способ обработки сточных вод

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий обработку сточных вод озоногазовой смесью, включающий обработку сточных вод в колонне в режиме противотока, отличающийся тем, что озоногазовую смесь вводят в нижнюю часть колонны в виде пузырьков размером 1,8 2,2 мм, причем пузырьки имеют одинаковые размеры, а на выходе из колонны концентрация озона в отходящей озоно-газовой смеси должна составлять не менее 3 г/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комплексной обработке сточных вод, обеспечивающей одновременно ее очистку, обеззараживание, обезвреживание и дезодорацию, в частности к обработке хозяйственно-фекальных, промышленных и нефтесодержащих сточных вод.

Известен способ обработки сточных вод озонированием озоно-воздушной смесью в присутствии катализатора, в качестве которого используют аморфный алюмосиликат [1]

Недостатком данного способа обработки сточных вод является то, что обработку сточной воды производят только с целью ее обеззараживания после биологической очистки. Этот способ не предусматривает одновременно с обеззараживанием такие операции как очистку, обезвреживание и дезодорацию путем использования озоно-воздушной смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки сточных вод, включающий фильтрацию воды через фильтр с зернистой загрузкой и обработку воды озоно-воздушной смесью [2] Недостатком данного способа является то, что обработку сточной воды производят только с целью ее очистки от органических соединений и взвешенных веществ. Этот способ не предусматривает одновременно с очисткой такие операции, как обеззараживание, обезвреживание и дезодорацию путем использования только озоно-воздушной смеси.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем совмещения в одном процессе очистки, обеззараживания, обезвреживания и дезодорации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки сточных вод, включающем обработку озоно-газовой смесью в рабочем объеме в режиме противотока, согласно изобретения, рабочем объеме в режиме противотока, согласно изобретения, озоно-газовую смесь вводят в нижнюю часть рабочего объема в виде пузырьков вводят в нижнюю часть рабочего объема в виде пузырьков размером 1,8-2,2 мм, при этом пузырьки имеют одинаковые размеры, а на выходе из рабочего объема концентрация озона в озоно-газовой смеси пузырьков составляет менее 3 г/м³.

Способ обеспечивает разделение загрязненной жидкости на загрязнитель и очищенную жидкость с выведением загрязнителя за пределы обработки, при этом одна часть озона используется как флотореагент, а другая часть при растворении его в жидкости обеспечивает ее обеззараживание и дезодорацию. Концентрация озона в озоно-газовой смеси на входе в рабочий объем и размеры пузырьков с озоно-газовой смесью выбраны из следующих условий. В интервале размеров пузырьков 1,8-2,2 мм скорость их подъема минимальна, что обеспечивает максимальное время контакта пузырька с жидкостью и, как следствие, максимальное время поддержания поверхностно-активного эффекта взаимодействия озона с загрязнителем жидкости и выведения взвешенных и растворенных веществ. Это обусловлено высокой активностью (энергии) поверхности раздела газ-жидкость постоянно обогащаемой озоном из объема пузырька. Эффективность технологии обработки сточных вод озоно-газовыми пузырьками находится в прямой зависимости от однородности размеров пузырьков, так как от однородности размеров пузырьков зависит коэффициент перемешивания стока, а значит вероятность контакта загрязнения с границей раздела газ-жидкость. Концентрация озона на входе не ниже 4 г/м³ обеспечивает сохранение остаточной концентрации озона в пузырьках, на выходе не менее 3 г/м³ необходимой для поддержания поверхностно-активного эффекта в течение времени перемещения пузырьков в рабочем объеме.

Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемый сток непрерывно подается в рабочий объем колонны в верхний слой обрабатываемого стока, а в нижний слой через специальный диспергатор, обеспечивающий образование одинаковых по размеру пузырьков подаются озоно-газовые пузырьки размерами 1,8-2,2 мм с концентрацией в них озона не ниже 4 г/м³, причем на выходе из рабочего объема колонны концентрация озона в озоно-газовой смеси пузырьков составляет не менее 3 г/м³. В процессе движения озоно-газовых пузырьков через рабочий объем колонны их объем увеличивается из-за уменьшения гидростатического давления в жидкости по высоте колонны, в результате чего увеличивается поверхность контакта между жидкостью и озоно-газовой смесью, что повышает эффективность взаимодействия озона с загрязнителем жидкости. Пузырек, поднимаясь вдоль колонны, изменяет свой размер медленно (непропорционально давлению) за счет поверхностного натяжения. Размер пузырька задан из практических соображений для создания максимального эффекта выведения растворенных и взвешенных веществ за счет активизации озоном внешнего слоя. В рабочем объеме колонны происходит очистка жидкости от загрязнителя, а также ее обеззараживание, обезвреживание и дезодорация в результате использования поверхностно-активного эффекта при движении озоно-газовых пузырьков в жидкости и растворения озона в этой жидкости.

Примеры выполнения способа.

Воздух, сжатый компрессором до давления 0,8-1 кг/см², подается на узел осушки, состоящий из двух цеолитовых патронов с системой тепловой регенерации, работающих поочередно. Осушка осуществляется до точки росы 40^оС. После осушки воздух обеспыливается на фильтре и подается в озонатор. В озонаторе под действием "тихого" электрического разряда, вызываемого высоковольтным напряжением переменного тока, происходит синтез озона, т.е. происходит образование озоно-воздушной смеси. Из озонатора через воздушный затвор, препятствующий попаданию обрабатываемой жидкости в озонатор, озоно-воздушная смесь поступает на узел ввода, выполненный в виде трубчатой системы с калиброванными отверстиями, диаметром 0,5 мм при высоте столба жидкости в колонне 6 м. Указанные параметры обеспечивают получение размеров пузырька 1,7 мм. Для получения размеров пузырька диаметрами 1,8 мм, 2,0 мм, 2,2 мм, 2,3 мм диаметры калиброванных отверстий равны соответственно 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, 1,0 мм при высоте столба жидкости в колонне 6 м. Далее озоно-воздушная смесь в виде расширяющихся пузырьков проходит через колонну, заполненную стоком. При увеличении диаметров пузырьков увеличивается поверхность раздела фаз газ-жидкость. Обработка хозяйственно-бытовых стоков производилась при концентрации озона 3,0 г/м³, 4,0 г/м³ и 40,0 г/м³. Концентрация озона измерялась стандартным иодометрическим методом и регулировалась изменением напряжения на озонаторе. Объемное отношение расхода озоно-воздушной смеси к стоку устанавливалось равным 10/ч при степени растворения озона 40-50% и дозе растворенного озона 10 мг/л. Были получены следующие результаты: степень очистки от взвеси 60-70% степень выведения растворенной органики 50-60% снижение ХПК-60-75% обеззараживание удовлетворяет требованиям ГОСТ к воде сбрасываемой в открытый водоем, содержание тяжелых металлов, кроме цинка и меди, снижается до допустимых величин.

Результаты испытаний по 15 примерам выполнения способа при изменении концентрации озона на входе в колонну К_вх от 3 до 40 г/м³, концентрации озона на выходе из рабочего объема колонны К_вых от 1,8 до 19 г/м³ и диаметрах пузырьков на входе в рабочий объем от 1,7 до 2,3 мм сведены в таблицу.

Как видно из таблицы увеличение концентрации озона выше 4 г/м³ и изменении диаметров одинаковых пузырьков от 1,8 до 2,2 мм обеспечивает при концентрации озона на выходе из рабочего объема колонны не менее 3 г/м³ одновременно очистку хозяйственно-бытовых стоков, их обеззараживание, обезвреживание и дезодорацию.

Реализация предлагаемого способа очистки сточных вод обеспечивает значительное снижение стоимости обработки стоков, повышение качества обработки, а введение данного способа в системы существующих очистных сооружений позволяет поднять их производительность с одновременным повышением качества обработки.