Способ и установка очистки заводских сточных вод
Изобретение относится к обработке заводских сточных вод. Способ обработки заводских сточных вод, содержащих органические соединения, включает стадию предварительной обработки, на которой сточные воды 11, содержащие органические соединения, подают в бескислородный резервуар 1. В заводские сточные воды 11 добавляют соединения 12, содержащие азот и фосфор, и выполняют анаэробную биологическую обработку. Обработанную воду подают в резервуар 2 анаэробной биологической очистки. На второй стадии обработки воду подают в резервуар 3 аэробной биологической очистки и выгружают обработанную таким образом воду через устройство разделения твердой и жидкой фаз как вторично обработанную воду. На третьей стадии вторично обработанную воду подают в сепаратор 4 мембранного разделения способом обратного осмоса и разделяют вторично обработанную воду на прошедшую через обратноосмотическую мембрану воду 16 и концентрированный способом рассол 17. По меньшей мере часть концентрированного рассола 17 рециркулируют в бескислородный резервуар 1. Изобретение позволяет уменьшить стоимость очистки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу обработки заводских сточных вод и к установке их очистки. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу обработки заводских сточных вод и к установке их очистки, которые позволяют снизить стоимость очистки посредством анаэробной и аэробной биологической обработки заводских сточных вод, либо содержащих соединение азота и/или соединение фосфора в количествах, недостаточных для биологической обработки, либо вовсе не содержащих их.
Уровень техники
За последнее время, поскольку эффективному использованию водных ресурсов, особенно оборотному использованию, придается особое значение, были предложены способы очистки сточных и канализационных вод. Среди них такие способы очистки, в которых воду, содержащую органическое соединение, подвергают анаэробной и аэробной биологической обработке с целью разложения и удаления органического соединения.
Например, в патентном документе 1 предложено производство воды высокой степени очистки путем обработки большого количества побочно образующейся в процессе Фишера-Тропша воды способом очистки, включающим биологическую обработку с использованием анаэробных микроорганизмов и/или аэробных микроорганизмов. Однако такая побочно синтезируемая в процессе Фишера-Тропша вода содержит соединение азота и соединение фосфора, которые служат пищей для анаэробных микроорганизмов и аэробных микроорганизмов, либо в нулевом количестве, либо в количестве, недостаточном для биологической обработки. Следовательно, необходимо постоянно добавлять соединения, содержащие азот и фосфор. Точно так же заводские сточные воды, спускаемые с химических заводов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических заводов, на которых задействованы иные, нежели процесс Фишера-Тропша, процессы, содержат соединение азота и соединение фосфора либо в количестве, недостаточном для биологической обработки, либо не содержат их вовсе. По этой причине, когда такие заводские сточные воды подвергают биологической обработке, необходимо постоянно добавлять соединения, содержащие азот и фосфор, являющиеся питательными веществами для микроорганизмов, осуществляющих биологическую обработку. Необходимость добавления соединений, содержащих азот и фосфор, как описано выше, до сих пор была причиной повышенной стоимости анаэробной и аэробной биологической обработки заводских сточных вод.
Документ известного уровня техники
Патентный документ
Патентный документ 1: Международная публикация РСТ № WO 03/106351 А1
Сущность изобретения
Задача, решаемая настоящим изобретением
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа обработки заводских сточных вод и установки их очистки, которые позволяют снизить стоимость очистки посредством анаэробной и аэробной биологической обработки заводских сточных вод, либо содержащих соединение азота и/или соединение фосфора в количествах, недостаточных для биологической обработки, либо вовсе не содержащих их.
