Способ биохимической очистки сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные примеси, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области обработки сточных вод, может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные примеси, и позволяет повысить эффективность процесса очистки. Для осуществления способа сточные воды подвергают флотации, образующийся пенный продукт обрабатывают микроорганизмами, иммобилизованными на незатопленном пористом носителе. Концентрацию закрепленных микроорганизмов поддерживают в пределах 14-20 г/дм 3 носителя. Носитель периодически подвергают регенерации сжатым воздухом. Обработанный пенный продукт и сточную воду доочищают в аэротенке с помощью микроорганизмов, отделенных от поверхности загрузочного материала в процессе регенерации. При очистке сточных вод с ХПК 8000 мг/л в течение 7 ч. Степень изъятия органических веществ составляет 54%, ферментативная активность 0,265 Мг/л, окислительная мощность 13 кг ХПК/м 3. Для реализации способа предложено устройство для биохимической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные вещества. Интенсификация процесса очистки достигается путем повышения устойчивости микроорганизмов к токсичному действию сточных вод за счет улучшения кислородного режима, увеличения концентрации и ферментативной активности организма. 2 с.и 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 02 F 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 4403037/30-26 (22) 04,04.88 (46) 30.07.90, Бюл. № 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) В.M.Хват, Г.Л,Тамарин, Н.С.Горбань, М.В.Кавацюк и Б.М.Полатайко (53) 663.633(088.8) (56) Патент ФРГ №- 3213924, кл. С 02 F 3/12, 1983, Авторское свидетельство СССР

¹ 1159893, кл, С 02 F 3/00. (54) СПОСОБ БИОХИМИЧГСКОЙ ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ.. ВОД, .ОДЕРЖАЩИХ ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ТОКСИЧНЫЕ ПРИМЕСИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области обработки сточных вод, может. быть использовано для очистки сточных вод, содержащих пенообразуюц1ие токсичные примеси, и позволяет повысить эффективность процесса очистки. Для осуществления способа сточные воды подвергают флотации, образующийся пенный продукт обрабатывают микроорганизмами, иммобилизованными на

Изобретение относится к обработке сточных вод и может быть исполь зовано для очистки сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные, примеси.

Э

Цель изобретения — повышение зффек тив нос ти и ро цес са оч ис тк и.

Для осуществления способа сточные воды, содержащие . токсичные пенооб2 незатопленном пористом носителе, Кон- центрацию закрепленных микроорганизмов поддерживают в пределах 1420 г/дм носителя. Носитель периодически подвергают регенерации сжатым воздухом. Обработанный пенный продукт и сточную воду доочищают в аз рот енк е с помощью микроорга низмов, отделенных от поверхности загрузочного материала в процессе регенерации. При очистке сточных вод с ХПК

8000 мг/л в течение 7 ч степень изъятия органических веществ составляетт 547, ферме нтатив ная актив ность

0,265 мг/л, окислительная мощность

13 кг ХПК/м . Для реализации способа предложено устройство для биохимической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные вещества. Интенсификация процесса очистки достигается путем повышения устойчивости микроорганизмов к токсичному действию сточных вод за счет улучшения кислородного режима, увеличения кон, центрации и ферментетивной активности,организма. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил,, 1 табл. разующие примеси, подвергают флота— ции, образующийся пенный продукт контактируют с микроорганизмами, иммобилизованными ца незатопленном пористом носителе. Концентрацию иммобилизованных микроорганизмов поддерживают в пределах 14 — 20 r no сухому веществу на 1 дм носителя, .Носитель периодически подвергают

1581705 регенерации путсм подачи сжатого воздуха.

Увеличение концентрации биомассы в результате ее иммобилизации на пористом носителе и улучшение кислородно"o режима за счет использования кислорода атмосферного воздуха и воздуха, содержащегося в пенном продукте, позволяет микрооргайиэмам утилизировать токсичные opf, àHè÷åñéèå вещества, выделенные в

ПеHHblH продукт в процессе флотации.

Обработанный пенный продукт и сточную воду доочищают в аэротенке с 15 помошью микроорганизмов, отделенных

0Т поверхности загрузочного материала в процессе регенерации.

При поддержании концентрации микроорганизмов в диапазоне 14-20 г/дм 2О

3 в .сочетании с обеспечиваемым кислородным режимом, наблюдается интен-сивное развитие микрофлоры активного

Ила, повышается его ферментативная актив нос ть, с тимулируетс я п роцес с 25 окисления органических веществ, что приводит к повышению эффек тив нос ти

Процесса очистки.

