Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к системе очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, в частности, промышленных сточных вод молочных производств.

Известна система очистки поверхностных сточных вод, которая может быть использована для очистки и доочистки промышленных сточных вод и поверхностных стоков на предприятиях горно-перерабатывающей, металлургической и нефтехимической промышленности, содержащих в своем составе тяжелые металлы и нефтепродукты (RU 2572577, опубл. 20.01.2016).

Система содержит последовательно расположенные от стока фильтрующие элементы, биопруд и водоотвод, в качестве фильтрующих элементов система содержит фильтрационную секцию, заполненную гравием с коэффициентом водопроницаемости К_ф=10-20 м/сут и нефтедеструкторами, отгороженную от биопруда барьером в виде стальных сеток.

Недостатком известной системы является отсутствие предварительной очистки стока от крупных включений и жиров, а также реагентной обработки для извлечения из сточных вод растворенных органических соединений.

Известна также система очистки сточных вод молочного производства, включающая блок обработки сточных вод коагулянтом с последующим разделением фаз флотацией (RU 2326821, опубл. 20.06.2008). Однако отсутствие возможности доочистки сточных вод приводит к низкой степени очистки и высокому коэффициенту БПК_полн (полное биологическое потребление кислорода), что не позволяет использовать известную систему для очистки сточных вод, предназначенных для сброса в водоем рыбохозяйственного значения, т.к. согласно предельно допустимой концентрации (ПДК) коэффициент БПК_полн не должен быть выше 3.

Наиболее близким к заявляемой системе является комплекс очистки хозбытовых сточных вод, включающий последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды с естественной аэрацией (RU 2181703, опубл. 27.04.2002).

Комплекс предназначен для очистки сточных вод с невысокой степенью загрязнения и не может быть использован для очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, в частности, промышленных сточных вод молочных производств.

Техническая задача состоит в создании системы очистки сточных вод с доминирующими показателями БПК_полн=1500 мгО₂/дм³, ХПК (химическое потребление кислорода) = 4000 мгО₂/дм³, обеспечивающей степень очистки промышленных сточных вод молочных производств до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного значения.

Технический результат заключается в повышении степени очистки и обеззараживании сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, соединения до норм сброса в водоем рыбохозяйственного значения с дополнительной возможностью рециркуляции воды.

Сущность изобретения заключается в том, что система очистки сточных вод, включающая блок механической очистки и блок биологической очистки с комплексом биопрудов, согласно изобретению дополнительно содержит блок физико-химической очистки, включающий жироуловитель, усреднитель-преаэратор, флотатор, емкости для реагентов, флотопены, сырого осадка и воды, блок биологической очистки состоит из комплекса каскадно расположенных и соединенных между собой биопрудов, выполненных в форме многоугольников неправильной формы, соответствующих ландшафту, дамбы прудов сформированы из земляных насыпей извлеченного грунта суглинистых и глинистых пород и укреплены полимерным сетками и газонной травой, биопруды снабжены камерами опорожнения с возможностью независимой работы, причем крайний в каскаде биопруд доочистки содержит высшую водную растительность и соединен с камерой обеззараживания воды.

Кроме того, согласно п. 2 формулы, система дополнительно снабжена линией рециркуляции воды, содержащей рециркуляционный трубопровод и канализационно-насосную станцию для разбавления стока воды, поступающей в биопруды, а также для приготовления реагентов физико-химической очистки. Это обеспечивает экономию воды за счет ее повторного использования.

Блок физико-химической обработки осуществляет предварительную очистку стока от взвешенных частиц, жиров, синтетических поверхносто-активных веществ (СПАВ), сухого остатка и нефтепродуктов за счет реагентной обработки с помощью флокулянтов для извлечения растворенных органических соединений. Физико-химическая обработка сточных вод обеспечивает БПК_полн=200 мгО₂/дм³, а водородный показатель (рН) - в пределах 6,5-8,5.

Блок биологической очистки заявляемой конструкции позволяет очистить сток от аммонийного азота, нитратов, нитритов, фосфатов, сульфатов и других загрязнений, выделяемых при биохимическом разложении органических веществ и после биопруда доочистки получать высокую степень очистки воды (98,2%) и БПК_полн, равное 3. Металлы (алюминий, железо общее), присутствующие в сточных водах, будут накапливаться в биопрудах и очищаться во время плановых ремонтов.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг. 1 показаны средние показателя промышленных сточных вод молочной промышленности (Таблица 1).

На фиг. 2 представлены показатели сточных вод на разных стадиях очистки и перед сбросом в водоем рыбохозяйственного значения (Таблица 2).