Средство решения указанной задачи
Способ обработки заводских сточных вод по настоящему изобретению, позволяющий решить поставленную выше задачу, включает: стадию предварительной обработки, на которой заводские сточные воды подают в бескислородный резервуар, в заводские сточные воды добавляют соединения, содержащие азот и фосфор, выполняют анаэробную биологическую обработку заводских сточных вод и выгружают обработанные таким образом заводские сточные воды как предварительно обработанную воду; стадию первичной обработки, на которой предварительно обработанную воду подают в резервуар анаэробной биологической очистки, выполняют анаэробную биологическую очистку предварительно обработанной воды, при этом органическое соединение разлагается на органические соединения с меньшими по размеру молекулами и газообразную смесь, содержащую метан и диоксид углерода, и выгружают обработанную таким образом воду как первично обработанную воду; стадию вторичной обработки, на которой первично обработанную воду подают в резервуар аэробной биологической очистки, выполняют аэробную биологическую очистку первично обработанной воды и выгружают обработанную таким образом воду через устройство разделения твердой и жидкой фаз как вторично обработанную воду; стадию третичной обработки, на которой, по меньшей мере, часть вторично обработанной воды подают в сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса и разделяют часть вторично обработанной воды на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду и концентрированный способом обратного осмоса рассол. В соответствии с данным способом обработки заводских сточных вод, по меньшей мере, часть концентрированного способом обратного осмоса рассола рециркулируют в бескислородный резервуар.
В качестве указанных выше заводских сточных вод, содержащих органическое соединение, применима побочно образующаяся вода, спускаемая с завода, на котором используется процесс Фишера-Тропша. В качестве указанного резервуара анаэробной биологической очистки предпочтительно использовать анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости. В качестве указанного резервуара аэробной биологической очистки предпочтительно использовать аэробный реактор, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор).
Кроме того, предпочтительно, солюбилизировать, по меньшей мере, часть избыточного осадка, выгружаемого из резервуара аэробной биологической очистки, и вводить его затем в бескислородный резервуар. По меньшей мере, часть газообразной смеси, содержащей метан и диоксид углерода, выходящей со стадии первичной обработки, может быть рециркулирована в бескислородный резервуар и использована для барботирования в нем заводских сточных вод и/или может быть рециркулирована на любую химическую установку, нефтеперерабатывающий завод и нефтехимический завод.
Установка очистки заводских сточных вод по настоящему изобретению представляет собой установку очистки заводских сточных вод, спускаемых с любого химического завода, нефтеперерабатывающего завода и нефтехимического завода и содержащих органическое соединение, при этом данная установка очистки включает: бескислородный резервуар, конструкция которого предусматривает подачу в бескислородный резервуар заводских сточных вод, соединений азота и фосфора, добавляемых в заводские сточные воды, и тем самым осуществление анаэробной биологической обработки заводских сточных вод, выгрузку из бескислородного резервуара обработанных таким образом заводских сточных вод в виде предварительно обработанной воды; резервуар анаэробной биологической очистки, соединенный с бескислородным резервуаром, конструкция которого предусматривает подачу в резервуар анаэробной биологической очистки предварительно обработанной воды, подлежащей анаэробной биологической обработке, при этом органическое соединение в предварительно обработанной воде разлагается на органические соединения с молекулами меньшего размера и газообразную смесь, содержащую метан и диоксид углерода, и выгрузку обработанной таким образом воды из резервуара анаэробной биологической очистки в виде первично обработанной воды; резервуар аэробной биологической очистки, соединенный с резервуаром анаэробной биологической очистки, конструкция которого предусматривает подачу в резервуар аэробной биологической очистки первично обработанной воды, подлежащей аэробной биологической обработке, и выгрузку обработанной таким образом воды из резервуара аэробной биологической очистки через устройство разделения твердой и жидкой фаз в виде вторично обработанной воды; сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса, соединенный с резервуаром аэробной биологической очистки, предназначенный для разделения вторично обработанной воды на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду и концентрированный способом обратного осмоса рассол; и контур рециркуляции, предназначенный для рециркуляции, по меньшей мере, части концентрированного способом обратного осмоса рассола в бескислородный резервуар.
В установке очистки заводских сточных вод по настоящему изобретению резервуар анаэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости, а резервуар аэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой аэробный реактор, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор).
Установка очистки заводских сточных вод по настоящему изобретению, предпочтительно, включает: трубопровод для рециркуляции, по меньшей мере, части избыточного осадка из резервуара аэробной биологической очистки в бескислородный резервуар; и устройство солюбилизации для солюбилизации избыточного осадка, при этом устройство солюбилизации установлено в середине трубопровода. Устройство солюбилизации позволяет уменьшить количество избыточного осадка, а также уменьшить количество добавляемых биологических питательных веществ (соединений азота и фосфора), вводимых дополнительно.
