СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

 


RU (11) 2264989 (13) C1

(51) 7 C02F1/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004124311/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.08.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.08.09 
(45) Опубликовано: 2005.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 952773 А, 23.08.1982. RU 2070165 C1, 10.12.1996. КЛЯЧКО В.А., АПЕЛЬЦИН И.Э. Очистка природных вод. М.: Стройиздат, 1971, с.288-289, 332-333. 
(72) Автор(ы): Назаров В.Д. (RU); Васимирский А.С. (RU); Сивкова Н.В. (RU); Гараев И.Ф. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU) 
Адрес для переписки: 450062, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1, ГОУ ВПО "УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ", патентная служба 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Изобретение относится к термической очистке и обеззараживанию сточных вод и может быть использовано для локальной очистки сточных вод предприятий биологической промышленности, лечебных учреждений, туберкулезных больниц. Способ термического обеззараживания и очистки сточных вод включает предварительный нагрев сточной воды в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С за счет тепла очищенных сточных вод и обеззараживание путем термической обработки. Предварительно подогретую сточную воду дополнительно подогревают в трубном пространстве автоклава за счет тепла обеззараженных сточных вод с последующим обеззараживанием сточных вод путем нагрева в межтрубном пространстве автоклава до температуры 110-120°С и при давлении 0,3-0,5 МПа. Далее проводят охлаждение сточной воды в межтрубном пространстве автоклава за счет подачи свежей сточной воды в трубное пространство автоклава, после чего сточную воду подвергают электрокаталитической обработке и реагентной обработке седиментацией. Образующийся осадок подогревают в режиме мезофильного или термофильного сбраживания за счет тепла очищенных сточных вод. Охлажденные в сгустителе и затем в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С сточные воды направляют в водоем. Технический результат: уменьшение энергозатрат при обеспечении высокой степени очистки. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к термической очистке и обеззараживанию сточных вод и может быть использовано для локальной очистки сточных вод предприятий биологической промышленности, лечебных учреждений, туберкулезных больниц.

Известен способ обработки осадков бытовых и/или промышленных сточных вод, включающий тепловую обработку суспензии осадков, разделение жидкой и твердой фаз, после окончания тепловой обработки суспензии при температуре 150-220°С ее обрабатывают щелочью до рН более 10 и кислородсодержащим газом при давлении 1,5-5,0 МПа в течение 20-180 мин, после чего давление снижают до атмосферного и охлажденную до температуры менее 100°С суспензию подают на разделение с выделением органоминерального комплекса в виде жидкой фазы и нерастворимого твердого остатка, содержащего соли тяжелых металлов [1].

Недостатком этого метода является нерациональное завышение температуры и давления, что ведет к большим затратам электроэнергии.

Известен способ обработки осадка органического происхождения, включающий нагрев при перемешивании и разделение на твердую и жидкую фазы, нагрев ведут острым паром до температуры 70-90°С в течение 18-25 с с одновременным разделением жидкой и твердой фаз путем прессования [2].

Недостатком этого способа является недостаточная эффективность. 

Известен способ одновременного проведения электрокатализа и электрокоагуляции. Технологическая схема очистки предусматривает после электрокаталитической обработки и отстаивания в течение 25-30 минут адсорбционно-каталитическую доочистку сточной воды путем фильтрования через слой адсорбента-катализатора [3].

Недостатком этого метода является также недостаточная эффективность. 

Наиболее близким техническим решением является метод для обеззараживания жидкости, заключающийся в том, что сточную воду предварительно нагревают в теплообменном аппарате за счет тепла очищенных сточных вод до температуры 50-60°С, а затем обеззараживают в течение 3-5 минут и температуре 120-140°С [4].

Недостатком этого метода является высокий расход электроэнергии.

Задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении энергозатрат при обеспечении высокой степени очистки.

