СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК C02F3/30 

Изобретение относится к способам биологической очистки высококонцентрированных сточных вод от фенолов, роданидов, аммонийного азота и других соединений азота и может быть использовано в коксохимической, химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Известен способ биологической очистки высококонцентрированных сточных вод от фенолов, роданидов и аммонийного азота путем обработки сточных вод в однокамерном или многокамерном аэротенке сжатым воздухом и смешанным бактериальным илом, содержащим группы нитрифицирующих, фенол- и роданразрушающих бактерий. Способ включает рециркуляцию иловой смеси с коэффициентом рециркуляции 1,4-2,5 /1/. К недостаткам способа относятся
1) низкий эффект очистки от аммонийного азота - 49,3-89,7%, остаточное содержание которого в сточной воде составляет не менее 64 мг/л;
2) перевод аммонийного азота, содержащегося в сточных водах, в не менее вредный продукт - нитриты или нитраты, очистка от которых (денитрификация) в способе не предусмотрена (в бактериальный ил не введены денитрифицирующие бактерии);
3) высокие энергетические затраты на рециркуляцию сточной воды в связи с установкой специальных рециркуляционных насосов.

Также известен способ биологической очистки сточных вод от соединений азота путем аэрации с активным илом при rH₂ (степень аэробности), равной 18-25, и возрасте активного ила 12-47 суток /2/.

При предложенных параметрах процесса очистки стало возможным в аэробных условиях осуществлять одновременное протекание нитрификации - окисления аммонийного азота до нитритов и/или нитратов и денитрификации - восстановления нитритов и/или нитратов до газообразного азота и тем самым исключить выделение денитрификации в специальную стадию.

Недостатками известного способа являются
1) низкий эффект очистки сточных вод от аммонийного азота (остаточное содержание аммонийного азота в сточной воде составляет 140 мг/л при содержании в исходной сточной воде 700 мг/л);
2) периодичность процесса, обусловленная статическими условиями ведения процесса вследствие необходимости поддержания rH₂ иловой смеси равной 18-25.

При проведении процесса очистки сточных вод в соответствии с указанным способом увеличить эффективность очистки не представляется возможным вследствие накопления токсичных продуктов жизнедеятельности бактерий;
3) ограничение области его использования из-за непригодности для очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих такие токсичные примеси, как фенолы, роданиды и др. аналогичные им соединения, в связи с ингибированием ими процесса нитрификации;
4) сложность управления периодическим процессом очистки в условиях непрерывного поступления на очистку большого объема сточных вод.

Известен способ биологической очистки высококонцентрированных сточных вод от соединений азота, фенолов и роданидов обработкой бактериальным илом, содержащим группы нитрифицирующих, денитрифицирующих, фенол- и роданразрушающих бактерий в аэротенке, состоящем из чередующихся аэробных и анаэробных камер, при pH среды не менее 7,0 с рециркуляцией иловой смеси. Согласно этому способу одна часть очищаемой сточной воды поступает в анаэробные камеры, а другая - в аэробные камеры. Иловая смесь, то есть смесь воды и бактериального ила, подвергается принудительной рециркуляции между камерами.

В аэробных камерах, где сточная вода непрерывно аэрируется воздухом, происходит разрушение фенолов, цианидов, роданидов, а также аммонийного азота, который окисляется при этом с образованием нитритов и/или нитратов. В свою очередь в анаэробных камерах (бескислородных), куда поступает вода из аэробных камер, происходит денитрификация образовавшихся в аэробных камерах нитритов и/или нитратов с использованием в качестве источника углерода для бактерий-денитрификаторов фенолов и роданидов исходной сточной воды, подаваемой в эти анаэробные камеры (прототип) /3/.

