Способ биохимической очистки сточных вод
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к обработке воды , может быть использовано при очистке промышленных сточных вод лакокрасочного производства и позволяет повысить степень очистки от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов . Сточные воды лакокрасочного производства последовательно обрабатывают в анаэробных и аэробных условиях адаптированными к загрязнениям иммобилизованными микроорганизмами. На аэробной стадии используют активный ил, на анаэробной - смесь активного ила и сброженного осадка при массовом соотношении 1:0,7-1,5 в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК) нитратов и сульфатов, равном 1:0.3-0,38:0,06-0,08. Способ позволяет повысить степень очистки воды от органических соединений в 28 раз, от ионов тяжелых металлов в 16 раз. При этом степень очистки по ХПК при нагрузке на сооружения 20000 г/М Сут составляет 94,6%, по ионам тяжелых металлов 98%. 2 табл. со
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 02 F 3/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4788050/26 (22) 01.02.90 (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Институт коллоидной химии и химии ,воды им, А.В.Думанского (72) П.И.Гвоздяк и Г,Н.Дмитренко (53) 663.633 (088.8) (56) Morper М. Schonberger R. Anaегоbe
Reinigung organisch Stark verschmutzter
Abwasser im Festbett — Umlaufreaktor, LindeBericht, Technik und Wissenschaft, 1988, N
62, s. 65-71. (54) СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к обработке воды, может быть использовано при очистке промышленных сточных вод лакокрасочного производства и позволяет повысить степень очистки от трудноразрушаемых
Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при очистке промышленных сточных вод лакокрасочной отрасли нефтехимической промышленности.
Сточные воды лакокрасочной промышленности представляют собой смесь различных по структуре химических веществ: ксилол, толуол, бутанол, фталевый и малеиновый ангидриды, циклогексанон, ацетон, бутилацетат, уайтспирит, акролеин, сольвент, жирные кислоты, масла, Процентное содержание каждого отдельного компонента непостоянно, ХПКБдхр равно 5-15 кгlм . В
3 зонах содержатся ионы тяжелых металлов:
Pb, Со, Zn, Cd, Fe, Cu, Ni в суммарной концентрации 15-25 г/м, В настоящее время высококонцентрированные сточные воды лакокрасочного
„„>Ы „„1717556 А1 органических веществ и ионов тяжелых металлов. Сточные воды лакокрасочного производства последовательно обрабатывают в анаэробных и аэробных условиях адаптированными к загрязнениям иммобилизованными микроорганизмами. На аэробной стадии используют активный ил, на анаэробной — смесь активного ила и сбро>кенного осадка при массовом соотношении l:0,7-1,5 в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК) нитратов и сульфатов, равном 1:0.3-0,38;0,06-0,08. Способ позволяет повысить степень очистки воды от органических соединений в 28 раз, от ионов тяжелых металлов в 16 раз. При этом степень очистки по ХПК при нагрузке на сооружения 20000 г/м сут составляет 94,6%, по ионам тяжелых металлов 98%. 2 табл, производства сжигают, а низкоконцентрированные разбавляют технической водой и сбрасывают неочищенными, что экологически небезопасно.
Целью изобретения является повышение степени очистки сточных вод лакокрасоч- Л
/ ного производства от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых ме- Qh таллов.
Дпя осуществления способе сточные воды лакокрасочного производства последовательно обрабатывают в анаэробных и аэробных условиях с помощью адаптированных к загрязнителям иммобилизованных на волокнистой насадке с развитой поверхностью, например, нВИЯ", микроорганизмов, На анаэробной стадии используют адаптированную смесь активного ила и сбро>кенного осадка при массовом соотно1717556 шении 1:0,7-1,5. Процесс осуществляют в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК), нитратов и сульфатов, равном 1:(0,30,38):(0,06-0,08). Время анаэробной обработки составляет 5-6 ч, Аэробную доочистку осуществляют с помощью адаптированных микроорганизмов активного ила, иммобилизованных на насадке "ВИЯ", Время пребывания в аэробном биореакторе 20-24 ч.
