PL88894B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszcza¬ nia wód powierzchniowych oraz scieków przemy¬ slowych zawierajacych zawiesine stala.

Znane sa sposoby oczyszczania wód powierzch¬ niowych oraz scieków przemyslowych, polegajace na dodawaniu do nich zwiazków oczyszczajacych, w celu uzyskania szybkiej koagulacji zanieczysz¬ czen. Niektóre srodki oczyszczajace powoduja two¬ rzenie sie konglomeratów, polaczone z koncentra¬ cja zanieczyszczen. Przy znanych sposobach wy-# dajnosc usuwania zawieszonych w cieczy czastek o zwiekszonych wymiarach ulega zwiekszeniu przez dodanie rozdrabniajacego materialu o wiekszym ciezarze wlasciwym.

Wada znanych sposobów oczyszczania wód po¬ wierzchniowych lub scieków jest zbyt powolne wy¬ tracanie zawiesin i przez to wolny przeplyw scie¬ ków co powoduje niezadowalajaca sprawnosc re¬ aktorów pczyszczajacyeh (patrz Degremont: Water Treatment Handbook, 1965 strony 122, 125). Zmia¬ na przy znanych sposobach koncentracji zawiesiny w wodzie przyczynia sie do zmiany stanu równo¬ wagi urzadzenia oczyszczajacego lub, przy zacho¬ waniu wydajnosci urzadzenia, obnizenia jakosci oczyszczonej wody. Wykorzystanie stosowanych do oczyszczania przy znanych sposobach zwiazków chemicznych jest przy tym ibardzo niskie a ich ilosc musi ulegac zmianie w zaleznosci od jako¬ sci lub rodzaju oczyszczanej wody lub scieków.

W zwiazku z tym obsluga znanych urzadzen so jest utrudniona i wymaga ciaglego dozoru. Szyb¬ kosc oczyszczania scieków w znanych urzadze¬ niach uzalezniona jest równiez od temperatury, przy czym w temperaturach nizszych mozliwe jest usuniecie tylko czesci zawieszonych w wodzie za¬ nieczyszczen a jakosc oczyszczonej w urzadzeniu wody jest stosunkowo niska. Równowaga znanego ukladu oczyszczajacego jest bardzo niestabilna, po¬ niewaz nawet niewielkie zmiany technologii oczy¬ szczania lub skladu wody wplywaja niekorzystnie na wydajnosc urzadzenia.

Celem wynalazku jest usuniecie tych wad i uzy¬ skanie czystej wody o stalej jakosci, niezaleznie od wahan temperatury otoczenia i jakosci doply¬ wajacych scieków.

Aby osiagnac ten cel- postanowiono zastosowac do oczyszczania wód powierzchniowych lub scie¬ ków dodatki oczyszczajace w postaci weglika krze¬ mu, weglika baru, korundu lub piasku kwarco¬ wego oraz srodki koagulujace w postaci siarcza¬ nu aluminium lub chlorku zelazowego i polielektro- litu sluzacego jako polimer lancuchowy, na przy¬ klad sól sodowa, amid poliakrylowy lub kwas po- liakrylowy. Stosuje sie przy tym równiez sub¬ stancje naturalne w postaci wielocukrów pochod¬ nych z celulozy, na przyklad karboksyrrfetylocelu- loza, jej kwasny amid, fosforan celulozy, pochodne skrobi w postaci karboksymetyloskrobii i jej kwas¬ nego amidu, pochodne siarczanu celulozy, fosfo¬ ranu celulozy, pektyn w postaci kwasu poligal- 88 8943 88 894 4 lakturonowego i jego pochodne, klej, zelatyne i podobne zwiazki, przy Czym pH oczyszczanej wo¬ dy jest doprowadzane do wymaganej wartosci przy zastosowaniu wodorotlenku metalu alkalicznego lub korzystniej tlenkurw^ipnia.

Ze .wzgledu na tó, ze oczyszczanie wody i absor¬ pcja zawieszonych w niej zanieczyszczen jest za¬ lezne od wartosci pH, ocaz ilosci dodanego zwiazku oczyszczajacego lufo koagulatora polielektrolitycz- nego, to w tym celu zgodnie z wynalazkiem sto¬ suje sie koagulatory w postaci soli aluminium lub soli ^ trójwartosciowego ¦ zelaza rozpuszczanych w wodzie lub sciekach przy temperaturze powyzej °C, lub przy dodaniu do koagulatora silnych zasad.

