RU2720613C1 - Способ очистки и обеззараживания сточных вод - Google Patents
Способ очистки и обеззараживания сточных вод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720613C1 RU2720613C1 RU2020104010A RU2020104010A RU2720613C1 RU 2720613 C1 RU2720613 C1 RU 2720613C1 RU 2020104010 A RU2020104010 A RU 2020104010A RU 2020104010 A RU2020104010 A RU 2020104010A RU 2720613 C1 RU2720613 C1 RU 2720613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- reverse osmosis
- treatment
- ultrafiltration
- cleaning
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims description 22
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 35
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 6
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 14
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 11
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000011956 best available technology Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 241001517013 Calidris pugnax Species 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical group 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
Landscapes
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в системах очистки в химической, металлургической, горной и целлюлозно-бумажной промышленности для очистки дренажных вод и фильтратов полигонов твердых бытовых отходов. Способ очистки и обеззараживания сточных вод включает стадии ультрафильтрации и обратноосмотического разделения в две ступени по пермеату. Перед стадией ультрафильтрации исходную воду пропускают через реактор роторно-вихревого типа для гидродинамической обработки в присутствии ферромагнитных частиц. После стадии обратноосмотического разделения пермеат обратного осмоса второй ступени дополнительно очищают и обеззараживают в блоке фотолитического озонирования с использованием ультрафиолетового излучения и озона. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки воды от токсичных, неспособных к биологическому разложению неорганических и органических веществ, а также взвешенных, эмульгированных и растворенных примесей, снижение эксплуатационных и энергозатрат. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу очистки и обеззараживания сточных вод от широкого спектра загрязнений (солей тяжелых металлов, токсичных, неспособных к биологическому разложению сложных органических веществ, а также взвешенных, эмульгированных и растворенных загрязнителей) в широком диапазоне концентраций. Изобретение может быть использовано в системах очистки в химической, металлургической, горной, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, для очистки дренажных вод и фильтратов полигонов твердых бытовых отходов (ТБО).
Уровень техники
В настоящее время повышение экологических требований к качеству очистки сточных вод, вызванное развитием промышленности, сельского хозяйства, жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), увеличивающимся дефицитом водных ресурсов, делает необходимым разработку универсальных способов глубокой очистки и обеззараживания воды, позволяющих очищать воды до нормативов водоотведения в водоем рыбохозяйственного назначения или для использования в системах оборотного водоснабжения.
Известные способы очистки сточных вод, включающие стадии коагуляции/флотации с последующим отстаиванием, электрохимической обработки, адсорбционной очистки, механической фильтрации, мембранной фильтрации, биологической очистки, обеззараживания очищенной воды имеют ограниченную область применения из-за привязанности к ограниченному виду загрязнителей, узкому диапазону объемов очищаемых сточных вод, низкой надежности либо сложности конструкции, высоких затрат на реагенты и электроэнергию, образованию больших объемов неутилизируемых или сложно утилизируемых шламов, осадков, при размещении которых происходит вторичное загрязнение окружающей среды [Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям / ИТС 8-2015 Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях. - М.: Бюро НДТ, 2015. - 129 с.; Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям / ИТС 47-2017 Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности. - М.: Бюро НДТ, 2017. - 114 с.].
Из уровня техники [патент RU 2701827 С1, опубл. 01.10.2019] известен способ очистки сточных вод посредством блочно-модульного комплекса, в котором предварительно в модуле механической очистки удаляют крупные твердые частицы посредством сгустителя, далее воду насыщают кислородом воздуха и в модуле биологической очистки в мембранном биореакторе удаляют органические загрязнения и биогенные элементы, далее в модуле адсорбции и химического окисления или декарбонизации воды с помощью озона окисляют растворенные и взвешенные органические вещества. Доочистку очищенной воды осуществляют в установке обратного осмоса.
Недостатком данного способа является образование вторичных загрязнений в виде сырого осадка в модуле механической очистки, неэффективность использования для очистки воды, содержащей высокотоксичные и трудноокисляемые органические соединения, из-за быстрой дезактивации микроорганизмов загрузки модуля биологической очистки.
Также из уровня техники [патент RU 2169708 С2, опубл. 27.06.2001] известен способ очистки сточных вод от взвешенных, неорганических и органических веществ, включающий методы флотации, коагуляции, флокуляции, озонирования, фильтрации и отделения осадка. Процесс очистки осуществляется последовательно в одном аппарате.
