Способ биохимической очистки сточных вод Советский патент 1983 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к очистке сточных воц и мо:г т быть использовано для биохимической очистки промышленны сточных вод, требующих цобавления био генного элемента (соединений азота- амм жийного). Известен способ очистки сточных вод активным илом в присутствии воздуха и при добавлении биогенных элементов (азота и фосфора) l . В результате потребления микроо(гешизмами питательных веществ, сЪдерок щихся в сточных водах, происходит процесс окисления органических веществ и синтез новых клеток, так называемый прирост активного ила, который, в свою очередь является загрязнителем, представленным в новом виде и требует значительных затрат на его удаление и обработку. Важной особенностью процесса биологической очистки сточных вод в отличие от других видов микробиологической промьпиленности является не повьпиение синтеза биомассы (т.е. активного ила), а окислительной активности микроорганизмов, способных при минимальном накоплении биомассы обеспечить достаточную глубину и эффективность очистки. Известен также способ уменьшения прироста активного ила в процессJ биохимической очистки сточных вод путем применения чистого кислорода вместо воздуха с концентрацией 4 мг/л, что снижает прирост ила в 1,5-2.раза 2 Известен также способ очистки сточных вод путем проведения процесса очистки с добавлением бактерицидных препаратов (фенола в бактерицидных дозах, толуола из расчета 1 мг/л, 2- -2-диметилфенола-5 мг/л, КСN-2 мг/л, ацетаттрифенилолова - 50 мг/л ), что препятствует синтезу новых клеток и уменьшению прироста ила на 20-25%. Известен также способ очистки путем добавления в сточную воду тиомочевины из расчета 0,1-10 мг/л, что способствуе замедлению процесса нитрификации и то{ мозит развитие нитрифицирующих бактерий 4 . Однако многие из добавляемых элементов слишком дороги и дефицитны, их применение не обеспечивает минимальный прирост активности ила, кроме того передозировка этих веществ приводит к подавлению самого процесса биохимической очистки и другим побочным отрицательным явлениям. 972 Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ биохимической очистки сточных вод в аэротенках с отдельной регенерацией возвратного ила. Промьш1ленные сточные воды после добавления в определенных концентрациях биогенных элементов (соединений азота и фосфора) подают в аэротенк, где происходит абсорбция и минерализация органических веществ. Затем в отстойниках иловую смесь разделяют на очищенную воду и активный ил. Часть активного ила (избыточный ил) при этом направляют на обработку и утилизацию, а другую часть (возвратный ил) воэар1ащают в регенераторы, где происходит восстановление его окислительных свойств. При обработке городских сточных вод потребное количество добавляемого в сточную воду азота определяют по соотношению БПКполн: N 1ОО:5. При очистке промышленных стоков это соотношение определяется в каждом конкретном случае экспериментальным путем д| . Процесс биохимической очистки с добавлением в сточные воды соединений азота перед аэротенками имеет следующие недостатки: большой прирост активного ила, что требует значительных расходов для его обработки и удалению; большой расход реагентов (различз1п 1х солей, содержащих азот ам 1онийный); дополнительный расход кислорода на процесс нитрификации; неполное удешение . азота, что требует дополнительных мер по его иавлечению из сточных вод перед спуском в водоем.Целью изобретения является сокращение количества избыточного ила, повышение степени очистки сточных вод, удешевление процесса. Поставленная цель достигается тем,что процесс очистки в аэротенках осуществляют нерастущими микроорганизмами, а биогенный элемент, соаержаший азот, добавляют а возвратный ил в регенератор, предпочтительно из расчета 102О мг на 1 г ила в сутки. Способ биохимической очистки осуществляют следующим образом. Во время пуска очистных сооружений и выхода их на проектную мощность подачу биогенных элементов (азота и фосфора) в сточную воду, поступающую в аэротенк, осуществляют согласно: существующим нормам. Затем прекра-. щают добавление азота аммонийного, что приводит к замедлению размножения микроорганизмов активного ила в аэротенке и увеличению продолжительности срока жизни существующих микроорганиз мов. Возвратный активный ил направляю в регенератор, куда подают раствор азота аммонийного из расчета мг N на 1 г беззольной части активного ила в сутки. В