Результат интеллектуальной деятельности: Способ удаления фосфора из сточных вод внутриплощадочной канализации канализационных очистных сооружений

Изобретение относится к области очистки фосфорсодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки городских стоков и стоков предприятий пищевой промышленности, а также животноводческих и птицеводческих комплексов с последующим их сбросом в водоем.

Известен способ очистки сточных вод от фосфатов (Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. М: Стройиздат, 1981, стр. 297-299), заключающийся в известковании сточной жидкости с повышением рН до 10,5-11, при котором возможно снижение фосфатов до ПДК (0,6 мг/л по РО₄^3-).

Недостатком этого способа является образование большого количества химического осадка, подлежащего вывозу с площадки очистных сооружений канализации, высокие эксплуатационные затраты на его транспортировку к месту размещения.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому изобретению является способ удаления фосфора из сточной жидкости (патент РФ №2276108, 2006 г., C02F 3/30), включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя-дефосфатизатора, в аэротенк, где происходит восполнение потерянного им в илоуплотнителе-дефосфатизатора фосфора, а иловая вода из илоуплотнителя-дефосфатизатора, обогащенная РО₄^3-, направляется на стадию физико-химической очистки, затем сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки.

Недостатками этого способа являются дополнительные затраты на строительство узла дефосфатирования активного ила, расход большого количества реагента для связывания свободных ион-фосфатов в труднорастворимую соль, образование большого количества химического осадка, высокие затраты на его вывоз и размещение на специализированных полигонах, возможность развития в аэротенках процесса «вспухания» активного ила в случае чрезмерного удаления фосфора из клеток микроорганизмов на стадии дефосфатирования. Кроме этого в данной схеме очистке никак не подвергаются другие сточные воды, образующиеся на стадии обработки активного ила и сырого осадка.

Задачами заявляемого изобретения являются:

- снижение концентрации фосфатов в сточных водах, поступающих с различных стадий обработки сырого осадка и активного ила;

- снижение эксплуатационных затрат на вывоз с площадки очистных сооружений канализации химического осадка за счет сокращения его объема;

- использование осадка в качестве органоминерального удобрения;

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе удаления фосфора из сточных вод внутриплощадочной канализации канализационных очистных сооружений, включающим механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости, согласно изобретению, на стадии физико-химической очистки высококонцентрированных сточных вод внутриплощадочной канализации очистных сооружений канализации производится введение гидроксида натрия в количестве, обеспечивающим повышение рН до 10,5-11, а также подается воздух в количестве 1-2 м³ на 1 м³ сточной жидкости.

Труднорастворимые соли ортофосфорной кислоты щелочноземельных металлов [Са₅ОН(PO₄)₃ или MgNH₄PO₄⋅6H₂O] образуются только при высоких значениях рН (10,5-11), а высокие значения рН можно обеспечить либо введением большого количества солей кальция или магния, либо введением гидроксида натрия. Если при использовании, например, извести, образуется большое количество осадка, за счет инертных частиц, присутствующих в этом реагенте, то ее замена на NaOH обеспечивает повышение рН до необходимых значений и резко сокращает объем химического осадка, так как ввод NaOH не приводит к образованию дополнительного осадка. Удаление фосфора осуществляется за счет связывания ионов кальция и магния, присутствующими в сточных водах с ион-фосфатами. Подача воздуха необходима для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты.

На чертеже (Фиг. 1) представлена общая схема узла физико-химической очистки стоков, предназначенная для снижения фосфатов (РО₄^3- с 60-120 мг/л до 5-7 мг/л при их сбросе в голову очистных сооружений канализации.

Схема удаления фосфора из сточной жидкости включает: сточные воды (1); решетки (2); резервуар-усреднитель (3); усредненные по составу и расходу сточные воды, обогащенные ионами РО₄^3- (4); камера-реакции (5); воздух (6); раствор гидроксида натрия (7); отстойник физико-химической очистки (8); обедненная от фосфора сточная жидкость (9); резервуар для сбора сточной жидкости (10); сброс в голову очистных сооружений канализации (11); химический осадок (12); насосная станция (13); флокулянт (14); ленточный фильтр-пресс (15); фильтрат (16).

Способ удаления фосфора из сточных вод внутриплощадочной канализации канализационных очистных сооружений осуществляется следующим образом. Сточные воды (1), с содержанием фосфатов 60-120 мг/л (по РО₄^3-), образующиеся в результате обработки активного ила и осадков городских сточных вод, а также поступающие от санузлов и душевых, направляются на решетки (2) для задержания крупных включений, затем в резервуар-усреднитель (3). Усредненные по составу и расходу сточные воды, обогащенные ионами РО₄^3- (4) поступают в камеру-реакции (5), в которую подается воздух (6) из расчета 1-2 м на 1 м сточной жидкости и раствор гидроксида натрия (7) для повышения рН до 10,5-11. При таком значении рН происходит связывание ионов кальция и магния, присутствующих в сточной воде с ион-фосфатом в труднорастворимую соль ортофосфорной кислоты. Осаждение образовавшегося кристаллического и органического осадка происходит в отстойниках физико-химической очистки (8). Так как по технологической схеме обезвоживание осадков сточных вод сопровождается вводом флокулянтов, то в сточных водах (1), поступающих в резервуар-усреднитель (3), уже присутствует часть флокулянта. Поэтому в камеру реакции (5) для повышения осаждения зародышей и дозародышей кристаллов гидроксиапатита и ортофосфатов магния-аммония не требуется вводить дополнительно флокулянта. Освобожденная от фосфора сточная жидкость (9) направляется в резервуар для сбора сточной жидкости (10), откуда насосом перекачивается в голову очистных сооружений (11), а образовавшийся в отстойниках химический осадок (12) насосами, расположенными в насосной станции (13) обезвоживается на ленточных фильтр-прессах (15) и может использоваться в качестве низкосортного органоминерального удобрения. Для снижения величин удельного сопротивления осадка, химический осадок (12) должен быть обработан флокулянтом (14) перед подачей на ленточные фильтр прессы (15). Фильтрат (16), образующийся в результате фильтр-прессования, направляется на повторную очистку в резервуар-усреднитель (3). Качество сточных вод, обедненной ионами РО₄^3- (9) до и после физико-химической очистки представлено в таблице 1.

Использование заявляемого способа удаления фосфора из сточных вод внутриплощадочной канализации канализационных очистных сооружений позволяет добиться высокого эффекта удаления фосфора из сточных вод внутриплощадочной канализации канализационных очистных сооружений (93-95%), резко снизить эксплуатационные затраты за счет сокращения количества расходуемых реагентов и объема образующегося осадка, а также исключения затрат на размещение осадка на специализированном полигоне, так как образующийся осадок можно использоваться в качестве органоминерального удобрения. Благодаря снижению концентрации фосфора в приемной камере за счет предварительного удаления ион-фосфатов в высококоннцентрированных стоках внутриплощадочной канализации очистных сооружений канализации перед их сбросом в голову очистных сооружений канализации, снижается нагрузка по фосфору на сооружения биологической очистки, и, как результат, снижается концентрация фосфора при сбросе в водный объект.