СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК C02F3/34 

Изобретение относится к способам биологической очистки воды, содержащей трудноокисляемые органические вещества, а именно хлорорганические соединения.

Известен способ биологической очистки воды, включающий анаэробную и аэробную стадии, протекающие на зернистом слое погружного биофильтра, который является носителем для микроорганизмов.

Недостатками известного способа являются невысокая степень очистки от органических соединений и ограниченность области применения: применяется только для сточных вод, содержащих азоторганические вещества.

Известен способ биологической очистки воды от органических соединений путем сорбции последних микроорганизмами, закрепленными на пористой загрузке во взвешенном слое в анаэробном и далее аэробном режимах. При этом способ осуществляют в одном реакторе при подаче очищаемой воды снизу, с введением воздуха в средней части реактора.

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки от органических соединений, обусловленная относительно низкой окислительной мощностью на анаэробной стадии.

Известен способ биологической очистки воды от хлорорганических соединений путем контактирования очищаемой воды закрепленными на носителе штаммами микроорганизмов - Acimetоbacter, Moraxella и Artfirobacter - отдельно или в комбинации один с другим; очистку проводят попеременно в аэробном и анаэробном режимах.

Известный способ имеет следующие недостатки: невысокая степень очистки от хлорорганических соединений в связи с осуществлением анаэробной стадии после аэробной, сложность процесса очистки, обусловленная необходимостью периодического введения в реактор специализированных бактериальных штаммов.

Наиболее близким к предлагаемому по назначению и технической сущности является способ биологической очистки воды от хлорорганических соединений путем сорбции последних микроорганизмами, закрепленными на пористой загрузке - активированном угле, песке, шламе, осадке - в псевдоожиженном слое в анаэробном и далее в аэробном режимах, создаваемых в двух отдельных реакторах; при этом после анаэробной стадии предусматривается дополнительная стадия окисления. Нагрузка на загрузку в анаэробной стадии составляет 2,4-3,0 г ХПК/кг/сут, в аэробной - 0,3-0,4 г ХПК/кг/сут.

Недостатком прототипа является невысокая степень очистки 78,9% , обусловленная усредненной нагрузкой на загрузку для двух стадий 1,7 г ХПК/кг/сут.

Целью предлагаемого изобретения является повышение степени очистки воды от хлорорганических соединений.

Цель достигается тем, что в способе биологической очистки воды от хлорорганических соединений путем сорбции последних микроорганизмами, закрепленными на активированном угле в псевдоожиженном слое в анаэробном и далее аэробном режиме, нагрузка на загрузку в анаэробной стадии составляет 3,5-4,5 г ХПК/кг/сут, а в аэробной 0,4-0,6 г ХПК/кг/сут.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную воду с концентрацией хлорорганических соединений 45 мг/л, ХПК 120 мг/л, содержащую аммонийный азот 15 мг/л, имеющую рН= 7,5 и температуру 20^оС подвергают двухступенчатой биологической очистке в двух последовательно установленных биосорберах в псевдоожиженном слое пористой загрузки - активированного угля с закрепленными на поверхности его микроорганизмами; при этом в первом реакторе создают анаэробные условия при нагрузке на загрузку 3,5-4,5 г ХПК/кг/сут, а во втором, - аэробные условия при нагрузке на загрузку 0,4-0,6 г ХПК/кг/сут.

Необходимость применения двухступенчатой схемы биосорбционной очистки с первоначальной очисткой в анаэробных условиях, а затем на второй стадии - в аэробных обусловлено механизмом окисления хлорорганических соединений микроорганизмами в водной среде. При этом в анаэробных условиях происходит трансформация хлорорганических, в большинстве своем, токсичных соединений в промежуточные соединения, способные к окислению в аэробных условиях. На второй стадии процесса, в аэробных условиях, происходит окисление трансформированных хлорорганических соединений. Использование в процессе закрепленных, а не свободноплавающих микроорганизмов, вызвано малой концентрацией органических загрязнений в поступающей на очистку воде, малым приростом биомассы, ее выносом из сооружения биологической очистки, что приводит к невозможности эксплуатации сооружений со свободноплавающими микроорганизмами. На высокоразвитой пористой поверхности активированного угля происходит активная биохимическая деструкция трудноокисляемых органических соединений, предварительно сорбированных микроорганизмами, закрепленными на поверхности загрузки, до легкоокисляемых.

В указанном интервале нагрузок на загрузку (т. е. при 3,5-4,5 г ХПК/кг/сут в анаэробных условиях и при 0,4-0,6 г ХПК/кг/сут - в аэробных) процесс идет наиболее эффективно, что связано, во-первых, с токсичностью очищаемого субстрата и снижением скорости его изъятия и окисления микроорганизмами при увеличении нагрузки, во-вторых, не возможностью более глубокой очистки при снижении удельных нагрузок.

