Способ биологической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к биологической очистке промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: очистку сточных вод осуществляют в присутствии подвижного носителя микроорганизмов в виде пористого полимерного или сополимерного материала, содержащего 5 60% активированного угля, с плотностью не более плотности, поступающей на очистку жидкости с активным илом, и аэрацией кислородсодержащим газом с последующим отводом из аэротенка обработанной воды и свободного активного ила и удержанием в нем носителей микроорганизмов. 4 табл.

Изобретение относится к биологической очистке промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в частности, в системах бытового и производственного водоснабжения, а также в системах локальной очистки сточных вод с целью создания замкнутых систем водоснабжения, упрощает обслуживание аэротенков и дает возможность оперативного технологического управления процессом очистки сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод, где сточную воду подвергают аэробной биологической обработке с использованием ила и активированного угла, затем отделяют смесь отработанных активированного угля и ила. Часть этой смеси постоянно рециркулируют в процесс обработки сточной воды. Остальную часть обрабатывают отходящими газами с концентрацией кислорода 7 об. с температурой 200-260^оС и продолжительностью взаимодействия 30-60 мин. После частичного мокрого окисления смесь активированного угля и ила с добавкой активированного угля в количестве, восполняющим его потери, рециркулируют в процесс обработки воды. Однако данный способ сложен в эксплуатации и не экономичен, характеризуется большим расходом и потерями активированного угля, а также большими энергозатратами на его регенерацию [1] Известен способ обработки сточных вод в аэротенке с использованием в качестве подвижного носителя микроорганизмов измельченного каменного или активированного угля, содержащего 80% частиц размерами 2-5 мм и 20% частиц с отклонениями диаметра в пределах 0-0,5 мм. Однако применение данного способа также затрудняется значительным выносом угля вместе с отработанным илом, большими расходами, связанными с отделением его от ила и на его регенерацию. Способ не обеспечивает высокой эффективности очистки сточных вод, так как отличается незначительным приростом биомассы на углях [2] Наиболее близким техническим решением является способ очистки сточных вод в присутствии частиц-носителей микроорганизмов с активным илом и аэрацией кислородсодержащим газом, где обработанную сточную воду и свободный активный ил отводят из аэротенка с удержанием в нем частиц-носителей микроорганизмов. Материалом для частиц-носителей может служить полиуретан, полиэтилен, полипропилен, силиконовые полимеры или смеси материалов. Частицы-носители размером 5-50 мм имеют низкую плотность 10-200 кг/м³, пористую структуру с размером пор 1-3 мм. Для стабилизации процесса очистки сточных вод предложено по пути перемещения среды отводить ее из аэротенка порциями, распределенными по всей длине остаточного пути. Процесс сложен при эксплуатации и не обеспечивает высокой эффективности очистки сточных вод [3] Техническим результатом при осуществлении изобретения является повышение эффективности и экономичности процесса очистки сточных вод, сокращение времени их очистки и снижение потерь активированного угля.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе биологической очистки сточных вод в присутствии подвижного носителя микроорганизмов в виде пористого полимерного или сополимерного материала с активным илом и аэрацией кислородсодержащим газом с последующим отводом из аэротенка обработанной воды и свободного активного ила и удержанием в нем носителей микроорганизмов, очистку осуществляют в присутствии полимерного или сополимерного материала, содержащего 5-60% активированного угля с плотностью не более плотности поступающей на очистку жидкости.

Носитель с активированным углем обладает развитой поверхностью, постоянно находится в аэротенке, не выводится вместе с очищенной водой, что способствует увеличению дозы активного ила в аэротенках и создает постоянный контакт между очищаемой водой и биомассой на носителе.

Способ биологической очистки сточных вод отличается простотой использования, не требует большой модернизации аэротенков, позволяет снизить время очистки сточных вод, экономит значительное количество энергии, так как может работать без рециркуляции свободного ила и его стабилизации, обладает стабильностью в условиях изменяющего количественного состава загрязнений сточных вод, а также мало зависит от погодных (зима-лето) условий.

Способ осуществляют следующим образом. Сточную воду под воздействием аэрации воздухом постоянно смешивают в аэротенке с плавающим носителем микроорганизмов и активным илом. На неровной, шероховатой, пористой поверхности плавающих пластин с активированным углем создаются благоприятные условия для развития биопленки, сорбции и окисления органических загрязнений с одновременной биорегенерацией. Турбулентное движение носителя и воды в аэротенке приводит к постоянному удалению избытка отработанной биомассы с его поверхности, которую через сетку выводят с очищенной водой из аэротенка, а носитель оставляют в зоне обработки воды и используют в течение длительного периода времени. К полимерному или сополимерному материалу на основе полиэтилена и полипропилена добавляют 5-60% увлажненного порошкообразного активированного угля с размером частиц 0,5-2 мм и формуют пленку толщиной 2-6 мм или на пленку при выходе ее из фильеры литьевой машины в расплавленном состоянии напыляют порошкообразный активированный угол в количестве 5-30% от веса полимера. Затем пленку охлаждают в водяной ванне до температуры 20-30^оС и режут на пластины 10х10 60х60 мм. Таким образом получают загрузочный материал для биологической очистки сточных вод в виде пластин, содержащих 5-60% активированного угля, толщиной 2-6 мм, размером 10х10 60х60 мм с плотностью 620-980 кг/м³.