Недостатком данного способа является невозможность масштабирования процесса очистки, неэффективность очистки от различного вида загрязнений в многокомпонентных системах из-за отсутствия возможности обеспечения необходимого для завершения каждого процесса очистки времени пребывания в одном аппарате и сложность обслуживания и ремонта аппарата.
Известен способ очистки сточных вод [патент RU 2337070 С2, опубл. 27.10.2008], включающий обработку импульсными высоковольтными разрядами с одновременным насыщением воды диспергированным воздухом и последующую очистку на зернистых и сорбционных фильтрах в присутствии коагулянта. Данный способ позволяет очищать воду от железа, марганца, цинка, органических загрязнений, нефтепродуктов, бактерий, вирусов и других загрязняющих веществ.
Недостатком данного способа является низкая производительность, малый срок службы загрузок фильтров в результате их необратимого загрязнения продуктами окисления, а также высокие затраты на замену зернистой загрузки из гранулированного алюминия.
Известен способ очистки сточных вод [патент RU 2440931 С2, опубл. 27.01.2012], включающий механическое отделение взвесей, коагуляцию и электрообработку в электрофлотаторе. Данный способ позволяет очищать производственные сточные воды предприятий пищевой и рыбной промышленности, содержащие белки, липиды и другие органические вещества.
Недостатком данного способа является энергозатратность и ограниченность по очищаемым загрязнителям, также способ требует использования в качестве коагулянта большого количества морской воды - 25-35 об. % от объема обрабатываемой сточной воды и использования дорогостоящих анодов на основе оксидов рутения и титана, что ограничивает его применение.
Известен способ очистки воды [патент RU 2524939 С2, опубл. 10.08.2014], в котором воду предварительно пропускают через модуль центробежных фильтров с электромагнитными элементами, после чего подают в накопительную емкость с одновременной подачей в воду хлоросодержащего препарата, полученного в электролизере электролизом поваренной соли, далее воду подают на батарею половолоконных ультрафильтров, после чего осуществляют окончательную обработку воды на фотокаталитической колонке на основе нанокристаллического диоксида титана и ультрафиолетовым излучением в бактерицидном модуле.
Недостатком данного способа при очистке концентрированных вод (сточных и производственных растворов) является повышенный износ ультрафиолетовых ламп. Кроме того, использование хлорсодержащих веществ в сочетании с последующим облучением будет приводить к образованию новых токсичных хлорорганических соединений (диоксинов и диоксидов и пр.).
Из уровня техники [патент RU 2530106 С2, опубл. 10.10.2014] известно устройство для очистки и обеззараживания сточных вод, состоящее из блока предварительной очистки, содержащего отстойник и фильтр, блока коагуляции-флотации, содержащего высоконапорный насос, гидродинамический кавитатор, расходную емкость коагулянта и флотатор-коагулятор, и блока доочистки и обеззараживания, содержащего фильтр и агрегат ультрафиолетового облучения с ультразвуковым излучателем.
Недостатком данного устройства являются высокие эксплуатационные затраты из-за повышенного износа ультрафиолетовых ламп, в случае очистки концентрированных сточных вод.
Из уровня техники [патент RU 2136602 С1, опубл. 10.09.1999] известно устройство для очистки и обеззараживания воды с использованием высоковольтных электрических разрядов, получаемых на объемном многоострийном электроде в виде ерша, и озонирования кислородосодержащим газом, в котором процесс очистки и обеззараживания воды осуществляется за счет окисления примесей, находящихся в воде, озоном, атомарным кислородом, возбужденными молекулами кислорода и т.п., образующимися при электрических разрядах в кислородосодержащем газе и воде. Данное техническое решение позволяет повысить эффективность очистки и обеззараживания воды, снизить удельные энергозатраты при повышении надежности конструкции установки.
Недостатком данного устройства является быстрый износ высоковольтного электрода, выполненного в виде объемного многоострийного электрода в виде ерша. При работе устройства при электрических разрядах происходит частичное выгорание острий высоковольтного электрода, что значительно понижает эффективность его работы, так как при замене высоковольтного электрода требуется остановка работы устройства.
