Способ очистки фенолсодержащих сточных вод

 

Изобретение относится к обработке воды , может быть использовано при очистке сточных вод бумажной, картонной и лесоперерабатывающей отраслей промышленности и позволяет повысить экономичность процесса при обеспечении высокой степени очистки. Сточные воды подвергают предварительной обработке окислителями до пороговой концентрации фенолов, не вызывающей ингибирования метанообразующей микрофлоры, после чего направляют на биохимическую очистку в анаэробных условиях . При обработке сточных вод, содержащих таннин в концентрации 420 мг/л и характеризующихся величиной ХПК 1800 мг Ог/л, полного снижения метаногенной токсичности достигают путем аэрации в течение 48 ч. Повышение экономичности .процесса достигают за счет исключения необходимости выделять из растворов нерастворимые производные фенолов,, а также за счет использования на второй стадии очистки биохимической обработки в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт - газ метан. 3 з.п. ф-яы, 2 табл., 5 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 02 F 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4202256/26 (22) 19.03.87 (31) 8600723 (32) 20.03.86 (33) NL (46) 07,02.92. Бюл. М 5 (71) Пак Б.В.,(NL) (72) Джеймс Арон Файелд (US) (53) 663 .631(088.8) (56) De Falco Anthony. J. Biological treatment

of coke plant waste waters. — !гоп and Steel

Eng. 1975, 52, 6, р. 39-41. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФЕНОЛСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к обработке воды, может быть использовано при очистке сточных вод бумажной, картонной и лесоперерабатывающей отраслей промышленно-. сти и позволяет повысить экономичность процесса при обеспечении высокой степени

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при очистке сточных вод бумажной, картонной и лесоперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса при обеспечении высокой степени очистки.

Для осуществления способа сточные воды подвергают предварительной обработке окислителями до пороговой концентрации фенолов, не вызывающей ингибирования метанообразующей микрофлоры, после чего направляют на биохимическую очистку в внаэробных условиях.

В качестве окислителей могут быть использованы кислород воздуха s нейтраль„, Я2;„, 1711669 АЗ очистки. Сточные воды подвергают предварительной обработке окислителями до пороговой концентрации фенолов, не вызывающей ингибирования метанообразующей микрофлоры, после чего направляют на биохимическую очистку в анаэробных условиях. При обработке сточных вод, содержащих таннин в концентрации 420 мг/n и характеризующихся величиной ХПК 1800 мг

Oz/л, полного снижения метаногенной токсичности достигают путем аэрации в течение 48 ч. Повышение экономичности .процесса достигают за счет исключения необходимости выделять из растворов нерастворимые производные фенолов, а также за счет использования на второй стадии очист. ки биохимической обработки в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт — газ метан. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил; ных или щелочных средах, пероксид водорода, озон, а также любой из названных окислителей в присутствии фенолоксидазы или лакказы или микроорганизмы, выделяющие эти ферменты, в присутствии кислорода.

Пороговую концентрацию фенолов, не вызывающую ингибирования метанообразующей микрофлоры, определяют по содержанию в растворе дубильных кислот, способных к адсорбции на полиамиде или белке.

При очистке сточных вод отсоединений, представляющих собой производные фенолов, содержащие в своих молекулах хлор-, сульфо-, нитрогруппы и некоторые другие заместители, перед окислением осущесгв1711669 ляют биохимическую обработку в анаэробHblx условиях.

Известны спосббы очистки сточных вод от фенолов предполагают превращение их в нерастворимые полимеры, которые могут 5 быть удалены фильтрованием,.центрифугированием или отстаиванием, и последую-. щую биохимическую очистку в. процессе аэрации.

Использование биохимической очистки„10 в анаэробных условиях, которая для сточных вод, характеризующихся величиной

ХПК >1000 мг О /л, является предпочти-. тельной, затруднено. поскольку в процессе окисления фенолов образуются соедине- l5 ния, оказывающие токсическое действие на метаногенные бактерии, используемые в анаэробных процессах, Максимальная токсичность производных фенолов, образующихся в процессе 20 полимеризации под действием окислителей, наблюдается для молекулярных масс

500-3000, соответствующих дубильным кислотам.

