СПОСОБ ДООЧИСТКИ БИОЛОГИЧЕСКИ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к способам доочистки биологически очищенных сточных вод (БОСВ) и может быть использовано для глубокой очистки воды от органических и взвешенных веществ.

Известен способ доочистки БОСВ путем их фильтрования через зернистые загрузки [1] Однако этот способ не позволяет удалить коллоидные и растворенные органические загрязнения.

Задача изобретения увеличение продолжительности рабочего цикла без регенерации сорбента при сохранении высокой степени очистки и снижение затрат на осуществление процесса.

Поставленная задача решается тем, что согласно предложенному способу доочистки биологически очищенных сточных вод, включающему фильтрование через серную загрузку с последующей ее регенерацией, после фильтрования стоки обрабатываются иммобилизованными на носителе микроорганизмами активного ила в многосекционном биореакторе с принудительной аэрацией в каждой секции, после этого стоки для увеличения продолжительности рабочего цикла биореактора дополнительно фильтруют через серную загрузку.

Согласно предложенному способу доочистки БОСВ для осуществления иммобилизации микроорганизмов активного ила на носителе, расположенном в каждой секции биореактора, нет необходимости вносить затравку и проводить какую-либо предварительную подготовку микроорганизмов активного ила. Достаточно включить подачу воды на вход в биореактор и вывести процесс на проточный режим, поскольку микроорганизмы активного ила биологических очистных сооружений любого предприятия уже адаптированы к загрязнениям данного производства и, кроме того, активный ил содержит достаточную концентрацию микроорганизмов-деструкторов.

Иммобилизованные на носителях микроорганизмы активного ила осуществляют деструкцию и окисление растворенных органических загрязнений, содержащихся в биологически очищенных сточных водах. Благодаря созданию искусственной трофической цепи, характеризующейся последовательной сменой культур от секции к секции, обеспечивается высокая степень очистки от растворенных органических соединений и продуктов их разложения. Кроме того, за счет иммобилизации в биореакторе происходит снижение концентрации взвешенных веществ в очищаемой воде.

Подача технического воздуха от общего воздуховода отдельно в каждую секцию позволяет регулировать и поддерживать концентрацию растворенного кислорода, необходимую для жизнедеятельности микроорганизмов. Она должна быть не менее 2 мг/л в каждой секции. Такой способ аэрации позволяет также проводить необходимые операции в каждой отдельной секции, не препятствуя протеканию технологического процесса в остальных секциях.

Дополнительное фильтрование через серную загрузку в заявляемом способе применяют в двух случаях:
1) для задержания взвешенных веществ в концентрации 20 мг/л, образующихся за счет частичного отрыва с носителей отработанной биомассы активного ила при длительной работе биореактора (> 1440) и удлинении таким образом рабочего цикла биореактора;
2) после окончания процесса регенерации биореактора для задержания избытка клеток отработанного активного ила.

Проведение процесса доочистки БОСВ по предложенному способу позволяет увеличить продолжительность рабочего цикла второй ступени до 1400-1600 ч при сохранении высокой степени очистки (по взвешенным веществам 96-100% по ХПК 80-87%), тогда как по известному способу фильтрации второй ступени составляет 50-55 ч, затем требуется проведение регенерации адсорбента (активированного угля) сложной и дорогостоящей операции.

При движении сточных вод через серную загрузку происходит поляризация внешней поверхности гранул серы, что в свою очередь изменяет Дзета-потенциал поверхностной мембраны микроорганизмов. Кроме того, при контакте с элементарной серой происходит активация экзо- и эндоферментных систем бактерий, что на фоне сдвига поверхностно-клеточного потенциала способствует интенсификации метаболических реакций, в том числе и тех, посредством которых происходит окисление органики сточных вод. Поэтому предварительное фильтрование БОСВ через серную загрузку приводит к повышению эффективности биохимической стадии доочистки по сравнению с результатами, полученными при фильтровании БОСВ на других загрузках и без него.

Способ осуществляют следующим образом.

Биологически очищенную сточную воду подают из промежуточной емкости на фильтр с серной загрузкой для освобождения от избыточной биомассы активного ила, затем вода поступает в многосекционный биореактор, где происходят иммобилизация микробных клеток активного ила на носителях, деструкция и окисление растворенных органических соединений иммобилизованными на носителях микроорганизмами.

Необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов концентрация растворенного кислорода (не менее 2 мг/л) поддерживается подачей технического воздуха отдельно в каждую секцию от общего воздуховода через вентили.