Недостатками данного способа являются
1) низкая эффективность очистки от соединений азота (содержание в сточной воде после ее очистки аммонийного азота 52-65 мг/л, нитратов 41-105 мг/л при содержании в исходной сточной воде аммонийного азота 530-650 мг/л);
2) сложность технологической схемы очистки, обусловленная проведением процесса очистки в две самостоятельные стадии - нитрификации и денитрификации, протекающие параллельно в разных камерах аэротенка; нитрификация - в аэробных камерах, денитрификация - в анаэробных, и вследствие этого необходимость обеспечения прохождения всего объема сточной воды и через аэробную и через анаэробную камеры путем принудительной циркуляции сточной воды;
3) высокие затраты энергии на эксплуатацию установки, связанные с работой насосов, обеспечивающих высокую кратность рециркуляции сточных вод по камерам, необходимость установки специального перемешивающего устройства в анаэробных камерах для поддерживания активного ила во взвешенном состоянии.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Задача решается за счет того, что в способе биологической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих аммонийный азот, включающем обработку в аэротенке бактериальным илом на основе нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, и аэрирование при pH среды не менее 7,0, с возвратом бактериального ила обратно в цикл, сточную воду пропускают через аэротенк со скоростью, обеспечивающей удельную нагрузку по аммонийному азоту 0,03-0,4 кг на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки, причем при пропускании через аэротенк сточную воду непрерывно аэрируют во всем полезном объеме аэротенка.

Пропускание через аэротенк сточной воды со скоростью, обеспечивающей удельную нагрузку по аммонийному азоту 0,03-0,4 кг на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки при непрерывном аэрировании сточной воды во всем полезном объеме аэротенка дает максимальный эффект параллельного протекания процессов нитрификации и денитрификации. Анаэробные условия для протекания процесса денитрификации нитритных и/или нитратных ионов достигаются за счет максимального непрерывного потребления (удаления из воды) кислорода воздуха, подаваемого на аэрацию, аэробными бактериаями-нитрификаторами. Данный способ позволяет отказаться от необходимости разделения аэротенка на аэробные и анаэробные камеры и тем самым повысить эффективность очистки сточных вод, поскольку в анаэробных зонах процесс нитрификации не идет (не возможен). Снижение удельной нагрузки до уровня менее 0,03 кг аммонийного азота в сутки на 1 м³ полезного объема аэротенка приводит к ухудшению условий для жизнедеятельности анаэробных бактерий-денитрификаторов вследствие появления в сточной воле избыточного кислорода воздуха. В связи с этим в сточной воде начинают накапливаться нитриты и/или нитраты. Увеличение удельной нагрузки выше 0,4 кг на 1 м³ аэротенка в сутки приводит к повышению остаточного содержания аммонийного азота в сточной воде.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Сточную воду коксохимического производства с содержанием 60 мг/л аммонийного азота, 500 мг/л фенолов и 350 мг/л роданидов непрерывно с удельной нагрузкой 0,03 кг аммонийного азота на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки подают в аэротенк биологической очистки, куда предварительно загружают бактериальный ил, содержащий комплекс нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов наряду с фенол- и роданразрушающими микроорганизмами и подвергают непрерывному аэрированию сжатым воздухом с поддерживанием pH сточной воды дозированием щелочного реагента 7,0. Очищенная сточная вода с содержанием аммонийного азота 0-5 мг/л, нитратов 0-5 мг/л, нитридов 0-5 мг/л, фенолов 0,1 мг/л, роданидов 0,05 мг/л непрерывно выводится из аэротенка и поступает в отстойник, где отстаивается от взвешенного в ней бактериального ила. После отстоя ил возвращается обратно в аэротенк рециркуляционным насосом с коэффициентом рециркуляции по сточной воде, равным 0,3. Очищенная вода выводится из отстойника и используется на нужды предприятия.

Пример 2.

Сточную воду коксохимического производства с содержанием 400 мг/л аммонийного азота, 500 мг/л фенолов и 350 мг/л роданидов с удельной нагрузкой 0,15 кг аммонийного азота на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки непрерывно подают в аэротенк биологической очистки, куда предварительно загружен бактериальный ил, содержащий комплекс нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов наряду с фенол- и роданразрушающими микроорганизмами и подвергают непрерывному аэрированию сжатым воздухом с поддерживанием pH сточной воды дозированием щелочного реагента не ниже 7,0. Очищенная сточная вода с содержанием аммонийного азота 5-10 мг/л, нитритов и нитратов 0-5 мг/л, фенолов 0,1-0,2 мг/л и роданидов 0,05 мг/л непрерывно выводится из аэротенка и поступает в отстойник, где отстаивается от ила и выводится из цикла. Ил возвращается обратно в аэротенк для очистки сточной воды рециркуляционным насосом с коэффициентом рециркуляции по сточной воде, равным 0,3.

