Способ биологической очистки сточных вод

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5)) С 02 F 3/02 (21) 3649210/23-26 (22) 05.08.83 (46) 15.06.85. Бюл, )) 22 (72) В,В. Дзюбо (71) Томский инженерно-строительный институт (53) 628.356(088.8) (56) 1. Яковлев С.В., Ласков Ю.М.Канализация. И,, Стройиздат, 1972, с. 220-223.

2. Авторское свидетельство СССР

У 648528, кл. С 02 F 3/12, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

В 929594, кл. С 02 F 3/02, !982 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий аэрацию сточнык вод с активным илом, разделение нловой ). меси отстаиванием, „„SU„„1161482 возврат активного ила на стадию аэрации, электрообработку, о т л и ч а« ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, сточнъ)е воды перед аэрацией подвергают пенной флотации с последующей электрообработкой пенного концентрата и его флотационным уплотнением, после разделения иловой смеси активный ил подвергают диспергированию, флотационному уплотнению и электрообработке, а отстой подвергают электрообработке и используют в качестве рабочей,жидкости на стадии фпотационного уплотнения активного нла, причем осветленную жидкость после флотацион- .о ного уплотнения активного ила и пенного концентрата смешивают со сточной водой перед пенной флотацией.

1161482

„лотненного активного ила осуществляют с помощью нерастворимых электродов. обработки ила, в илоуплотнителях и метантенках.

Известен способ биологической очистки сточных вод, включающий аэрирование. сточных вод с активньм илом, 25 отстаивание иловой смеси, флотациоиное отделение активного ила и центрифугирование 1 j.

Этот способ позволяет несколько повысить производительность процесеа очистки путем повышения концентрации активного ила и уменьшения его зольности

Недостатком этого способа является снижение его производительности и эффективности при очистке концентрированных проьрюшленных сточных вод. При высоких нагрузках по загрязнениям

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что активный ил подвергают механическому диспергированию в т™ечение 5-7 мин при скорости вращения 3000-3500 об/мин.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а.ю шийся тем, что электрообработку уплотненного активного ила осуществляют при плотности тока

0,1-0,35 А/дм в течение 5-8 мин.

4. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что,.электрообработку отстоя осуществляют при плотИзобретение относится к технологии очистки сточных вод от нерастворенных и растворенных, эмульгированных и коллоидных загрязнений, взвешенных веществ и может бить примененодля очист ки бытовых и промьииленных сточных вод.

Известен способ биологической очистки сточных вод с активным илом в аэротенках, включающий аэрирование сточных вод совместно с активным илом,16 отстаивание илоной смеси во вторичных отстойниках. Часть активного ила возвращают в аэротенки для повторного использования, а избыточный активный ил уплотняют в течение 12-15 ч в ило- \5 уплотнителях и затем сбраживают в метантенках 1 ).

Недостатком данного способа очистки сточных вод является низкая производительность вследствие длительной 2О ности тока 0,2-0,85 A/дм в течение

0,5-1 мин, 5. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что электрообработку пенного концентрата осуществляют при плотности тока 0,2-0,45 А/дм в течение 2-3 мин.

Ъ

6. Способ по пп. 1-5, о т л и ч а.ю шийся тем, что электрообработ. ку отстоя, пенного концентрата и упактивный ил вспухает, вследствие чего повышается иловый индекс, активный ил плохо отстаивается в отстой- . никах, .плохо флотируется, вследствие чего снижается его концентрация в аэротенках, а в результате — производительность и эффективность

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ биологическон очистки сточных вод, включающий аэрацию сточных вод с активным илом, отстаивание нловой смеси о вторичных отстойниках и электрообработку сточных вод перед смешением с активным илом (3 ).

