СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2011 года по МПК C02F3/02 C02F3/12 C02F9/14 C02F103/32 

Изобретение относится к технологии очистки концентрированных сточных вод, в частности, кондитерских предприятий.

Известен способ очистки сточных вод флотацией (см. Патент РФ № 2104963, МПК C02F 1/52, 1998 г.), в котором осуществляется очистка загрязненных сточных вод кондитерских фабрик.

Однако данный способ имеет ряд недостатков: применение коагулянтов незначительно снижает показатель БПК, ограничена производительность при использовании обратноосмотических мембран, значительно усложнен процесс эксплуатации сооружений, повышена энергоемкость процесса очистки и, как следствие, повышены затраты на капиталовложения и эксплуатационные расходы. Установлено, что органические примеси, содержащиеся в концентрированных сточных водах, возможно удалять с использованием обратноосмотических мембран с диаметром пор не более 10-15·10^-10 м. В настоящее время органическое загрязнение сточных вод, в частности в кондитерском производстве, настолько велико, что особое внимание уделяется высокоэффективным способам очистки сточных вод в условиях экстремальных нагрузок на систему очистки.

Наиболее близкой, по сути, является технология одноступенной биологической очистки сточных вод в аэротенке (см. Патент РФ №2060965, МПК C02F 3/02, 1996 г.), включающая аэрацию сточных вод с активным илом в аэротенке, последующим отделением или отстаиванием в первой ступени вторичного отстойника в течение 40-45 мин с возвратом циркуляционного активного ила из нее в аэротенк, осветление очищенной воды от взвеси отстаиванием во второй ступени вторичного отстойника в течение 75-80 мин с удалением из нее избыточного активного ила на обработку и ликвидацию.

Анализ данного метода показывает, что он является достаточно эффективным применительно только к сточным водам, показатели качества которых не превышают: БПК_полн=250 мг/л, взвешенные вещества 150 мг/л. Однако использование такого метода очистки применительно к концентрированным сточным водам с показателями БПК более 600 мг O₂/л и ХПК более 1300 мг O₂/л, взвешенные вещества 1500 мг/л кондитерских предприятий, ожидаемого эффекта очистки не даст.

Техническая задача - создание эффективного способа биологической очистки сточных вод с использованием двухступенчатой аэробной схемы.

Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод, а также значительное снижение количества органических загрязнений, поступающих в поверхностные водные объекты со сточными водами пищевой промышленности.

Он достигается тем, что сточную воду, содержащую большое количество органических загрязнений, подвергают первичному отстаиванию для удаления взвешенных веществ, подают в аэротенк I ступени, где ее аэрируют в течение 1,076 суток и поддерживают дозу активного ила 3,4 г/л; затем подают в отстойник для удаления части активного ила. Далее воду подают в аэротенк II ступени, где ее аэрируют в течение 0,58 суток и поддерживают дозу активного ила 2,04 г/л; затем воду подают в отстойник для удаления активного ила.

Пример 1 конкретного осуществления способа.

Сточные воды кондитерской фабрики подавали на модельную установку двухступенчатой биологической очистки с предварительным отстаиванием. Экспериментальная установка состояла из моделей аэротенков с пневматической аэрацией объемом до 10 л и моделей илоотделителей в виде вертикальных отстойников. Дополнительная аэрация сточных вод способствовала не только окислению сточных вод, но и их биологической очистке, так как в результате этого интенсифицируется жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, разлагающих органические соединения.

Подача воды и циркуляция активного ила в системе осуществлялась при помощи многоканального насоса-дозатора. Модель установки представляла собой технологическую схему двухступенчатой очистки сточных вод. Каждая ступень имела свой илоотделитель, поэтому на всех ступенях, работавших в проточных условиях, формировался свой биоценоз микроорганизмов активного ила, наиболее приспособленный к поступающим загрязнениям и использующий для своей жизнедеятельности многокомпонентный субстрат. Это существенно интенсифицировало процесс биологической очистки. Видовой состав микроорганизмов активного ила определялся качественным и количественным составом органических загрязнений сточных вод.

Процесс очистки сточных вод контролировался по БПК₅ исходной и очищенной воды, дозе ила, зольности ила, концентрации растворенного кислорода, иловому индексу. Рассматриваемые параметры определялись по стандартным методикам.

Качество исходного стока имело следующие показатели: БПК 600 мг/л, ХПК 1300 мг/л, взвешенные вещества 1400 мг/л.

Рассматриваемый вариант очистки характеризовался следующими особенностями: объемы первой и второй ступеней очистки составляли соответственно 8,0 и 10,0 л, время аэрации 0,73 суток и 1,15 суток, концентрация активного ила в аэротенках поддерживалась в среднем 3,6 г/л и 2,2 г/л. Расход сточных вод на модельной установке оставался постоянным и составлял 0,012 м³/сут.

Указанный режим очистки позволил достичь следующих результатов. После первой ступени биологической очистки БПК сточных вод снизилось на 66%, ХПК на 73%. На выходе основные показатели БПК и ХПК имели значения 36 мг О₂/л и 48 мг О₂/л соответственно. Другие показатели качества сточных вод, такие как азотистые соединения, не превышали предельно допустимых значений.