Кроме того, является предпочтительным, чтобы установка очистки заводских сточных вод по настоящему изобретению включала трубопровод для рециркуляции в бескислородный резервуар газообразной смеси, содержащей метан, и диоксид углерода и выходящей из резервуара анаэробной биологической очистки; в этой установке очистки заводских сточных вод в бескислородном резервуаре имеется барботажное устройство, в котором используется эта газообразная смесь.
Значение изобретения
В соответствии со способом обработки заводских сточных вод по настоящему изобретению осуществляют анаэробную биологическую обработку в бескислородном резервуаре и резервуаре анаэробной биологической очистки, а также аэробную биологическую обработку в резервуаре аэробной биологической очистки, при этом в заводские сточные воды, содержащие органическое соединение, добавляют соединения азота и фосфора. Таким образом, из вторично обработанной воды, выгружаемой из резервуара аэробной биологической очистки, удаляют органическое соединение. В результате, вторично обработанная вода содержит следовые количества органических веществ и соединения азота и фосфора, которые были добавлены в качестве питательных веществ для микроорганизмов. Эту вторично обработанную воду разделяют при помощи обратноосмотической мембраны на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду, не содержащую растворенных веществ, и концентрированный способом обратного осмоса рассол. Кроме того, концентрированный способом обратного осмоса рассол, содержащий соединения азота и фосфора, рециркулируют в бескислородный резервуар. Следовательно, можно уменьшить количество дополнительно вводимых соединений азота и фосфора; таким образом, стоимость биологической обработки может быть меньше.
Кроме того, установка очистки заводских сточных вод настоящего изобретения включает трубопровод для рециркуляции концентрированного способом обратного осмоса рассола из сепаратора мембранного разделения способом обратного осмоса в бескислородный резервуар. Следовательно, можно уменьшить количество дополнительно вводимых в заводские сточные воды биологических питательных веществ; таким образом, стоимость биологической обработки может быть меньше.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схему, поясняющую пример варианта осуществления установки очистки заводских сточных вод, используемой для осуществления способа обработки заводских сточных вод по настоящему изобретению.
Описание вариантов осуществления изобретения
Фиг.1 представляет собой схему, поясняющую пример варианта осуществления установки очистки заводских сточных вод, используемой для осуществления способа обработки заводских сточных вод по настоящему изобретению.
На фиг.1 номером позиции 1 обозначен бескислородный резервуар, номером позиции 2 обозначен резервуар анаэробной биологической очистки, номером позиции 3 обозначен резервуар аэробной биологической очистки, номером позиции 4 обозначен сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса (далее мембранный сепаратор обратного осмоса). Отметим, что в контексте настоящего изобретения и бескислородный резервуар, и резервуар анаэробной биологической очистки являются резервуарами, в которых осуществляют анаэробную биологическую обработку. Расположенный выше по потоку резервуар назван бескислородным резервуаром, а расположенный ниже по потоку резервуар назван резервуаром анаэробной биологической очистки.
В установке очистки заводских сточных вод по настоящему изобретению бескислородный резервуар 1 включает устройство добавления соединений 12 азота и фосфора и барботажное устройство для введения анаэробного газа. Барботаж анаэробного газа является предпочтительным, так как благодаря этому в бескислородном резервуаре 1 создаются условия, близкие к бескислородному состоянию. В бескислородном резервуаре 1 существуют анаэробные микроорганизмы, благодаря которым происходит анаэробная биологическая обработка органических соединений и одновременное потребление соединений 12 азота и фосфора.
Резервуар 2 анаэробной биологической очистки присоединен к бескислородному резервуару 1 ниже по потоку. Предварительно обработанную воду 13 выводят из бескислородного резервуара 1 и подают в резервуар 2 анаэробной биологической очистки, где осуществляется иная анаэробная биологическая обработка предварительно обработанной воды 13. Резервуар 2 анаэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости. Такой реактор широко используется в качестве устройства анаэробной биологической обработки и обеспечивает высокоэффективное биологическое разложение.