Указанная задача решается тем, что в способе термического обеззараживания и очистки сточных вод, включающем предварительный нагрев сточной воды в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С за счет тепла очищенных сточных вод и обеззараживание путем термической обработки, согласно изобретению предварительно подогретую сточную воду дополнительно подогревают в трубном пространстве автоклава за счет тепла обеззараженных сточных вод с последующим обеззараживанием сточных вод путем нагрева в межтрубном пространстве автоклава до температуры 110-120°С и при давлении 0,3-0,5 МПа, затем проводят охлаждение сточной воды в межтрубном пространстве автоклава за счет подачи свежей порции сточной воды в трубное пространство автоклава, после чего сточную воду подвергают электрокаталитической обработке и реагентной обработке седиментацией, образующийся осадок подогревают в режиме мезофильного или термофильного [5] сбраживания за счет тепла очищенных сточных вод, охлажденные при этом в сгустителе и затем в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С сточные воды направляют в водоем. Кроме того, дополнительный нагрев сточной воды осуществляют в трубном пространстве до температуры 50...70°С, а процесс седиментации проводят на отстойниках с тонкослойными модулями. На чертеже представлена принципиальная схема технологии очистки и обеззараживания сточных вод предлагаемым способом.

Принципиальная схема включает насосную станцию 1, теплообменный аппарат 2, автоклав 3, в котором происходит нагрев до 110-120°С при давлении 0,3-0,5 МПа, электролизер 4, насосную станцию 5, смеситель 6, отстойник с тонкослойными модулями 7, сгуститель осадка 8 со встроенным теплообменным аппаратом.

Очистка сточных вод проводится следующим образом. Исходную сточную воду предварительно нагревают в теплообменном аппарате 2 за счет тепла очищенных сточных вод, затем сточную воду дополнительно нагревают в трубном пространстве автоклава 3 за счет тепла обеззараженных сточных вод, после чего сточную воду обеззараживают в межтрубном пространстве автоклава 3 за счет термоэлектрического нагревательного элемента типа ТЭН при температуре 110...120°С и при давлении 0,3-0,5 МПа в течение 1-2 часов, затем проводят охлаждение сточной воды в межтрубном пространстве автоклава за счет подачи свежей порции сточной воды в трубное пространство автоклава, после чего сточную воду подвергают электрокаталитической обработке и реагентной обработке седиментацией, затем сточную воду охлаждают в сгустителе за счет образующегося осадка и в теплообменном аппарате за счет свежей порции сточной воды очищенную сточную воду с температурой 20-30°С направляют в водоем, а образующийся в отстойнике осадок отводят на сгуститель, где подогревают в режиме мезофильного или термофильного сбраживания за счет тепла очищенных сточных вод для обезвоживания и компостирования.

Принцип электрокаталитической обработки заключается в том, что совместное применение катализаторов и электрогенерируемых окислителей позволяет полнее и целесообразнее использовать окислительную мощность реагентов, достичь глубокой минерализации органических веществ. В присутствии катализатора происходит ускорение разложения активного хлора с образованием реакционно-способного атомарного кислорода, который и обуславливает повышение скорости и глубины минерализации органических веществ. В данном случае электрокаталитическая обработка ведется в электролизерах, межтрубное пространство которых заполнено гранулированным каталитическим материалом [6].

Таким образом происходит практически полная передача тепла от нагретой сточной воды исходной сточной воде в теплообменном аппарате, автоклаве и сгустителе осадка.

Преимуществом предложенного способа по сравнению с прототипом являются низкие энергозатраты при обеспечении высокой степени очистки.

Изобретение предназначено для использования в промышленности при очистке и обеззараживании сточных вод предприятий биологической промышленности, лечебных учреждений, туберкулезных больниц.