Пример 3.

Сточную воду коксохимического производства с содержанием 800 мг/л аммонийного азота, 500 мг/л фенолов и 500 мг/л роданидов непрерывно с удельной нагрузкой 0,4 кг аммонийного азота на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки подают в аэротенк биологической очистки, куда предварительно загружают бактериальный ил, содержащий комплекс нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов наряду с фенол- и роданразрушающими микроорганизмами и подвергают непрерывному аэрированию сжатым воздухом с поддерживанием pH сточной воды дозированием щелочного реагента не ниже 7,0. Очищенная сточная вода с содержанием аммонийного азота 10-20 мг/л, нитритов и нитратов 5-10 мг/л, фенолов 0,1-0,2 мг/л и роданидов 0-0,5 мг/л непрерывно поступает в отстойник, где отстаивается от активного ила. Отстоявшийся активный ил непрерывно возвращается рециркуляционным насосом с коэффициентом рециркуляции 0,3 в аэротенки установки биологической очистки.

Очищенная сточная вода выводится из цикла и может быть использована на нужды предприятия.

Осуществление предлагаемого способа очистки позволит
1) снизить содержание в сточной воде аммонийного азота до 0-5 мг/л, нитритов и нитратов до 0-5 мг/л, фенолов до 0,1 мг/л и роданидов до 0,05 мг/л без увеличения времени обработки (в известном способе содержание в сточной воде после очистки аммонийного азота 52-65 мг/л, нитритов 41-105 мг/л при одном и том же содержании этих примесей в неочищенных сточных водах);
2) провести процесс очистки в однокамерном аэротенке, что дает возможность упростить технологическую схему за счет исключения из аэротенков анаэробных зон (камер);
3) снизить энергозатраты на рециркуляцию сточных вод из аэробных в анаэробные зоны и затраты на установку рециркуляционных насосов (за счет снижения коэффициента рециркуляции бактериального ила с 1,5 до 0,3);
4) осуществлять внедрение технологии очистки сточных вод от аммонийного азота на существующем объеме сооружений биологической очистки практически без их реконструкции.

Проведение процессов денитрификации и нитрификации в одной аэробной камере при увеличении эффективности очистки позволяет упростить и удешевить процесс очистки за счет использования для очистки сточных вод существующих сооружений биологической очистки практически без их переоборудования или тем более строительства новых сооружений. Благодаря совмещению процессов нитрификации и денитрификации в одной зоне (зоне аэрации) высвобождается объем сооружений, предназначенный для ведения процесса денитрификации. Этот объем сооружений представляется возможным использовать для повышения глубины очистки сточных вод, вследствие чего повышается эффективность их очистки от загрязнений КХП.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1673533, МКИ C 02 F 3/02, 1989.

2. А.с. СССР N 1169947, МКИ C 02 F 3/30, 1983.

3. Пат. СССР N 1799366, МКИ C 02 F 3/30, 1991.

Способ предназначен для биологической очистки высококонцентрированных сточных вод (СВ), содержащих аммонийный азот. СВ обрабатывают в аэротенке бактериальным илом на основе нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий при рН среды не менее 7,0 с возвратом бактериального ила обратно в цикл. СВ пропускают через аэротенк со скоростью, обеспечивающей удельную нагрузку по аммонийному азоту 0,03-0,4 кг на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки при непрерывном аэрировании воды во всем объеме аэротенка. Изобретение позволяет повысить глубину очистки сточных вод от соединений азота, упростить технологическую схему за счет проведения очистки в однокамерном аэротенке и снизить энергозатраты.

Способ биологической очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих аммонийный азот, включающий обработку в аэротенке бактериальным илом на основе нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий и аэрирование при pH среды не менее 7,0 с возвратом бактериального ила обратно в цикл, отличающийся тем, что сточную воду пропускают через аэротенк со скоростью, обеспечивающей удельную нагрузку по аммонийному азоту 0,03 - 0,4 кг на 1 м³ полезного объема аэротенка в сутки, причем при пропускании через аэротенк всю сточную воду непрерывно аэрируют во всем объеме аэротенка.