При дальнейшем увеличении степени 25 полимеризации токсичность снова снижается.

Таким образом, сущность предложенного способа, использующего биохимиче-скую очистку в анаэробных.условиях, 30 которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт— метан, заключается в том, чтобы в процессе предварительной окислительной обработки получить нетоксичные для метанообразую- 35 щей микрофлоры соединения. Эти соединения являются производными фенолов с молекулярной массой > 3000, но растворимыми в воде.

На фиг. 1 представлена зависимость ме- 40 таногенной токсичности производных фенола от степени их полимеризации; на фиг.

2 и 3- данные по изменению метаногенной токсичности обрабатываемых растворов; на фиг, 4 — корреляция между метаногенной 45 токсичностью растворов и их сродством к белкам; на фиг. 5 — то же, к полиамидам.

Пример 1. Окислению подвергают растворы пирогаллола и таннина концент-, рации 1 г/л. Окисление осуществляют в про- 50 цессе аэрации в течение 0-15 мин при рН

7,4!

Метанегенную токсичность обработанных растворов оценивают по активности ила, подверженного воздействию раство- 55

p0e е течение 19 сут, относительно контрольного ила, активность которого 0,5 r

ХПК/г твердых веществ активного или в сут ки, В качестве субстрата используют раствор летучей жирной кислоты концентрации

4,2 r (ХПК)/л, Окисление 1,2,3-тригидроксибензола (пирогаллола) приводит к снижению метаногенной аКтИвности на начальной стадии, поскольку в этот момент в процессе окислительной обработки образуются токсичные полимеры (фиг. 2).

При окислении таннина (фиг. 3), являющегося полимером, состоящим из девяти звеньев, метаногенная активность возрастает, поскольку дальнейший процесс полимеризации приводит к образованию нетоксичных соединений, .

Метаногенная токсичность сточных вод, а следовательно, и пороговая концентрация, не вызывающая ингибирования метанообразующей микрофлоры, может быть определена путем установления степени сродства производных фенолов, образующихся в процессе окислительной обработки, к белкам или полиамидам. Для этого в контролируемый раствор, полученный в результате окислительной обработки, вводят белок (глюкозидазу) или полиамид (поливинилпирролидон)„после чего измеряют степень- поглощения раствора в УФ-области при длине волны 340 нм, Пример 2. Обработке подвергают сточные воды, получаемые в процессе мокрого удаления коры сосновой древесины после фильтрования и разбавления, характеризуемые величиной ХПК 1,8 г 0 /л, рН 10,2, концентрацией таннина 420 мг/л, величиной отношения тан нина к общему фенолу 0,75.

Сточные воды аэрируют в течение 0-48 ч.

На фиг, 5 представлены данные по изменению метаногенной токсичности обрабатываемой воды (график 1), концентрации таннинов, способных к адсорбции на поливинилпирролидоне.(график 2), и степени поглощения растворов при длине волны 440 нм (график 3) в зависимости от времени аэрации: а — 0 ч, б — 0,65 ч, в — 3,25 ч, г — 23 ч, д — 48ч.

Величина рН обрабатываемой воды повышается через 45 мин аэрации до 9,6, в конце аэрации до 8,2.

Как следует из фиг. 5, изменение токсичности дубильных кислот, образующихся в процессе аэрации фенолсодержащих сточных вод, соответствует изменению их сродства к поливинилпирролидону. В процессе аэрации в течение 48 ч метаногенная ток-. сичность обрабатываемой воды. снижается практически до нуля, хотя снижения общей концентрации фенолов, о чем свидетельствуют данные по УФ-normo i цению растворов, 1711669

Таблица1

Метаногенная активность относительно контроля, ХПК мг 02/л

Таннин

Общее

Экст акт ко ы ели

3544

2245

1,0*

20,7**

6601

6372

103,4

104,2

5123

5454

359

720

62,2, 4712

950

102,7

3057

Экст ак

ыбе езы тко

0,7*

4,0**

3062

2808

1048

62,4

95,9

2629

2604

397

436 не происходит. Таким образом, обработанная вода может быть подвергнута биохимической очистке. в анаэробных условиях, В табл. 1 представлены данные по влиянию различных способов окислительной 5 обработки экстрактов коры березы на снижение величины ХПК, содержания фенолов и метаногенной токсичности растворов.