На лабораторных установках одинаковой производительности были произведены испытания прототипа и данного способа. Результаты, полученные в ходе испытаний, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты испытаний 
Название показателя Прототип Способ термического обеззараживания и очистки сточных вод 
Энергозатраты на 1 м3 обеззараженной воды 336,8·106 Дж 210,5·106 Дж 


Из данной таблицы видно, что предлагаемый способ термического обеззараживания и очистки сточных вод имеет меньшие энергозатраты по сравнению с прототипом.

На лабораторной установке, согласно изобретению, были проведены микробиологические и паразитологические испытания хозбытовых сточных вод при различных параметрах процесса обработки сточных вод. Результаты, полученные в ходе испытаний, представлены в таблице 2. Из данной таблицы видно, что предлагаемый способ имеет высокую степень обеззараживания.

Таблица 2.

результаты микробиологического и паразитологического анализа хозбытовых сточных вод. 
Параметры процесса обработки воды Общее микробное число, ед/мл Термотолерантные колиформные бактерии, ед/100 мл Кишечная палочка, ед/л 
вход выход % вход выход % вход выход % 
Температура 100°С 650 50 92 170 4 98 70·103 200 99,7 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 60 91 170 0 100 70·10 3 40 99,9 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 10 98 170 0 100 70·10 3 10 99,98 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 5 99 170 0 100 70·103 7 99,99 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 5 99 170 0 100 70·103 5 99,99 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 0 100 170 0 100 70·103 5 99,99 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 0 100 170 0 100 70·103 5 99,99 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 
Температура 100°С 650 0 100 170 0 100 70·103 5 99,99 
Время 1 час 
Давление 0,3 МПа 


ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ 2070165. МКИ С 02 F 11/18. Способ обработки осадков бытовых и/или промышленных сточных вод. // Калинин Е.П., Кононов В.Е., Трофимов В.А., Шипов В.П. / Б.И. - 1996 - №34.

2. Патент РФ 2076077, МКИ С 02 F 11/18. Способ обработки осадка органического происхождения. // Никифоров Л.Л. / Б.И. - 1997 - №9.

3. Группа компаний Катализ " Новые катализаторы и ресурсосберегающие каталитические технологии для современной России." Ангарск, 2003 г., 48 стр.

4. Патент СССР 952773. МКИ С 02 F 11/18. Устройство для обеззараживания жидкости. // Тихонцов A.M., Коробочка А.Н., Кокорин А.В., Кирьянов С.А. / Б.И. - 1982 - №31.

5. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. / Госстрой СССР, 1986 - 72 с., П.6.348, стр.56.

6. Патент РФ 2200059. МПК С 02 F 1/64. Активный обезжелезивающий фильтрующий материал. // Назаров В.Д., Вадулина Н.В. / Б.И. - 2001 - №70.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ термического обеззараживания и очистки сточных вод, включающий предварительный нагрев сточной воды в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С за счет тепла очищенных сточных вод и обеззараживание путем термической обработки, отличающийся тем, что предварительно подогретую сточную воду дополнительно подогревают в трубном пространстве автоклава за счет тепла обеззараженных сточных вод с последующим обеззараживание сточных вод путем нагрева в межтрубном пространстве автоклава до температуры 110-120°С и при давлении 0,3-0,5 МПа, затем проводят охлаждение сточной воды в межтрубном пространстве автоклава за счет подачи свежей сточной воды в трубное пространство автоклава, после чего сточную воду подвергают электрокаталитической обработке и реагентной обработке седиментацией, образующийся осадок подогревают в режиме мезофильного или термофильного сбраживания за счет тепла очищенных сточных вод, охлажденные при этом в сгустителе и затем в теплообменном аппарате до температуры 20-30°С сточные воды направляют в водоем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный нагрев сточной воды осуществляют в трубном пространстве до температуры 50-70°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс седиментации проводят на отстойниках с тонкослойными модулями. 

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрокаталитическую обработку проводят в электролизерах, межтрубное пространство которых заполнено гранулированным каталитическим материалом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подогрев осадка производят до температуры 33-53°С.