Известен способ очистки сточных вод от ионов металлов, токсичных органических загрязнений и бактериальной микрофлоры [патент RU 2333154 С1, опубл. 10.09.2008] путем прокачивания очищаемой воды через установленный в трубе гидродинамический излучатель в режиме кавитации, смешения с окислителем (озоном или кислородом и озоном или воздухом и озоном) из газовой фазы, диспергированием полученной газожидкостной смеси в контактной камере перед преграждающей поверхностью и последующим фильтрованием очищаемой воды от твердых взвесей.
Недостатком этого способа является необходимость многократного прокачивания всего объема сточной воды через гидродинамический излучатель для достижения глубокой очистки, приводящее к быстрой изнашиваемости оборудования и к высоким энергозатратам на осуществление процесса очистки.
Рассмотренные выше способы и технические решения применяются для очистки и обеззараживания сточных вод, но каждое по отдельности не обеспечивает по качеству очистки, производительности, энергозатратам, ресурсам возросшие требования к очистке сточных вод.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ очистки концентрированных сточных вод [патент RU 2589139 С2, опубл. 10.07.2016], включающий электрохимическую очистку, реагентную обработку коагулянтом и флокулянтом с последующим отстаиванием, ультрафильтрацию, обратноосмотическое разделение в две ступени по пермеату, доочистку на ионообменных смолах.
Недостаток данного способа - высокие энергозатраты на стадии электрохимической очистки, высокие эксплуатационные затраты на замену сорбента на стадии доочистки пермеата, низкая производительность установки, ограниченность его использования для очистки от широкого спектра загрязнений.
Раскрытие сущности изобретения
Техническая задача предлагаемого изобретения состояла в создании эффективного способа очистки сточных вод от широкого спектра загрязнений в широком диапазоне концентраций.
Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении качества очистки воды от широкого спектра загрязнений (токсичных, неспособных к биологическому разложению неорганических и органических веществ, взвешенных, эмульгированных и растворенных), снижении эксплуатационных и энергозатрат.
Техническая задача решается и технический результат достигается способом очистки и обеззараживания сточных вод, который включает стадии ультрафильтрации и обратноосмотического разделения в две ступени по пермеату, при этом, в соответствии с настоящим изобретением, перед стадией ультрафильтрации исходную воду пропускают через реактор роторно-вихревого типа для гидродинамической обработки в присутствии ферромагнитных частиц, а после стадии обратноосмотического разделения пермеат обратного осмоса второй ступени дополнительно очищают и обеззараживают в блоке фотолитического озонирования с использованием ультрафиолетового излучения и озона.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в реакторе роторно-вихревого типа дополнительно может быть осуществлена реагентная обработка коагулянтом и/или корректировка рН.
В еще одном варианте осуществления изобретения стадия ультрафильтрации может быть реализована в режиме прямого потока (тупиковая фильтрация).
В еще одном варианте осуществления изобретения после дополнительной очистки и обеззараживания с использованием ультрафиолетового излучения и озона может быть осуществлено разложение остаточного озона и продуктов окисления органических соединений на адсорбционно-каталитическом фильтре.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема блочно-модульной установки очистки и обеззараживания сточных вод в виде графических условных обозначений элементов, связанных функционально линиями движения воды и осадка (шлама): I - модуль гидродинамической обработки; II - модуль мембранной очистки; III - модуль финишной очистки и обеззараживания; IV - модуль сбора и обезвоживания осадка; 1, 4, 10 - накопительные емкости; 2 - реактор роторно-вихревого типа; 3 - седиментатор; 5 - блок ультрафильтрации; 6 - обратный осмос первой ступени блока обратного осмоса; 7 - обратный осмос второй ступени блока обратного осмоса; 8 - блок фотолитического озонирования; 9 - адсорбционно-каталитический фильтр.
На фиг. 2 и фиг. 3 показаны результаты изменения показателя химического потребления кислорода (ХПК) на разных стадиях очистки: 0 - исходная вода; 2 - реактор роторно-вихревого типа; 5 - блок ультрафильтрации; 6 - обратный осмос первой ступени блока обратного осмоса; 7 - обратный осмос второй ступени блока обратного осмоса; 8 - блок фотолитического озонирования; 9 - адсорбционно-каталитический фильтр.