Экстракт получают из 18 г-высушенной на воздухе коры на 1 л воды при 60 С, 10

Метаногенную активность ила измеряют после 14-суточного воздействия на него обработанных экстрактов, разбавленных в

2,5 раза, относительно контрольного ила; .Активность контрольного ила,720 мг 15

ХПК/г твердых веществ активного ила в сут-. ки, В табл. 2 представлены данные по воздействию необработанных и подвергнутых аэраЦии в течение 16 ч при рН 11,5 экстрак- 20 тов коры ели на карповых рыб.

Использование предложенного спосо- ба очистки сточных вод позволяет повысить экономичность процесса за счет исключения необходимости выделения из раство- 25 ров нерастворимых производных фенолов, а также за счет использования на второй стадии очистки биохимической обработки в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет пол- 30 учать полезный продукт — газ метан.

Формула изобретения

1. Способ очистки фенолсодержащих сточных вод, включающий предварительСпособ окислительной обработки

Без обработки

Аэрация в течение 22 ч при рН 1 1,5

Обработка пероксидом водорода (6г/л) при рН 11,5 в течение 22 ч

Аэрация совместно с Н20г* *

Аэрация в присутствии биологических . окислителей****

Обработка поливинилпирролидоном

14,3 г/л

Без обработки

Аэрация в течение 22 ч при рН 11,5

Обработка пероксидом водорода (3 г/л) при рН 11,5 в течение 22 ч

Аэрация совместно с HzOz+** ную обработку и последующую биохимическуюочистку, отличающийся тем,что, с целью повышения экономичности процесса при обеспечении высокой степени очистки, предварительную обработку осуществляют путем окисления фенолов.до пороговой концентрации, не вызывающей ингибирования метанообразующей микро-. флоры, а биохимическую очистку проводят в . анаэробных условиях.

2. Способ пои. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что окисление фенолов осуществляют кислородом воздуха B нейтральных или щелочных средах и/или пероксидом водорода, или озоном, или одним из укаэанных окислителей в присутствии фенолоксидазы или лакказы, или микроорганизмами, выделяющими фенолоксидазу или лакказу.

3. Способ по пп. 1 и 2, отл и ча ю щий с я тем, что пороговую концентрацию фенолов, не вызывающую ингибирования метанообразующей микрофлоры, определяют по содержанию в растворе дубильных кислот, способных к адсорбции на полиамиде или белке.

4. Способ по п. 1 — 3, отл и ч а ю щийс я тем, что при очистке сточных вод, содержащих замещенные фенолы, перед обработкой окислителями осуществляют предварительную биохимическую очистку в анаэробных условиях.

1711 б69

Продолжение табл.1.

* Спустя 14 сут метаногенная активность отсутствует.

** Спустя 14 сут метаногенная активность обнаружена

*** Аналогичные результаты получены при обработке озоном.

****Под биологическими окислителями подразумеваются микроорганизмы, выде11 ляющие лакказу или фенолксидазу. Аналогичные результаты получены при использовании этих ферментов непосредственно.

Таблица 2

Фиг.1

1711669

f25

0

gg ОЗ 06

Степень логлоа ения растВара, Л=.МОнм

ЮЬгЛ

1, Г Ю Ф, 5 4 7 8 У

Число зВеньеЬ заллие8ай кислоты Р аоллоеамиинобом лМиюере

ЯЬг.4

00 ОЗ Щ

Опепеиь поглощения рцстдора, Я=ЗЧОнм

ФЬяГ

7 и

y4b ъ@ с

Я ъ, б 4 „Я

100 я

Ф ф

1711669 инаф = пдоушаод юнагпаигои онэиаш Г :3

ir çè анортоЯьакпнаулиои он апЬфоэрь м ккнуаооиУдонпнмш впЬодшнаЬноу ъ -> е ъ с р

ЧЬ

) Ъ

%ф

Ф ф Ю ф

Ф

Ц

Я

В ма- — O и ООНЬПЭИ FOlf èéÓ

Составитель А.Стадник

Редактор И.Шмакова Техред М.Моргентал Корректор 8,Гирняк

Заказ 351 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101