ПРИМЕНЕНИЕ ШЛАМА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ НА ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ТЭС, В КАЧЕСТВЕ СОРБЕНТА ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2012 года по МПК C02F3/00 C02F1/28 B01J20/24 

Изобретение относится к области производства новых сорбентов и может быть использовано при очистке сточных вод химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности.

Известен способ биологической очистки сточных вод от органических загрязнений по патенту РФ №2023685, C02F 3/34, 1994, в котором сточные воды подвергают очистке в аэротенке в присутствии микроорганизмов активного ила, иммобилизованных на плоскостной загрузке из материала, содержащего 83-86 мас.% термопластичного полимера и 14-17 мас.% порошкообразного активированного угля. Указанный способ используется в качестве прототипа изобретения.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности биологической очистки сточных вод, а также расширение номенклатуры сорбентов при их очистке.

Технический результат достигается за счет применения шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций (ТЭС), в количестве от 300 до 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод в качестве сорбента при биологической очистке сточных вод промышленных предприятий.

Химический состав шлама осветлителей тепловых электрических станций (ТЭС) - это продукты известкования и коагуляции:

СаСО₃+MgO+Mg(OH)₂+Fе(ОН)₃+SiO₂+Аl(ОН)₃

Сорбционные свойства шлама осветлителей ТЭС объясняются наличием сильнополярных функциональных групп гуминовых веществ природной воды. Проведен анализ шлама методом газовой хромато-масс-спектроскопии с электронной ионизацией на масс-спектрометре DFS производства «Thermo Fisher Sci. Co», который выявил типовой набор функциональных групп гуминовых веществ: ОН, NH, СН₃, СН₂, ароматических С=С - связей, С-О - карбоксильных и ОН - спиртовых групп.

При добавлении шлама в количестве от 300 до 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод на его поверхности образуется биопленка из микроорганизмов активного ила, которая ускоряет процессы окисления органических примесей и разложения высокомолекулярных соединений. На поверхности шлама начинают происходить конкурирующие процессы окисления и сорбции. В процессе очистки биопленка из микроорганизмов активного ила отмирает и выносится во вторичный отстойник сточными водами, поэтому регенерации шлама не требуется.

Снижение концентрации дозируемого шлама ниже 300 мг/дм³ от общего объема сточных вод не имеет смысла, так как снижается эффективность очистки сточных вод. Верхний предел концентрации шлама, равный 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод, выбран из условия предельно допустимых концентраций для сброса сточных вод в водоем по общей жесткости, которая увеличивается прямо пропорционально вносимой концентрации шлама. При введении шлама в пределах от 300 до 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод происходит интенсификация процесса биологической очистки.

Пример

Очистке подвергалит сточные воды завода синтетического каучука, поступающие с производства каучука и латекса, которые содержали различные органические примеси, в частности фосфаты - 25 мг/дм³, аммонийный азот - 60 мг/дм³, биологическая потребность в кислороде (БПК) составляла 110 мг O₂ /дм³, концентрация взвешенных веществ - 110 мг /дм³.

Очистку сточных вод осуществляли при комнатной температуре и атмосферном давлении на модельной установке, воспроизводящей работу аэротенков и вторичных отстойников. Общий объем установки составлял 10 дм³. Концентрация активного ила поддерживалась на том же уровне, что и в производственных аппаратах биологической очистки и равнялась 1,5-2 г/дм³. В ходе эксперимента в аппарат дозируется шлам в количестве от 300 до 900 мг/ дм³ от общего объема сточных вод.

На фиг.1 представлена зависимость изменения концентрации фосфатов от введенной дозы шлама; на фиг.2 представлена зависимость изменения концентрации аммонийного азота от введенной дозы шлама; на фиг.3 представлена зависимость изменения значения БПК от введенной дозы шлама; на фиг.4 представлена зависимость изменения концентрации взвешенных веществ от введенной дозы шлама.

Экспериментальные исследования показали, что введенная доза шлама способствует максимальному снижению в осветленных водах экспериментального аэротенка концентрации фосфатов на 89%, аммонийного азота на 60%, БПК на 88%, взвешенных веществ на 61%.

Был проведен контроль осветленных вод на остаточное содержание железа (Fе³⁺), общей жесткости (Ж₀), хлоридов (Сl^-), окисляемости (Ок), сухого остатка. Результаты анализа показателей качества осветленной воды представлены в таблице. Концентрации привнесенных со шламом веществ на выходе из вторичного отстойника не превысили нормативных значений, однако наблюдалось увеличение общей жесткости в 1,5 раза. Показатели качества осветленной воды

Таблица Показатель, ед. измерения Значение Fe³⁺, мг /дм³ 0,25 Ж_о, мг-экв. /дм³ 10,5 Сl^-, мг-экв. /дм³ 0,005 Ок, мг К Мn O₄ /дм³ 60,7 Сухой остаток, мг /дм³ 850

Таким образом, осуществление предложенного способа позволяет интенсифицировать процесс биологической очистки: повысить эффекты дефосфатизации на 89%, деаминирования на 60%, снизить БПК на 88%, концентрацию взвешенных веществ на 61%.

Изобретение относится к области биохимии. Предложено применение шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций и имеющего химический состав СаСО₃+MgO+Mg(OH)₂+Fе(ОН)₃+SiO₂+Аl(ОН)₃, в качестве сорбента при биологической очистке сточных вод промышленных предприятий. Шлам применяют в количестве от 300 до 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод. Изобретение позволяет повысить эффект дефосфатизации сточных вод на 89%, деаминирования на 60%, а также снизить БПК на 88% и концентрацию взвешенных веществ на 61%. 4 ил., 1 табл.

Применение шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, химического состава СаСО₃+MgO+Mg(OH)₂+Fе(ОН)₃+SiO₂+Аl(ОН)₃ в количестве от 300 до 900 мг/дм³ от общего объема сточных вод в качестве сорбента при биологической очистке сточных вод промышленных предприятий.