СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНОЙ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/463 

Изобретение относится к очистке и обеззараживанию сточных вод и может быть использовано для коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.

Коммунально-бытовые и сельскохозяйственные сточные воды содержат наряду с эфирорастворимыми загрязняющими веществами (нефтепродукты, жиры, СПАВ) еще ряд тяжелых металлов, причем их количество значительно меньше, чем в промышленных сточных водах. Известно, что очистка от малых количеств примесей весьма затруднена.

Известен способ очистки и обеззараживания сточных вод путем двухстадийной электрофлотации в присутствии ионов хлора, причем перед электрофлотацией сточные воды обрабатывают известью [1] Степень очистки от бактерий высока и составляет по коли-индексу 100% (100 ед/л) и по сапрофитным микроорганизмам 93,3% (1,5*10³ ед/л).

Недостатком этого способа является необходимость введения ионов хлора и недостаточно высокая степень очистки от органических веществ (по ХПК) 30,6% и сапрофитной микрофлоры (95,3% 1,5*10³ ед/л). Кроме того, способ характеризуется высоким потреблением электроэнергии и потому не экономичен для очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.

Наиболее близким к заявляемому является способ очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод путем двухстадийной обработки электрохимическими методами. Причем первую стадию осуществляют в электролизере типа электрокоагулятора с растворимым железным анодом, а вторую стадию в электролизере с нерастворимыми анодами из титана, вольфрама, молибдена, в котором подаваемый постоянный ток имеет потенциал, равный дзета-потенциалу бактериальных клеток. Осадки, образующиеся в обоих электролизерах, направляют на обеззараживание [2] Cтепень очистки от органических веществ составляет 79,4% от ионов тяжелых металлов (по железу) - 22,4% общее микробное число после очистки 2,2*10³ ед/л, коли индекс 111 ед/л.

Недостатком этого способа является недостаточно высокая степень очистки практически по всем показателям, значительный расход коагулянтов, дорогостоящих электродов и электроэнергии. Кроме того, использование коагулянтов влечет за собой образование больших количеств осадков, которые необходимо дополнительно отправлять на обеззараживание.

Задачей предлагаемого способа очистки и обеззараживания является увеличение глубины очистки и обеззараживания при наличии в сточных водах тяжелых металлов без высокого расхода электроэнергии, без применения ионов хлора, вредно действующих на организм человека, который можно было бы внедрить для очистки коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.

Задача решается тем, что очистку и обеззараживание от органических веществ и тяжелых металлов и обеззараживание коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод с использованием метода гальванокоагуляции, осуществляют в две стадии, причем на первой стадии очистки процесс осуществляют при рН 4,0-4,5, после чего рН раствора доводят до 8,5-9,5, осадок отделяют и проводят вторую стадию гальванокоагуляции.

Технический результат состоит в том, что достигается высокая степень очистки от бактериальных клеток 100% органических веществ (по ХПК) 93-98% и тяжелых металлов 99,8-100%
Проведение первой стадии гальванокоагуляции при рН 4,0-4,5 необходимо для дестабилизации коллоидного состояния сточной воды, обусловленного наличием СПАВ, белков, которые прочно удерживают в состоянии эмульсии жиры, нефтепродукты, бактериальные клетки и ионы тяжелых металлов. Кроме того, кислая реакция среды облегчает связывание бактериальных клеток с продуктами гидролиза соединений тяжелых металлов, находящихся в сточной воде. В процессе контакта подкисленной воды с гальванопарой (например, Fe-C, работающей в кислой среде, происходит электрохимическое окисление органических веществ и бактериальных клеток, а также образование нерастворимых ферритов ряда тяжелых металлов (например, медь), связанных с бактериальными клетками.

После 1-ой стадии гальванокоагуляции необходимо резкое изменение рН среды до 8,5-9,5 для перевода в нерастворимое состояние окисленных и гидролизованных органических примесей, после чего дают осадку осесть (10-15 минут) и сточную воду, содержащую часть органических соединений, комплексы тяжелых металлов (Ni, Zn) c бактериальными клетками, анионы PO^3-, вводят в контакт с гальванопарой, работающей в щелочной среде (например Al-C). Здесь образуются нерастворимые алюмосульфаты, на развитой поверхности которых сорбируются оставшиеся примеси.

Для подтверждения достижения технического результата приводим пример осуществления способа.

Пример 1.

Для очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод 1 л раствора состава, мг/л: взвешенные вещества 835, ХПК-140, эфирорастворимые 30, СПАВ 20, медь 1,2, цинк 1,0, никель 2,3, железо 0,6, сульфат -анион 100, фосфат-анион 40, общее микробное число - 6*10⁶ ед/л, коли-индекс 1100 ед/л, с рН=4,5 подавали на гальванокоагуляцию с использованием гальванопары, например, Fe-C и процесс вели 4 минуты. Далее раствор подщелачивали до рН 9,5, отделяли выпавший осадок, а раствор состава мг/л: взвешенные вещества 25. ХПК 50, эфирорастворимые 7, СПАВ 8, медь 0,1, железо 1,0, сульфат-анион 50, фосфат-анион 15, общее микробное число 140 ед/л, коли-индекс 620 ед/л, направляли на вторую стадию гальванокоагуляции с использованием гальванопары, например Al-C и процесс вели в течение 4 минут, отделяли осадок. Состав раствора после 2-ой стадии очистки и отделения осадка, мг/л: взвешенные вещества 6, ХПК 9,4, эфирорастворимые 0,02, СПАВ 0,5, медь н/о, цинк н/о, никель н/о, железо н/о, сульфат-анион 40, фосфат-анион 8,0, общее микробное число 3,0 ед/л, коли-индекс 5 ед/л. Степень очистки от органических веществ составляет (по ХПК) 93,3% от ионов тяжелых металлов 99,9% от бактериальных клеток 100%
В таблице приведены другие примеры, подтверждающие достижение технического результата.

Изобретение относится к способам очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод, содержащих органические вещества, тяжелые металлы, бактериальные клетки. Сточные воды подвергают двухстадийной обработке гальванокоагуляцией, на первую стадию подают воду с pH 4,0-4,5, после отделения осадка воду подщелачивают до pH 8,5-9,5, а после второй стадии гальванокоагуляции отделяют осадок, при этом на разных стадиях гальванокоагуляции используют гальванические пары разного состава. 1 табл.

1 Способ очистки и обеззараживания сточной воды, включающий двухстадийную электрохимическую обработку с отделением осадка после каждой стадии, отличающийся тем, что обработку ведут гальванокоагуляцией, на первую стадию подают воду с pH 4,0 4,5, а перед отделением осадка после первой стадии воду подщелачивают до pH 8,5 9,5, причем на разных стадиях гальванокоагуляции используют гальванические пары разного состава.