Способ биохимической очистки сточных вод от органических веществ

 

Изобретение относится к области биохимической очистки промышленных и промышленно-бытовых сточных вод, содержащих загрязнения различной природы, и может быть использовано на городских очистных сооружениях, в нефтехимической, фармацевтической, текстильной промышленности и в производствах лесохимического комплекса. Предложен способ биохимической очистки сточных вод от органических веществ, включающий биологическую очистку активным илом в присутствии бинарной смеси фталоилжелатины и высокомолекулярного соединения, в качестве высокомолекулярного соединения бинарной смеси берут полиэлектролит водорастворимый катионный (ВПК-402) в соотношении 4:1 соответственно и дополнительно вводят бинарную смесь фталоилжелатины и полиэлектролита водорастворимого катионного (ВПК-402) после биологической очистки в соотношении 1:3 соответственно. Смесь ФЖ и ВПК-402 вводят в сточные воды перед аэротенком в количестве 0,0001-0,0007% от массы очищаемых стоков. Смесь ФЖ и ВПК-402 вводят в сточные воды на стадии вторичного осаждения иловой суспензии в количестве 0,0005-0,0015% от массы очищаемых стоков. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить эффективность очистки по ряду важнейших ксенобиотиков промстоков: СПАВы - на 30-35%, фенолы - на 18-20%, взвешенные и коллоидные вещества - на 6-10%, а также предобработка иловой суспензии поликомплексным реагентом существенно снижает иловый индекс: на 46% по сравнению с 8 и 21% в случае использования индивидуальных реагентов соответственно ФЖ и ВПК-402. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области биохимической очистки промышленных и промышленно-бытовых сточных вод, содержащих загрязнения различной природы, и может быть использовано на городских очистных сооружениях, в нефтехимической, фармацевтической, текстильной промышленности и в производствах лесохимического комплекса.

Известен способ биологической очистки сточных вод активным илом (Водоотводящие системы промышленных предприятий/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю. М. Ласков, Ю.В. Воронов. - М.: Стройиздат, 1990. - с. 511), к недостаткам которого относится высокая чувствительность к токсикантам и трудноокисляемым веществам при непостоянстве состава промстоков, что существенно снижает эффективность биодеградации химических загрязнений.

Предобработка сточных вод поликомплексным реагентом на основе модифицированной желатины и проксанола (патент 2026827 РФ, МКИ C 02 F 3/02. Способ биохимической очистки сточных вод от органических веществ) позволяет повысить качество очистки вод, однако недостатком такого способа является невозможность достижения высокой степени очистки сточных вод по ряду ксенобиотиков: синтетическим поверхностно-активным веществам, взвешенным и коллоидным загрязнениям различной природы.

Задачей изобретения является повышение степени очистки сточных вод и улучшение седиментационных свойств активного ила.

Поставленная задача решается использованием способа биохимической очистки сточных вод от органических веществ, включающего биологическую очистку активным илом. Для этого в сточные воды перед биологической очисткой вводят бинарную композицию, включающую фталоилжелатину (ФЖ) с молекулярной массой 10⁵ ед. и полиэлектролит водорастворимый катионный (ВПК-402) с молекулярной массой элементарного звена 161,7 при их соотношении 4:1, а для повышения эффективности процесса осаждения иловой суспензии в узел вторичного отстаивания добавляют бинарную композицию вышеуказанных ВМС в соотношении 1:3.

Смесь ФЖ и ВПК-402 вводят в количестве 0,0001-0,0007% и 0,0005-0,0015% от массы очищаемых стоков соответственно перед аэротенком и узлом вторичного отстаивания.

Совместное использование фталоилжелатина и ВПК-402 в соотношении 4:1 приводит к образованию полимер-полимерного комплекса, который отличается большим размером макромолекул и высоким содержанием реакционноспособных функциональных групп, приводящего к синергическому эффекту, позволяющему использовать его в процессе очистки сточных вод.

В случае использования бинарной композиции ФЖ:ВПК-402 состава 1:3 снижение илового индекса объясняется образованием поликомплексного флокулянта с большей молекулярной массой и эффективным положительным зарядом, способствующим агрегированию противоположно заряженных частиц активного ила и макромолекул сложного реагента.

ФЖ представляет собой желтый порошок, растворимый в воде, является продуктом взаимодействия желатина с фталевым ангидридом с различной степенью замещения аминных групп в молекулах белка; молекулярная масса ФЖ равна 10⁵ ед. Продукт нетоксичен, устойчив при хранении (ТУ 6-17-893-83). Модифицированная желатина).

ВПК-402 получают путем полимеризации мономера диметилдиаллиламмоний хлорида. В экспериментах используют ВПК-402 с молекулярной массой элементарной ячейкой 161,7. Состав элементарного звена (C₈H₁₆)_nCl. Полиэлектролит ВПК-402 неограниченно растворим в воде, низших спиртах, растворах кислот и щелочей (ТУ 6-05-2009-86. Пооиэктролит водорастворимый катионный марки ВПК-402).

Способ осуществляют следующим образом.

В промышленно-бытовой сток, поступающий в аэротенк на биологическую очистку активным илом, вводят предварительно смешанный 1%-ный раствор фталоилжелатины и ВПК в количестве 0,0001-0,0007% от массы стока. Затем сток подвергают биологической очистке активным илом.