На фиг. 3 схематично показана заявляемая система очистки сточных вод, где:

1 - приемная камера с решеткой;

2 - жироуловитель;

3 - усреднитель-преаэратор;

4 - блок подготовки реагентов;

5 - флотатор;

6 - емкость для сырого осадка;

7 - емкость для флотопены;

8 - емкость для воды;

9 - биопруд 1-й ступени очистки;

10 - биопруд 2-й ступени очистки;

11 - биопруд 3-й ступени очистки;

12 - биопруд 4-й ступени очистки;

13 - биопруд 5-й ступени очистки;

14 - биопруд 6-й ступени очистки;

15 - биопруд 7-й ступени очистки;

16 - биопруд доочистки;

17-24 - камеры опорожнения;

25 - канализационно-насосная станция;

26 - камера обеззараживания;

27 - трубопровод.

Заявляемая система работает следующим образом.

Смесь сточной воды предприятия молочной промышленности с показателями, представленными в Таблице 1, поступает в типовую приемную камеру 1, в которой установлена механическая решетка для улавливания мусора и крупных загрязнений. Далее сточная вода (сток) по трубопроводу направляется в жироуловитель 2, откуда самотеком поступает в усреднитель-преаэратор 3, который производит барботаж сточной воды с воздухом от компрессоров (не показаны) и усреднение состава стока для подачи на флотацию. Из жироуловителя 2 жиры периодически откачивают в ассенизационные машины и вывозят на переработку.

Далее с помощью насоса (не показан) сток поступает по трубопроводу на флотатор 5. Во флотатор 5 подают раствор флокулянта на основе полиакриламида с молекулярной массой не менее 15⋅10⁶ в количестве не менее 0,01 мг/л. В результате этого образуются хлопья флокулянта, интенсивно адсорбирующие примеси промышленных сточных вод. Далее хлопья агломерируются в крупные, легко оседающие частицы (флоккулы). В процессе флотации в емкости 6,7 отводят флотопену и сырой осадок, которые вывозят на дополнительную переработку для производства кормов или на полигон ТБО.

Далее предварительно очищенный сток поступает в емкость 8, из которой его с помощью насосов (не показаны) по трубопроводам подают на блок биологической очистки. После биопруда 1-й ступени очистки 9 сточные воды самотеком через перепускные камеры (не показаны) проходят каскад биопрудов 10, 11,12, 13, 14, 15, 16. Биопруды 9-16 с естественной аэрацией предназначены для естественной биологической очистки стока. В биопруду 16 для глубокой доочистки сточных вод высажены растения (тростник, камыш).

Дамбы биопрудов сформированы из земляных насыпей извлеченного грунта суглинистых и глинистых пород и укреплены полимерным сетками и газонной травой.

Биологические пруды могут располагаться на слабофильтрующих или нефильтрующих грунтах. Во время половодья, обильного снеготаяния, проливных дождей в верхней части дамб биопрудов 9-16 имеются аварийные переливы (не показаны) стока из биопруда в биопруд, из последнего биопруда - в водоем.

Бактерии в биопрудах служат для окисления загрязнений кислородом, выделяемым водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислородом из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют углекислый газ, фосфаты, аммонийный азот и другие загрязнения, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ. Поэтому биопруды обеспечивают более глубокую очистку сточных вод, чем сооружения искусственной биологической очистки.

Работа биопрудов осуществляется круглогодично. Однако в зимний период биопруды работают в режиме накопления.

Биопруды выполнены в форме многооугольников неправильной формы, что обеспечивает удобство их «вписания» в существующие ландшафты.

Глубину биопрудов в зимний период выдерживают с учетом зимнего наполнения и 100% резервирования без сброса в водоем, она составляет 1,5 м.

Глубина прудов в летний период выдерживается для биопрудов 9-12 - 0,5 м, для биопрудов 13, 14, 15 - 1 м, для биопруда 16 - 1,5 м. Для повышения глубины очистки воды до значения БПК_полн., равного 3 мгО₂/дм³, и снижения содержания биогенных элементов в биопруду 16 высаживают высшую водную растительность, а именно камыш и тростник.

Каждый биопруд может работать независимо друг от друга во время плановых очисток и ремонтов благодаря наличию камер опорожнения 17-24.

После прохождения каскада биопрудов 9-18 сточные воды попадают в канализационную насосную станцию (КНС) 25, при этом часть очищенных стоков подается на рециркуляцию в биопруд 1-й ступени очистки 9, а также на подпитку блока подготовки реагентов 4 по трубопроводу 27. Из КНС 25 очищенные сточные воды поступают в камеру обеззараживания 26 и далее по самотечному трубопроводу (не показан) сбрасываются в водоем.

Ежегодно биопруды осушают и очищают бульдозерами с вывозом сырого осадка на переработку для производства комбикормов.