Пример, Сточные воды производства синтетических жирных кислот с содержаниЕм органических примесей, характеризуемых показателем ХПК

8000 мг/л, насыщают воздухом и под напором для создания флотационного . эффекта подают на пористый носитель, расположенный над уровнем воды в устройстве для очистки сточных вод, .

Концентрация микроорганизмов, закрепленных на пористом носителе, составляет 14 г/дмэ, ферментативная активность 0,265 мг/л, окислительнач мощность 13 кг ХПК/м

За 7 ч пребывания сточной воды в устройстве эффективность снижения

ХПК составляет 54%, В таблице представлены качественный и количественные характеристики процесса очистки.

На обработку поступает вода со следующими показателями: рН 6 3-6 7

Ф Р Ф

XIIK 8000 мг,/л, азот аммиачный 11201400 мг/л, фосфор общий 144-150 мг/л.

Способ позволяет увеличить концентрацию активного ила на материале носителя на 16- 437, повысить окислительную мощность сооружения на

49-577., упростить регенерацию носителя и повысить эффективность процесса очистки в 2 раза, Для осуществления предлагаемого способа предложено устройство для биохимической очистки выс ококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообраэующие токсичные примеси, Цель изобретения — интенсификация процесса очистки путем повышения устойчивости микроорганизмов к токсичному действию сточных вод за счет улучшения кислородного режима, увеличения концентрации и ферментативной активности микроорганизмов.

На чертеже изображено устройство для биохимической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные при21еси °

Ус т ройс тв о для б иохимич еск ой очистки включает резервуар, 1 с конич еск им днищем, каме ру флотации, в ыполненную в виде короба 2, аэратор

3, гористый материал 4, нижнюю удерживающую решетку 5, верхнюю удержиживающую решетку б, узел регенерации, выполненный в виде перфорированных труб 7, источник 8 сжатого воздуха, узел подвода сточной воды, включающий подводящий трубопровод

9 с вентилем 10, насос 11, его напорный трубопровод 1 2 с вентилем 13 и редукционным клапаном 14, напорный бак 1 5, к которому через редукционный клапан 1 6 и вентиль 17 присоединен труб оп ров од 1 8 вв ода с точ ной в оды, узел отв ода обработанной в оды на доочистку, включающий кольцевую камеру 19 и присоединенный к ней трубопровод 20 отвода воды на доочистку, и узел отвода осадка, включающий трубопровод 21 отвода осадка, который песредством вентиля 22 присоеди" нен к всасывающему патрубку насоса

11, и трубопровод 23, присоединенный посредством вентиля 24 к нагорному трубопроводу 12.

Аэратор 3 посредством вентиля 25 присоединен к трубопроводу 26, который соединен с источником 8 сжатого воздуха. К трубопроводу 26 посредством вентиля 27 присоединены перфорированные трубы 7. К всасывающему и напорному патрубкам насоса !1 присоединен соответственно вентилем 28 и вентилем 29 эжектор 30. К верхнему торцу короба 2 прикреплен горизонтально размещенный перфорированный распределительный диск 31 . В нижнем конце короба 2 на выходном конце тру581705

1 бопровода 18 установлен дополнительный аэратор 32.

Короб 2 выполнен с открытыми торцами и установлен вертикально внутри резервуара 1, п ричем так, ч то между нижним торцом короба 2 и коническим днищем резервуара 1 образована щель. В нижнюю часть короба 2 введен выходной открытый конец трубопровода 18 ввода сточной воды, а в придонной части конического днища резервуара 1 размещен входной конец трубопровода 21 отвода осадка. В полости, образуемой коническим днищем, выше нижнего торца короба 2 размещен азратор 3. Верхний открытый торец короба 2 расположен выше уровня воды в резервуаре 1 .

Удерживающие решетки 5 и б жестко закреплены между стенками резервуара 1 и короба 2 по их .периметру, причем нижняя удерживающая решетка 5 установлена выше уровня воды в резервуаре 1, а верхняя удерживающая решетка 6 закреплена ниже верхнего открытого торца короба 2, Между решетками 5 и 6 размещен с возможностью перемещения между ними пористый материал 4, на котором иммобилизованы микроорганизмы. В качестве пористого материала 4 используют пенополиуретан.