Резервуар 3 аэробной биологической очистки присоединен к резервуару 2 анаэробной биологической очистки ниже по потоку. Первично обработанную воду 14 выводят из резервуара 2 анаэробной биологической очистки и подают в резервуар 3 аэробной биологической очистки, где осуществляется аэробная биологическая обработка первично обработанной воды 14. Резервуар 3 аэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой резервуар аэробной биологической очистки, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор). Мембранный биореактор широко используется в качестве устройства аэробной биологической обработки, он включает диффузионную трубку для аэрации резервуара и устройство разделения твердой и жидкой фаз.
Мембранный сепаратор обратного осмоса 4 присоединен к резервуару 3 аэробной биологической очистки ниже по потоку. Вторично обработанную воду 15 выводят из резервуара 3 аэробной биологической очистки, подают в мембранный сепаратор обратного осмоса 4 и разделяют на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду 16 и концентрированный способом обратного осмоса рассол 17. Мембранный сепаратор обратного осмоса 4 соединен с бескислородным резервуаром 1 посредством трубопровода. По этому трубопроводу концентрированный способом обратного осмоса рассол 17 рециркулируют из мембранного сепаратора обратного осмоса 4 в бескислородный резервуар 1, куда его добавляют в качестве питательной среды для микроорганизмов.
В соответствии со способом обработки по настоящему изобретению, заводские сточные воды 11 подвергают анаэробной биологической обработке в бескислородном резервуаре 1 и в резервуаре 2 анаэробной биологической очистки и аэробной биологической обработке в резервуаре 3 аэробной биологической очистки. После стадии разделения твердой и жидкой фаз заводские сточные воды 11 представляют собой регенерированную, прошедшую через обратноосмотическую мембрану воду 16, которая имеет высокую степень чистоты после обработки в мембранном сепараторе обратного осмоса 4. Подлежащие обработке заводские сточные воды 11 представляют собой сточные воды, спускаемые с химического завода, нефтеперерабатывающего завода или нефтехимического завода. К примерам заводских сточных вод, спускаемых с химического завода, относятся сточные воды, образующиеся как побочный продукт химической реакции, такой как побочно образующаяся вода, производимая на заводе, на котором используется процесс Фишера-Тропша, и промывочная вода, используемая для очистки основного продукта. Кроме того, также могут быть подвергнуты обработке сточные воды, использованные для промывки реактора или других устройств.
Содержащие органическое соединение заводские сточные воды 11 нельзя использовать в качестве сырой воды, подлежащей обработке с получением чистой воды, или питьевой воды, или воды сельскохозяйственного назначения. Кроме того, использование заводских сточных вод 11 в качестве технологической воды также ограничено. На органическое соединение не накладывается определенных ограничений, это может быть низший углеводород или водорастворимый кислородсодержащий углеводород. К примерам таких соединений относятся спирты, кетоны, альдегиды, органические кислоты и т.п. Только один тип или сочетание множества типов этих соединений может присутствовать в заводских сточных водах 11.
Для разложения и удаления органического соединения, содержащегося в заводских сточных водах, осуществляют анаэробную биологическую обработку и аэробную биологическую обработку. Однако в отличие от сточных вод с предприятий по производству пищевых продуктов или канализационных стоков указанные выше заводские сточные воды едва ли содержат азот, фосфор и калий, которые являются основными питательными элементами для микроорганизмов. При биологической обработке таких заводских сточных вод необходимо добавлять соединения азота и фосфора, являющиеся основными питательными элементами для анаэробных микроорганизмов и аэробных микроорганизмов.
В соответствии с настоящим изобретением соединения 12 азота и фосфора добавляют в качестве питательных веществ в бескислородный резервуар 1. К примерам соединений азота относится мочевина, соли аммония, нитраты и т.п. При этом к примерам соединений фосфора относятся фосфаты, кислые фосфаты и т.п. Отметим, что, поскольку требуемое количество калия предельно мало, специального его добавления не требуется.
Кислород из заводских сточных вод 11, подаваемых в бескислородный резервуар 1, удаляется, когда заводские сточные воды 11 подвергаются воздействию анаэробного газа. Анаэробный газ - это газ, не содержащий кислород, к его примерам относятся азот, метан и диоксид углерода. Эти газы могут быть использованы по отдельности или в виде смеси, состоящей из двух или более газов. Предпочтительной является смесь метана и диоксида углерода.
