В комплекс технологического оборудования для проведения адсорбционной очистки сточных вод входят адсорбер, в зависимости от конструкции которого выбираются системы подачи и отвода сорбента на регенерацию, емкости для его хранения и отделения сорбента от очищенной воды (при необходимости), оборудование для подачи и отвода сточной воды.
Выбор конструкции адсорберов зависит от задач адсорбции (извлечение ценных веществ, глубокая очистка), свойств и расходов сточных вод (степень концентрации, дисперсность, сопутствующих примесей), свойств активного угля (крупность частиц, прочность, кинетические характеристики); характера процесса (периодический или непрерывный, причем адсорбция загрязнений сточных вод протекает непрерывно, а использование активного угля является периодическим). Для концентрирования и извлечения технически ценных веществ, т.е. при регенерационной очистке сточных вод, наилучшие условия создают аппараты с неподвижным слоем активного угля (насыпные фильтры). При этом для небольших расходов концентрированных вод в одном аппарате весьма удачно сочетаются адсорбция и десорбция, если десорбция производится паром или химическими растворителями, не требующими выгрузки сорбента, или низкотемпературная. На рис. 2.1 приведено конструктивное оформление процесса адсорбции применительно к очистке сточных вод от отдельных элементов.
Для очистки сточных в ФГУП НИИ ВОДГЕО была разработана конструкция очистного сооружения, технология которой основана на совмещении в специальном сооружении — биосорбере процессов адсорбции органических загрязнений из воды с их биологическим окислением микроорганизмами, иммобилизованными на поверхности и в микропористой структуре пористого гранулированного носителя. Это позволяет непрерывно осуществлять эффективное и глубокое удаление из воды органических трудноокисляемых и токсичных соединений без необходимости термической и химической регенерации или замены сорбента.
Биосорберы показали высокую эффективность применения био- сорбционного метода для глубокой очистки сточных вод. При коротком времени пребывания в биосорберах происходит интенсивное удаление органических веществ, в особенности таких консервативных, как СПАВ, нефтепродукты, вещества, определяющие высокие остаточные значения ХПК воды, очищенной в аэротенках. Одновременно осуществляется значительное удаление взвешенных веществ.
В результате доочистки на биосорберах биологически очищенных сточных вод их БПКП0ЛН снижается до 1,5-3 мг/л, ХПК - на 40 - 60%, практически полностью удаляются СПАВ и нефтепродукты, содержание взвешенных веществ не превышает 3 мг/л [5].
Рис. 2.1. Схема конструктивного оформления процессов адсорбции
загрязнений сточных вод
Биосорбционная установка состоит из секций, попарно объединенных центральным эрлифтным каналом в блок (рис.2.2). Секция биосорбера представляет собой прямоугольный резервуар 1, загруженный активированным углем. У днища резервуара и в его средней части расположены водораспределительная 2 и водосборная 3 системы. В верхней части биосорбера расположены лотки отвода очищенной воды 4 и промывной воды 5. Между секциями биосорбера расположен общий эрлифтный канал 6.
Водосборная система 3 (средний дренаж) присоединена к всасывающему коллектору эрлифтов 7, а водораспределительная нижняя система (нижний дренаж) 2 соединена с напорным каналом эрлифтов 8.
Средний и нижний дренажи конструктивно выполнены аналогично и представляют собой сборно-распределительную систему низкого сопротивления с центральным коллектором 9 и боковыми распределителями 10. Дырчатые распределители среднего дренажа оборудованы наклонными щитками 11 с углом наклона к горизонту 60°. Щитки снабжены регулируемыми пластинами, обеспечивающими возможность изменения ширины щели между ними 12 в пределах 20 - 50 мм.
Козырьки 13 нижней дренажной системы наклонены к горизонту под углом 70°. Нижние кромки козырьков уложены непосредственно на гладкое днище резервуара. В нижней части козырьков у самого днища устроены овальные отверстия. Средний дренаж разделяет активированный уголь на два слоя: нижний - псевдоожиженный 14 и верхний - плотный 15.
Сточная вода подается в эрлифтный канал 8, откуда вместе с циркулирующей водой, подаваемой эрлифтами 16 в напорный канал 8, поступает в нижнюю распределительную систему 2, которая равномерно распределяет весь поток по площади биосорбера. Поднимаясь вверх со скоростью около 30 м/ч, этот поток взвешивает нижний слой активированного угля, обеспечивая его псевдоожижение. При этом циркуляционный поток насыщается растворенным кислородом в эрлифтах при перекачке воды, что обеспечивает благоприятные условия для развития микроорганизмов, которые закрепляются на частицах активированного угля в псевдоожиженном слое 14. В результате многократных проходов через псевдоожиженный слой, где органические загрязнения сорбируются активированным углем и одновременно окисляются закрепленными на его поверхности микроорганизмами, сточная вода очищается.
Пройдя сквозь взвешенный слой, поток воды разделяется. Циркуляционный расход равномерно собирается средней дренажной системой 3 и отводится во всасывающий коллектор эрлифтов 7, откуда подается эрлифтами в напорный канал 8 и вновь поступает в нижнюю распределительную систему.
Очищенная вода отделяется от циркуляционного потока, проходит через щели между козырьками среднего дренажа, профильтровывается сквозь плотный верхний слой активированного угля, освобождаясь от взвешенных веществ, поступает в верхние лотки отвода очищенной воды 4 и отводится из сооружения.
По мере заиливания фильтрующего слоя 15 задержанными взвешенными веществами осуществляется его гидравлическая промывка. Для этого открывается клапан 17 лотка отвода промывной воды 5 и закрывается клапан 18 коллектора среднего дренажа.
Рис. 2.2. Биосорбер: 1 - прямоугольный резервуар; 2 - водораспределительная система; 3 - водосборная система; 4 - лотки отвода очищенной воды; 5 - то же, промывной воды; 6 - эрлифтный канал; 7 - всасывающий коллектор эрлифта; 8 - напорный канал эрлифта; 9 - центральный коллектор; 10 - боковой распределитель; 11 - наклонные щитки; 12 - регулируемые пластины; 13 - козырьки нижней дренажной системы; 14 - псевдоожиженный слой; 15 - плотный фильтрующий слой; 16 - эрлифт; 17 - клапан лотка отвода промывной воды; 18 - клапан коллектора среднего дренажа
При этом расход воды, подаваемой эрлифтами из соседних секций через нижнюю распределительную систему, проходит через щели между козырьками среднего дренажа и взвешивает плотный фильтрующий слой угля, в результате чего происходит отмывка задержанных загрязнений и их удаление с промывной водой через лотки 5. Для промывки используется очищенная вода из других секций биосорбера, накопленная над промывными лотками.