П р и м е р 1. Очищаемую воду, загрязненную хлорорганическими соединениями, концентрацией 45 мг/л, определяющей ХПК воды 120 мг/л, содержащую аммонийный азот 15 мг/л, имеющую рН= 7,5 и температуру 20^оС, подвергают двухступенчатой биологической очистке в псевдоожиженном слое на биосорберах, включенных последовательно, загруженных активированным углем, при этом первый биосорбер анаэробный, а второй - аэробный. При нагрузке на загрузку на первой ступени 3,5 г ХПК/кг/сут после первой ступени получают воду, содержащую хлорорганические соединения - 0,37 мг/л, ХПК - 20 мг/л, азот аммонийный - 7 мг/л; после прохождения второй ступени при нагрузке 0,4 г ХПК/кг/сут получают воду, содержащую хлорорганические соединения - 0,001 мг/л, ХПК - 10 мг/л, азот аммонийный - 0 мг/л.

П р и м е р 2. Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биологическую очистку с нагрузкой на загрузку на первой (анаэробной) ступени 4,5 г ХПК/кг/сут, после первой ступени получают воду, содержащую хлорорганические соединения - 0,6 мг/л, ХПК - 38 мг/л, азот аммонийный - 8 мг/л; после этого воду подают на вторую ступень (аэробную) с нагрузкой 0,6 г ХПК/кг/сут. После прохождения второй ступени получают воду с ХПК 15 мг/л, азотом аммонийным 1,0 мг/л и хлорорганическими соединениями 0,001 мг/л.

П р и м е р 3. Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биологическую очистку с нагрузкой на загрузку на первой ступени 4 г ХПК/кг/сут, после первой ступени получают воду с ХПК - 25 мг/л, хлорорганическими соединениями 0,5 мг/л, азотом аммонийным - 7 мг/л; после этого воду подают на вторую ступень с нагрузкой на загрузку 0,5 г ХПК/кг/сут, после второй ступени получают воду с хлорорганическими соединениями - 0,001 мг/л, ХПК - 13 мг/л, азотом аммонийным - 0,0 мг/л.

П р и м е р 4. Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биологическую очистку с нагрузкой на загрузку на первой ступени 4,8 г ХПК/кг/сут, при этом на первой ступени наблюдается торможение процесса, вызванное токсичностью субстрата, на выходе из первой ступени получают воду с хлорорганическими соединениями - 1,0 мг/л, ХПК - 45 мг/л, азотом аммонийным - 8 мг/л; после этого воду подают на вторую ступень с расчетной нагрузкой 0,7 г ХПК/кг/сут. После второй ступени получают воду с содержанием хлорорганических соединений - 0,11 мг/л, ХПК - 33 мг/л, азотом аммонийным - 1,5 мг/л.

П р и м е р 5. Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биологическую очистку с нагрузкой на загрузку на первой ступени 3,2 г ХПК/кг/сут; после первой ступени получают воду с хлорорганическими соединениями 0,2 мг/л, ХПК - 18 мг/л и азотом аммонийным - 7 мг/л; после этого воду подают на вторую ступень с нагрузкой 0,35 г ХПК/кг/сут; после второй ступени получают воду с хлорорганическими соединениями - 0,001 мг/л, ХПК - 9,0 мг/л, азотом аммонийным - 0,0 мг/л.

Данные, свидетельствующие о целесообразности выбранных интервалов, приведены в таблице 1.

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени очистки с 78,9 до 99% за счет проведения процесса биосорбции при нагрузке на загрузку (на обеих стадиях 3,5-4,5 г ХПК/кг/сут и 0,4-0,6 г ХПК/кг/сут соответственно. (56) Патент ФРГ N 3729127, кл. С 02 F 3/34, 1989.

Патент Швейцарии N 656113, кл. С 02 F 3/06, 1986.

Использование: биологическая очистка воды от хлорорганических соединений. Сущность: на первой-анаэробной-ступени очистки и второй - аэробной воду пропускают через загрузку из активированного угля с закрепленными на ней микроорганизмами, при этом количество загрязнений, подаваемое в каждый реактор, поддерживают на уровне не более 4,5 г ХПК и 0,6 г ХПК на 1 кг загрузки в сутки соответсвенно. 1 табл.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, предусматривающий пропуск очищаемой воды через реакторы с загрузкой из активированного угля с закрепленными на нем микроорганизмами активного ила в анаэробном и аэробном режимах, отличающийся тем, что количество загрязнений, подаваемое в каждый реактор с очищаемой водой, поддерживают на уровне не более 4,5 г ХПК на 1 кг загрузки в сутки и 0,6 г ХПК на 1 кг загрузки в сутки соответственно.