В таком бескислородном состоянии анаэробные микроорганизмы биологически разлагают органическое соединение, присутствующее в заводских сточных водах, тем самым вызывают уменьшение молекулярного веса и/или окисление органического соединения. А именно, в ходе биоразложения органического соединения анаэробными микроорганизмами это органическое соединение становится более подверженным расщеплению вследствие разрыва основной цепи и окисления до органической кислоты. Эти стадии входят в стадию предварительной обработки способа обработки по настоящему изобретению. Воду, обработанную на стадии предварительной обработки, выводят как предварительно обработанную воду 13.
На следующей стадии первичной обработки предварительно обработанную воду 13 подают в резервуар 2 анаэробной биологической очистки, где осуществляется иная анаэробная биологическая обработка предварительно обработанной воды 13. Резервуар 2 анаэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости (далее анаэробный реактор). В результате анаэробного биологического разложения в анаэробном реакторе органическое соединение с уже уменьшенным молекулярным весом и/или окисленное разлагается на органические соединения с еще меньшим молекулярным весом и метан и диоксид углерода, метан и диоксид углерода выводят как смесь газов 21. При этом анаэробные микроорганизмы 22, которые размножились в анаэробном реакторе с избытком, могут быть в случае необходимости выведены и сохранены для повторного использования. Воду, обработанную на стадии первичной обработки, выводят как первично обработанную воду 14.
На стадии вторичной обработки первично обработанную воду 14 подают в резервуар 3 аэробной биологической очистки и подвергают аэробной биологической обработке. Резервуар 3 аэробной биологической очистки, предпочтительно, представляет собой резервуар аэробной биологической очистки, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор). Мембранный биореактор включает диффузионную трубку, предназначенную для аэрации. Таким образом, органические соединения с меньшим молекулярным весом, оставшиеся в первично обработанной воде 14, разлагаются вследствие аэробной биологической обработки. Обработанную воду, прошедшую такую аэробную биологическую обработку, разделяют при помощи устройства разделения твердой и жидкой фаз, которым оборудован мембранный биореактор, и выгружают как вторично обработанную воду 15. В качестве способа разделения твердой и жидкой фаз предпочтителен способ мембранного разделения. Мембрана в данном способе мембранного разделения твердой и жидкой фаз может представлять собой любую мембрану при условии, что диаметр пор этой применяемой для разделения мембраны меньше, чем размер аэробных микроорганизмов. К примерам мембран относятся ультрафильтрационные мембраны и микрофильтрационные мембраны. В мембранном биореакторе аэробные микроорганизмы быстро размножаются, и их количество становится избыточным. По этой причине является предпочтительным регулировать концентрацию аэробных микроорганизмов путем выведения избытка аэробных микроорганизмов в виде избыточного осадка 23.
На стадии третичной обработки, по меньшей мере, часть вторично обработанной воды 15 подают в мембранный сепаратор обратного осмоса 4. Оставшуюся, вторично обработанную воду 15 используют в качестве технологической воды 7 в градирне и т.п. Вторично обработанную воду 15, поданную в мембранный сепаратор обратного осмоса 4, очищают до проникающей через обратноосмотическую мембрану воды 16, не содержащей растворенных веществ. Проникающая через обратноосмотическую мембрану вода 16 может быть использована в качестве сырой воды, подлежащей обработке с получением чистой воды, или питьевой воды, или воды сельскохозяйственного назначения. Кроме того, проникающая через обратноосмотическую мембрану вода 16 также может быть использована в качестве технологической воды. Между тем растворенные во вторично обработанной воде 15 вещества выводят как концентрированный способом обратного осмоса рассол 17. Эти растворенные вещества включают остаточные продукты разложения органического соединения, соединение азота, соединение фосфора и т.п.
В соответствии со способом обработки по настоящему изобретению, по меньшей мере, часть концентрированного способом обратного осмоса рассола 17, выведенного из мембранного сепаратора обратного осмоса, рециркулируют в бескислородный резервуар 1 на стадию предварительной обработки. Содержащий соединение азота и соединение фосфора концентрированный способом обратного осмоса рассол 17 может быть использован в качестве питательных веществ для анаэробных микроорганизмов и аэробных микроорганизмов. В результате количество соединений 12, содержащих соединения азота и фосфора, которые нужно добавлять в бескислородный резервуар 1, может быть уменьшено, предпочтительно, на 20-60%, более предпочтительно, 30-50%.
