установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов

Формула изобретения

1. Установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, содержащая камеру отдувки аммиака, аппарат корректировки рН, блок электролитической обработки, блок фильтрования и блок биологической очистки, отличающаяся тем, что блок электролитической обработки установлен после блока биологической очистки, установка дополнительно оборудована блоком предочистки, установленным между камерой отдувки аммиака и аппаратом корректировки рН, блок фильтрования и блок предочистки содержат реактор-смеситель, вакуум-фильтр и устройство для диспергирования сорбента, при этом вакуум-фильтр соединен системой транспортирования осадка с устройством для диспергирования сорбента, а устройство для диспергирования сорбента соединено системой транспортирования сорбента с ректором-смесителем, причем устройство для диспергирования сорбента блока фильтрования дополнительно соединено системой транспортирования сорбента с реактором-смесителем блока предочистки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что перед камерой отдувки аммиака установлен дополнительный аппарат корректировки рН.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок биологической очистки содержит биосорбер с тонкослойным отстойником.

4. Установка по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что блок электролитической обработки выполнен в виде электролизера.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к очистке сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Известна установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, описанная в способе очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов (Патент Российской Федерации № 2104962, МПК⁶ C02F 1/463, C02F 1/52, опубл. 20.02.98), содержащая накопитель-усреднитель, смеситель, электролизер, отстойник и аппарат доочистки. Согласно предложенной схеме в установке происходит усреднение сточных вод, смешивание с пылевидным коксом и гальванокоагуляция с электросепарацией, а доочистка осуществляется путем барботирования воды газами-окислителями, при этом на стадии усреднения происходит предочистка обрабатываемой воды путем контакта с отделенным тонкодисперсным осадком, который используется до исчерпания его сорбционных свойств.

К недостаткам такой установки можно отнести низкую степень очистки сточных вод, обусловленную отсутствием на конечном этапе очистки такой технологической операции, как фильтрование. Отсутствие фильтрования в рассматриваемом аналоге не позволяет обеспечить на выходе из установки высокий уровень очистки воды. Кроме того, использование на стадии предочистки сорбента, полностью потерявшего свою активность, также приводит к снижению эффективности очистки сточных вод, а отсутствие биологической очистки приводит к значительному расходу активной загрузки для удаления тех загрязнений, которые целесообразнее удалять биологическими методами.

Известна установка для очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов (Патент Российской Федерации № 2207987, МПК⁷ C02F 9/10, C02F 1/04, опубл. 10.07.03), содержащая отстойник, блок электролитической обработки, блок фильтрования, блок дехлорирования, блок мембранного обратноосмотического разделения с направлением пермеата в блок сорбционной доочистки, а концентрата в блок деконцентрирования.

К недостаткам такой установки можно отнести сложность эксплуатации и высокую стоимость очистки. Кроме того, в установке не предусматривается биологическая очистка, что обуславливает необходимость использования для очистки от органических загрязнений других методов подготовки воды для обратного осмоса, в частности хлорирования с добавлением в воду хлористого натрия для увеличения содержания в воде Cl-иона, а наличие в очищенной воде значительного количества органических веществ, которые могли бы быть удалены средствами биологической очистки, приводит к повышению концентрации растворимых веществ в воде и снижению производительности установки по фильтрату.

Наиболее близким к заявляемой установке по технической сущности и достигаемому результату является устройство для глубокой очистки высококонцентрированных сточных вод, описанное в способе глубокой очистки высококонцентрированных сточных вод и устройстве для его осуществления (Патент Российской Федерации № 2099294, C02F 9/00, C02F 1/32, опубл. 20.12.97), содержащее последовательно соединенные камеру отдувки аммиака, аппарат корректировки рН, блок электролитической обработки, блок фильтрования, блок ультрафиолетовой обработки и блок биологической очистки. Блок электролитической обработки содержит электрокоагулятор и электрофлотатор. Блок фильтрования содержит фильтр с минеральной загрузкой, обеспечивающий наряду с фильтрованием и повышение рН раствора. Блок биологической очистки включает аэробные и анаэробные установки и биопруд.