Полученные данные свидетельствовали о возможности сброса стока в городскую канализацию для последующей доочистки и сброса в водный объект.

Пример 2

Сточные воды кондитерской фабрики поступали в модельную установку двухступенчатой биологической очистки с предварительным отстаиванием. Экспериментальная установка состояла из моделей аэротенков с пневматической аэрацией объемом до 10 л и моделей илоотделителей в виде вертикальных отстойников. Дополнительная аэрация сточных вод способствовала не только окислению сточных вод, но и их биологической очистке, так как в результате этого интенсифицируется жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, разлагающих органические соединения.

Подача воды и циркуляция активного ила в системе осуществлялась при помощи многоканального насоса-дозатора. Модель установки представляла собой технологическую схему двухступенчатой очистки сточных вод. Каждая ступень имела свой илоотделитель, поэтому на всех ступенях, работавших в проточных условиях, формировался свой биоценоз микроорганизмов активного ила, наиболее приспособленный к поступающим загрязнениям и использующий для своей жизнедеятельности многокомпонентный субстрат. Это существенно интенсифицировало процесс биологической очистки. Видовой состав микроорганизмов активного ила определялся качественным и количественным составом органических загрязнений сточных вод.

Процесс очистки сточных вод контролировался по БПК₅ исходной и очищенной воды, дозе ила, зольности ила, концентрации растворенного кислорода, иловому индексу. Рассматриваемые параметры определялись по стандартным методикам.

Качество исходного стока имело следующие показатели: БПК 600 мг/л, ХПК 1300 мг/л, взвешенные вещества 1400 мг/л.

Рассматриваемый вариант очистки характеризовался следующими особенностями. Объемы первой и второй ступеней очистки составляли соответственно 12,4 и 8,8 л, время аэрации 1,076 суток и 0,58 суток, концентрация активного ила в аэротенках поддерживалась в среднем 3,4 г/л и 2,04 г/л. Расход сточных вод на модельной установке оставался постоянным и составлял 0,012 м³/сут.

Указанный режим очистки позволил достичь следующих результатов. После первой ступени биологической очистки БПК сточных вод снизилось на 92%, ХПК на 84%. На выходе основные показатели БПК и ХПК имели значения 17 мг O₂/л и 22 мг O₂/л соответственно. Другие показатели качества сточных вод, такие как азотистые соединения, не превышали предельно допустимых значений.

Полученные данные свидетельствовали о возможности сброса стока в водный объект без последующей доочистки.

Известно, что процессы биологической очистки концентрированных сточных вод пищевых предприятий наиболее достоверно описываются уравнениями ферментативных реакций. Полученные экспериментальные данные позволили проанализировать процесс двухступенчатой биологической очистки сточных вод кондитерских предприятий в условиях отсутствия лимитирования процесса кислородом.

Для рассмотренных примеров были рассчитаны константы уравнений ферментативных реакций. Расчет констант производился на основании анализа данных двух схем очистки. Полученные константы ρ_m, K_L, φ составляют 357, 130, 1,6 для первой ступени и 90, 6,5, 6,2 для второй ступени соответственно.

Полученные значения позволяют оптимизировать процесс очистки сточных вод данного производства. В процессе исследований выявлены оптимальные режимы очистки, а именно: время пребывания сточных вод на первой и второй ступени, составляющее 27,98 часа и 18,72 часа соответственно. Просчитаны объемы сооружений для реализации схемы.

Анализ полученных экспериментальным путем показателей и рассчитанные оптимизационные параметры процесса очистки показывают, что двухступенчатая очистка концентрированных сточных вод является наиболее простым и менее капиталоемким способом биологической очистки сточных вод кондитерских предприятий, содержащих большое количество органических загрязнений.

Изобретение относится к области очистки концентрированных сточных вод, в частности сточных вод предприятий кондитерской промышленности. Сточную воду, содержащую большое количество органических загрязнений, подвергают первичному отстаиванию для удаления взвешенных веществ. Затем очищаемую воду подают в аэротенк I ступени, где ее аэрируют в течение 1,076 суток, поддерживая дозу активного ила в количестве 3,4 г/л. В отстойнике удаляют часть активного ила. Далее очищаемую воду подают в аэротенк II ступени, где ее аэрируют в течение 0,58 суток, поддерживая дозу активного ила 2,04 г/л. Перед сбросом в водный объект очищенный сток подают в отстойник для удаления активного ила. Изобретение повышает эффективность очистки сточных вод.

Способ очистки сточных вод, включающий механическую очистку сточных вод с последующей биологической очисткой в аэротенке, отличающийся тем, что сточную воду, содержащую большое количество органических загрязнений, подвергают первичному отстаиванию для удаления взвешенных веществ, очищают в аэротенке I ступени, где сточную воду аэрируют в течение 1,076 суток и при этом поддерживают дозу активного ила в количестве 3,4 г/л; затем подают сточную воду в отстойник, где удаляют часть активного ила, затем сточную воду аналогично очищают в аэротенке II ступени, где сточную воду аэрируют в течение 0,58 суток и поддерживают дозу активного ила 2,04 г/л, после чего сточную воду подают в отстойник для удаления активного ила.