Wazne znaczenie przy oczyszczaniu miekkich wód ma wartosc pH, szczególnie przy oczyszcza¬ niu /naturalnych wód powierzchniowych zawiera¬ jacych znaczna ilosc kwasu humusowego, przy któ¬ rym zaleca sie stosowanie wodorotlenku wapnia, powodujacego oddzielanie sie kwasu w postaci humusu wapna. Kondensacja i sedymentacja osa¬ du uzyskanego na skutek dzialania koagulatora odbywa sie przy(.\pomocy polielektrolitów o cha¬ rakterze lancuchów polimerowych, których zawar¬ tosc w sciekach winna przekraczac 60 do 80 mg/l.

Regulacja zwartosci cial stalych w oczyszcza¬ nych sciekach winna odbywac sie w taki sposób afoy ich ilosc przekraczala nieco ustalona granice uwazana za krytyczna, przez dodanie pewnej ilo¬ sci mineralów obojetnych o malej ziarnistosci. Za¬ wartosc w oczyszczanych sciekach cial stalych winna byc utrzymywana w ustalonych granicach przez dodawanie mineralnych, oczyszczajacych do¬ datków. W przypadku gdy zawieszone w wodzie lub sciekach zanieczyszczenia, nie zostana skoagu- lowane przez koagulatory i polielektrolity, to zo¬ staja one wprowadzane do reaktora oczyszczaja¬ cego, i przenoszone ze zwiekszona szybkoscia, w zakresie przynajmniej 1,8 mm/s.

Obróbka osadów otrzymywanych przy oczyszcza¬ niu scieków odbywa sie przez wprowadzenie ich do transportujacego kanalu i do zbiornika przy równoczesnym rozpylaniu na nie wodnego roz¬ tworu polielektrolitu. Osady o zwiekszonej, w wy¬ niku tego, lepkosci poddawane sa w zbiorniku, wyposazonym w wolnoobrotowe mieszadlo, obrób¬ ce mechanicznej, co przyczynia sie do obnizenia ich lepkosci w zakresie 1/5 do 1/10 w stosunku do wartosci poczatkowej. W ten sposób odpadowy osad o koncentracji 40 do 50% czastek stalych usuwany jest na zewnatrz reaktora, przy czym w przypadku potrzeby zwiekszenia gestosci osadu, czynnosc • koncentracji powtarza sie a odpadowy osad wychodzacy z reaktora poddawany jest dzia¬ laniu wodorotlenku wapnia w celu uzyskania war¬ tosci pH 10 do 11.

Otrzymany w ten sposób osad umieszcza sie w kasetach lub zbiornikach wykonanych z siatki drucianej* w których nastepuje dalsze jego od¬ wadnianie, po czym osad ten o duzej zawartosci skladników palnych moze byc spalany bezposred¬ nio a w przypadku malej zawartosci skladników palnych wzbogacany jest przed spalaniem prosz¬ kiem weglowym.

Oczyszczanie wód powierzchniowych lub scieków, zgodnie z wynalazkiem odbywa sie w reaktorze uwidocznionym na rysunku przy zachowaniu ko¬ lejno nastepujacych po sobie etapów, to jest fil- f tracji doplywajacych scieków, regulacji wartosci pH, dodawaniu flokulatora, dodawaniu oczyszcza¬ jacego polielektrolitu, oczyszczaniu, flokulacji za¬ nieczyszczen i filtracji scieków, regeneracji do¬ datku oczyszczajacego, dodawaniu polielektrolitu § w celu zwiekszenia zawartosci cial stalych w osa¬ dzie, zwiekszeniu koncentracji osadu, regulacji pH i dodaniu czynnika palnego, odwodnieniu osadu i jego usunieciu.

Podczas odbywajacego sie procesu oczyszczania wieksze zanieczyszczenia zawieszone w sciekach lub wodzie usuwane sa w foejbnowym filtrze 1, w któ¬ rym wartosc pH reguluje sie przy pomocy zwiaz¬ ków chemicznych doprowadzanych ze; zbiornika 2, po czym ze zbiornika 1 scieki odprowadzane sa !0 do wyrównawczego zbiornika la. Do zbiornika la doprowadzony jest ze zbiornika 3 wodny roztwór flokulatorów.

