Способ биохимической очистки сточных вод

 

Р

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А. (19) (11) (я) С 02 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

f,l7 „„ ..у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 3366752/23-26 (22 ) 17.12.81 (46 ) 07.09.83. Бюл. % 33 (72) Т. Ф. Гумбатова, М. В. Гасанов, P. Т. Гумбатов и Т. А. Осокина (71) Бакинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнь- ческих сооружений и инженерной геоло гии (53) 628.356 (088.8) (56) 1. Яковлев С. В. и др. Очистка производственных сточных вод. М., Стройиздат, 1978, с. 168.

2. Скирдов И, В. и др. Применение технического кислорода для очистки концентрированных сточных вод. Труды ВНИИВОДГЕО, 1979, с. 134 145.

3. Патент ФРГ We 1280764, кл. 85 С 3/02, 1969.

4. Патент Японии 1 а 53-9472, кл..91 С 912, 1978.

5. Карелин Я. А. и др. Очистка произ водственных сточных вод в аэротенках.

N. Стройиздат, 1973, с. 135. (54@7) 1. СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ BOg в аэротенках с отдельной регенерацией активного ила в регенераторах и введением. в сточную

sony биогенных элементов, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью сокращения количества избыточного ила, - повышения степени очистки и удешевления про цесса, процесс. очистки в аэротенках:. осуществляют нерастущими микроорганизмами, а биогенный элемент, содержащий азот, вводят в возвратный ил в регенеPB TOP„

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что биогенный элемент, содержащий азот, вводят в количестве 10-Е

20 мг азота на 1 г ила. в сутки.

1039897

30

Изобретение относится к очистке сточных воц и мо:..-т быть использовано для биохимической очистки промышленных сточных воц, требующих добавления биогенного элемента (соединений азота.ам« 5 монийного).

Известен способ очистки сточных вод активным илом в присутствии воздуха и при цобавлении биогенных элементов (азота и фосфора) (1)

В результате потребления микроорганизмами питатепьньи вешеств, содержащихся в сточных водах, происхоцит процесс окисления органических веществ и синтез новых клеток, так называемый прирост активного ипа, который, в свою очередь является загрязнитепем, представленным в новом виде и требует значительных затрат на его уцапение и обработку. 20

Важной особенностью процесса биопогической очистки сточных вод в отличие от других видов микробиологической промышленности является не повышение синтеза биомассы (т.е. активного ила), а окиспитепьной активности микроорганизмов, способных при минимальном накоплении биомассы обеспечить цостаточ« ную глубину и эффективность очистки.

Известен также способ уменьшения прироста активного ипа в процесс биохимической очистки сточных воц путем применения чистого кислороца вместе

aaaayxa c концентрацией 4 мг/л, что снижает прирост ипа в 1,5-2.раза (2), 35

Известен также способ (3) очистки сточных вод путем провецения процесса очистки с добавлением бактерицицных препаратов (фенола в бактерицидных дозах, топуопа из расчета 1 мг/л, 2- 40„

-2-диметипфенола-5 мг/и, КСИ-2 мг/л, адетаттрифенилолова - 50 мгlл ), что препятствует синтезу новых клеток и уменьшению прироста ипа на 20 25 .

Известен также способ очистки путем 45 добавления в сточную воду тиомочевины из расчета 0,1-10 мгlп, что способствует

Ф Р замедлению процесса нитрификации и тормозит развитие нитрифицируюших бактерий (4) .

Однако многие из цобавпяемых элементов слишком дороги и дефицитны, их применение не обеспечивает минималь° ный прирост активности ила, кроме тога, перецозировка этих веществ привоцит к подавлению самого процесса биохимической очистки и другим побочным отрицательным явлениям.

Наиболее бпизким к прецлагаемому техническим решением является способ биохимической очистки сточных воц в аэротенках с отдельной регенерацией возвратного ила. Промышленные сточные воды после добавления в опрецеленных концентрациях биогенных элементов (соецинений азота и фосфора) подают в аэротенк, гце происхоцит абсорбция и минерапизация органических вешеств.

