Способ биохимической очистки сточных вод

 

1. СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий обработку активным илом, флотацию, обработку в аэротенке с последующим отстаиванием и возвратом регенерированного активного ила, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки высокотоксичных сточных вод, сточные воды при значении токсичности в пределах от ЗЮ до 1,0 отн.ед. подвергают обработке гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях при барботировании азотом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях ведут 5-10 мин. §

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5В С 02 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

? . à РЩ фффф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )3:..." :,,",;...

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54 ) (5 7 ) 1 . СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включакщий об(21 ) 3386109/23-26 (22)25.01.82 .(46)23.02.84. Бюл. М 7 (72)О.И. Андрющенко, В.И. Мацкивский, A.Ã. Захоржевская и И.Э. Венца (71 )Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (53)628.356(088.8) (56)1. Авторское свидетельство СССР

9 789410, кл. С 02 F 1/54, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 8335 78, кл. С 02 F 3/30, 1979 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 833582, кл. С 02 F 9/00, 1979.

„„ЯО„„А работку активным илом, флотацию, обработку в аэротенке с последующим отстаиванием и возвратом регенерированного активного ила, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки высокотоксичных сточных вод, сточные воды при значении токсичности в пределах от

3 ° 10 до 1,0 отн.ед. подвергают обработке гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях при барботировании азотом.

2. Способ по и. 1, о т л и ч ак шийся тем, что обработку гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях ведут 5-10 мин.

1074833

Изобретение относится к способам биохимической очистки сточных вод, которые характеризуются содержанием высокотоксичных концентраций органических веществ, превышающих предельно допустимые концентрации для биохимической очистки, и может быть использовано для очистки сточных вод, например, предприятий химической и фармацевтической отраслей промышленности»

i0

Известен способ очистки высококонцентрированных сточных вод, согласно которому сточные воды перед подачей на биохимическую очистку подвергают обработке солью двухва- 15 лентного железа в процессе аэрирования в течение 15-20 мин с расходом воздуха 2-4 м /м и вводят в нее активный ил для улучшения хлопьеобразования (1) .

К недостаткам этого способа следует отнести существенную зависимость эффективности процесса обработки от состава загрязняющих веществ в сточных водах при низкой стабильности процесса очистки.

Известен также способ непрерывной обработки сточных вод перед поступлением в аэротенк с помощьк pere нерированной в анаэробных условиях золы теплоэлектростанций. Обработку указанным сорбентом ведут в течение

20-30 мин )2J .

Основным недостатком этого способа является необходимость больших количеств сорбента из-за одноразового использования и специальной его подготовки. Кроме того, реализа.ция такого способа требует специального разделения очищаемой воды от сорбента. Приведенные факторы определяют высокую стоимость данного способа очистки. Кроме того, возможные колебания концентраций веществ в сточной воде ведут к нестабильному режиму очистки в аэротенках, так 45 как в процессе сорбции на угле может значительно уменьшиться концентрация веществ, а это ведет к низкой эффективности работы аэротенка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих токсичные вещества, согласно которому неочищенные сточные воды после механической очистки поступают в преаэратор, куда подают избыточный активный ил и воздух. В преаэраторе осуществляют снижение концентрации загрязняющих ве- 60 ществ за счет сорбции их активным илом. Затем смесь воды с активным илом направляют во флотатор. После осветления во флотаторе в присутствии осадка из третичного отстойника воду направляют в аэротенк.

После отделения активного ила от воды во вторичном отстойнике избыточный активный ил подают в преаэратор, а циркулируюший активный нл после регенерации возвращают в аэротенк.

Сточную воду после вторичного отстойника направляют на биофильтр, где происходит полная биохимическая очистка. Перед подачей в третичный отстойник сточную воду смешивают с реагенто1 сернокислнм алюминием, Осадок, образовавшийся в гретичном отстойнике, cacòoëùèé из биопленки и реагента, направляют во флоòàтор (3) .