Осуществление изобретения
Для реализации заявленного способа предлагается представленная на фиг. 1 блочно-модульная установка очистки и обеззараживания сточных вод. Установка состоит из следующих основных модулей: модуль гидродинамической обработки I, модуль мембранной очистки II, модуль финишной очистки и обеззараживания III, модуль сбора и обезвоживания осадка IV. Модуль гидродинамической обработки I содержит узел подготовки и ввода реагентов - для корректировки рН, коагулянты, кислород, инертные газы и др. (на фиг. 1 не представлен), аппарат с вращающимся электромагнитным полем оригинальной конструкции - реактор роторно-вихревого типа (РРВТ) 2 и седиментатор 3. Модуль мембранной очистки II содержит блок ультрафильтрации 5 и обратный осмос первой ступени 6 и обратный осмос второй ступени 7 блока обратного осмоса. В модуле финишной очистки и обеззараживания III для доочистки воды методом окисления используется ультрафиолетовое излучение, озон в блоке фотолитического озонирования 8 и адсорбционно-каталитический фильтр 9. В установке также предусмотрен модуль сбора и обезвоживания осадка IV перед подачей его на переработку или утилизацию. В состав установки, кроме того, входят узел подачи озона, насосы, трубопроводная обвязка, регулирующая и запорная арматура, датчики, ручная и автоматическая система управления (на фиг. 1 не представлены).
Способ осуществляется следующим образом.
Исходная загрязненная вода (промышленные сточные воды) через накопительную емкость 1 поступает в модуль гидродинамической обработки I, где в аппарате РРВТ 2 осуществляется очистка воды за счет интенсивной ее обработки ферромагнитными частицами, вращающимися в магнитном поле, в ходе которой возникают кавитационные и электромагнитные эффекты, обеспечивающие эффективное удаление загрязнений различной природы. Далее очищаемая вода поступает в седиментатор 3, где происходит отделение осадка от воды. Образовавшийся осадок поступает в модуль сбора и обезвоживания осадка IV, где собирается в емкости 4, затем поступает на обезвоживание, захоронение, переработку и т.п. Гидродинамическая и кавитационная обработка воды в модуле гидродинамической очистки обеспечивает снижение в ней показателей ХПК, биологического потребления кислорода (БПК), содержания нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и других загрязнителей, в результате чего вода может быть использована в системах оборотного промышленного водоснабжения или доочищена до нормативов водоотведения в водоемы рыбохозяйственного назначения в следующих модулях установки. Преимуществом модуля гидродинамической обработки с РРВТ является то, что на данной стадии очистки происходят первичные процессы обеззараживания воды кавитацией, дегазация жидкой фазы вплоть до практически полного разложения карбонатов и гидрокарбонатов, обусловленных солями временной жесткости.
Далее очищенная вода насосом подается в модуль мембранной очистки II на блок ультрафильтрации 5. Ультрафильтрация предназначена для эффективной и экономичной подготовки воды перед обратным осмосом с целью увеличения эффективности и долговечности обратноосмотических мембран. В блоке ультрафильтрации 5 реализуется режим прямого потока (тупиковая фильтрация), позволяющий получить концентрат с максимальным содержанием загрязнений.
Далее очищенная вода подается насосом в блок обратного осмоса (обратный осмос первой ступени 6 и обратный осмос второй ступени 7). В зависимости от степени загрязненности воды для достижения нормативных показателей по ХПК, ионам аммония, тяжелым металлам и пр. в модуле мембранной очистки II применяется одна или две ступени обратного осмоса. Вторая ступень обратного осмоса предназначена для удаления растворимых в воде низкомолекулярных органических соединений. В случае применения в модуле мембранной очистки II двух ступеней обратного осмоса вода из блока ультрафильтрации 5 с помощью насоса подается на установку обратного осмоса высокого давления (первая ступень), из которой пермеат с помощью насоса подается на обратноосмотические мембраны низкого давления (вторая ступень). Пермеат с обратного осмоса второй ступени собирается в накопительной емкости модуля мембранной очистки. Концентрат обратного осмоса второй ступени направляется на вход обратного осмоса первой ступени. Такая организация подачи воды позволяет максимально уменьшить количество сбросных вод с блока обратного осмоса. Преимуществом блока обратного осмоса является получение высокочистого пермеата ввиду отсутствия необходимости корректировки рН и использования других реагентов для удаления углекислого газа, образующего при разложении в кислых средах гидрокарбонатов и карбонатов, а также образование минимальных количеств высококонцентрированного концентрата, который может быть в дальнейшем переработан и/или утилизирован совместно со шламом после модуля гидродинамической очистки.
