Способ биологической очистки сточных вод

 

Использование: при биологической очистке городских сточных вод от нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, а также других огранических соединений, концентрация которых характеризуется величиной ХПК. Сущность изобретения: в смесь активного или со сточной вводят природный сорбент-торф с концентрацией его в иловой смеси 0,01 0,02 г/л, после чего по истечении 2,0 2,5 ч времени аэрации осуществляют озонирование иловой смеси в течение 20 25 с. Способ биологической очистки позволяет интенсифицировать процесс очистки от синтетических поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов, а также других трудноокисляемых веществ, повысить качество очищенной воды при низких капитальных и эксплуатационных затратах. 11 табл.

Изобретение относится к очистке городских сточных вод от нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, а также других органических соединений, концентрация которых характеризуется величиной ХПК.

Известен способ биологической очистки сточных вод, включающий смещение активного ила со сточной водой, аэрацию и одновременное озонирование сточных вод, которое осуществляют по истечении 0,6-0,8 времени аэрации, отделение активного ила от очищенной воды и его рециркуляцию. При этом концентрация озона в озоно-воздушной смеси 10-25 мг/л, а доза озона 0,1-2 мг/л иловой смеси [1] Однако этот способ не обеспечивает полное окисление трудноокисляемых веществ, таких как нефтепроудкты и СПАВ, в силу малой дозы озона в иловой смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ биологической очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод активированным углем, смешение с активным илом, аэрацию, отделение активного ила от сточной воды, подачу ила для повторного контактирования с водой, направление другой части ила на дальнейшую обработку [2] Недостатками этого способа являются: невысокая глубина степени очистки сточных вод от трудноокисляемых веществ, таких как нефтепродукты и СПАВ, обусловленная ограниченной сорбционной емкостью активированного угля; большой расход дефицитного дорогостоящего сорбента; значительные материальные затраты на его регенерацию.

Целью изобретения является повышение степени очистки сточных вод от трудноокисляемых веществ, таких как нефтепродукты и синтетические поверхностно-активные вещества.

Цель достигается тем, что в способе биологической очистки сточных вод, включающем обработку их сорбентом, смешение с активным илом, аэрацию, отделение активного ила от очищенной воды и его рециркуляцию, согласно изобретению, в смесь активного ила со сточной водой вводят природный сорбент-торф, после чего по истечении 2,0-2,5 ч времени аэрации осуществляют озонирование иловой смеси в течение 20-25 с.

Концентрация торфа в иловой смеси составляет 0,01-0,02 г/л, а концентрация активного ила 1,3-1,5 г/л.

Способ осуществляют следующим образом.

Из первичного отстойника сточную воду подают в аэротенк вместе с активным илом с концентрацией 1,3-1,5 г/л и торфом с концентрацией 0,01-0,02 г/л. Перед подачей в аэротенк торф измельчают, просушивают в потоке горячего воздуха, просеивают. В очистке применяют фракцию высушенного торфа с частицами 0,3-0,5 мм.

По истечении 2,0-2,5 ч аэрирования иловой смеси в аэротенк подают в течение 20-25 с озоно-воздушную смесь с концентрацией озона в озоно-воздушной смеси 10-15 мг/л. После прекращения подачи озоно-воздушной смеси аэрацию продолжают воздухом. Время полного аэрирования 5 ч.

Введение торфа в аэротенк в качестве сорбента интенсифицирует процесс биохимического окисления. Торф оказывает ингибирующее влияние на рост активного ила, снижает иловый индекс, улучшает седиментационную характеристику активного ила.

Незначительная добавка торфа в количестве 10-20 мг на 1 л иловой смеси позволяет увеличить глубину очистки сточной воды по СПАВ, нефтепродуктам, ХПК (табл.1-3).

Влияние торфа на эффективность очистки сточных вод от органических веществ (ХПК) показано в табл.1.

Условия очистки: реальные сточные воды; концентрация активного ила 1,3 г/л; концентрация торфа 0,02 г/л; время аэрации 5 ч.

Некоторый разброс данных обусловлен тем, что городские сточные воды (реальные) имеют сложный химический состав (влияние оказывает матричный эффект).

Влияние торфа на эффективность очистки сточных вод от СПАВ представлено в табл.2.

Условия очистки те же, разброс обусловлен тем же, что и в табл.1.

Влияние торфа на эффективность очистки сточной воды от нефтепродуктов представлено в табл.3.

Результаты очистки реальных сточных вод с добавлением торфа и без него показали (табл.1-3), что применение торфа в качестве сорбента позволяет повысить степень очистки сточных вод по СПАВ от 35 до 59% при среднем 43% по нефтепродуктам от 17 до 31% при среднем 25% по ХПК от 20 до 43% при среднем 31%
Влияние концентрации сорбента на эффективность очистки сточных вод (n 5) одновременно от нефтепродуктов, органических веществ и СПАВ представлено в табл.4.

Из табл.4 видно, что оптимальная концентрация торфа 0,01-0,02 г/л (n 5, n число анализов сточной воды при каждой концентрации торфа).

Влияние концентрации активного ила на эффективность очистки сточных вод (n 5) представлено в табл.5.