К недо".таткам изве:тно — з с :особа очистки следует отнести суще,"=.. венную зависимость степени очис-.r i. i, а следовательно, стабильно.=г и надежности работы очистных сооружений от компонентного cocvraaa rточных вод, так как очистка в преазраторе обусловлена,. в основном,. процессами реагентной очистки, для которы . существенно текущее знал=.èå рН, концентрация и характер пр1-месеи в сточных водах, а также низ <уи адсорбционную способносгь зоз вр;=тного активного ила., используемого .; преаэраторе для процесса сорбцин,. что определяет слабую эффективность и стабильность очистки за счет сорбцнонных процессов. К недостаткам известного способа относится зависимость интенсивности сорбпнонных процессов,. протекающих H:аэробной среде, от времени: фаза "рб.,и,"; за" грязняющих веществ поверхностью,иле ток зависит как от степ=-нн токсичности сточной воды, гак и ат уровня окислительHo-восстановите1-.:-ных процессов в клетках микроорганизмов, В этом случае необходим контроль процессов очистки в:-реа=pa=ope ео времени. Организация гаксго контроля экономически невыгодна, так как привела бы к существенному усложнению и удорожанию очистных сосружений.

Недостатками известного способа являются также низкая эф,;активность и стабильность процесса,. связанные с тем, что процесс очистки в преаэраторе происходит непрерывно,. вне зависимости от колебаний концентрации ингредиентов в сточной воде, что приводит в моменты поступдения низких концентраций ингредиентов в сточной воде к черезмерному снижению их в преаэраторе. Подача такой сточной воды в аэротенк приводит к снижению эффективности сорбции веществ активным илом, а следовательно, к снижению эффективности бнох.лмической очистки.

107483

При относительной токсичности в пределах от 3 10 до 1,0 отн. ед. сточную Воду направляют в емкость для частичной детоксикации, что обеспечивает защиту активного ила в аэротенке от пагубного действия вы60

á5

Белью изобретения является повышение эффективности очистки высокотоксичных сточных вод

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу биохимид. ческой очистки сточных вод, включающеМУ обработку активным илом, флотацию, обработку в аэротенке с последующим отстаиванием и возвратом регенерированного активного ила, сточные воды при значении токсич- 1О ности к пределах от 3 10 до 1,0 отн. ед. подвергают обработке гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях при барботировании азотом.

Причем обработку гомогенизированным активным илом в анаэробных условиях ведут 5-10 мин.

При контроле качества воды„ подаваемой на очистку, предварительно оце-нивают относительную токсичность, ЧТО О обеспечивает стабильность работы очистных сооружений, так как в случае высокотоксичных сточных вод нарушается режим работы аэротенка из-за ингибирования активного ила, а именно физиологического состояния микроорганизмов, частичного перерождения специфичной микрофлоры, приведенные организмов в "шоковое" состояние вплоть до стадии анабиоза.

ЗО

После такого стрессового "удара" по активному илу .— главному объекту для О суще ст вле ни я биохимической очистки, неeîI-.Qäèìî значительное время дл-. приведения поврежденного ила в оптимальный режим его функционирования.

При этом В течение времени выхода из "шока" активного ила аэротенк работает неэффективно, с плохими показ ателями стегени очистки, 3 ная степень <О токсичности сточных вод и уровень токсичности, характерный для данного технологического режима очистки, можно предотвратить попадание таких вод в аэротенке, что обеспечит стабильность 45 работы очистных сооружений. Необходи мо отметить, что случаи подачи высокотоксичных сточных вод на очистные сооружения являются довольно редкими, их возникновение обычно связано с нарушением технологического режима промышленных предприятий, залповыми смывами с поверхности территорий предприятий, городов и другие. Предусмотреть такие ситуации затруднительно 55 в силу их случайности, именно поэтому необходимо организовать контроль токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения.