Кроме того, на стадии вторичной обработки избыточный осадок 23, выведенный из резервуара аэробной биологической очистки, может быть использован в качестве питательных веществ для анаэробных микроорганизмов и аэробных микроорганизмов. С этой целью избыточный осадок 23, предпочтительно, солюбилизируют. Другими словами, оболочки (клеточные стенки) аэробных микроорганизмов, которые составляют избыточный осадок 23, предпочтительно, разрушают или растворяют, чтобы упростить потребление избыточного осадка 23 микроорганизмами в качестве питательных веществ. Благодаря этому дополнительно снижается количество соединений 12, включающих соединения азота и фосфора, которые нужно добавлять в бескислородный резервуар 1. В качестве способа солюбилизации избыточного осадка 23 может быть использован любой обычный способ. К примерам таких способов относится способ обработки избыточного осадка 23 щелочью, такой как водный раствор гидроксида натрия, способ дробления избыточного осадка 23 при помощи мельницы мокрого измельчения, способ замораживания избыточного осадка 23, способ ультразвуковой обработки избыточного осадка 23 и способ обработки избыточного осадка 23 озоном и т.п.
При этом остаток избыточного осадка 23 может быть подан в резервуар метанового брожения 6 и подвергнут анаэробной биологической обработке. В результате, избыточный осадок 23 разлагается до газообразной смеси, содержащей метан и диоксид углерода, которую затем отводят.
Газообразная смесь 21, содержащая метан и диоксид углерода, отведенная из резервуара 2 анаэробной биологической очистки и/или резервуара метанового брожения 6, может быть рециркулирована в бескислородный резервуар 1 и использована в качестве анаэробного газа для барботирования. Благодаря этому уменьшается стоимость биологической обработки. В качестве альтернативы газообразная смесь 21 может быть рециркулирована на основное предприятие 8, представляющее собой химический завод, нефтеперерабатывающий завод или нефтехимический завод. Соотношение компонентов газообразной смеси, отведенной из резервуара 2 анаэробной биологической очистки, следующее: СН4/СО2 = от 8/2 до 7/3. Таким образом, эта газообразная смесь может быть использована как таковая в качестве сырья для производства синтез-газа с молярным отношением Н2/СО = 2 из природного газа. Синтез-газ с молярным отношением Н2/СО = 2 пригоден для синтеза Фишера-Тропша. Куда именно - в бескислородный резервуар 1 или на основное предприятие 8 - рециркулировать газообразную смесь 21, или какой должна быть степень рециркуляции, когда газообразную смесь 21 рециркулируют указанным образом, можно надлежащим образом определить в зависимости от состава газообразной смеси 21 и рабочих условий в данный момент времени.
Далее в этом документе настоящее изобретение описано более подробно на примере. Однако настоящее изобретение вовсе не ограничено данным примером.
Пример
Используя установку очистки заводских сточных вод, имеющую конфигурацию, представленную на фиг.1, осуществили обработку с целью очистки заводских сточных вод, побочно образующихся в процессе Фишера-Тропша. Скорость подачи заводских сточных вод была равна 500 л/час. Водный раствор питательных веществ, приготовленный, как описано ниже, добавляли со скоростью 18 мл/мин. Кроме того, в качестве резервуара анаэробной биологической очистки использовали анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости, в качестве резервуара аэробной биологической очистки использовали мембранный биореактор. Анаэробный реактор функционировал при COD (химическая потребность в кислороде) 10 кг/м3/день и времени удерживания 1,4 дня. Мембранный сепаратор обратного осмоса функционировал с коэффициентом извлечения воды 60%. При таком функционировании весь концентрированный способом обратного осмоса рассол 17 вводили в бескислородный резервуар 1. Отметим, что содержание неорганических компонентов, включая азот и фосфор, в заводских сточных водах было меньше 0,005% масс.
После того, как процесс очистки заводских сточных вод достиг стабильного состояния, отобрали пробы заводских сточных вод 11, первично обработанной воды 14, вторично обработанной воды 15, проникающей через обратноосмотическую мембрану воды 16 и концентрированного способом обратного осмоса рассола 17, показанных на фиг.1, в этих пробах измеряли соответствующие концентрации: кислородсодержащих углеводородов за исключением органических кислот; органических кислот; углеводородов за исключением кислородсодержащих углеводородов; и проводили измерение CODBr и BOD (оптическая плотность бактерий). Полученные результаты приведены в таблице 1.
