Очистка вод от нефтепродуктов

 

1.2 Доочистка в биопрудах

 

Устройство относится к области очистки сточных вод и предназначено для биохимической очистки и доочистки бытовых и промышленных сточных вод.

 Устройство для доочистки  сточных вод, включающее входное  приспособление, каналы, образованные  бермами, комплекты решеток с  плавающими водными растениями, дополнительно включает на параллельных  участках выполненные перпендикулярно  движению потока воды затопленные на 0,5 - 0,7 м поперечные дамбы, не доходящие до берм, с насаждениями водно-воздушных растений с погруженными корнями и жесткими стеблями, чередующиеся с рядами плавучих решеток-носителей с растениями с плавающими корнями.

 

Таким образом, изменяются направления движения сточных вод по горизонтали и по вертикали. По горизонтали - чередующимися рядами насаждений камыша озерного Scirpus lacustris плотностью 150 - 200 экз./м2, прижимающими поток к береговым и поворотным зонам. Для создания благоприятных условий развития камыша озерного необходимо устройство в ложе пруда поперечных дамб, отметка верха которых лежит ниже уровня воды на 0,5 - 0,7 м [4].

 

Изменение направления движения сточных вод по вертикали достигается чередующимися рядами полупогруженной растительности, имеющей мощную корневую часть (например, эйхорния, рдест и др.), которые прижимают поток к донным зонам, занятым погруженной растительностью. Изменение направления потока обеспечивается за счет гидравлического сопротивления, создаваемого стеблями камыша озерного и полупогруженной растительностью с плавающими листьями, а также ее корневой системой.

 

Направление сточных вод в береговые, поворотные и придонные зоны увеличивает коэффициент объемного использования биопруда. При этом полнее используется кислород, накопленный в этих зонах, на окисление загрязнений и поддержание жизнедеятельности аэробных бактерий, биомасса которых находится на подводных частях поверхностей стеблей озерного камыша.

 В результате повышения коэффициента  объемного использования со-оружения происходит интенсификация процесса очистки за счет вовлечения в него растворенного кислорода, накапливаемого в береговых, поворотных, придонных зонах в результате фотосинтеза водных растений. Наличие насаждений озерного камыша с жесткими стеблями на дополнительных поперечных дамбах увеличивает поверхность, на которой накапливается биомасса прикрепленных микроорганизмов, а погруженные водные растения являются поставщиками растворенного кислорода, поддерживающего жизнедеятельность этих прицепленных микроорганизмов, в результате чего также повышается эффективность очистки сточных вод.

 

На рисунке 3 представлен план биопруда.

 

1 – подводящий лоток; 2 - решетки  с плавающими водными растениями.

 Рис. 3. План биопруда

 

Устройство для доочистки сточных вод представляет из себя биологический пруд с подводящим лотком 1, в водоеме имеются каналы, образованные параллельными бермами, в каналах помещены решетки 2с плавающими водными растениями. Каналы имеют поворотные зоны. На параллельных участках каналов, чередуясь с рядами решеток 2, ус-тановлены затопленные на 0,5 - 0,7 м поперечные дамбы с насаждениями водно-воздушных растений с погруженными корнями и жесткими стеблями, не доходящие до берм, что дает возможность направить поток в береговую зону для более полного использования накопленного в ней в результате фотосинтеза водных растений растворенного кислорода и повысить коэффициент объемного использования сооружений. На поворотных зонах также установлены затопленные на 0,5 - 0,7 м дамбы.

 

Зоны со свободно плавающей полупогруженной высшей водной растительностью в решетках 1 направляют поток вертикально в придонные области, занятые погруженной растительностью. В результате повышается коэффициент объемного использования сооружения, и большее количество кислорода, накапливаемого в береговых, поворотных и придонных зонах в результате фотосинтеза водных растений, вовлекается в химические процессы окисления органических и некоторых неорганических загрязнений. При этом повышается эффективность доочистки сточных вод в биопруде [5].

 

1.3 Доочистка на каркасных биологических  фильтрах

 

Для биологической очистки сточных вод предприятий нефтяной, нефтетехнической и нефтеперерабатывающей отраслей может быть использован данный способ для доочистки сточных вод, прошедших предварительную механическую очистку.

 

Сточная вода после очистки в аэротенках стекает в щелевой колодец емкости с манником, а затем проходит через ячеистую перегородку сквозь инертный материал. У дна емкости расположен инертный крупнозернистый материал слоем 15-20 см, а над ним мелкозернистый. По щелевому колодцу вода поднимается к треугольному водосливу, стекает на лоток и падает в щелевой колодец второй емкости с камышом. Процесс повторяется последовательно в емкостях с аиром, ирисом и рогозом с последующим попаданием воды в водобойный колодец. Растения высаживаются на слой мелкозернистого материала и, прорастая, образуют в нем пространственную структуру.