Известный способ снижает иловый индекс активного нла и исключает возможность повышения концентрации активного ила в аэротенках. Однако электрообработка исходной сточной воды перед смешением с активным илом обусловливает повышенный расход электроэнергии. Недостатком - способа является низкая эффективность очистки сточных вод

Цель изобретения — повышение эффективности очистки, указанная цель .достигается тем, что согласно способу биологической очистки сточных вод, включающему аэрацию сточных вод с активным илом, разделение иловой смеси и возврат активного ила на стадию аэрации, электрообработку, сточные воды перед аэрацией подвергают пенной флотации с последующей электрообработкой пенного концентрата и его флотационным уплотнением, после раз11614

3 деления иловой смеси активный ил подвергают диспергированию, флотационному уплотнению и электрообработке, а отстой подвергают электрообработке и используют в качестве рабочей жидкости на стадии флотационного уплотнения активного ила, причем осветленную жидкость после флотационного уплотнения пенного концентрата и активного ила смешивают со сточной водой перед пенной флотацией.

Предпочтительным является механическое диспергирование активного ила при скорости вращения мешалки

3000-3500 об/мин в течение 5-7 мин.

Электрообработку уплотненного активного ила осуществляют нри плотности тока 0,1-0,35 А/дм в течение 5-8 мин.

Электрообработку отстоя осуществляют при плотности тока О, 2-0, 85 А/дм э0 в течение 0 5-1 мин.

Электрообработку пенного концентрата осуществляют при плотности тока

0,2-0,45 А/дм в течение 2-3 мин, Причем на всех стадиях электрообработку осуществляют с помощью нерастворимых электродов.

На чертеже приведена технологическая схема способа биологической очистки сточных вод. 30

Поток 1 исходной сточной воды подвергают очистке путем пенной флотации во флотоустановках 2. Далее поток предварительно очищенной сточной воды 3 смешивают с потоком активного 3з ила 4 и подвергают аэрации в аэротенках 5. Поток иловой смеси 6 нэ аэротенков направляют для разделения в отстойники 7. Поток активного ила 8 .после разделения иловой смеси подвер-46 гают диспергированию 9 с помощью механических мешалок, при этом про-. цесс ведут в течение 5-7 мин при числе оборотов мешалки 3000- 3500 об/мин, Отстой 10 после разделения иловой смеси в отстойниках 7 подвергают электрообработке 11 в течение

0,5-1 мин при плотности тока 0,20,85 А/дм на нерастворимых элект родах. Поток очищенной воды 12 сбра- сывают, а поток диснергированного активного ила 13 подвергают флотационному. уплотнению 14, при этом в качестве рабочей жидкости используют часть потока очищенной воды 10, подвергнутой электрообработке 11 °

Поток рабочей жидкости 15 смешивают с потоком диспергированного активного

82 4 ила 13 и направляют в установки напорной флотации 14. Для повышения ферментативной активности ила, улучшения его седиментационных свойств поток 16 уплотненного активного ила подвергают электрообработке 17 с по» мощью нерастворимых электродов при плотности тока 0,1-0,35 А/дм s течение 5-8 мин. Поток уплотненного активного ила 4, подвергнутый электрообработке, смешивают с потоком осветленной сточной воды 3 и подвергают аэрации в йэротенках 5. Поток осветленной воды 18, образующийся в процессе флотацнонного уплотнения 14 активного ила и содержащий 1-1,5 г/л по сухому веществу активного ила смешивают с потоком исходной сточной воды 1 и подвергают пенной фпотации 2.

Образующийся в процессе флотации 2 поток пенного концентрата 19 подвергают электрообработке 20 на нерастворимых электродах, при этом процесс ведут в течение 2-3 мин при плотности тока 0,2-0,45 А/дм . Поток пенного концентрата 21, подвергнутый электрообработке 20, подают непосред-. ственно на пенный слой дополнительных флотоустановок 22. Уплотненный флотоконцентрат 23 отводят из флотоустановок 22 и подвергают дальнейшей обработке, Осветленную воду 24 из флотоустановок 22 смешивают с потоком исходной сточной воды 1 и вместе с .осветленной водой после флотационного уплотнения ила подвергают очистке путем пенной флотации в установках 2.