Затем в отстойниках иловую смесь раздепяют на очишенную воду и активный ил.

Часть активного ипа (избыточный ил) при этом направляют на обработку и утилизацию, а цругую часть (возвратный ип) возвращают в регенераторы, гце происходит восстановление его окислительных свойств. При обработке городских сточных воц потребное количество добавляемого в сточную воду азота определяют по соотношению БПКпопн: и =100:5.

При очистке промышленных стоков это соотношение определяется в кажцом конкретном случае экспериментальным путем f5)

Процесс бискимической очистки с добавлением в сточные воцы соецииений азота перед аэротенками имеет спецуюшие недостатки: большой прирост активного ипа, что требует значительных расходов дпя его обработки и уцапению; большой расход реагентов (различных солей, соцержаших азот аммонийный); цополнительный расхоц кислорода на процесс нитрификадии; неполное уцапение азота, что-требует цопопнительных мер по его извлечению из сточных воц перед спуском в водоем.

Цепью изобретения является сокраше ние количества избыточного ипа, повышение степени очистки сточных воц, удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, ° что процесс очистки в аэротенках осуше ствпяют нерастушими микроорганизмами, а биогенный элемент, содержащий азот, добавляют в возвратный ил в регенератор, предпочтительно из расчета 1020 мг на 1 г ила в сутки, Способ биохимической очистки осуществляют спецуюшим образом.

Во время пуска очистных сооружений и выхода их на проектную мошлость подачу биогенных элементов (азота и фосфора) в сточную воду, поступающую в аэротенк, осушествпяют согласно; сушествуюшнм нормам. Затем прекра-, шают цобавпение азота аммонийного, что з 1039897 4 приводит к замецлению размножения микроорганизмов активного ила в аэро» тенке и увеличению процолжительности срока жизни существующих микроорганиэ мов. Возвратный активный ил направляют в регенератор, куца подают раствор азота аммонийного из расчета 10-20 мг Я на 1 г беэзольной части активного ила в сутки. В регенераторе происхоцит раопац запасных веществ клетки (циссими- 10 ляция) и оцновременное использование азота аммонийного цля синтеза новых клеток. Активный ил из регенератора поцают в аэротенк цля осуществления процесса очис тки. 15

Пример. Очистке поцвергают синтетически приготовленные воды (глюкоза, фенол и др.), а также сточные воды произвоцства эпоксицных смол.

Опыты проводят в лабораторных моцелях 20 аэротенков-смесителей с отдельной регенерацией активного ила системы ВНИИВОДГЕО, Контроль за процессом биохимической очистки осуществляют проведе нием химического и гицробиологического р5 анализа. В качестве контрольных служат экспериментальные цанные, полученные при очистке сточной вецы, соцержашей в своем составе биогенные элементы (азот и фосфор).

Результаты проведенных опытов представлены в табл. 1 и 2, причем в табл. 1 - биохимическое окисление глюкозы, в табл. 2 - фенола.

Как видно иэ привеценных цанных, лимитирование азота в сточных водах, поступающих jB аэротенк, привоцит к снижению прироста активного ила (в среднем на 60%). Некоторое увеличение биомассы активного ила проис 40 ходит не за счет размножения микроорганизмов, а является результатом запасания резервных веществ и клет ках. Это подтверждается увеличением ХПК активного ила (с 1,2 - 1,4 цо 1,81 мг0/Mr) и снижением эольностй..

За период аэрации (10-24 ч) соцержание азота в биомассе активного ила снижается на. 10-12%. Добавление азота аммонийного в регенератор позволяет повысить соцеркание азота и, тем самым, поццеркивать его на одном уровне. в системе аэротенк-регенератор.