Woda ze zbiornika la odprowadzana jest do prze¬ wodu rurowego, do którego wprowadza sie ze zbior- nika 4 wodny roztwór polielektrolitu. Podczas do¬ plywu wody przewodem rurowym do komory flo- kulacyjnej 5 dodaje sie dodatki oczyszczajace do¬ prowadzane ze zbiornika 6a. Woda z komory flo- kulacyjnej 5 przeplywa lejem w dól • gdzie na¬ stepuje, pod wplywem dzialania dodatków oczy¬ szczajacych, flokulacja zawartych w niej zanie¬ czyszczen. Zanieczyszczenia te osiadaja u dolu re¬ aktora w postaci warstwy osadowej ha okreslonym poziomie wysokosci w otworze przelotowym 5a miedzy zewnetrznym i wewnetrznym lejem re¬ aktora. Poziom wysokosci zanieczyszczen regulo¬ wany, jest przez szybkosc przeplywu scieków, któ¬ re po przejsciu przez warstwe osadowa plyna*do góry i wyplywaja przez umieszczony promieniowo otwór odplywowy, zapewniajacy równomierne usu¬ wanie oczyszczonych scieków z górnej ich po¬ wierzchni.

Osadzone w reaktorze zanieczyszczenia prze¬ pompowane sa przewodem 6b do-hydrócyklonowej *baterii 6, skad czesc zanieczyszczen odprowadzana jest przewodem laczacym sie z przewodem prowa¬ dzacym dodatki oczyszczajace ze zbiornika 6a, co przyczynia sie do utrzymywania stalego poziomu zawiesiny w urzadzeniu oczyszczajacym. Wieksza czesc zanieczyszczen osadzonych w hydrócyklono¬ wej baterii 6 przeplywa przewodem do kanalu 7, gdzie zostaja one spryskane wodnym roztworem polielektrolitu znajdujacego sie w zbiorniku 4a.

Uzyskany po spryskaniu osad o wysokiej lepkosci wprowadzany jest do stozkowatego zbiornika 8 o scianach nachylonych pod katem 30 do 45°, w którym umieszczono mieszarke z wolnoobroto- wymi elementami mieszajacymi.

^W zbiorniku 8, w wyniku dokonywanego mie¬ szania, nastepuje redukcja lepkosci osadu, z któ¬ rego dalsza czesc wody otrzymana przez odwod¬ nienie osadu odprowadzana jest przewodem 8a.

Osad o zwiekszonej gestosci przechodzi przez znaj¬ dujacy sie u dolu zbiornika 8 przewód 8b do mieszalnikowego zbiornika 9, do którego ze zbiór-5 nifca 9a doprowadza sie zasadowe zwiazki wapna w celu zwiekszenia wartosci pH wiekszej od 10.

W przypadku potrzeby dodaje sie równiez jako material palny proszek weglowy; Oddzielona po¬ zostala ilosc wody powraca przewodem 9b do prze¬ wodu wlotowego przed reaktorem oczyszczajacym a osad po dalszym odwodnieniu w podcisnienio¬ wym filtrze 10, lub innym urzadlzeniu odwadnia¬ jacym odprowadzany jest do urzadzenia transpor¬ towego 11 a nastepnie spalany.

Sposób oczyszczania wód powierzchniowych lub scieków jest bardziej dokladnie opisany w po¬ nizszych przykladach.

Przyklad 1. Woda z Dunaju o metnosci wzgled¬ nej 80 do 1000, wartosci pH 7,7 i ilosci 40 do 600 g/m8 zawieszonych zanieczyszczen poddawana jest filtrowaniu w stale przeplukiwanym filtrze bebnowym o srednicy 3 m, powleczonym siatka o wielkosci oczek 2 mm. Do przeplywajacej przez filtr do zbiornika wody dodaje sie ma 1 m8 wody 45 g wodnego roztworu &U siarczanu aluminium i 4 g 10% chlorku zelaza. Wode ze zbiornika prze¬ prowadza sie przewodem do reaktora oczyszcza¬ jacego, w którym objetosc leja zewnetrznego wy¬ nosi okolo 1000 m8 a leja wewnetrznego okolo 200 m8. Polielektrolit o nazwie firmowej Separan NP 10 zawarty w roztworze wodnym o koncen¬ tracji wagowej 0,5% wprowadza sie do zbiornika w ilosci 0,3 g/m8 oczyszczonej wody.

