Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к системам очистки сточных вод.

В настоящее время проблема загрязнения сточных вод особенно актуальна в связи с истощением водных ресурсов. Одним из основных источников загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных предприятий. Одним из перспективных направлений обеспечения рационального использования воды на предприятии является внедрение локальных систем обезвреживания стоков с целью создания замкнутых водооборотных систем.

Известна система очистки сточных вод с жироуловителем по патенту РФ №2432321, Кл. Е03В 3/04.

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая надежность работы, вследствие неэффективности цикла ее промывки.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является известная система для очистки сточных вод по патенту №2156749, состоящая из жироуловителя, пневмофлотатора, сорбционного фильтра и биореактора.

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая надежность работы, и эффективность очистки из-за отсутствия в системе электрохимического модуля очистки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности работы системы очистки, а также улучшение условий ее эксплуатации в аварийных ситуациях.

Это достигается тем, что в системе очистки сточных вод, содержащей жироуловитель, пневмофлотатор, сорбционный фильтр и биореактор, дополнительно содержится электрохимический модуль очистки, который выполнен в виде двух резервуаров: резервуар для сбора сточной воды, резервуар для электролиза, а также содержит выпрямитель, блок гальванометров, насос подачи сточной воды и циркуляционный насос, соединяющий резервуары, а жироуловитель, содержащий железобетонный корпус, выполненный в виде параллелепипеда, имеющего наклонное днище, выполнен с вертикальными стенками, сверху которых смонтирован съемный настил, который снимается при удалении всплывшей массы, под верхним настилом, на расстоянии не менее 30 см, смонтирован съемный нижний настил для проведения профилактических работ, или устранения аварийной ситуации в случае залповых выбросов, а к одной из вертикальных стенок примыкает бокс для регенерации жироуловителя горячей водой или паром, или механическим средством, причем противоположно боксу на вертикальной стенке расположен трубопровод для подачи сточных вод, а заборное отверстие для выпуска сточных вод расположено в нижней части корпуса, рядом с аварийным клапаном для выпуска стока, при этом на одной и вертикальных стенок и днище корпуса смонтированы вибраторы, выходы которых соединены с блоком управления.

На фиг.1 представлен фронтальный разрез жироуловителя, на фиг.2 - общая схема системы очистки сточных вод, на фиг.3 - схема электрохимического модуля очистки сточных вод, на фиг.4 - схема системы электрохимического восстановления меди, на фиг.5 - общий вид системы очистки сточных вод.

Система электрохимической очистки сточных вод включает в себя жироуловитель 14, пневмофлотатор 15, проточный электрохимический модуль очистки 16, сорбционный фильтр 17 и биореактор 18.

Принципиальная технологическая схема очистки кислых промстоков, приоритетными загрязнениями которых являются примеси тяжелых металлов (Cr³⁺, Fe³⁺, Cu²⁺), масла и СПАВ включает в себя главный элемент электрохимический модуль очистки 16, в котором осуществляется отделение токсичных тяжелых металлов и органических компонентов. Электролиз позволяет достаточно эффективно извлекать тяжелые, цветные и благородные металлы, в частности присутствующую в стоке медь. Для доочистки стоков от ионов тяжелых металлов, а также анионов-загрязнителей используется сорбционный фильтр 17 с сорбентом - хитозан. Степень очистки при этом может достигать 90-95%. Использование биореактора 18 позволяет получить энергию и тепло для частичной компенсации энергозатрат на электрохимическую очистку.

Электрохимический модуль очистки сточных вод содержит два резервуара: резервуар для сбора сточной воды, резервуар для электролиза, выпрямитель, блок гальванометров, насос подачи сточной воды и циркуляционный насос, соединяющий резервуары.

Жироуловитель 14 содержит железобетонный корпус, выполненный в виде параллелепипеда, имеющего наклонное основание 1 (днище), вертикальные стенки 2,3 и две торцевые (не попавшие в разрез, представленный на чертеже). Сверху корпуса смонтирован съемный верхний настил 4. который снимается при удалении всплывшей массы, а под ним, на расстоянии не менее 30 см смонтирован еще съемный нижний настил 5 для проведения профилактических работ, или устранения аварийной ситуации в случае залповых выбросов. К одной из вертикальных стенок примыкает бокс 6 для регенерации жироуловителя горячей водой или паром, или механическим средством (например тросом), в случае забивки трубопровода 10 для выпуска сточных вод в канализацию. Противоположно боксу 6 на вертикальной стенке 2 расположен трубопровод 9 для подачи сточных вод. Заборное отверстие 8 для выпуска сточных вод расположено в нижней части корпуса, рядом с аварийным клапаном 7 для выпуска стока, в случае забивки заборного отверстия 8. На одной и вертикальных стенок и днище корпуса смонтированы вибраторы 11 и 12, выходы которых соединены с блоком управления 13, которые служат для интенсификации промывки днища и стенок корпуса от осевшей коллоидной взвеси.

Система электрохимической очистки сточных вод работает следующим образом.

Катодное восстановление металла происходит в режиме поддержания постоянного потенциала на катоде по схеме: Меⁿ⁺+ne^-=Ме°. Высокоразвитая реакционно-активная поверхность катодов позволяет увеличить производительность электролиза. С основным активным катодным процессом сопряжена стадия электрофлотации оставшихся примесей СПАВ за счет выделяющихся на электродах пузырьков газа. Катодные и анодные камеры проточного кассетного типа и электродные пространства секционного электролизера разделены ионообменными мембранами. При электрохимической обработке сточных вод происходит их подщелачивание, что способствует коагуляции гидроксидов хрома, железа, а также гидроксидов других сопутствующих примесных тяжелых металлов, ионы которых могут содержаться в сточных водах. Эффективность процесса существенно зависит от массопереноса, концентрации ионов металлов, плотности тока. Извлечение загрязнений в виде синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) осуществляется в пневмофлотаторе 15. в котором происходит образование комплексов «частицы - пузырьки», всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности жидкости. Для доочистки стоков от ионов тяжелых металлов, а также анионов-загрязнителей используется сорбционный фильтр 17 с сорбентом - хитозан. Степень очистки при этом может достигать 90÷95%. В биореакторе 18 происходит анаэробное сбраживание под действием микроорганизмов отходов первой и второй стадий очистки промстоков по мере накопления. Использование биореактора 18 позволяет получить энергию и тепло для частичной компенсации энергозатрат на электрохимическую очистку.

Жироуловитель 14 работает следующим образом.

Для улавливания жира из сточных вод улавливаемая масса всплывает на поверхность, откуда ее удаляют вручную или механическим способом, поэтому отверстие 8 для выпуска очищенной о г жира сточной жидкости распола1ают в нижней части корпуса жироуловителя. Противоположно боксу 6 на вертикальной стенке 2 расположен трубопровод 9 для подачи сточных вод. Заборное отверстие 8 для выпуска сточных вод расположено в нижней части корпуса, рядом с аварийным клапаном 7 для выпуска стока, в случае забивки заборного отверстия 8. На одной и вертикальных стенок и днище корпуса смонтированы вибраторы 11 и 12, выходы которых соединены с блоком управления 13. которые служат для интенсификации промывки днища и стенок корпуса от осевшей коллоидной взвеси.

Применение комбинированных методов и схем с сочетанием механических, физико-химических и биохимических способов очистки применимо для локальных систем очистки промстоков и позволяет повысить эффективность очистки и повторно использовать очищенную воду в технологических процессах, при этом возможно селективное извлечение ценных компонентов-примесей из стоков и рециклинг вторичных материальных и энергетических ресурсов для производства.