Приготовление водного раствора питательных веществ
Водный раствор питательных веществ с отношением N/P = 5/1 приготовили путем растворения 4,5 моль мочевины (270 г) и 1 моль кислого фосфата аммония (132 г, (NH4)2HPO4) в 1 л чистой воды.
| Таблица 1 | ||||||
| Заводские сточные воды 11 | Первично обработанная вода 14 | Вторично обработанная вода 15 | Проникающая через обратно-осмотическую мембрану вода 16 | Концент-рированный способом обратного осмоса рассол 17 | ||
| Кислородсодержащие углеводороды, кроме органических кислот |
мг/л | 15000 | 1360 | НО | НО | НО |
| Органические кислоты | мг/л | 1000 | 80 | НО | НО | НО |
| Углеводороды, кроме кислородсодержащих углеводородов | мг/л | <10 | 1360 | НО | НО | НО |
| CODBr | мг/л | примерно 15000 |
примерно 2500 | примерно 120 | <3 | примерно 160 |
| BOD | мг/л | примерно 11000 |
примерно 1600 | НО | НО | НО |
| НО - не определено |
Сравнительный пример
Концентрированный способом обратного осмоса рассол 17 не добавляли в бескислородный резервуар 1. Количество подаваемого водного раствора питательных веществ увеличивали до тех пор, пока параметры очистки заводских сточных вод вследствие проводимой обработки не достигли уровня, эквивалентного полученному в примере. В результате оказалось необходимым увеличить количество подаваемого водного раствора питательных веществ до 30 мл/мин, чтобы получить такие же, как в примере, параметры очистки без рециркуляции рассола 17, концентрированного способом обратного осмоса.
Список номеров позиций
1 - бескислородный резервуар
2 - резервуар анаэробной биологической очистки
3 - резервуар аэробной биологической очистки
4 - сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса
5 - устройство солюбилизации
11 - заводские сточные воды
12 - соединения, содержащие азот и фосфор
13 - предварительно обработанная вода
14 - первично обработанная вода
15 - вторично обработанная вода
16 - проникающая через обратноосмотическую мембрану вода
17 - концентрированный способом обратного осмоса рассол
21 - газообразная смесь, содержащая метан и диоксид углерода
23 - избыточный осадок
1. Способ обработки заводских сточных вод, спускаемых с какого-либо химического завода, нефтеперерабатывающего завода и нефтехимического завода, содержащих органическое соединение, при этом данный способ включает:
стадию предварительной обработки, на которой
заводские сточные воды подают в бескислородный резервуар,
в заводские сточные воды добавляют соединения, содержащие азот и фосфор,
выполняют анаэробную биологическую обработку заводских сточных вод и
выгружают обработанные таким образом заводские сточные воды как предварительно обработанную воду;
стадию первичной обработки, на которой
предварительно обработанную воду подают в резервуар анаэробной биологической очистки,
выполняют анаэробную биологическую очистку предварительно обработанной воды, при этом органическое соединение разлагается на органические соединения с меньшими по размеру молекулами и газообразную смесь, содержащую метан и диоксид углерода, и
выгружают обработанную таким образом воду как первично обработанную воду;
стадию вторичной обработки, на которой
первично обработанную воду подают в резервуар аэробной биологической очистки,
выполняют аэробную биологическую очистку первично обработанной воды и
выгружают обработанную таким образом воду через устройство разделения твердой и жидкой фаз как вторично обработанную воду; и
стадию третичной обработки, на которой,
по меньшей мере, часть вторично обработанной воды подают в сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса и
разделяют часть вторично обработанной воды на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду и концентрированный способом обратного осмоса рассол, где,
по меньшей мере, часть концентрированного способом обратного осмоса рассола рециркулируют в бескислородный резервуар.
2. Способ обработки заводских сточных вод по п.1, в котором заводские сточные воды, содержащие органическое соединение, представляют собой побочно образующуюся воду, спускаемую с завода, на котором используется процесс Фишера-Тропша.