Злектрообработку очищенной воды, потока уплотненного активного ила и потока флотоконцентрата ведут с помощью нерастворимых электродов, что позволяет исключить затраты, связанные с заменой электродов в случае применения растворимых электродов, а также исключить возможность попадания в воду ионов металла, из которого изготовлены электроды, которые могут оказывать отрицательное воздействие на состояние активного ила, его ферментативную активность и, как следствие, на процесс биохимической очистки сточных вод.

Результаты испытаний способа биологической очистки сточных вод по описанной технологической схеме и обоснование выбора режимных параметров представлены в табл. 1-6.

Диспергирование активного ила ведут с целью дробления хлопков

1161482

$S активного ила и увеличения его рабочей поверхности для повьппения эффективности его последующего флотационного уплотнения.

Как видно из табл. 1, наблюдается зависимость ялового индекса и концентрации активного ила в аэрошение от числа оборотов мешалки и продолжительности механического диспергирования. Наиболее эффективным является режим диспергирования при скорости вращения мешалки 30003500 об/мин и времени перемешивания

5-7 мин.

Увеличение числа оборотов мешалки свьппе 3500 об/мин и продолжительности диспергирования свыше 7 мин приводит к резкому повьппеяию ялового индекса в результате черезмерного дробления хлопков активного ила.

При этом концентрация активного ила в аэротенке не превьппает 8,8 г/л по сухому веществу, что снижает окислительную мощность аэротенков.

Кроме того, вследствие высокого илового индекса наблюдается вынос активного ила из вторичного отстойника, что снижает качество очищенной сточной воды. Снижение числа оборотов мешалки при диспергироваяии потока активного ила менее

3000 об/мин и уменьшении продолжительности обработки менее 5 мин приводит к снижению эффективности последующего флотационного уплотнения активного ила, что выражается в снижении концентрации активного ила в аэротенке.

Флотациоиное уплотнение диспергированного активного ила повышает его концентрацию в аэротеяках 5 до

12-16. г/л по сухому веществу, что позволяет в свою очередь значительно повысить окислительную мощяость аэротенков.

При этом в качестве рабочей жидкости используют очищенную воду, подвергнутую электрообработке.

Электрообработку воды ведут для повышения содержания растворенных в ней газов, в частности кислорода, Повышенное содержание растворенного кислорода в очищенной воде положительно сказывается на процессе доокисления загрязнений при сбросе ее в водный источник. Увеличение плотности тока на электродах свыше

0,85 А/дм и продолжительности процесса более 1,0 мин позволяет незначительно повысить содержание в воде растворенных газов, однако связано с расходом значительного количества электроэнергии, что повышает себестоимость очистки воды. Снижение плотности тока менее 0,2 А/дм и продолжительности процесса менее 0,5 мия не позволяет повысить содержание газов в воде по сравнению с их содержанием в воде после разделения иловой смеси 6 в отстойниках 7.

Результаты исследований по использованию очищенной воды, подвергнутой электрообработке в качестве рабочей жидкости в установке напорной флотации приведены в табл. 2.

Использование в качестве рабочей жидкости воды, подвергнутой электрообработке и содержащей вследствие этого повышенную концентрацию раст воренных газов, позволяет значительно снизить затраты электроэнергии при насьпцении ее газом во флотацион-" ных установках 14, Количество рабочей жидкости при этом снижается со 100 до 60-757 от количества уплотняемого активного ила, Уменьшение количества рабочей жидкости менее 607 от количества уплотняемого активного ила приводит к снижению эффективности флотации либо обусловливает необходимость повьппения степени насыщения рабочей жидкости газом, что связано с повышенными затратами электроэнергии. Увеличение количества рабочей жидкости свыше 75Х от количества уплотняемого активного ила не приводит к повьппению эффективности флотации, J однако приводит к увеличению объема сооружений, что повьпнает их стоимость.