Перфорированные трубы 7 установ- . лены под нижней удерживающей решеткой 5. Кольцевая камера 19 размещена в резервуаре 1 так, что обеспечивает верхний уровень воды в резервуаре 1 . Трубопровод 20 соединен с устройствами (не показаны) для доочистки обработанной в резервуаре ) воды. Вентили 1 О,, 13, 17, 22, 24, 28 и 29 и вентили 25 и 27 системы сжатого воздуха выполнены дистан ционно управляемыми с блока управления (не показан), к которому подключен и насос 11.

Предлагаемый способ биохимической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные примеси в устройстве осуществляется следующим образом.

При закрытых вентилях 22, 24 и 27 и открытых вентилях 1 О, 13, 17 28, 29 и 25 сточную воду трубопроводом

9 подают к насосу 1. Одновременно часть воды проходит через вентиль

28, эжектор 30 и вентиль 29. При прохождении эжектора 30 вода насыщается воздухом и далее, смешиьаясь с основным потоком, насыщает всю воду, которую под напором подают в напорный бак 15.

Из напорного бака 1 5 вода, насыщенная воздухом, под напором через редукционный клапан и вентиль 17 поступает в трубопровод !8 и из него

10 изливается через аэратор 32 во внутреннюю полость короба 2, При поступлении в короб 2 воды, находящийся в ней воздух создает в полости короба 2 флотационный эффект, что приво15 дит к образованию пенного продукта, который включает в свой состав наиболее токсичные примеси сточных вод, при этом объем газовой фазы превышает объем жидкости в несколько раз.

Пенный продукт поступает к верхнему торцу короба 2, откуда посредством диска 31 равномерно распределяется по верхней удерживающей решетке б, пройдя которую контактирует с иммобилизованными на пористом материале 4 микроорганизмами. При таком контакте микроорганизмы используют компоненты (наиболее токсичные примеси) сточной воды в качестве пита30 тельного субстрата, а выделенный объем жидкости поступает в резервуар 1. Поскольку пористый материал 4 незатоплен, в него имеет доступ также и атмосферный воздух, это исключает образование анаэробнь1х зон и способствует повышению эффекта окисления органических веществ. Для повышения окислительной мощности сооружения увеличивается концентрация ,!0 биомассы в результате иммобилизации ее на пористом материале, например, вспененном пенополиуретане. Микроорганизмы проникают в поры пенополиуретана и легко удерживаются в сооруже 5 нии, при этом в наружном слое биопленки, образовавшейся на пенополиуретане, микроорганизмов на 3-4 порядка больше, чем во внутреннем, Однако организмы, попадающие вместе

50 с пенньи продуктом во внутренние поры п е нополиур е тана, ока зыв аю т с я луч— ше защищенными от залповых поступлений высококонцентрированных сточных вод, что позволяет в более короткие сроки восстановить работу очистных соружений. Для эффективного снижения органических веществ концентрация биомассы в установке должна составлять 1!-16 .кг/м= порйстого матери1581705 ала 4. При полном покрытии всей поверхности пористого материала 4 уменьшается скорость роста иммобилизованных микроорганизмов и ферментативная активность, так как образуется многослойная культура микроорганизмов и затрудняется скорость диффузии кислорода и питательных веществ к микроорганизмам, расположенным во внутренних слоях, что ухудшает процессы биохимического разло1 ения компонентов сточной воды, поэтому пористый материал 4 периодически подвергают регенерации.

К узлу регенерации, выполненному в виде перфорированных труб 7, от источника 8 сжатого воздуха посредством трубопровода 26 и вентиля 27 подается сжатый воздух, Пористый материал 4, размещенный между закрепленными удерживающими решетками 5 и 6, под воздействием сжатого воздуха сжимается. Зто сжатие способствует разрыхлению биопленки микроорганизмов, иммобилизованных на пористом материале 4, и после прекращения поступления сжатого воздуха путем закрывания вентиля 27 оторвавшаяся от пористого материала

4 пленка поступает в резервуар 1, что способствует повышению концентраоНН микроорганизмов в аэротенке.

Объем жидкости, выделенный из пенного продукта, после прохождения последнего через пористый материал

4 и сточная вода, прошедшая флотационную очистку в коробе 2, поступают в резервуар 1, где подвергаются дальнейшей очистке активным илом, образовавшимся в результате подачи биомассы после регенерации, при постоянной аэрации посредством аэратора 3, соединенного вентилем 25 и т рубоп ров одом 26 с ис точ ник ом 8 сжатого воздуха. Очищенная вода через кольцевую камеру 19 и трубопровод 20 отводится из устройства, таким образом обеспечивается движение жидкости снизу вверх, чем исключается образование застойных зон. Кроме того, активный ил поддерживается во взвешенном состоянии не только восходящим потоком воздуха от аэратора 3, но и воды.