3. Способ обработки заводских сточных вод по любому одному из пп.1 или 2, в котором резервуар анаэробной биологической очистки представляет собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости.
4. Способ обработки заводских сточных вод по любому одному из пп.1 или 2, в котором резервуар аэробной биологической очистки представляет собой резервуар аэробной биологической очистки, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор).
5. Способ обработки заводских сточных вод по любому одному из пп.1 или 2, в котором, по меньшей мере, часть избыточного осадка, выгружаемого из резервуара аэробной биологической очистки, солюбилизируют, после чего вводят его в бескислородный резервуар.
6. Способ обработки заводских сточных вод по любому одному из пп.1 или 2, в котором, по меньшей мере, часть газообразной смеси, содержащей метан и диоксид углерода, выходящей со стадии первичной обработки, рециркулируют в бескислородный резервуар и используют для барботирования в нем заводских сточных вод.
7. Способ обработки заводских сточных вод по любому одному из пп.1 или 2, в котором, по меньшей мере, часть газообразной смеси, содержащей метан и диоксид углерода, выходящей со стадии первичной обработки, рециркулируют на какой-либо химический завод, нефтеперерабатывающий завод и нефтехимический завод.
8. Установка очистки заводских сточных вод, спускаемых с какого-либо химического завода, нефтеперерабатывающего завода и нефтехимического завода и содержащих органическое соединение, при этом данная установка очистки включает:
бескислородный резервуар, конструкция которого предусматривает подачу в бескислородный резервуар заводских сточных вод, соединений азота и фосфора, добавляемых в заводские сточные воды, и тем самым осуществление анаэробной биологической обработки заводских сточных вод, выгрузку из бескислородного резервуара обработанных таким образом заводских сточных вод в виде предварительно обработанной воды;
резервуар анаэробной биологической очистки, соединенный с бескислородным резервуаром, конструкция которого предусматривает подачу в резервуар анаэробной биологической очистки предварительно обработанной воды, подлежащей анаэробной биологической обработке, при этом органическое соединение в предварительно обработанной воде разлагается на органические соединения с молекулами меньшего размера и газообразную смесь, содержащую метан и диоксид углерода, и выгрузку обработанной таким образом воды из резервуара анаэробной биологической очистки в виде первично обработанной воды;
резервуар аэробной биологической очистки, соединенный с резервуаром анаэробной биологической очистки, конструкция которого предусматривает подачу в резервуар аэробной биологической очистки первично обработанной воды, подлежащей аэробной биологической обработке, и выгрузку обработанной таким образом воды из резервуара аэробной биологической очистки через устройство разделения твердой и жидкой фаз в виде вторично обработанной воды;
сепаратор мембранного разделения способом обратного осмоса, соединенный с резервуаром аэробной биологической очистки, предназначенный для разделения вторично обработанной воды на проникающую через обратноосмотическую мембрану воду и концентрированный способом обратного осмоса рассол; и
контур рециркуляции, предназначенный для рециркуляции, по меньшей мере, части концентрированного способом обратного осмоса рассола в бескислородный резервуар.
9. Установка очистки заводских сточных вод по п.8, в которой резервуар анаэробной биологической очистки представляет собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости.
10. Установка очистки заводских сточных вод по любому одному из пп.8 или 9, в которой резервуар аэробной биологической очистки представляет собой резервуар аэробной биологической очистки, в котором имеется устройство разделения твердой и жидкой фаз (мембранный биореактор).
11. Установка очистки заводских сточных вод по любому одному из пп.8 или 9, дополнительно включающая:
трубопровод для рециркуляции, по меньшей мере, части избыточного осадка из резервуара аэробной биологической очистки в бескислородный резервуар; и
устройство солюбилизации для солюбилизации избыточного осадка, при этом устройство солюбилизации установлено в середине трубопровода.
12. Установка очистки заводских сточных вод по любому одному из пп.8 или 9, дополнительно включающая:
трубопровод для рециркуляции в бескислородный резервуар газообразной смеси, содержащей метан и диоксид углерода и выходящей из резервуара анаэробной биологической очистки; при этом в бескислородном резервуаре имеется барботажное устройство, в котором используется эта газообразная смесь.