Электрообработка потока 16 уплотненного активного ила позволяет сократить расход электроэнергии на его обработку, так как объем активного ила значительно уменьшается по сравнению с era объемом до флотационного уплотнения 14. Кроме того, снижение затрат электроэнергии по сравнению с прототипом достигается sa счет прямого воздействия электрообработкя на активный ил, а не косвенно, как это осуществляется в прототипе, где электрообработке подвергается поток исходной сточной воды, который затем смешивают с потоком активного ила.. При достижении равного эффекта воздействия на активный ил расход электроэнергии в прототипе в 2-2,5 раза вы7 1161 ше по сравнению с предлагаемым способом. Увеличение плотности тока свыше 0,-35 А/дм и продолжительности процесса свыше 8 мин приводит к снижению ферментативной активности ила, что в свою очередь приводит к снижению эффективности работы аэротенков

5 и, как следствие, к снижению качества очистки сточных вод. Уменьшение параметров процесса электрообра- 1g боткн потока активного ила 16 ниже с указанных не приводит к повышению ферментативной активности ила и улучшению его седиментационных свойств, в частности, не снижается иловый индекс активного ила, что особенно важно при работе аэротенков 5,с повышенными концентрациями активного ила.

Результаты исследований данной стадии процесса очистки сточных вод приведены в табл. 3.

Таким образом, применение прямого воздействия электрического поля на активный ил по, сравнению с прототипом, где электрообработке подверга« ется сточная вода, а затем смешивается с активным илом, позволяет сократить затраты электроэнергии при достижении равного эффекта воздействия на активный ил (достижение равной ферментативной активности ила и снижение ялового индекса). К исходному потоку сточной воды, которая подвергается очистке пенной флотацией,.добавляют, активный ил, который отводит-ЗЗ ся с осветленной водой из установок напорной флотации и концентрация ко,торого достигает 1,0-1,5 г/л по сухому веществу. Этот прием повышает эффективность пенной флотации и позво- 40 ляет утилизировать избыточный активный KH °

Из результатов исследований, представленных в табл. 4, видно, что добавление в поток исходной сточной воды активного ила позволяет повысить эффективность очистки сточных

- вод по жиру (эмульгированные гидрофобные вещества) от 92,2 до 95,2Х, по взвешенным веществам - от .91,8 до 93,81, что, в конечном итоге, повышает производительность способа очистки сточных вод в целом.

Поток пенного продукта (концентрата), состоящий из мельчайших пу482 8 зырьков газа н содержащий загрязнения, извлеченные из сточной воды в процессе флотации, подвергается флотационному уплотнению пузырьками газа,. содержащегося в пенномслое флотоустановок. Прн этом расход флотоконцентрата снижается с 1238,8 до 0,22-2,48Х от расхода очищаемых сточных вод 1. Эффективность флотационного уплотнения потока пенного концентрата зависит от парамет ров электрообработки, которая позволяет значительно увеличить содержание в нем мельчайших пузырьков rasa и частично уплотнить его за счет разрушения крупных пузырьков газа, содержащихся во флотоконцентрате, что повышает эффективность его последующего флотационного уплотнения путем пенной флотации.

Результаты исследований по уплотнению образующегося в процессе флотации концентрата методом ленной флотации с предварительной электрообработкой его приведены в табл. 5.

Из данных табл. 5 следует, что увеличение ..параметров электрообработки флотоконцентрата позволяет незначительно снизить .его объем при уплотнении, однако связано с повышенным расходом электроэнергии на его обработку, а снижение параметров электрообработки приводит к увеличе нию объема уплотненного флотоконцеитрата, что повышает затраты на его дальнейшую обработку.

Пример. Сточную воду с. концентрацией загрязнений по БПК 2000 мг/л, по взвешенныи веществам— 1200 мг/л подвергают очистке .двумя способами: известным (прототип) и предлагаемым. Продолжительность аэрации иловой смеси в азротенках по известному способу составляет 24 ч, по предлагаемому - 8 ч.

Результаты исследований приведены в таблице 6.