co KQT О ксич нь х сточных BOg, повышает стабильность и надежность работы

Очистных сооружений,. устаноьленные пределы токсичности

Обоснованы а ем, «TQ coI IIacI приняTQA HQpIHpoBne и методу измерения Относительной токсичности токсичность выше !.,0 OTн ед. Не существует — это махсимальнОе ее значеiHe кОтОрОму соответствуе-. мгновенный летальный ис,-Q для тест-объекта. Уровень

3-10 QTН ед, Определен согласно требованиям к эффективности биохимич-=с-кой Очистки в аэротенках (она должна быть не менее 801). Эксперимен-. таль кэ установлено,. что 80%-ному уровню эффективности соответствует отноводе равна» 3 0 отн.ед.. Частичная деток- 1 сикация Обеспечивает изъятие химиecêèõ веществ из сточной воды до уровня менее 3 10 отн.ед. Относитель-1 ной токсичности. Этот прием гарантирует бесперебойную работу очистных сооружений при Высокой эффективности очистки, B емкость Вля частичной детоксикации вводят регенерированный ил, предварительно измельченный, что обеспечивает высокую степень изъятия примесей из сточной воды, так как большая часть примесей адсорбируется на псверхности клеток микроорганизмов.

При этом процесс адсорбции наблюдается более интенсивным для регенерированного активногo ила, у которого большая часть (если не вся) активных центров захвата молекул примесей на поверхности клеток освобождается в процессе регенерации ила за счет окислительно-восстановительных реакций в аэробных условиях.

Таким образом, введение регенерированного ила повышает эффективность работы все †очистного сооружения, Обеспечивает стабильность и надежность процесса очистки, при э — îì позволяет использовать малые емкости (Объемы) дпя частичной детоксикации (использование такого ила оправдано экономически), Предлагаемая технологическая схема очистки о ес-.ечивает экономное расходование =.<Тивного ила при бесперебойной эффективной очистке в

ЦЕЛОМУ TclК КВК СИТУВЦИЯ ВОЗНИКНОВЕ

НИЯ BhICQKOTQICCHЧНОЙ СТОЧНОЙ ВОДЫ редкое явление, поэтому нет надобности отбирать из аэротенка "его" активный ил (столь Важный для Очистки) для предварительной очистки. Это необходимо делать лишь при получении сигнала О прево енин относительной токсичности подаваемой сточной воды на очистку. Такая технологическая схема создания "временного буфера" является экономичес.ки целесообразной

1074833 и обеспечивает наиболее высокую эффективность и стабильность биохимической очистки.

Эффективность также повышается за счет того, что хлопья активного ила, направляемого для „цетоксикации, 5 предварительно измельчают, что обеспечивает большую поверхность; которая работает как сорбент, увеличивая эффективность процесса сорбции .загрязняющих веществ, т.е. детоксикацию 10 сточных вод, и уменьшая общее время предварительной обработки сточных вод. Последнее определяет габариты емкости для частичной детоксикации.

Процесс детоксикации в емкости про)5 водят при непрерывном перемешивании смеси сточной воды и активного ила в анаэробных условиях при барботировании азотом, что обеспечивает равномерную нагрузку на активный 20 ил, наиболее эффективное протекание процесса сорб ии для каждой клетки микроорганизмов активного ила. Процесс ведут в анаэробных условиях. Такой технологический прием исключает 25 окислительно-восстановительные процессы, связанные с деструкцией на поверхности клетки, которые весьма лабильны и затрудняют возможность центром адсорбции захвата химических веществ из внешней среды.