К недостаткам такого устройства можно отнести недостаточную очистку сточных вод от органических загрязнений, невысокую надежность работы и сложность в эксплуатации, а также необходимость использования значительных площадей для организации биопрудов. Размещение блока электролитической обработки перед блоком биологической очистки приводит к тому, что поступающая на биологическую очистку вода содержит свободный хлор в больших концентрациях, что препятствует эффективной биологической очистке.

В основу заявляемого изобретения поставлена задача создать новую установку для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, в которой усовершенствования путем введения новых элементов и изменения последовательности их расположения позволяют обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов при одновременной экономии сорбента, а также позволяет сократить площади, занимаемые установкой.

Поставленная задача решается за счет того, что в установке для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, содержащей камеру отдувки аммиака, аппарат корректировки рН, блок электролитической обработки, блок фильтрования и блок биологической очистки, согласно изобретению блок электролитической обработки установлен после блока биологической очистки, установка дополнительно оборудована блоком предочистки, установленным между камерой отдувки аммиака и аппаратом корректировки рН, блок фильтрования и блок предочистки содержат реактор-смеситель, вакуум-фильтр и устройство для диспергирования сорбента, при этом вакуум-фильтр каждого блока соединен системой транспортирования осадка с устройством для диспергирования сорбента данного блока, а устройство для диспергирования сорбента данного блока соединено системой транспортирования сорбента с реактором-смесителем данного блока, причем устройство для диспергирования сорбента блока фильтрования дополнительно соединено системой транспортирования сорбента с реактором-смесителем блока предочистки.

В отдельных случаях использования заявляемая установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов характеризуется тем, что:

- перед камерой отдувки аммиака дополнительно установлен аппарат корректировки рН;

- блок биологической очистки содержит биосорбер с тонкослойным отстойником;

- блок электролитической обработки выполнен в виде электролизера.

Установка блока электролитической обработки после блока биологической очистки, дополнительное оборудование установки блоком предочистки, установленным между камерой отдувки аммиака и аппаратом корректировки рН, оборудование блока фильтрования и блока предочистки реактором-смесителем, вакуум-фильтром и устройством для диспергирования сорбента, соединение вакуум-фильтра каждого блока с устройством для диспергирования сорбента данного блока системой транспортирования осадка, а устройства для диспергирования сорбента данного блока с реактором-смесителем данного блока с помощью системы транспортирования сорбента, а также соединение устройства для диспергирования сорбента блока фильтрования с помощью системы транспортирования сорбента с реактором-смесителем блока предочистки обеспечивает повышение степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов при одновременной экономии сорбента, а также позволяет сократить занимаемые установкой площади.

Кроме того, использование заявляемого изобретения обеспечивает достижение дополнительного технического результата, заключающегося в повышении надежности работы установки, улучшении условий ее эксплуатации, а также в расширении технологических возможностей и сферы применения установки.

Установка блока биологической очистки перед блоком электролитической обработки позволяет обеспечить повышение степени биологической очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов за счет исключения отрицательного влияния свободного хлора, образующегося при электролитической обработке в электролизере, на процессы биологической очистки.

Дополнительное оборудование установки блоком предочистки, установленным между камерой отдувки аммиака и аппаратом корректировки рН, позволяет осуществить предварительную очистку воды от тяжелых металлов и нефтепродуктов, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности последующей биологической очистки, а также повышение степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов в целом.

За счет того что блок фильтрования и блок предочистки снабжены реактором-смесителем, вакуум-фильтром и устройством для диспергирования сорбента, вакуум-фильтр каждого блока соединен с устройством для диспергирования сорбента данного блока системой транспортировки осадка, а устройство для диспергирования сорбента данного блока соединено с реактором-смесителем данного блока с помощью системы транспортирования сорбента, повышается степень использования сорбента. Кроме того, обеспечивается повышение степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов.