Избыточный активный ил собирается в зоне осаждения в конической части днища резервуара 1 под аэратором 3. Стенки короба 2, доходящие

t0 15

55 до днища резервуара 1, защищают зону пенообразования от пбпадания осадка, что предотвращает флотирование активного ила. Избыточный активный ил отводится из резервуара 1. посредством трубопровода 21 на переработку или для дальнейшего использования.

Использование изобретения в народном хозяйстве позволяет интенсифицировать процесс очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих пенообразующие токсичные примеси, в результате увеличения концентрации микроорганизмов путем иммобилизации их на пенополиуретане, улучшения кислородного режима в сооружении благодаря флотации сточных вод и подачи образовавшегося пенного продукта для очистки на пенополиуретановую загрузку, незатопленную водой, что приводит к контакту микроорганизмов с атмосферным воздухом, следовательно, к повышению окислительной мощности сооружения, Интенсивность процесса биологической очистки позволяет очистить на существующих очистных сооружениях дополнительные объемы сточных вод.

Формула изобретения

l . Способ биохимич еской очистки сточных вод, содержащих пенообраэующие токсичные примеси, включающий обработку в аэротенке и контактирование с микроорганизмами, иммобилизованными на пористом материале, отличающий с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки, перед обработкой в аэротенке сточные воды подвергают флотации, пенный продукт отделяют и контактируют с иммобилизованными на незатопленном пористом материале микроорганизмами, после чего смешивают со сточными водами и подают на доочистку в аэротенк, причем пористый носитель периодически подвергают регенерации для поддержания концентрации микроорганизмов 14-20 г/дм" носителя.

2..Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что регенерацию осуществляют подачей сжатого воздуха, 3. Устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащих пе158 1705

Количество микроорга Показатели качества очищенной воды ниэмов

Эффек тив ность очис тк и

Способ

ОкислительрН

Фосфор общий, мг/л

ХПК мго/л

Дегидрогенаэная

Биомасса, г/дм заз груэкн

Снижение XII K мгО/л

Эффек тивность

Азот ная мощность кг ХПК/м, сут аммиач ный, мг/л очистки по ХЛК> активность, мг/л

Предлагаемый

7,7 4450 !100 88 3550

8,3 3730 780 68 4440

I0 4

О>151

О, 265

0,277

0,256

0,252

44>0

2 14

3 20

4 22

54,3

13,0

640 58

14>2

8, 3 3200

8,4 3920

8,2 4050

6800

4800

60>0

560 65 4200

880 68 4050

52> 0

I2, l

50,0

I I,О Известный 12

2200

27,5

6,6 нообраэующие токсичные примеси, содержащее резерв уа р с коническ им днищем, камеру флотации с аэратором, пористый материал с удерживающими

5 решетками, уз ел и одв ода и отв ода воды, узел подвода воздуха, узел отвода осадка, узел регенерации и аэраторы, отлич ающе ес я тем, что, с целью интенсификации про- 10 цесса очистки путем повышения устойчивости микроорганизмов к токсичному действию сточных вод за счет улучшения кислородного режима, увеличения концентрации и ферментативной активности микроорганизмов, камера флотации выполнена в виде короба с открытыми торцами и установлена вертикально внутри резервуара, нижний открытый торец короба размещен в нижней части резервуара, образует с к онич еским днищем последнего щель и в нем размещен аэратор, верхний открытый торец короба расположен выше уровня воды в резервуаре, решетки жестко закреплены между стенками резервуара и короба по их периметру, при этом нижняя удерживающая решетка расположена выше уровня воды в резервуаре, а верхняя — ниже верхнего открытого торца короба, узел pere" нерации выполнен из перфорированных труб, установленных под удерживающими решетками и соединенных с источником сжатorо воздуха.

4. Устройство по п. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что перфорированные трубы узла регенерации ус та нов лены с в озможнос тью и еремещения в горизонтальной плоскости.

1501705

11 Q

2б

Редактор M. Недолуженко

Заказ 2065

Т и ра??

Подп ис но е

ЬНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауп?ская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

TOVHQ

РоРа

1б

Составитель Е, Соколова

Техред J>.Олийнык Корректор Му«а