Процесс очистки реальных сточных вод лакокрасочного производства осуществляют в сооружении с общим объемом 1250 м, состоящем из анаэробного биореактора объемом 250 м и аэробного объемом 1000 з м . Обьем сточных вод 1000-1200 м /сут.
ХПК 3-7 кгlм . Нагрузка на анаэробную стуз пень сооружения 12-28 кг ХПК/м сут. Конз центрация ионов тяжелых металлов
13,7-24,8 гlм . Нагрузка по ионам тяжелых металлов на анаэробную ступень составля.ет 54,8-99,2 г/м сут, Процесс очистки осуз ществляют при рН 7,0+0,7. В очищаемую воду вносят азотную кислоту, калийную и аммиачную селитру до соотношения ХПК:
КОз = 1:(0,3-0,38). Корректировку содержания сульфатов в реальной воде до соотноше.— ния ХПК: МОз-: SOq = 1:(0,3-0,38):(0,06-0,08) осуществляют серной кислотой или сульфатом аммония в зависимости от рН стока, Адаптацию бактерий-деструкторов проводят путем двойной селекции микроорганизмов активного ила и сбро>кенного осадка — по способности окислять органические компоненты сточной воды нитратами и сульфатами, по способности адгезироваться к используемой в очистке насадке.
Для этого в анаэробный биореактор с загрузкой "ВИЯ", объемом 250 м вносят 25 м сброженного осадка и 25 м активного ила, имевших ранее контакт со сточными водами лакокрасочного производства. Туда
>ке вносят 200 м реальной сточной воды с
ХПК 5000 мгlдм и добавляют соли КИОз, МН4МОз, (NH<)ISO< до отношения ХПК: КОз. SO< = 1:(0,3-0,38):(0,06-0,08). Источником фосфора служит фосфорная кислота. После снижения ХПК более чем на 607; и редукции большей части нитратов и сульфатов жидкость из сооружения выливают и в биореактор снова вносят 250 м Реальной сточной воды с ХПК 5000 мг/дм и содержанием нитратов и сульфатов в ней в соотношении:
ХПК; КОз . ЯОд = 1:(0,3-0,38);(0,06-0,08).
В последующем процесс очистки сточной воды осуществляют закрепившиеся на волокнистой насадке микроорганизмы, использующие нитрат и сульфат в качестве конечных акцепторов при окислении. После значительного снижения ХПК, МОз и S04 процесс снова повторяют.
После семи пассажей устанавливают проточную подачу сточной воды в биореактор, постепенно увеличивая нагрузку на сошение обеспечивает снижение ХПК воды на
90-94,5 . Остаточное значение ХПК не превышает 500 мг/дм (табл. 1, примеры 1-17), что позволяет сбросить сточную воду на традиционные биологические очистные соору35
>кения.(БОС). Очистка от ионов тяжелых металлов происходит на 96,6-99,6 /. Остаточная концентрация 0,09-0,66 мгlдм (табл. з
40 1, примеры 1-17), причем концентрация каждого отдельного элемента в очищенной воде не превышает ПДК для сброса на БОС.
Так, например, при остаточной суммарной концентрации ионов тяжелых металлов
45 в очищенной воде 0,66 мг/дм, содержание з каждого отдельного элемента составляет, мг/дм; цинка 0,2; железа 0,15; меди 0,1; свинца 0,06; кобальта. никеля и кадмия по
0,05.
50 Более высокие концентрации нитрата препятствуют снижению окислительно-восстановительного потенциала среды при заданной нагрузке до величин, при которых возможна сульфат-редукция, в результате
55 чего не происходит осаждения тяжелых металлов. Так, при соотношении 1:0,4:0,1 (табл. 1, пример 19) степень очистки по XllK составляет 85,2 Д, а по ионам тяжелых металлов 80,1, что выше уровня ПДК для сброса воды на биологические очистные сооружение. Из анаэробного биореактора вода поступает в аэробный реактор, в котором размещена насадка "ВИЯ".