Separan NP 10 sklada sie z kopolimeru soli so¬ dowej, kwasu poliakrylowego i amidu poliakry- lowego, posiadajacego ciezar czasteczkowy okolo 1000 000. Do reaktora przed wprowadzeniem wo¬ dy dodaje sie piasku kwarcowego o wielkosci zia¬ ren 50 do 70 |xm w Ilosci 3 kg/m8 oczyszczonej wody.

Przekrój przewodu miedzy zewnetrzna a we¬ wnetrzna czescia reaktora oczyszczajacego jest stozkowy i zmienny. W dolnej czesci reaktora u- mieszczono pionowo na mostku skrobak, przesu¬ wajacy sie po uzebionym pierscieniu. Oczyszczo¬ na woda przeplywa przez przewód, wyprowadzony z powierzchni reaktora, po czym nastepuje jej fil¬ trowanie przy stosowaniu szybkich filtrów a na¬ stepnie chlorowanie. Odpadowy osad zbierany jest za pomoca omówionego skrobaka z dna reaktora i odprowadzany do zbiornika, skad za pomoca pomp pnzy cisnieniu 2,5 kG/cm2 zostaje przepom¬ powany do przystosowanych w tym celu dwudzie¬ stu baterii hydrocyklonów o srednicy 7 cm kazda.

Odprowadzany z hydrocyklonu piasek kwarco¬ wy kierowany jest do zbiornika doprowadzanej do filtrowania wody, z której zawiesina zawiera¬ jaca zanieczyszczenia i flokulator odprowadzana jest przez przewód o srednicy 1 m i dlugosci 3m do zbiornika o pojemnosci 100 m8, utworzonego w postaci stozka o nachyleniu boków 30°.

Na przeplywajaca przewodem zawiesine stosuje sie natrysk roztworu Separan'u NP JO o stezeniu 0,5%, w którym zawartosc srodka czynnego wy¬ nosi 12 g/m8. W celu zwiekszenia gestosci zawie¬ siny o lepkosci 5-H10 • 108 cP, oraz oddzielenia od niej wody, zawiesina poddawana jest za pomoca mieszadla lopatkowego obracajacego sie z szybko¬ scia 1 do 5 obr/min. ciaglemu mieszaniu, dzieki 18 894 6 któremu nastepuje obnizenie lepkosci zawiesiny do wartosci okolo.500-^1000 dP. Opadajacy pod wply¬ wem wlasnego ciezaru osad kierowany jest,, db- mieszalnika, gdzie na skutek dodawania wodoro- tlenku wapnia w ilosci okolo 2, kg na 1 m8 osadu, wartosc pH wzrasta do 11.

Reaktor przeznaczony do oczyszczania i filtro¬ wania wody o objetosci 1000 m8 posiada wydaj¬ nosc 32 000 do 45 000 ra8/dobe.

Zmetnienie wody przed filtrowaniem.wychodza¬ cej z reaktora mierzone nefelometrem Pulfricha, wynosi 10-5-18* co odpowiada zawartosci zawiesin w-zakresie 3-J-8 ppm, podczas gdy zmetnienie wo¬ dy filtrowanej wynosi 2-H4, co odpowiada zawar- tósci 1 do 2 ppm,.

Czas przeplywu wody przez reaktor oczyszczaja¬ cy wynosi srednio 30 do 50 min. a szybkosc prze¬ plywu przez reaktor 1,8 do 2,2 mm/sek.

Przyklad 2. Przebieg oczyszczania odbywa * sie w podobny sposób co i w przykladzie 1 z ta róznica, ze w postaci: polielektrolitu zastosowano 0,6 do 0,7 g/m8 algihowanego roztworu alginatu, przy czym w postaci dodatku oczyszczajacego za¬ stosowano w tym przykladzie mielony^ korund o wielkosci ziaren i ilosci podobnej jak przy sto¬ sowaniu piasku kwarcowego w przykladzie 1.

Osad odwadniano na filtrze wibracyjnym. Wy¬ dajnosc reaktora oczyszczajacego i filtrowania wo¬ dy o objetosci 1000 m8 wynosi okolo 48 000 m8/dobe.