Таким образом, применение предлагаемого способа биологической очисткисточиых вод позволяет значительно повысить зффективность очистки сточных вод по БПКя и взвешенным веществам и повысить производительность азротенков в 3 раза по сравнению с прототипом.

1161482 о

Та блица 1

Продолжительность флотационного уплотнения, мин

Продолзительнос диспергирования мин

8,6

3,0

81,2

2500 80,6

8,8

9,4

84,2

7,0

102,4

7,6

9,0

81,4

3,0

9,6

3000

3,0

7215

12,2

5,0

14,0

70,0

108 2

9,2

10,4

3,0

3500

69,5

5 0

15,2

7,0

71,4

16,4

8,8

9,0

112,6

3,0

108,4

4000

8,8

3,0

5,0

115 0

8 1

2,0

124, 5

7,2

9,0

f32,0

6,9

Таблица 2 нцентрация раствонного О,, мг/л

Продолжительность флотоуппот пения, мин то

А/

0,1

5,0

0 5

100,0

8 2

14,0

3,0

12,4

75,0

12,5

0,2

3,0

0,6

17 S

60,0

15 0.22, 4

60,0

0,85

1,0

3,0

16 0

2,0

50 0

23,0

1,0

5 0

15,5

Яисло оборотов мевалки, об/мии олжиность ботки, н асход рабочей . жидкостиэ

Иловый индекс см /r

Концентрация активного нла в аэротенке, г/л

Концентрация уплотненного илав

r/ë

1161482

Таблица 3

Прототип

Предлагаемый способ

ПродолжительПлотПлотДГА*, БПКд очищенмг ТФФ/г ной воды, мг/л

20,0

14,2

002 30 187 16,2 0,1

29,4

18 2

0,2

14,3

0 05

3,0

5,0 44,2 11,8 0,3

17,6

0,20. 17,9

17,0

0,25 7,0 46,8 -11,0 0,4

19,0

8,0 47,1 16,1 О,б

16,2

19,6

0 35

0,45 10 0

45,2 13,8 0,7

22,2

15,,5

* Ферментативная активность ила оценивалась по величине дегидрогеназной активности ила (ДГА), мг трифенилформазана {ТФФ} на I г беззольноговещества ила.

Таблица 4 Остаточные концентрации загрязнений мг/л

@ир, Взвесь !

Продолжительность обработки, мин

Эффект очистки Х по жиру по взвеси

73i0

72,7

3,0

64 0

3,0*

95 2

93,8

96,0

6,0

91,8

92,2

156, 4

162,3

* Очистка сточной воды осуществлялась без добавления активного ила.

Таблица 5

Объем уплотненного флотоконцентрата, Х от объема очищаемых сточных вод при исходном объеме пенного концентрата, Х (продолжительность уплотнения - 3 мин} (26,4

) зз.а

12,0

0,2

5,84

0,82

3,96

1,0

0,25

2,48

0,34

2,0

1,52

1,44

0,3

2,0

2,46

0,35

0,45

3,0

0,22

2,40

1,40

0,6

5,0

0,22

2,38

1,37 ность тока, A/дм

Плотность тока, A/„„ã ность обработки, мин

201, 2

280,0

Продолжительность электрообработки, мин

205,8

262,0

110,9 ность ток, А/дмй

ДГА*, БПК„ очищенмг ТФФ/г ной воды, мг/л

1161482

Таблица 6

Показатели

Известный

Предлагаемый

Концентрация активного ила в аэротенках, г/л

3,0

14,0

Продолжительность аэрации, ч

Продолжйтельность отстаивания илоной с меси, ч

2,0

1,0

Окислительиая мощность аэротеиков, кг БПК„/м сут

14,0

42,0

Характеристика очищенной воды, мг/л

БПКн

15-20 .20-30

10-1 2

15-18

Вэвеженные вещества филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Вилинская

Редактор Т. Веселова Техред Л.Коцюбняк Корректор В. Бутяга

/Ф l

Юе

Заказ 3932/27 Тираж 884 ПоДписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5