Последней стадией очистки в модуле финишной очистки и обеззараживания III является воздействие на воду озона высокой концентрации и ультрафиолетового излучения от резонансных ртутных ламп, обеспечивающих фотоокисление прошедших через обратный осмос растворимых в воде низкомолекулярных органических соединений (низкомолекулярных спиртов, альдегидов и т.п.). Модуль III содержит блок фотолитического озонирования 8, состоящий из узла генерации озона, системы ввода озона в воду, аппарата с резонансными ртутными лампами, системы газоотделения. Дополнительно в модуле может использоваться адсорбционно-каталитический фильтр 9 для удаления остаточного озона и продуктов окисления органических соединений. Озон эжектируется во входной патрубок насоса, интенсивно перемешивается с водой и полностью растворяется в ней при повышенном давлении, создаваемом насосом. Далее давление сбрасывается и образуется большое количество тонкодисперсных пузырьков. Такой способ ввода озона позволяет получать максимальную величину поверхности раздела газ-жидкость, тем самым создавая условия для максимально возможной скорости фотохимических реакций.
Очищенная вода поступает далее в накопительную емкость чистой воды 10 или направляется потребителям для использования в замкнутых циклах промышленного водоснабжения, или сбрасывается в водоемы рыбохозяйственного назначения.
Таким образом, число, назначение и работа функциональных единиц установки обеспечивает полное и комплексное решение повышения качества очистки воды от широкого спектра загрязнений, снижение эксплуатационных и энергозатрат.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Воду с ХПК 15000 мг/дм3 подавали в модуль гидродинамической обработки, затем в модуль мембранной очистки на блок ультрафильтрации и на две ступени обратного осмоса, далее - в модуль финишной очистки и обеззараживания. Результаты испытаний приведены на фиг. 2.
Пример 2. Воду с ХПК 1500 мг/дм3 подавали в модуль гидродинамической обработки, затем в модуль мембранной очистки на блок ультрафильтрации и на одну ступень обратного осмоса, далее - в модуль финишной очистки и обеззараживания. Результаты испытаний приведены на фиг. 3.
Пример 3. Воду с ХПК 250 мг/дм3 подавали в модуль гидродинамической обработки, затем в модуль мембранной очистки на блок ультрафильтрации и на одну ступень обратного осмоса, далее - в модуль финишной очистки и обеззараживания. Результаты испытаний приведены на фиг. 3.
Пример 4. Воду подавали в модуль гидродинамической обработки, в модуль мембранной очистки на блок ультрафильтрации и на одну ступень обратного осмоса, далее в модуль финишной очистки и обеззараживания с использованием адсорбционно-каталитического фильтра. Результаты испытаний по очистке воды от основных загрязнителей приведены в таблице 1.
Как видно из результатов эксперимента, заявленное изобретение позволяет очищать воду от широкого спектра загрязнений, в широком диапазоне концентраций и довести очистку до 98-100%.
Claims (4)
1. Способ очистки и обеззараживания сточных вод, включающий стадии ультрафильтрации и обратноосмотического разделения в две ступени по пермеату, отличающийся тем, что перед стадией ультрафильтрации исходную воду пропускают через реактор роторно-вихревого типа для гидродинамической обработки в присутствии ферромагнитных частиц, а после стадии обратноосмотического разделения пермеат обратного осмоса второй ступени дополнительно очищают и обеззараживают в блоке фотолитического озонирования с использованием ультрафиолетового излучения и озона.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реакторе роторно-вихревого типа дополнительно осуществляют реагентную обработку коагулянтом и/или корректировку рН.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию ультрафильтрации реализуют в режиме прямого потока (тупиковая фильтрация).
