СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2013 года по МПК C02F9/14 C02F3/10 C02F1/28 

Изобретение относится к области очистки сточных вод аэрацией и может быть использовано при биологической и физико-химической очистке сточных вод или в области промышленного водоснабжения.

Известен способ аэробной биологической очистки сточной воды в биореакторе с иммобилизованными микроорганизмами. В качестве загрузки для повышения эффективности процесса аэрации и микробного окисления загрязнений в биореакторе используют кварцевый песок, доломитовый материал, активированный уголь, твердые субстраты угля (Заявка ФРГ N 3917595, кл. C02F 3/06, 1990).

Недостатком известного способа являются увеличенные затраты, обусловленные низкими концентрациями растворенного кислорода вследствие применения недостаточно эффективных загрузок, что требует повышенного расхода электроэнергии на дополнительную аэрацию.

Известен также способ аэробной очистки сточных вод, осуществляемый в присутствии подвижного носителя микроорганизмов в виде пористого полимерного или сополимерного материала, содержащего 5-60% активированного угля, с плотностью не более плотности, поступающей на очистку жидкости с активным илом, и аэрацией кислородсодержащим газом с последующим отводом из аэротенка обработанной воды и свободного активного ила и удержанием в нем носителей микроорганизмов, разработанный Научно-производственным экологическим предприятием "Экополис" (Патент РФ 2039013 C1, C02F 3/08, 1992).

Недостатком известного способа очистки вод по Патенту РФ 2039013 C1 являются повышенные затраты на процесс, обусловленные высоким содержанием (5-60%) подвижного носителя микроорганизмов в виде активированного угля и необходимостью последующего его выделения из иловой смеси и возврата в технологический процесс.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ аэробной очистки сточных вод методом сорбции и окисления иммобилизованными микроорганизмами во взвешенном слое загрузочного материала в виде угля, клиноптилолита, дробленого керамзита и др. (Патент РФ 2079447, C02F 3/02, 1994).

Недостатком принятого за прототип способа аэробной очистки сточных вод являются увеличенные затраты на осуществление процесса в целом, обусловленные применением недостаточно эффективных и дорогостоящих загрузок.

Цель заявляемого изобретения - повышение эффективности процесса аэробной очистки сточных вод путем сокращения затрат на аэрацию.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе аэробной очистки сточных вод, включающем подачу сточных вод, аэрацию, сорбцию и окисление загрязнений на загрузочном материале, в качестве загрузочного материала используют диспергированный природный минерал шунгит, который вводится одновременно с очищаемой сточной водой и/или в аэробный биореактор, и окисление загрязнений ведется растворенным кислородом непосредственно на поверхности шунгита, а также иммобилизованными на загрузочном материале микроорганизмами.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходная вода, содержащая загрязнения, подается в зону аэрации. В исходную воду или непосредственно в зону аэрации вводится диспергированный загрузочный материал в виде природного материала шунгит. В зоне аэрации ведется сорбция и окисление загрязнений растворенным кислородом непосредственно на поверхности шунгита, а также иммобилизованными на загрузочном материале микроорганизмами.

Пример 1. Воду, загрязненную неорганическим соединением, сульфитом натрия, имеющую pH 7,5 и температуру 20°C, подвергали очистке аэрацией в аэробном реакторе объемом 300 дм³ при высоте слоя воды 0,45 м и расходе воздуха Q=130 л/мин заявляемым способом и способом по прототипу. Очистку воды от сульфита натрия вели при концентрации загрузочных материалов 1,0 г на 1 л, при введении их в биореактор.

Оценку эффективности процесса вели по коэффициенту массопередачи кислорода и стоимости загрузочного материала (табл.1).

Таблица 1 Показатели процесса очистки сточных вод аэрацией от неорганического загрязнения Наименование Способ очистки сточных вод с загрузочным материалом заявляемый по прототипу шунгит без загрузки керамзит клиноптилолит актив-й уголь Коэффициент массопередачи, час^-1 15.61 11.56 7.20 8.17 5.36 Стоимость загрузки, руб./т 32000 - 15000 24600 85000

Заявляемый способ (табл.1) по коэффициенту массопередачи эффективнее способа с загрузочным материалом по прототипу. По стоимости загрузочного материала затраты выше на керамзит и активированный уголь, чем на шунгит, но ниже, чем на песок. Способ с шунгитом по коэффициенту массопередачи эффективнее способа по прототипу с керамзитом (15.61/7.2) в 2.17 раза. Это означает, что для достижения равного эффекта с заявляемым способом потребуется в 2.17 раз больше загрузки по прототипу, т.е. (2.17×15000) 32550 руб., т.е. и по затратам на материалы заявляемый способ является более эффективным, что соответствует цели изобретения - повышение эффективности процесса аэробной очистки сточных вод путем сокращения затрат на аэрацию.

Пример 2. Хозяйственно-бытовую сточную воду после решеток и песколовок, имеющую pH 7,5 и температуру 20°C, подвергали очистке в аэробном реакторе объемом 300 дм³ при высоте слоя воды 0.45 м и расходе воздуха Q=130 л/мин с концентрацией биомассы 2 г/л по сухому веществу заявляемым способом и способом по прототипу. Очистку сточной воды вели при концентрации загрузочных материалов 1,0 г на 1 л при введении их в исходные сточные воды. Оценку процесса вели по количеству полученного растворенного кислорода при затратах 1 кВт×час электроэнергии (табл.2).

Таблица 2 Количество произведенного кислорода при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод на 1 кВт×час электроэнергии Наименование Способ очистки сточных вод с загрузочным материалом заявляемый по прототипу шунгит без загрузки керамзит песок актив-й уголь Кислород, кгO₂ / кВт×час 0.1 0.057 0.050 0.047 0.021 Эффективность (шунгит / другой материал) 1 1.75 2.0 2.13 4.77

Из данных табл.2 следует существенная экономическая эффективность затрат электроэнергии на реализацию заявляемого способа, что также соответствует цели изобретения.

Изобретение может быть использовано при биологической и физико-химической очистке сточных вод или в области промышленного водоснабжения. Для осуществления способа проводят аэрацию, сорбцию и окисление загрязнений в исходных сточных водах на загрузочном материале. В качестве загрузочного материала используют диспергированный природный минерал шунгит, который вводят одновременно с очищаемой сточной водой и/или в аэробный биореактор. Окисление загрязнений ведут растворенным кислородом непосредственно на поверхности шунгита, а также иммобилизованными на загрузочном материале микроорганизмами. 2 табл., 2 пр.

Способ аэробной очистки сточных вод, включающий подачу сточных вод, аэрацию, сорбцию и окисление загрязнений на загрузочном материале, отличающийся тем, что в качестве загрузочного материала используют диспергированный природный минерал шунгит, который вводят одновременно с очищаемой сточной водой и/или в аэробный биореактор, и окисление загрязнений ведут растворенным кислородом непосредственно на поверхности шунгита, а также иммобилизованными на нем микроорганизмами.