Установлено, что цля сохранения содержания азота в биомассе активного, . ила в количестве 80«100 - мг/г ила (8-1

10%) необхоцимо цобавлять сопи азота аммонийного из расчета 10- 0 мг/г безэольной части ила в сутки.

Результаты опрецвления оптимальной концентрации азота аммонийного, поцаваемого в регенератор, приведены в табл. 3.

Увеличение соцержания азота аммонийного в растворе, поцаваемом в регенератор, не повышает концентрацию азота в биомассе активного ила, а привоцит к накоплению его в иловой смеси.

В регенераторе микроорганизмы, ис пользуя запасные вещества клетки в качестве источника углерода и цобавленный азот аммонийный, размножаются.

Общее же количество биомассы микроорганизмов активного ила, опрецеляемое обычно как беэзольная часть сухого вещества, практически не изменяется.

ХПК активного ила снижается цо первоначальных величин (1,3 - 1,4 мг0/мг ила).

Определение цегицрогенаэной активности активного ила, отобранного из аэротенков, показывает, что окислительная активность бактерий вьппе при лими» тировании их азотом, чем в условиях, способствующих из размножению.

Результаты опытов по изучению интенсивности процесса окисления органических веществ сточных воц в присут»ствии азота аммонийного и активным илом, обработанным прецварительно в услрвиях регенератора с добавлением азота аммонийного, прецставлены в табл. 4.

Из привеценных цанных вицно, что в условиях затрудненного синтеза новых клеток, усиливается окислительная деятельность микроорганизмов. Об этом свицетельствует и увеличение на 10-15% потребления кислороца микроорганизмами.

Затраты на поццеркание жизни беэ раз»множения повышаются, т.е. жизнь микроорганизмов при неблагоприятных условиях цля размножения стоит цороже.

Пример 2 . Очистке поцвергают разбавленные сточные воды проиэвоцства эпоксидных смол в аэротенках с регене ратором. В период пуска и выхода сооружений на проектную мощность очистку осуществляют по классическому методу с добавлением биогенных элементов из расчета БПК;й:Р=100:4:0,6. Затем сточные воды подают во вторичный от» стойник, гце часть избыточного ила удаляют цля дальнейшей обработки, à цру, гую часть (возвратный ил) направляют в регенератор, где продувают возцухом и

1039897

Таблица 1

ХПК, мг0/л

Эффект очистки, %

БПК,,р н, мп/л

Эффект очистки, %

500

500

93,8

87,5

344

7,4

13,8

344 97,8

96,0

Cone ðæàíèå азота, мг/л:

20,4

0,4 аммонийного

Следы нитритного нитратного

0,23

0,2

4,2

Нагрузка на активный ил по азоту, мг/л ила в сутки: в аэротенке.

24,4

14 в регенераторе

Содержание фос фора, мгР/л

0,3

0,1

Лоза активного ила в аэротенке, г/л

2,9

2,9 восстанавливают окислительные свойства. Из регенерв ра активный ил поступает в аэротенк. ;

После получения стабильных результатов процесс очистки сточных вод видоизменяют с этой целью в сточные воды вводят только соли фосфора по вышеприведенной пропорции, а азот аммоний; ный (из расчета 10-20 мг0/г беззольной части ила в сутки) добавляют в реге-1О нератор. Из регенератора активный ил поступает в аэротенк, где. производит собственно биохимическую очистку сточных вод.

Основные показатели очистки и техно- 15 логические параметры процесса представлены в табл. 5ь

Технологические параметры процесса представлены в табл. 6.

Учитывая, что обработка 1 т активного ила на иловых плошадках по данным

ВНИИВОДГЕО стоит 39,8 р, а 1 т сульфата аммония - 53,7 р., годовой экономический эффект для очистной станции производительностью 5000 м /сутки за счет снижения эксплуатационных заърат составит 19,179 тыс. руб. без учета затрат, связанных с уменьшением обьема сооружений, снижением расхода воздуха и удалением остаточного азота аммонийного из очишенных сточных вод перед спуском их в водоем.