Регенерацию серной загрузки осуществляют как в известном способе.

При длительной работе биореактора наблюдается вынос значительного количества (> 20 мг/л) взвешенных за счет частичного отрыва с носителей отработанной биомассы активного ила, что делает воду непригодной для использования на технические нужды. В этом случае требуется остановка биореактора на регенерацию. С целью удлинения рабочего цикла биореактора после биохимической очистки осуществляют дополнительное фильтрование на серной загрузке. При этом добавочное время работы лимитируется продолжительностью фильтроцикла серной загрузки. По окончании фильтроцикла биореактор и дополнительный серный фильтр останавливают на регенерацию одновременно.

Регенерацию носителя, расположенного в секциях биореактора, осуществляют следующим образом: полностью прекращается подача воды и воздуха в аппарат. При этом создаются анаэробные условия, происходит отрыв избытка клеток активного ила с носителя, который выносится первыми порциями воды после включения биореактора в работу (через 24 ч) и задерживается на дополнительном серном фильтре. После выхода биореактора на режим дополнительную стадию фильтрования на сере отключают.

Пример 1. Доочистке подвергали БОСВ Оренбургского газоперерабатывающего завода (ОГПЗ). Исследования проводили на опытной установке рабочим объемом 100 л, производительность 700 л/сут.

Подачу биологически очищенных сточных вод осуществляли из аэротенка БОС ОГПЗ на фильтре с серной загрузкой. Затем осветленная вода поступала в трехсекционный биореактор с равномерно расположенным в каждой секции носителем из инертного материала, на котором в проточном режиме происходит иммобилизация микробных клеток активного ила. Подачу воздуха осуществляли от имеющегося на заводе воздуховода отдельно в каждую секцию. С помощью вентилей расход воздуха в секциях регулировали таким образом, чтобы концентрация растворенного кислорода составляли не менее 2 мг/л.

Исследования показали, что оптимальная продолжительность рабочего цикла биореактора 60 сут (1440 ч).

Контроль качества стоков проводили по концентрации взвешенных частиц (ВВ) с растворенных органических веществ, определяемых показателем ХПК.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Широкий диапазон показателей качества объясняется непостоянством состава сточных вод, поступающих на биологические очистные сооружения.

Пример 2. Исследования проводили аналогично примеру 1. Однако время работы биореактора превышало 1440 ч. Это приводило к ухудшению характеристик сточных вод и требовало подключения дополнительной стадии фильтрования на серной загрузке после биореактора.

Результаты исследований представлены в табл. 1. Как видно из табл. 1, предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить продолжительность рабочего цикла второй ступени в 25-30 раз при сохранении высокой степени очистки (по ВВ 96-100% и по ХПК 80-87%).

Предварительное фильтрование БОСВ через серную загрузку приводит к повышению эффективности биохимической стадии доочистки по сравнению с результатами, полученными при фильтровании БОСВ на других загрузках и без него.

В табл. 2 приведены сравнительные результаты эффективности биохимической стадии доочистки после предварительного фильтрования на различных фильтрующих загрузках и без него. Исследования процесса доочистки БОСВ Оренбургского ГПЗ проводили на опытной установке производительностью 700 л/сут. Исходные показатели качества воды во всех случаях: ВВ 40-130 мг/л; ХПК 80-110 мг 0/л.

Таким образом, использование изобретения позволит упростить процесс доочистки БОСВ и снизить затраты на его осуществление за счет исключения второй адсорбционной стадии доочистки, включающей затраты активного угля, а также реагентов и газа на его регенерацию.

Использование: доочистка биологически очищенных сточных вод и может быть применено для глубокой очистки воды от органических и взвешенных веществ. Сущность изобретения: доочистку осуществляют фильтрованием через зернистую загрузку с последующей ее регенерацией, а после фильтрования стоки обрабатывают иммобилизованными на носителе микроорганизмами в многосекционном биореакторе с принудительной аэрацией в каждой секции. Способ обеспечивает повышение эффективности доочистки за счет увеличения продолжительности рабочего цикла без регенерации и снижения затрат на осуществление способа. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ доочистки биологически очищенных сточных вод, включающий фильтрование через серную загрузку с последующей ее регенерацией, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет увеличения продолжительности рабочего цикла без регенерации и снижения затрат на осуществление способа, после фильтрования стоки обрабатывают иммобилизованными на носителе микроорганизмами в многосекционном биореакторе с принудительной аэрацией в каждой секции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения продолжительности работы биореактора, стоки дополнительно фильтруют через серную загрузку.