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после дополнительной очистки и обеззараживания с использованием ультрафиолетового излучения и озона осуществляют разложение остаточного озона и продуктов окисления органических соединений на адсорбционно-каталитическом фильтре.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020104010A RU2720613C1 (ru) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Способ очистки и обеззараживания сточных вод |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020104010A RU2720613C1 (ru) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Способ очистки и обеззараживания сточных вод |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2720613C1 true RU2720613C1 (ru) | 2020-05-12 |
Family
ID=70735091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020104010A RU2720613C1 (ru) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Способ очистки и обеззараживания сточных вод |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2720613C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755988C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-09-23 | Сергей Исаакович Сапега | Способ очистки сточных вод |
| RU2757113C1 (ru) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Квантовые технологии" | Установка для обработки фильтрата полигона твердых коммунальных отходов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2145709A (en) * | 1983-09-01 | 1985-04-03 | Ionics | Membrane system for water purification |
| RU2524939C2 (ru) * | 2012-10-17 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКУ "3 ЦНИИ" Минобороны России) | Способ комплексной очистки воды |
| RU2585635C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-05-27 | Закрытое акционерное общество "ВОДАР" | Способ обеззараживания и очистки жидких сред и технологическая линия для его реализации |
| RU2589139C2 (ru) * | 2014-07-09 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" (ООО "БМТ") | Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов |
-
2020
- 2020-01-30 RU RU2020104010A patent/RU2720613C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2145709A (en) * | 1983-09-01 | 1985-04-03 | Ionics | Membrane system for water purification |
| RU2524939C2 (ru) * | 2012-10-17 | 2014-08-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКУ "3 ЦНИИ" Минобороны России) | Способ комплексной очистки воды |
| RU2589139C2 (ru) * | 2014-07-09 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" (ООО "БМТ") | Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов |
| RU2585635C1 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-05-27 | Закрытое акционерное общество "ВОДАР" | Способ обеззараживания и очистки жидких сред и технологическая линия для его реализации |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755988C1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-09-23 | Сергей Исаакович Сапега | Способ очистки сточных вод |
| RU2757113C1 (ru) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Квантовые технологии" | Установка для обработки фильтрата полигона твердых коммунальных отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2534125C2 (ru) | Способ электрохимической обработки сточных вод и устройство для его осуществления | |
| Almukdad et al. | Unlocking the application potential of electrocoagulation process through hybrid processes | |
| Tałałaj et al. | Treatment of young and stabilized landfill leachate by integrated sequencing batch reactor (SBR) and reverse osmosis (RO) process | |
| US20020003116A1 (en) | System and method for removal of arsenic from aqueous solutions | |
| CN106830536A (zh) | 一种发酵类抗生素废水的深度处理工艺 | |
| CN107857438B (zh) | 一种化工企业及园区废水处理零排放工艺 | |
| GB2515324A (en) | Electrolytic advance oxidation processes to treat wastewater, brackish and saline water without hydrogen evolution | |
| CN104743717A (zh) | 一种浓盐水减量化处理方法及系统 | |
| CN1699223A (zh) | 利用冶金污水制取纯水的方法 | |
| CN105417899A (zh) | 一种超声波电吸附电芬顿且脱盐脱色的水处理装置及方法 | |
| Song et al. | Degradation of antibiotics, organic matters and ammonia during secondary wastewater treatment using boron-doped diamond electro-oxidation combined with ceramic ultrafiltration | |
| RU2720613C1 (ru) | Способ очистки и обеззараживания сточных вод | |
| CN107522340A (zh) | 一种回收处理高氯盐污水的系统及方法 | |
| CN102295373A (zh) | 基于电化学和电渗析技术的造纸废水循环利用装置及方法 | |
| CN108191127B (zh) | 一种光催化氧化复合硅藻土基纳米陶瓷处理含油废水的装置和方法 | |
| CN109626668A (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理方法 | |
| CN102145949B (zh) | 一种制革深度处理废水循环利用装置及其方法 | |
| KR100446042B1 (ko) | 포말분리법, 중공사막필터 여과법과 고급산화공법을연계한 산업폐수 중수처리시스템 | |
| de Almeida et al. | Techno-economic evaluation of landfill leachate treatment by hybrid lime application and nanofiltration process | |
| JP2003093803A (ja) | 含油排水処理方法 | |
| CN108689535A (zh) | 一种乳化液废水一体化处理装置 | |
| CN107473492A (zh) | 多物理场增强氧化分解净水装置及其治污方法 | |
| Maksimov et al. | Prospective systems and technologies for the treatment of wastewater containing oil substances | |
| CN201952316U (zh) | 制革深度处理废水循环利用装置 | |
| KR100711259B1 (ko) | 정화처리 장치 |