Из табл. 4 и 5 следует, что оптимальная концентрация торфа находится в интервале 0,01-0,02 г/л иловой смеси, а активного ила в интервале 1,3-1,5 г/л.

В табл.6 представлена зависимость эффективности очистки сточной воды от времени аэрации (n 10).

Концентрация активного ила 1,3 г/л, концентрация торфа 0,02 г/л.

Из табл. 6 видно, что основная очистка воды от исследуемых соединений происходит в течение первых двух часов, с увеличением времени аэрации степень очистки увеличивается незначительно.

Математическая обработка полученных данных показала, что относительное стандартное отклонение от среднего значения по мере увеличения времени аэрации уменьшается. И при пятичасовом аэрировании не превышает по ХПК + 8% СПАВ + 4% нефтепродуктам + 5% Это указывает на надежность очистки воды при пятичасовом аэрировании.

Следовательно, время аэрирования при биосорбционном способе очистки воды при использовании в качестве сорбента торфа 5 ч.

П р и м е р 1. Испытания проводили на сточной воде, поступающей на городские очистные сооружения и прошедшей первую ступень очистки. Активный ил поступал из регенератора действующих очистных сооружений г. Н.Новгорода.

Сточную воду в объеме 1 л помещали в контактные аэротенки (опытный с добавлением торфа и контрольный без добавления торфа), добавляли активный ил с концентрацией 1,3 г/л и торф (в опытный) с размерами частиц 0,3-0,5 мм, концентрацией 0,02 г/л. Аэрировали в течение 5 ч.

Результаты исследований приведены в табл.7.

Результаты анализа сточной воды, очищенной в опытном (с добавлением торфа) и контрольном (без добавления торфа) аэротенках показали, что введение торфа в иловую смесь интенсифицирует очистку воды и по другим показателям. Рост концентрации нитратов свидетельствует о том, что в опытном аэротенке процесс минерализации органических соединений закончился раньше, чем в контрольном.

При озонировании иловой смеси воздействию озона подвергаются как органические загрязнения, содержащиеся в иловой смеси, так и микроорганизмы активного ила.

Кроме того, под воздействием озона происходит активизация поверхности торфа: формируется большое количество карбоксильных связей, что значительно повышает сорбционную способность торфа.

Учитывая тот факт, что озон в малых дозах активизирует окислительную способность активного ила, целесообразно его вводить в момент снижения скорости окисления органических веществ.

Из табл. 6 следует, что основная очистка воды от исследуемых соединений происходит в течение первых 2 ч. По истечении 2,5 ч очистка изменяется незначительно, что указывает на значительное снижение окислительной способности активного ила. Поэтому озон целесообразно вводить в иловую смесь по истечении 2-2,5 ч аэрации.

Концентрация озона и озоно-воздушной смеси и ее влияние на показатели очищенной воды представлены в табл.8.

Как видно из табл.8, оптимальная концентрация озона в озоно-воздушной смеси 10-15 мго₃/л.

Время озонирования и его влияние на показатели очищенной воды представлены в табл.9.

Из табл.9 видно, что достаточное время озонирования 20-25 с.

П р и м е р 2. Исследования проводили в контактных условиях на моделях аэротенков объемов 2 л.

Для экспериментов использовали сточную воду, прошедшую первую ступень очистки, и активный ил из регенератора действующих биологических очистных сооружений г.Н.Новгорода.

Режим работы аэротенков характеризовался следующими параметрами: концентрация активного ила 1,3 г/л;
концентрация озона в озоно-воздушной смеси 10 мг/л; время озонирования 20 с; время аэрации 5 ч.

Процесс контролировался по концентрации СПАВ, нефтепродуктам, ХПК в исходной и очищенной воде. Результаты приведены в табл.10.

Из табл.10 видно, что даже кратковременное ведение в аэротенк в процессе биосорбционной очистки озона повышает эффективность очистки по ХПК на 20% СПАВ на 9% нефтепродуктам на 20%
Влияние сорбента на степень биологической очистки городских сточных вод представлено в табл.11.

Полученные данные подтверждают тот факт, что степень биологической очистки городских сточных вод с добавлением торфа выше, чем с другими исследуемыми сорбентами (каолином, активным углем) при меньшей дозе активного ила (≈2 раза) и концентрации сорбента более чем на порядок.

Предлагаемый способ биологической очистки воды по сравнению с известными позволяет интенсифицировать процесс, повысить качество очищенной воды при низких капитальных и эксплуатационных затратах. Простота практической реализации способа, большие природные запасы торфа в стране делают предлагаемый способ очистки экономически высоким.

Кроме того, уменьшение дозы активного ила, применение в качестве сорбента торфа и озонирование приводят к значительному снижению количества избыточного ила, а следовательно, и затрат на обработку.

Формула изобретения

СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий обработку их сорбентом, смешение с активным илом, аэрацию, отделение активного ила от очищенной воды и его рециркуляцию, отличающийся тем, что смесь активного ила со сточной водой вводят природный сорбент-торф, после чего по истечении 2,0-2,5 ч времени аэрации осуществляют озонирование иловой смеси в течение 20-25 с, причем концентрация торфа в иловой смеси составляет 0,01-0,02 г/л, а концентрация активного ила 1,3-1,5 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4