстоювання гальванокоагулятора. освітлена вода насосом (9) подається в колонку з 9 75838 10 піролюзитною загрузкою (10), а шлам для зневоПісля піролюзитного очищення вода крізь мідження подається на фільтрпрес (6). Вода знекрофільтр із поліпропіленовим картриджем (11) воднення подається в колонку з піролюзитною насосом (12) подається на нанофільтраційний загрузкою (10), а зневоднений шлам використомодуль (13) із поліамідною мембраною ОПМН-П вують у металургійному виробництві. (виробництво НТЦ "Владіпор", м. Володимир, У колонці з піролюзитною загрузкою (викориРосія). Показники води після нанофільтраційного станий піролюзит марки Pyrolox, виробництво очищення наведені в таблиці 3, стовпець 5. компанії Clack Corporation, США) вода очищуєтьОброблену на нанофільтраційному модулі ся від органічних забруднень ще на 59%, сумарводу насосом (14) подають для подальшого очиний вміст іонів важких і кольорових металів змещення та знесолення на зворотноосмотичну ншується майже вдвічі, загальний вміст заліза установку (15), а одержаний після нанофільтрації досягає слідових кількостей (