Процесс сорбции можно в значительной мере интенсифициров ать путем ингибирования активного транспорта клеток микроорганизмов для основных З5 ионов (калий, натрий, хлор, кальций, фосфор и др.), например, путем бар-. ботирования суспензии азотом, что увеличивает эффективность адсорбции до 204. Это связано с тем, что при ингибированном транспорте в анаэробных условиях для функционирования клетки в их цитоплазме увеличивается распад высокоэнергетических соединений, богатых кислородом, так называемые "депо" кислорода. При этом часть освобожденной энергии идет на организацию каналов транспорта ионов по ферментативным цепям. В этом случае клетка "вскрывает" законсервиро ванные центры гликагротенков (фермен- 50 тов), которые и увеличивают адсорбционную эффнктивность клетки в целом. Описанный процесс является резервным для обеспечения функционирования клетки, который связан с систе-55 мами ее надежности, эволюционно предусмотренными для случаев экстремального воздействия на клетки. В связи с тем, что для организма этот процесс является стрессовым, реакция 60 клетки (организма, направленная на выживание, протекает черезвычайно быстро в силу ограниченности ресурсов надежности„ Это также является положительным фактором, так как требуется незначительное время выведения клетки на форсированный режим адсорбции, что ведет к увеличению эффективности и стабильно=ти частичной детоксикации.

Обработку ведут в течение от 5 до 15 мин в емкости для частичной детоксикации, что обеспечивает наиболее полное использование сорбируемых способностей клеток, так как дальнейший контакт сточной воды с

"загруженным" илом приводит к ярко выраженному процессу десорбции концентрация загрязняющих примесей в сточной воде после 15 мин начинает увеличиваться. Именно поэтому необходим кратковременный контакт сточной воды с активным илом. Положительным также является то, что процесс очистки в аэротенке пра:<тически не прекращается, т.е. он непрерывен и стационарен, несмотря на †.».о, что на входе аэротенка происходит иногда задержка сточной воды.для ее частичной детоксикации (15 мин по сравнению с 6-8 ч незначительное нарушение стационарности). Данный факт. обеспечивает стабильность очистки, Сточную воду отделяют от ила и подают в аэротенк для дальнейшей обработки, что обеспечивает предотвращение обратного процесса — десорбции, а факт кратковременности частичной детоксикации обеспечивает эффективную очистку. При э"ом ингибированный ил с адсорбированным ьеществом удаляют из системы очистки.

Способ осуществляют ледуюшим образом.

Перед подачей неочищенных сточных вод на биохимическую очистку осушествляют контроль качества воды по относительной токсичности. Относительную токсичность определяют по реакIJHH тест-обьекта(использовались одноклеточные зеленые водоросли хлореллы) на действие сточных вод. При этом о степени воздействия судят по замедленной флуоресценции водорослей,. которая характеризует энергетические свойства последних. Измеряют долгоживущие компоненты замедленной флуоресценции с временем жизни, большим

0,5 с. При относительной токсичности в пределах от 3 ° 10 до 1,0 отн.ед. сточную воду направляют в емкость для частичной детоксикации путем адсорбции части загрязняющих примесей в сточной воде на поверхности клеток микроорганизмов активного ила„ для чего в эту же емкость одновременно со сточной водой вводят активный ил, взятый из регенератора и предварительно измельченный. Причем процесс измельчения актив огo ила, взятого из регенератора, ведут непрерывно.

При этом, если сточные воды направля1074833

На предварительную очистку (частичную детоксикацию) подают измельченный регенерированный активный ил полностью 3,0 г/л. Измельчение хлопьев ила проводят механическим путем (дробилкой1 до получения гомогенной суспензии активного ила. Время регенерации — не менее 3 ч, что обеспечи-: вает максимальную адсорбционную спо.собность активного ила, а время контакта ила со сточной водой в емкости для частичной детоксикации устанавливают, исходя из кинетики процессов адсорбция — десорбция. По примеру это время равно 7 мин, при этом флотацию проводят за 3 мин.

Из таблицы видно, что в случае превышения уровня токсичности 3 ° 10 отн.ед. эффективность биохимической очистки уменьшается до 48% при 8 = 0,381.

Подача сточной воды с такими же показателями на одноразовую детоксикацию приводит к частичному изъятию химических веществ из сточной воды, снижению ХПК, БПК и относительной токсичности до величины, обеспечивающих нормальный режим работы аэро тенка.