 По окончании вегетативного  периода цветоносы с семенами  срезаются и раскладываются равномерно  по поверхности, а зеленая масса  удаляется. Система промывается  чистой водой и изолируется  от низких температур. Сезонности  очистки можно избежать, разместив  над емкостями легкое тепличное  сооружение.

 

Данный способ обеспечивает высокую степень очистки от мелкодис-персных нефтепродуктов и растворенных минеральных загрязнений. Однако при подаче на сооружения сточных вод с относительно высоким содержанием нефтепродуктов и взвешенных веществ загрузка быстро заиливается, что приводит к существенному увеличению потерь напора, нарушению характера движения воды по сооружению и в конечном итоге к снижению качества очистки.

 Технической задачей является  устранение указанных недостатков, а именно:

использование существующих сооружений, предназначенных для очистки сточных вод;

повышение качества очистки сточных вод;

снижение потерь напора стоков на сооружении за счет исключения заиливающейся песчаной загрузки.

 

Техническая задача решается тем, что очистка стоков производится пропусканием воды через биологические фильтры, представляющие собой корпуса с установленными в них каркасами из коррозионно-стойкого материала с намотанной на них полимерной волокнистой синтетической насадкой типа "ВИИ", на которой закрепляют корни высших водных растений, при этом насадку и корневую систему используют в качестве основы для создания сообщества микроорганизмов активного ила, обеспечивающего дополнительную очистку сточных вод, а уровень воды в фильтрах поддерживают выше уровня каркасов. На рисунке 4 представлена схема биологической очистки сточных вод от третичных от-стойников до сброса в водоем. На рисунке 5 представлена схема работы биофильтра в здании доочистки.

 

 

1 – подводящий коллектор; 2 –  здание доочистки; 3 – распределительная  система;

4 – перфорированные трубки; 10 –  водоотводящий лоток; 11 – коллектор.

 Рис. 4. Схема биологической очистки  сточных вод от третичных отстойников  до сброса в водоем

 

 

4– перфорированные перегородки; 5 – корневая система высших  водных растений;

6 – каркасы из коррозионно-стойкого  материала; 7 –каркас из полимерной волокнистой синтетической насадка типа «ВИИ»; 8 – треугольный водослив; 9 – водоприемные лотки; 10 – водоотводящий лоток; 11 – коллектор.

 Рис. 5. Схема работы биофильтра  в здании доочистки

 

Здание имеет подводы тепла, и электричества, что позволяет обеспе-чить проведение очистки в период стояния низких температур.

 

В корпусах фильтров между водосборными лотками крепятся каркасы из коррозионно-стойкого материала с намотанной полимерной волокнистой синтетической насадкой типа "ВИИ", при этом уровень воды в фильтре должен быть выше каркаса. Каркасы представляют собой прямоугольные рамки, на которые плотно наматывается полимерная волокнистая синтетическая насадка типа "ВИИ". На насадку высаживаются корни высших водных растений, которые прорастают и создают пространственную корневую систему. Вода подается снизу вверх по распределительной системе, состоящей из коллектора с боковыми перфорированными трубами, распределяется равномерно по площади фильтра, проходит через корневую систему высших водных растений и через треугольный водослив, обеспечивающий равномерность водослива, падает в водосборные лотки, откуда перетекает в водоотводящий канал. На насадке и в корневой системе задерживается избыточный активный ил, выносимый из третичных отстойников, за счет чего развивается микро-биологическое сообщество в процессе жизнедеятельности, активно окис-ляющее нефтепродукты и потребляющее растворенные органические загрязнения.

 

Очистка сточных вод производится следующим образом: сточная вода после третичных отстойников по подводящему коллектору 1 подается в здание доочистки 2 и далее поступает в распределительную систему фильтров 3, где по перфорированным трубам 4 равномерно распределяется по площади фильтров. Затем проходит через корневую систему высших водных растений 5, высаженных на каркасы из коррозионно-стойкого материала 6 с намотанной полимерной волокнистой синтетической насадкой типа "ВИИ" 7 и, далее, через треугольный водослив 8 по водоприемным лоткам 9 собирается и отво-дится в водоотводящий лоток 10 и по коллектору 11 отводится в водоем или на обеззараживание [6].

 

Таблица 1. Повышение качества очистки сточных вод при использовании фитоочисткиПоказатель После третичных отстойников После очистки на фильтрах с высаженными растениями

Нефтепродукт 0,69 0,64

Взвешенные вещества 31,0 18,64

Азот аммонийный (NH4) 0,62 0,53

Азот нитритный (NO2) 0,092 0,082

Азот нитратный (NO3) 6,6 6,2

Р2О5 0,39 0,38

 

 

1.4 Доочистка в прудах с каскадной  системой секций

 

Изобретение относится к биологическим способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки загрязненных промышленных стоков химических заводов, пищевых и перерабатывающих предприятий.