Соединение устройства для диспергирования сорбента блока фильтрования с помощью системы транспортирования сорбента с реактором-смесителем блока предочистки обеспечивает возможность повторного использования сорбента, что позволяет экономить сорбент.

Вследствие частичной потери при фильтровании поглощающей способности сорбента его использование в блоке фильтрования становится недопустимым. Однако поглощающей способности такого частично отработанного сорбента еще достаточно для предочистки поступающей в блок предочистки более загрязненной воды. Таким образом, соединение устройства для диспергирования сорбента блока фильтрования с помощью системы транспортирования сорбента с реактором-смесителем блока предочистки позволяет использовать частично отработанный сорбент блока фильтрования в блоке предочистки.

Установка перед камерой отдувки аммиака дополнительного аппарата корректировки рН (для повышения рН) обеспечивает повышение эффективности отдувки аммиака, а также способствует процессам перехода тяжелых металлов, которые содержатся в сточных водах полигонов твердых бытовых отходов, в нерастворимые гидроксиды и их удалению на стадии предочистки, что способствует повышению степени биологической очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов. Выполнение блока биологической очистки в виде биосорбера с тонкослойным отстойником позволяет интенсифицировать процесс биологической очистки, что, в свою очередь, обеспечивает повышение степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов в целом. Выполнение блока электролитической обработки в виде электролизера позволяет уменьшить размеры блока, упростить его конструкцию и эксплуатацию.

Учитывая изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом, можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания установки для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов, решена полностью, так как использование изобретения за счет усовершенствований путем введения новых элементов и изменения последовательности их расположения позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении степени очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов при одновременной экономии сорбента, повышении надежности работы установки, а также позволяет сократить занимаемые установкой площади.

Сущность заявляемой установки для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов поясняется чертежом. На чертеже проставлены такие обозначения:

1 - дополнительный аппарат корректировки рН,

2 - камера отдувки аммиака,

3 - вихревой реактор-смеситель,

4 - барабанный вакуум-фильтр,

5 - бункер для сбора осадка,

6 - транспортер,

7 - транспортер,

8 - механическая мешалка,

9 - аппарат корректировки рН,

10 - биосорбер,

11 - тонкослойный отстойник,

12 - электролизер,

13 - вихревой реактор-смеситель,

14 - барабанный вакуум-фильтр,

15 - бункер для сбора осадка,

16 - транспортер,

17 - транспортер,

18 - механическая мешалка.

В конкретном примере выполнения заявляемая установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов содержит последовательно установленные дополнительный аппарат 1 корректировки рН, камеру отдувки аммиака 2, вихревой реактор-смеситель 3 и барабанный вакуум-фильтр 4. Барабанный вакуум-фильтр 4 оборудован бункером 5 для сбора осадка и соединен системой транспортирования осадка, которая выполнена, например, в виде транспортеров 6 и 7, с устройством диспергирования осадка, выполненным, например, в виде механической мешалки 8. Механическая мешалка 8 с помощью системы транспортирования сорбента соединена с вихревым реактором-смесителем 3. Блок предочистки содержит вихревой реактор-смеситель 3, барабанный вакуум-фильтр 4 с системой транспортирования осадка и механическую мешалку 8 с системой транспортирования сорбента. По ходу движения очищаемой воды после вакуум-фильтра 4 последовательно установлены аппарат 9 корректировки рН, биосорбер 10, который вместе с тонкослойным отстойником 11 представляют собой блок биологической очистки, электролизер 12, который представляет собой блок электролитической обработки, вихревой реактор-смеситель 13 и барабанный вакуум-фильтр 14. Барабанный вакуум-фильтр 14 оборудован бункером 15 для сбора осадка и соединен системой транспортирования осадка, которая выполнена, например, в виде транспортеров 16 и 17, с устройством диспергирования осадка, выполненным, например, в виде механической мешалки 18. Механическая мешалка 18 с помощью системы транспортирования сорбента соединена с вихревым реактором-смесителем 13. Блок фильтрования содержит вихревой реактор-смеситель 13, барабанный вакуум-фильтр 14 с системой транспортирования осадка и механическую мешалку 18 с системой транспортирования сорбента. При этом механическая мешалка 18 соединена системой транспортирования сорбента с вихревым реактором-смесителем 3. Так обеспечивается функциональное соединение блока предочистки с блоком фильтрования.