Предлагаемый способ очистки сточ. ных вод, содержащих токсичные конЬФВ к, Величина 8, характеризующая свойство вещества (сточных вод по .. 60 токсичности, одинакова для всех уровней иерархии биологического организма (т.е., это функциональное свойство воздействия (химического), а величина К характеризует тест-объект, его65 ют непосредственно в аэротенк, измельченный активный ил направляют также в аэротенк.

Подача в емкость для частичной детоксикации или в аэротенке измельченного активного ила позволяет увеличить адсорбционную способность ила.

Процесс детоксикации ведут в анаэробных условиях при непрерывном перемешивании и барботировании азотом. Создание анаэробных условий с ингиби- 10 рованием..необходимо для интенсификации процесса адсорбции. Процесс частичной детоксикации ведут в течение

5-15 мин. Такое время контакта сточной воды и активного ила обеспечива- 15 ет максимальное изъятие загряз.няющих веществ сточных вод в результате адсорбции. После указанной обработки сточные воды отделяют от осадка путем .флотации и направляют в аэротенк 2О для биохимической очистки.

При относительной токсичности в пределах от 9,5i10 8 до 3 ° 10 1 отн.ед. сточную воду направляют непосредственно в аэротенк для биохимической очистки. После аэротенка сточную воду с илом подают во вторичные отстойники для отстаивания, после чего активный ил направляют на регенерацию. ЗО

Пример. Для сточных вод химического предприятия, поступаккцих на очистку, перед их подачей опре.деляют относительную токсичность полученным математическим выражением

J где b - безмерная величина относительной токсичности,5=-„ (n †кратность40

6 превышения (возможного) концентрации химического вещества по сравнению с концентрацией, определяемой границу гомеостаза), К вЂ” кратность разбавления контролируемой сточной воды, 45 при которой физиологическая функция конкретного тест-объекта не выходит из 20%-й области оптимального уровня. Используют зеленые водоросли-хлореллы, физиологическая функ- 5О ция — фотосинтез, а показатель этой функции — замедленная флуоресценция (долгоживущие компоненты — 4с). Величина il нHе e п рpеeв ы шаeеeт T еeд инHиHц у, при h

1 токсичность достигает максимума и соответствует леталвному исходу испытания (мгновенному}. зрганизацию и методику проведения токсикологического испытания).

Для 3 получено следующее выражение в случае использования хлореллы, с учетом нормировки на 1

6 = 0,14 — 0 " 1

С 5() где С „,— концентрация вещества (количество загрязнякщих веществ в сточной воде), при которых стимулируется замедгенная флооуресценция или же начинается ее ингибирование, С вЂ” концентрация, при которой ингибируется активность фотосинтеза на 50%.

Если относительная токсичность h заключена в пределах от 3.10 до 1,0, сточную воду направляют в емкость для частичной детоксикации путем анаэробной адсорбции веществ клетками микроорганизмов в азотной среде.

Для обеспечения барботирования азотом поддерживают в сосуде постоянного давления уровень постоянного давления азота, не менее 1,5 атм. Если h находится в пределах от 9,5 ° 10 8до

3 ° 10,сточную воду направляют непосредственно в аэротенк. Это связано с тем, что эффективность биохимической очистки()в аэротенке сложным образом зависит от уровня .относительной токсичности.

В таблице приведены показатели качества сточной воды и результаты очистки для двух ситуаций (1 и 2) .

1074833

Показатели качества воды

Исходной

Трксичность, отн.ед.

4,.2 10

5 О, 10-2

0,381

1020

950

1180

550

680

Эффективность очистки, Ъ

Составитель Г. Лебедева

Техред A.Áàáèíåö

Ф

Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Джуган

Заказ 951

Тираж 867

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 центрации химических веществ может быть исполвзован для повьзнения эффективности и стабильности биохимической очистки сточных вод, содержащих органические вещества.

Предлагаемый способ целесообразно испольэовать для обеспечения

ХПК, мгО /л

БПК, мгО /л защитных мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций на аэротенках. Экономический эффект от использования изобретения составляет около 136 тыс.руб. от внедрения на очистной станции производительностью

40 тыс. м /сут.

Значение показателей сточной воды