 Существует способ биологической очистки сточных вод путем пропускания их через пруды, занятые высшими водными растениями: камышом, рогозом, тростником, ежеголовником, сусаком, осокой, манником, элодеей, урутью, рдестом, роголистником и ряской. При этом достигается высокая степень очистки от органических загрязнений и минеральных солей. Однако способ сложен в осуществлении: необходимо поддерживать густоту культивируемых растений в прудах, требуются большая площадь очистных сооружений и большие затраты на удаление накопившихся загрязнителей и восстановление функции очистных прудов; отсутствует последовательное размещение растений.

 Система очистки сточных  вод включает устройство для  очистки сточ-ных вод, содержащее систему открытых секций с высшими водными расте-ниями, отделенными друг от друга перегородками. Каждая из секций снабжена приемной камерой для сточных вод, состоит из системы оптически прозрачных дырчатых труб и заканчивается отстойником для лучшего обеспечения оседания взвешенных частиц и последующего вывода загрязнений за пределы системы. Биологическая очистка идет за счет образования биопленки и затем уже корневой системы высших растений. Емкость отстойника быстро исчерпывает свои функции. В нижних частях его возникают вихревые потоки, которыми выносится твердый осадок различной фракции, коллоидные вещества, здесь же периодическое удаление осадка через патрубок требует не малое количество сточной воды, которую необходимо возвращать в систему очистки. Все это значительно замедляет и удорожает процесс очистки, как и его устройство. Прозрачные трубы покрываются биологической пленкой и быстро утрачивают предназначенные им функции. В секции вода слишком быстро проходит между днищем канала и днищем поддонов с водной растительностью, что снижает эффект биологической очистки. Система не работоспособна в зимнее время и при низких положительных температурах воздуха (апрель, ноябрь).

 Цель данного устройства - усиление  интенсивности очищения сточных  вод (СВ) независимо от времени года. Указанная цель достигается тем, что СВ после предварительной очистки стекает на каскадную систему секций, выполненных в виде очистительных емкостей с высшими водными растениями, причем вначале поступает в емкость с манником, затем последовательно перетекает в емкости с камышом, аиром, ирисом, рогозом с падением в конце каскада в водобойный колодец. Указанная цель достигается также тем, что по завершению вегетации срезают с растений цветоносы с семенами и укладывают равномерно по всей поверхности, остальную массу срезают выше поверхности СВ на 5 - 10 см и удаляют, а очистительную систему промывают водой и изолируют от отрицательной зимней температуры.

 

Для этого в устройстве для очистки сточных вод, включающем систему открытых водных секций с водными растениями, выполненными в виде очистительных емкостей с жесткими стенками прямоугольной формы шириной не менее 1,5 м, глубиной 1,2 - 1,3 м и длиной не менее 2,0 м, с двумя ячеистыми стенками и каскадным устройством 2 - 6 (рис. 6); в емкостях внутри между ячеистыми перегородками содержится инертный двухслойный материал.

 

 

1 – подводная труба; 2 - очистительная  емкость с манником; 3 – очистительная  площадка;

4, 5, 6 – очистительные емкости; 7, 8 - инертный материал; 9 – ячеистая  стенка; 10 – щеле-вой колодец; 11 – фильтрующая стенка; 12 - передвижная ячеистая стенка со скобой;

13 – треугольный водослив; 14 –  лоток; 15 – колодец с камнями.

 Рис. 6. Схема пруда с каскадной  системой секций

 

Система работает в следующем порядке.

 

Сточная вода химического завода после очищения ее в аэротенках через подводную трубу 1 (рис. 6) с высоты 20 - 30 см, стекает в щелевой колодец 10 очистительной емкости 2 с манником. Сточная вода через ячеистую стенку 9 проходит сквозь инертный материал 7 и 8 и по щелевому колодцу 10 у сплошной передней стенки емкости поднимается к треугольному водосливу 13, стекает на лоток 14, распластывается и падает с высоты 20 см в щелевой колодец 10 очистительной площадки 3, вызывая в нем турбулентность, проходит через ячеистую стенку 9 в инертные материалы 7 и 8 с корневой системой камыша, и так последовательно на четвертую очистительную емкость с аиром, пятую с ирисом, шестую с рогозом (рис. 5). Из последней очистительной емкости 6 очищенная сточная вода через водослив 13 и лоток 14 с метровой высоты падает в водобойный колодец 15 с камнями, покрытыми водорослями. Здесь вода дополнительно очищается, обогащается кислородом, стекает в естественные водоемы или возвращается для повторного использования. Эффективность такой последовательности очистки и расположение растений установлены экспериментально.