Z9 Zmetnienie wody przed filtrowaniem wynosi okolo 18, a szybkosc przeplywu 2,2 do 2,4 mm/s.

Przyklad 3. Przebieg oczyszczania odbywa sie w podobny sposób co i w przykladzie 1 z ta róznica, ze w postaci polielektrolitu zastosowano Sedosan (kopolimer soli sodowej kwasu poliakry¬ lowego i amidu poliakrylowego) o ciezarze cza¬ steczkowym okolo 3 000 000 i ilosci okolo 0,25 g/m8 a w postaci dodatku oczyszczajacego zastosowano podobnie jak w przykladzie pierwszym piasek 40 kwarcowy w takiej samej ilosci i- podobnej wiel¬ kosci ziaren. Ilosc i jakosc oczyszczonej wody byly podobne jak w przykladzie 1.

Przyklad 4. Do reaktora oczyszczajacego za¬ stosowano zbiornik, o pojemnosci 80 m8,.wyposa- 45 zony w leje zewnetrzne i wewnetrzne, bez umie¬ szczania w nim skrobaka. Czesc góoma przekroju zewnetrznego leja zostala wykonana w sposób stopniowany, a czesc dolna w postaci stozka o na¬ chyleniu boków 75°. Do reaktora oczyszczajacego 50 doprowadzano wode zóltawego koloru z zawar¬ toscia alg, posiadajaca wzgledne zmetnienie 240 i wartosc pH 6,0-z-6,5. Do oczyszczanej wody do¬ dawano chlor w ilosci 6 g/m8 a wartosc pH regu¬ lowano do 8 przez dodawanie wodorotlenku wap*. 55 nia. W postaci flokulatora zastosowano 60 g/m8 siarczanu aluminium i 6 g/m8 chlorku zelaza, a po¬ lielektrolitu wodny roztwór skrobii karboksyme- tylowej, dodawanej w ilosci 0,8 do 1 g/m8, dodatku oczyszczajacego piasek kwarcowy w ilosci 3,5 kg/m8.

M Przebieg postepowania odbywal sie podobnie jak w przykladzie 1 z tym, ze do zageszczonego osadu o wartosci pH=ll dodawano 24 do 100 kg/m8 pro¬ szku weglowego. Wydzielony w ten sposób szlam suszono przez 4 godz. w pojemniku transportowym g. wykonanym z siatki drucianej o wielkosci oczek88 894 0,15 mm, po czym spalano go w piecu pylowym.

Uzyskiwano bezbarwna wode o zmetnieniu 10H-12 przy wydajnosci 2400 nWdobe.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób oczyszczania wód powierzchniowych oraz scieków przemyslowych zawierajacych za¬ wiesine stala, znamienny tym, ze do oczyszczania wód powierzchniowych lub scieków zastosowano reaktor, do którego wprowadza sie scieki lub wode poddawane filtrowaniu w bebnie siatkowym, re¬ gulacje wartosci pH w zakresie 8 do 11 przez do¬ prowadzenie koagulatora w postaci soli aluminium lub soli trójwartosciowego zelaza, dodawaniu flo- kulatora, dodawaniu wodnego roztworu polielek- irolitu w postaci soli sodowej, amidu poliakrylo- wegó lub kwasu poliakrylowego, odprowadzaniu 15 z górnej powierzchni reaktora oczyszczonych scie¬ ków i przepompowywaniu osadu z hydrocyklono- wej baterii, gdzie nastepuje jego spryskiwanie wodnym roztworem polielektrolitu i mieszanie za pomoca wolnoobrotowej mieszarki w celu zreduko¬ wania lepkosci osadu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uzyskany po spryskaniu osad o wysokiej lepkosci wprowadzany jest do zbiornika o scianach nachy¬ lonych pod katem 30 do 45°, w którym za pomoca wolnoobrotowej mieszarki dokonywane jest jego mieszanie powodujace redukcje lepkosci osadu z 10.000 riP do 2000 cP przy równoczesnym dalszym odprowadzeniu z niego czesci wody.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do przeplywajacej przez filtr do zbiornika wody dodaje sie na 1 m8 wody 45 g wodnego roztworu 6% siarczanu aluminium i 4 g 10% zelaza. ERRATA Lam 8, wiersz 18 jest: 10% zelaza. powinno byc: 10% chlorku zelaza. Bltk 2124/76 r. 120 egz. A4 Cena 10 zl