Для повышения эффективности осаждения иловой суспензии во вторичных отстойниках и качества очистки сточных вод по взвешенным веществам предлагается введение в промсток, прошедший аэротенки, предварительно смешанный 1%-ный раствор фталоилжелатины и ВПК в количестве 0,0005-0,0015% от массы стока, который затем подвергают осаждению.

Для сравнения эффективности очистки промстоков и осаждения активного ила по предлагаемому способу проводят серию экспериментов с различными соотношениями фталоилжелатины и ВПК и различным количеством вводимой смеси соответственно для процесса биоочистки: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 при содержании реагента 0,0001, 0,0003, 0,0004, 0,0007, 0,001 мас.% и для процесса осаждения: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 при содержании реагента 0,0005, 0,001, 0,0015 мас.%.

Пример 1. В промышленный сток с показателем ХПК 849 мг/л, содержанием взвешенных веществ 96 мг/л и СПАВов 10,6 мг/л добавляют 1%-ный раствор смеси, состоящей из фталоилжелатины и ВПК в соотношении 4:1 до концентрации 0,0007 мас. % в очищаемом стоке. Обработанная таким образом сточная вода поступает в модельный аэротенк емкостью 10 л, в котором находится промышленный активный ил. Продолжительность процесса водоочистки 24 ч, концентрация растворенного кислорода не менее 2 мг/л.

Параллельно проводят испытания без добавления сложного реагента (контрольный опыт).

Сток, прошедший очистку, имеет следующие параметры: в контрольном опыте - ХПК - 127 мг/л, содержание СПАВов - 2,65 мг/л, взвешенных веществ - 16,4 мг/л, в модельном опыте - ХПК - 69,6 мг/л, содержание СПАВов - 1,3 мг/л, взвешенных веществ - 5,8 мг/л. Соответственно степень очистки по ХПК достигает 85 и 91,8%, по СПАВам 75 и 87,7%, по взвешенным веществам 82,9 и 93,9%.

Аналогично проводят испытания при различных соотношениях компонентов смеси и количествах вводимого в сточную воду бинарного реагента. Учитывая непостоянство состава реального промышленного стока, полученные результаты усредняют, и сопоставление экспериментальных усредненных данных проводят по величине эффективности очистки промстока (параметр b).

Параметр b рассчитывают как отношение разности величин соответствующего показателя очищенного стока в контрольном и модельном опытах к величине показателя в контрольном и модельном опытах к величине показателя в контрольном опыте.

Результаты эксперимента по очистке промышленных стоков по взвешенным веществам и СПАВам приведены в табл. 1.

Результаты сопоставления эффективности очистки промышленных сточных вод по предлагаемому способу и прототипу приведены в табл. 2.

Анализ полученных данных (табл. 1) показывает, что более высокая эффективность очистки промышленных сточных вод соответствует концентрации смеси фталоилжелатины и ВПК в стоке 0,0007 мас.% при соотношении компонентов 4:1 соответственно, при котором образуются более прочные и эффективные комплексы.

Как видно из табл. 2, предлагаемый способ по сравнению с прототипом (патент 2026827 РФ, МКИ C 02 F 3/02. Способ биохимической очистки сточных вод от органических веществ) позволяет увеличить эффективность очистки по ряду важнейших ксенобиотиков промстоков: (СПАВы - на 30 - 35%, фенолы - на 18 - 20%, взвешенные и коллоидные вещества - на 6 - 10%.

Пример 2. В иловую суспензию добавляют 1%-ный раствор смеси, состоящий из фталоилжелатины и ВПК в соотношении 1:3 до концентрации 0,001 мас.%. Обработанный таким образом активный ил поступает во вторичный отстойник емкостью 7 л. Продолжительность отстаивания иловой суспензии составляет 2 ч.

Параллельно проводили испытания в присутствии ВПК и без добавления бинарного реагента (контрольный опыт).

По окончании отстаивания определяют величину илового индекса (Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации. - М.: Стройиздат, 1977. - 209 с.).

Аналогично проводят испытания при различных составах и количествах бинарного флокулянта, вводимого в иловую суспензию.

Результаты эксперимента приведены в табл. 3.

Согласно вышеприведенных результатом предобработка иловой суспензии поликомплексным реагентом существенно снижает иловой индекс: на 46% по сравнению с 8 и 21%, в случае использования индивидуальных реагентов соответственно ФЖ и ВПК.

Формула изобретения

1. Способ биохимической очистки сточных вод от органических веществ, включающий биологическую очистку активным илом в присутствии бинарной смеси фталоилжелатины (ФЖ) и высокомолекулярного соединения, отличающийся тем, что в качестве высокомолекулярного соединения бинарной смеси берут полиэлектролит водорастворимый катионный ВПК-402 в соотношении 4:1 соответственно и дополнительно вводят бинарную смесь фталоилжелатины и полиэлектролита водорастворимого катионного ВПК-402 после биологической очистки в соотношении 1:3 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь ФЖ и ВПК-402 вводят в сточные воды перед аэротенком в количестве 0,0001-0,0007% от массы очищенных стоков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь ФЖ и ВПК-402 вводят в сточные воды на стадии вторичного осаждения иловой суспензии в количестве 0,0005-0,0015% от массы очищаемых стоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2