В начале пуска сооружения на проток в
10 аэробный биореактор вносят разово 10 м з активного ила для развития микроорганизмов, использующих для окисления кислород воздуха, сульфидокисляющих, нитрифицирующих, облигатных гетеротрофов, а также
15 гидробионтов, В табл. 1 представлены данные по эффективности процесса очистки в зависимости от величины соотношения ХПК: КОз
SOn - и массового соотношения активного
20 ила и сброженного осадка.
При определении оптимального соотно шения ХПК и окислителя (ИОз- и S04 ) исходят из того, чтобы происходило максимальное снижение ХПК и концентра25 ции ионов тяжелых металлов, а в очищенной воде не накапливались окисленные формы азота (нитраты и нитриты) и отсутствовал растворенный сульфид. Таким соотношением является: ХПК: ИОз: SO4 = 1:(0,330 0,38):(0,06-0,08). установлено, что предлагаемое соотно1717556 оружения, Содержание нитрата в исходной воде ниже заявляемого (пример 18) также приводит к недостаточной степени очистки по ХПК и ионам тяжелых металлов для подачи воды на БОС вЂ” 82,3 и 79,9 соответ- 5 ственно, Запредельное снижение концентрации S04 влечет за собой низкую степень очистки от тяжелых металлов (пример 18). а запредельное повышение сульфата приводит к образованию избыточного 10 количества Н $, токсичного для нитрифицирующих бактерий и простейших, ХПК снижается на 83,6 (пример 20), концентрация тяжелых металлов на 81,4 .
К аналогичным результатам -приводит 15 использование запредельных количеств активного ила и сброженного осадка (примеры 21, 22), что также препятствует сбросу очищенной воды на городские биологиче- 20 ские очистные сооружения.
Пример 1. Сточную воду, содержащую ксилол, толуол, бутанол, фталевый и малеиновый ангидриды, циклогексанол, ацетон, уайтспирит, акролеин, сольвент 25 жирные кислоты, масла с ХПК 3000 мг/дм и ионы тяжелых металлов Pb, СО,2п, Cd, Fe, Cu, Ni в суммарной концентрации 13,7 мг/дм, пропускают через анаэробный и аэробный биореакторы. Нагрузка по ХПК на 30 анаэробную ступень 12000 гlм . сут, рН 7,4.
В воду вносят, г/дм: НКОз0,5; К qNOg0,6, НзРО 0,04, концентрация сульфатов в воде
0,2 г/дм .
Результаты работы сооружения приве- 35 дены в табл. 2, пример 1. Степень очистки воды по ХПК составляет 98, по ионам тяжелых металлов 98,6, Пример 2. Сточную воду с ХПК 5000 мг/дм и концентрацией тяжелых металлов 40
15,1 мг/дм обрабатывают в анаэробноаэробном сооружении с помощью иммобилизованных микроорганизмов. Нагрузка.на анаэробную ступень 20000 гlм сут, рН 6,5.
В воду добавляют, г/дм: НМОз 0.83, 45 з, МНаМОз 0,8; КЙОз 0,2; НзРО4 0,06; (Й Н4)$04 0,18.
Результаты очистки: 94,5 — по ХПК и
98/ — по ионам тяжелых металлов (табл, 2, пример 2). 50
Пример 3. Осуществляют очистку воды с ХПК 7000 мг/дм последовательно з анаэробными и аэробными микроорганизмами. Концентрация ионов тяжелых металлов в воде 24,8 г/дм, Нагрузка на анаэробз ную ступень 28000 гlм сут,рН 6,9. В воду добавляют, г/дм : НМОз 1.2; МН4МОз 1,2;
КМОз 0,6; НзРО4 0,08; (NH<)ISO< 0,34.
Очистка происходит на 90 по ХПК и на
96,1 — по ионам тяжелых металлов {табл. 2, пример 3). В результате такой обработки на анаэробной ступени снимается свыше
25000 г ХПК/м сут и около 95 г/м сут тяжелых металлов.
Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проведены исследования по очистке сточных вод лакокрасочного производства с использованием на первой стадии очистки сбраживания, Результаты очистки по известному способу приведены в табл. 2, примеры 4-6. Из табл. 2 видно, что содержание компонентов сточной воды после анаэробной обработки практически не меняется. т.е. они не сбраживаются, При нагрузке на анаэробный биореактор 10000 г/м сут степень очистки воды по
ХПК составляет 8/, содержание ионов тяжелых металлов снижается на 11,3/. При нагрузке на сооружение 20000 гlм сут эффективность очистки еще ниже.
Предложенный способ позволяет повысить степень очистки воды от органических соединений в 28 раэ, от ионов тяжелых металлов в 16 раз. При этом степень очистки по ХПК при нагрузке на сооружения 20000 г/м сут составляет 94,7, no ионам тяжелых металлов 98 .
Формула изоб ретен ия
Способ биохимической очистки сточных вод, включающий обработку иммобилизованными микроорганизмами активного ила последовательно в анаэробных и аэробных условиях, о тл и ча ю шийся тем, что, с целью повышения степени очистки сточных вод лакокрасочного производства от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов, обработку в анаэробных условиях осуществляют иммобилизованной адаптированной смесью активного ила и сброженного осадка при массовом соотношении 1:0,7-1,5 в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК). нитратов и сульфатов, равном 1:0,300,38:0,06-0.08.
1717556
Табли ца 1
Степень очистки, ь
ХПК. N0 . SO .Активныи ил:сброженный осадок
ТМ
ТМ
ХПК
ХПК
1:o,38:о,о8
2 1:0,38:0,06
280
1:0,30:0,06 3
1:о,Зо:о,о8
1:0,33:0,066
1:0,33:0,06
1:o,33:0,08
280
1:0,30:0,066
1:0,38:0,066
1:0,33:0,066
1:0,33:0,066
1:1,5
1:0,7
1:0,8
1:1,25
1: 0,83
1:1,2
1:1,5
1:0,7
1:o ÇÇ:o,î66
13
14
16
130,33:0,066
1:0,33:0,066
1:0,33:0,066
1:0,3:0,08
1;0,38;0,06
820
1:0,26:0,033
1:0,4:0,1
3,0
2,8
3,2
2,93
1 0133 091
1:0,33;0,066
1:0,33:0,066
21
1l0 3
975
1:3 р и м е ч а н и е. ХПК сточной воды 5000 мг/дмз, нагрузка на анаэробную часть сооружения 20000 г/мз сутки, концентрация ионов тяжелых металлов (ТМ) 15,1 мг/дмз.
Массовое соотноше- Остаточная концентрание ция, мг/дмз т
0,66
0,62
0,12
0109
0,09
0,1
0,18
0,1
0,63
0,1
0,63
0,13
0,15
О 54
0,18
0,1
0,64
3,03
90,1
92,6
93,6
93,8
94,5
94,4
94,0
93,5
90,0
93,2
92,5
94,3
93,2
90,1
94,4
93,7
92,5
82,3
85,2
83,6
85,4
80,5
95,6
95,9
99,2
99,5
99,6
99,3
98,8
99,3
95,8
99,4
95,8
99,1
99,0
96,4
98,8
99,3
95,7
79,9
80,1
81,4
78,8
80,6
1717556
Таблица 2
Показатели исходной воды Показатели очищенной тепень очистки,Ф воды
Приме
ТМ!
ХПК
Концентр ц ия Tt1 ° мг/дмз
ХПК, мг/дмз
ХПК, мгlдм
Предлагаемый способ
13.7 60
0,19
15,1 . 275
24,8 700
0,3
0,97
Известный способ
Составитель А,Стадник
Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская
Заказ 849 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Нагрузка на анаэробный биореактор, г/м ° сут
1 3000 12000
2 5000 20000
3 7000 28000
4 5000 5000
5 5000 10000
6 5000 20000
Концентрация
ТМ, мгlдмз
15,1 4070 !
5,1 4600
15,! 4830
12,2
13,4
14,2
98,0
94,5
90,0
18,6
8,0
3,4
98,6
98,0
96,1!
9,0
11,3
4,0