Предлагаемый способ позволяет сократить затраты на реагенты, очистку и доочистку сточных вод, обработку избыточного ила и повысить эффект очистки, 1039897

13,7

2,5

2,56

83

166

33,2

1,3

500

500

67

86;6

92,2

230

231

14,2

6,4

93,8

97,2

17,8

Следы

Следы

0,5

0,4

19,34

10,2

Зольность ила, %

Беэзольная часть ила, г/л

Азот в иле, мг/г

Иловой индекс, см, /г

Прирост ила, мг/л пост. вод

Процент от ХПК воды

ХПК активного ила, мг0/мг

ХПК, мго/л

Эффект очистки,%

БПК, мг/л

Эффект очистки,% одержание азо та, мг/л: аммонийного нитритного нитратного

Нагрузка на ил по азоту, мгМ/г ила/сут: в аэротенке в регенераторе

Продолжение табл. 1 я Активный ил

Та блица

1039897

Продолжение табл.

Способ

Покаэатели

Иэвестный

Содержание фосфора, мгР/л

0,2

1,2

3,0

3,2

Зольность ила, %

2,7

2,76

47

63.

160

Процент от ХПК ст воды

11,4

1,7

1,32

Таблица 3

1 8

72

2,4

8,3 30,0

20,0

2,3

9,2

0,6

92

8,7 18,2

8,4 50,2

24,0

77

"l5,4

102

48,2

8,3

Доза активного ила в аэротенке, г/л

Беззольная часть, г/л

Азот в иле, мг/л ила

Иловой индекс, смЗ/г.Прирост ила, мг/л

ХПК активного ила, мг0/мг

Неочищен- Очищенная Активрый

° и ная вода вода ил

Предлагаемый н- Очищенная Активн вода ип

Неочище ый ная вода

500 . 500

260 190

230 150

150 84

0,5

310

70

270

350.54

350

8.3,2

395 .

84,6

424

460

92,0

438..34

466

5000

5000.

То .же, м /сут

208,3

208,3

110

810

162

810

ХПК, мго/л

Эффект очистки,%

БПК р мг/л

86,5

79,7

600

600

Эффект очистки,%

97,5

98,7

Следы

3,8

0,32

0,38

0,8

0,2

3,6

3,6

Раскод CTQIHbK вод, м /ч

Содержание азота, мг/л; аммонийного нитритного н итратн ого

Содержание фосфора, мгР/л

105 76

1039897

Таблица 4

87,6 93,2

Таблица 5

13

1039897

Продопжение табл, 5

Способ

Предпа гаемый

Известный

Показатепи

Доза активного ила в аэротен- . ке, . г/л

3,0

3,2

Зольность ила, %

Лоза ила в регенераторе, г/л

Содержание азота в активном иле, мг/г;

93

9З в аэротенке в регенераторе

Иловый индекс, см/г

43

Содержание ХПК активного ила, мг0/мг: в аэротенке

1,82

1,29

1,3

150

5,76

5,29

Та блица 6

Продолжение табл. С

Общий объем аэротенка и регенератора, м

45 Обьем регенератора, %

Кол ичес тво

Нагрузка на активный ил, мгБПК/г ила/сут

1743

1800

320

48

200

57

750

Удельная скорость окисления, мгБПК/г ила/ч избыточного ила, 50 т/год

Расход сульфата аммония, т/год

13,3

11,6

273,75 73

210605 2,232

° Окисли тельная мошность мгБПК/м З/сут 1625

1698

ВНИИПИ Заказ 6808/23 Тираж 941 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ! в-регенераторе

Прирост активного ила, мг/л очищенная вода

Средняя доза ила в системе, г/л

Неочищен- Очищенная Активный ная вода вода ип

Неочищен- Очищенная Активный ная вода вода ип