Способ биохимической очистки сточных вод

 

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