Заявляемая в качестве изобретения установка для очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов работает следующим образом.

Сточные воды полигонов твердых бытовых отходов направляются в дополнительный аппарат 1 корректировки рН, где происходит их подщелачивание до рН=9÷10, и после корректировки рН подаются в камеру отдувки аммиака 2, где производится частичная отдувка аммиака. Из камеры отдувки аммиака 2 очищаемые воды поступают на предочистку в вихревой реактор-смеситель 3 и барабанный вакуум-фильтр 4. Осадок, снимаемый с барабанного вакуум-фильтра 4, попадает в бункер 5, откуда частично выводится на полигон, а частично транспортерами 6 и 7 направляется в механическую мешалку 8. Определение части осадка, направляемой на полигон, и части осадка, направляемой на повторное использование, осуществляется на основании анализа сорбционных свойств. В механическую мешалку 8 для разбавления осадка с образованием суспензии сорбента подается прошедшая биологическую очистку вода (после тонкослойного отстойника 11 блока биологической очистки). Из механической мешалки 8 суспензия сорбента подается в вихревой реактор-смеситель 3. Также в вихревой реактор-смеситель 3 с помощью системы транспортирования подается суспензия сорбента из механической мешалки 18 блока фильтрования. Кроме того, в отдельных случаях в вихревой реактор-смеситель 3 может добавляться коагулянт (AL₂(SO₄)₃, FeCl ₃ и т.п.). В вихревом реакторе-смесителе 3 происходит смешивание очищаемой воды с суспензией сорбента, и образовавшаяся смесь направляется в барабанный вакуум-фильтр 4. При доведении рН до 9÷10 тяжелые металлы переходят в нерастворимые гидроксиды и задерживаются в барабанном вакуум-фильтре 4. Кроме того, в барабанном вакуум-фильтре 4 задерживаются нефтепродукты, наличие которых затрудняет биологическую очистку воды. После барабанного вакуум-фильтра 4 предварительно очищенная вода подается в аппарат 2 корректировки рН для доведения рН до 8÷8,5, после чего вода поступает на биологическую очистку в биосорбер с тонкослойным отстойником 11. Осадок из тонкослойного отстойника 11 направляется на площадку для подсушивания и после подсушивания направляется для захоронения на полигоне. После биологической очистки очищаемая вода из тонкослойного отстойника 11 направляется на электролитическую обработку в электролизер 12. В электролизере, за счет выделяющихся кислорода и хлора, происходит обеззараживание воды, а также окисление тех соединений, которые не устраняются при биологической очистке. Электролизер 12 в заявляемой установке размещен после узла биологической очистки. После электролитической обработки из электролизера 12 очищаемая вода направляется на фильтрование в вихревой реактор-смеситель 13 и барабанный вакуум-фильтр 14.

Осадок, снимаемый с барабанного вакуум-фильтра 14, попадает в бункер 15 и транспортерами 16 и 17 направляется в механическую мешалку 18, в которую для образования суспензии сорбента подается вода после электролизера 12 блока электролитической обработки и свежий сорбент для восполнения его потерь. Из механической мешалки 18 одна часть суспензии сорбента системой транспортирования подается в вихревой реактор-смеситель 13 блока фильтрования, а другая часть - в вихревой реактор-смеситель 3 блока предочистки. Распределение суспензии из механической мешалки 18 осуществляется с помощью системы автоматики (не изображена) или в ручном режиме. Этим обеспечивается повторное использование на стадии предочистки частично отработанного сорбента, использование которого уже невозможно на заключительной стадии очистки - при фильтровании.

После фильтрования осветленная вода направляется на сброс в водоем, в хозяйственно-бытовую канализацию или на поля орошения.