СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА Российский патент 1994 года по МПК C02F3/28 

Изобретение относится к области обработки воды и может быть использовано в химической промышленности и коммунальном хозяйстве при очистке сточных вод, содержащих ионы цинка и трудноокисляемые органические соединения.

Известен способ биохимической очистки сточных вод от ионов цинка. Очистку осуществляют в анаэробных условиях в реакторах с загрузкой. Способ позволяет полностью очистить воду от ионов цинка, однако скорость процесса очистки невысока, кроме того она не обеспечивает очистки от трудноокисляемых органических соединений, например, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), до нормативов, допускающих сброс очищенных сточных вод в поверхностные водоемы.

Цель изобретения - повышение скорости процесса очистки и обеспечение удаления из воды трудноокисляемых органических соединений. По сравнению с прототипом, в котором сточные воды, содержащие ионы Zn²⁺ в количестве 4,5-5,0 мг/л, очищают со скоростью 0,200-0,225 мг/л ˙ч, в предложенном способе - 0,56-0,6 мг/л ˙ч.

Использование предложенного способа позволяет в 2,7-2,8 раза повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить удаление из воды трудноокисляемых органических соединений до нормативов, допускающих сброс очищенных вод в поверхностные водоемы.

Для осуществления способа сточные воды, содержащие ионы цинка и органические соединения, фильтруют нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой содержит порошкообразный активный уголь (ПАУ) из расчета 150-200 г угля на 1м³ всей загрузки фильтрата.

Фильтрацию очищаемой воды осуществляют при величине нагрузки по воде 2,5-3,5 м³/м³ загрузки в сутки.

Верхние слои загрузки, содержащие ПАУ, находятся в удовлетворительных кислородных условиях. Микроорганизмы иммобилизуются тонким слоем на поверхности частичек ПАУ, образуя вторичную биопленку, на которой происходит биосорбция трудноокисляемых органических соединений, а также адсорбция внеклеточных ферментов и кислорода, повышающих степень окисления плохо адсорбирующихся веществ и продуктов метаболизма. Взаимодействие вторичной биопленки и ПАУ обеспечивает синергизм процессов биосорбции и биоокисления.

Таким образом наличие в верхних слоях биофильтра ПАУ повышает биоактивность микроорганизмов. Высокая площадь поверхности ПАУ позволяет при одновременной регенерации угля продолжать процессы биосорбции и окисления трудноокисляемых органических веществ и пробочных продуктов метаболизма. За счет дополнительной сорбции кислорода на частицах ПАУ в верхних слоях биофильтра в аэробных условиях происходит глубокая очистка сточных вод от трудноокисляемых органических веществ с доведением их остаточного количества до норм ПДК.

В нижних слоях биофильтрата протекают анаэробные процессы сульфатредукции. Продуктом метаболизма сульфатредукторов родов Desulfovibrio, Desulfotomaculum и др. является сероводород. При рН более 7,2 сероводород присутствует в среде в виде гидросульфидов, которые реагируют с ионами цинка, образуя нерастворимый сульфид металла, выносимый потоком воды из загрузки биофильтра вместе с отмершей биопленкой и осаждаемый в отстойниках. После отстаивания и последующей фильтрации цинк в очищенной воде отсутствует. Избыточная биопленка содержит сульфид металла и поэтому ее дополнительная обработка не требуется.

Нанесение ПАУ в количестве, меньшем 150 г/м³ загрузки, не обеспечивает глубокого удаления из воды трудноокисляемых органических соединений.

Внесение ПАУ свыше 200 г/м³ приводит к снижению скорости процесса очистки за счет увеличения плотности загрузки фильтра.

Фильтрация при величине нагрузки по воде менее 2,5 м³/м³ снижает скорость процесса очистки за счет заиливания фильтров.

При возрастании величины нагрузки более 3,5 м³/м³ скорость процесса очистки снижается при снижении качества очистки воды по трудноокисляемым органическим соединениям и цинку.

П р и м е р. Очистке подвергают сточные воды завода химического волокна, имеющие следующие характеристики, мг/л: Zn²⁺ 4-5; ХПК 400-600; СПАВ 26-30; БПК_п 280-350; SO₄^2- 6-7; NH₄⁺ = 15-25.

По условиям сброса в рыбохозяйственные водоемы концентрация загрязнений не должна превышать соответствующих норм ПДК, мг/л: Zn²⁺ 0,01; СПАВ 0,1; БПК_п 3; NH₄⁺ 0,5.

Сточные воды с расходом 25000 м³/сут пропускают через неаэрируемый биофильтр с зернистой загрузкой с крупностью гранул 20-30 мм. Высота загрузки 2 м.

Необходимый объем фильтрующей загрузки при нагрузке по воде 3 м³/м³ в сутки составляет:
V_загр. = 25000 :3 = 8333 м³ .

Количество ПАУ для нанесения на верхние слои биофильтра при удельной посадке 200 г ПАУ/м³ загрузки составляет:
8333 x 0,2 x 10^-3 = 1,67
Повторное нанесение ПАУ осуществляют через 3 месяца. Таким образом потребность в ПАУ составляет около 7 т/год.

Воду после биофильтра отстаивают и фильтруют через кварцевый фильтр.

В таблице представлены данные по эффективности очистки воды завода химического волокна.

Использование: в химической промышленности и коммунальном хозяйстве и позволяет повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить удаление из воды трудноокисляемых органических соединений. Сущность изобретения: воду фильтруют нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой высотой 25 - 50 см содержит порошкообразный активный уголь из расчета 150 - 200 г угля на 1 м³ всей загрузки фильтра. Фильтрацию осуществляют при величине нагрузки по воде 2,5-3,5 м³ на 1 м³ загрузки в сутки. Способ позволяет в 2,7 - 2,8 раза повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить качество очищенной воды в соответствии с нормативами, допускающими сброс очищенных вод в поверхностные водоемы. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА, включающий обработку микроорганизмами в анаэробных условиях с последующим отстаиванием очищенной воды, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем фильтрации воды нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой содержит порошкообразный активный уголь из расчета 150 - 200 г угля на 1 м загрузки биофильтра. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют при величине нагрузки 2,5 - 3,5 м воды на 1 м загрузки в сутки.