П р и м е р 1. Сточные воды завода искусственного волокна после механохимической очистки, имеющие следующий состав, мг/л: ХПК-400 мг О₂/л, БПК₅ 100 мг О₂/л, ПАВ-11, Zn 0,6 в количестве 24 м³/сут при температуре 20-26^оС с рН 7,9 поступают в аэротенк, где постоянно находится подвижный, плавающий носитель микроорганизмов в виде полимерных пластин из полипропилена толщиной 2 мм, размером 60х60 мм с плотностью 923 кг/м³, содержащий 5% активированного угля из расчета 30 кг/м³. Доза свободно плавающего ила 2,0 г/л. Доза ила на носителе 5 г. Удельный расход воздуха на аэрирование 6 м³/м³ воды.

В результате сорбции органических веществ на активном угле степень биохимического окисления значительно повышается, в следствие этого при обработке сточных вод в течение 6 часов достигают снижение БПК₅ до 5 мг О₂/л, ПАВ на 98% что значительно выше по сравнению с прототипом и соответствует требованиям качества очистки воды перед сбросом ее в водоем.

В табл. 1 представлены показатели состава сточных вод, поступающих на очистку, и качество очищенных сточных вод по сравнению с известным способом.

При сравнении данных, полученных при воспроизведении известного способа и с применением плавающей загрузки активированным углем на реальных сточных водах искусственного волокна, для достижения указанных в таблице показателей по известному способу потребуется увеличить время обработки сточных вод до 11 ч, т.е. по предлагаемому способу время обработки сточных вод сокращается примерно в 1,8 раза.

П р и м е р 2. Сточные воды завода искусственного волокна после механохимической очистки, имеющие следующий состав, мг/л: ХПК-400 мг О₂/л, БПК-120 мг О₂/л, ПАВ-30, Zn⁺ -1 в количестве 24 м³/сут виде пористых полимерных пластин из полиэтилена толщиной 4 мм, размером 15х15 мм с плотностью 878 кг/м³, содержащий 15% активированного угля из расчета 15 кг/м³ очищаемой воды. Доза свободного ила 1-1,5 г/л. Доза ила на носителе 6 г/л. Удельный расход воздуха 8 м³/м³ воды.

При обработке воды в течение 6 ч при температуре 8-10^оС получают степень очистки сточной воды, соответствующую предъявляемым требованиям к сбросу ее в водоем.

В табл.2 представлены показатели состава сточных вод до и после очистки по сравнению с известным способом.

П р и м е р 3. Сточные воды Балаковского ПО "Химволокно" после механохимической очистки, имеющие следующий состав, мг/л: ХПК-200 мг О₂/л, БПК₅-80 мг О₂/л, ПАВ-30, Zn 1,5 при температуре 8-10^оС с рН 8,2 в количестве 24 м³/сут поступают в аэротенк, где находится носитель в виде пористых сополимерных пластин из полипропилена и полиэтилена, полученные в соотношении (1: 1), толщиной 4 мм, размером 15х15 мм с плотностью 790 кг/м³, содержащий 30% активированного угля из расчета 22 кг/м³ воды. Доза свободно плавающего ила 1 г/л. Доза ила на носителе 6 г/л. Удельный расход воздуха 8 м³/м³ воды.

При обработке воды в течение 5 ч получают степень очистки воды соответствующую предъявляемым требованиям к сбросу ее в водоем.

Достигнутые показатели представлены в табл.3.

П р и м е р 4. Сточные воды Балаковского ПО "Химволокно" после механохимической очистки, имеющие следующий состав, мг/л: ХПК-200 мг О₂/л, БПК₅ 80 мг О₂/л, ПАВ-30, Zn 1,5 при температуре 8-10^оС с рН 8,2 в количестве 24 м³/сут поступают в аэротенк, где находится носитель в виде пористых пластин из полипропилена толщиной 6 мм, размером 10 х 10 мм с плотностью 620 кг/м³, содержащий 60% активированного угля из расчета 15 кг/м³ воды. Доза свободно плавающего или 2 г/л. Доза ила на носителе 8 г/л. Удельный расход воздуха 10 м³/м³ воды.

Достигнутые результаты представлены в табл.4.

При обработке воды в течение 4 ч получают степень очистки воды, соответствующую предъявляемым требованиям к сбросу ее в водоем.

Таким образом, использование в аэротенке в качестве носителя микроорганизмов полимерных или сополимерных пластин, содержащих 5-60% активированного угля с дозой носителя до 30 кг/м³ очищаемой воды, позволяет увеличить концентрацию активного ила на них до 5-8 г/л, что соответственно увеличивает окислительную мощность аэротенка в 2-3 раза. Эффективность очистки по предлагаемому способу выше по ХПК в 3,5 раза, по БПК₅ в 2,5 раза по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД в присутствии подвижного носителя микроорганизмов в виде пористого полимерного или сополимерного материала с активным илом и аэрацией кислородсодержащим газом с последующим отводом из аэротенка обработанной сточной воды и свободного активного ила и удержанием в нем носителей микроорганизмов, отличающийся тем, что очистку осуществляют в присутствии полимерного или сополимерного материала, содержащего 5 60% активированного угля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2