регенераторе происходит рао пад запасных веществ клетки (диссимиляция) и одновременное использование азота аммсвнийного для синтеза новых кп ток. Активный ил из регенератора подаю в аэротенк цлй осуществления процесса очистки. П р и м е- р . Очистке подвергают синтетически приготовленные воды (глюкоза, фенол и др.), а также сточные воды произвоцства эпоксидных смол. Опыты проводят в лабораторных моделях аэротенков-смесителей с отдельной реге нерацией активного ила системы ВНИИВОДгеО, Контроль за процессом биохимической очистки осуществляют проведе нием химического и гидробиологическог анализа. В качестве ксштропьных служа экспериментальные данные, полученные при очистке сточной воды, содержащей в своем составе биогенные элементы (азот и фосфор). Результаты проведенных опытов представлены в табл. 1 и 2, причем в табл. 1 - биохимическое окисление глюкозы, в табл. 2 - фенола. Как видно из приведенных данных, лимитирование азота в сточных водах, поступающих JBаэротенк, приводит к снижению прироста активного ила (в сред1 ем на 60%). Некоторое увеличение биомассы активного ила происходит не за счет размножения микроорганизмов, а является результатом запасания резервньхх веществ и клвг ках. Это подтверждается увеличением ХПК активного ила ( с 1,2 - 1,4 до 1,81 мгО/мг) и снижением зольности. За период аэрации (1О-24 ч) содержание азота в биомассе активного ила сни жается на 1О-12%. Добавление азота аммонийного в регенератор позволяет повысить содержание азота и, тем са мым, поддерживать его на одном уровне в системе аэротенк-регенератор. Установлено, что для сохранения содержания азота в биомассе активного ила в количестве 80-1ОО - мг/г ила (8 10%) необходимо добавлять соли азота 1 74 аммонийного из расчета мг/г беззольной части ила в сутки. Результаты определения оптимальной концентрации азота аммонийного, подаваемого в регенератор, приведены в табл. 3. Увеличение содержания азота аммонийного в растворе, подаваемом в регенератор, не повыщает концентрацию азота в биомассе активного ила, а приводит к накоплению его в иловой смеси. В регенераторе микроорганизмы, используя запасные вещества клетки в качестве источника углерода и добавленный азот аммонийный, размножаются. Общее же количество биомассы микроорганизмов активного ила, определяемое обычно как беззольная часть сухого вещества, практически не изменяется. ХПК активного ила снижается до первоначальных величин (1,3 - 1,4 мгО/мг ила). Определение дегидрогеназной акти ности активного ила отобранного из аэротенков, показывает, что окислительная активность бактерий выше при лимитировании их азотом, чем в условиях, способствующих из размножению. Результаты опытов по изучению интенсивности процесса окисления органических веществ сточных вод в присут ствии азота аммонийного и активным илом, обработанным предварительно в услрвиях регенератора с добавлением азота (аммонийного, представлены в табл. 4. Из приведенных данных видно, что в условиях затрудненного синтеза новых клеток, усиливается окислительная деятельность микроорганизмов. Об этом свидетельствует и увеличение на Ю-15% потребления кислорода микроорганизмами. Затраты на поддержание жизни без раэмножения повышаются, т.е. жизнь микроорганизмов при неблагоприятньгх условиях для размножения стоит дороже. Пример 2 . Очистке подвергают разбавленные сточные воды производства эпоксидных смол в аэротенках с регене- Тратором. В период пуска и выхода сооружений на проектную мощность очистку осуществляют по классическому методу с добавлением биогенных элементов из расчета БПКЛ:Р 100:4:О,6. Затем сточные воды подают во вторичный oi стойник, где часть избыточного ила удаляют для дальнейшей обработки, а другую часть (возвратный ил) направляют в регенератор, где продувают воздухом и восстанавливают окислительные свойства. Из регенератора активный ил поступает в аэротенк.: После получения стабильных результатов процесс очистки сточных вод -вицо изменяют с этой целью в сточные воды вводят только соли фосфора по вышеприведенной пропорций, а азот аммонийный (из расчета 10-20 мгН/г беззольной части ила в сутки) добавляют в рег нератор. Из регенератора активный ил поступает в аэротенк, где: производит собственно биохимическую очистку сточных вод. Основные показатели очистки и техно логические параметры процесса представлены в табл. . Технологические параметры процесса представлены в табл. 6. 1 976 Учитывая, что обработка 1 т активного ила на иловых площадках по данным ВНИИВОДГЕО стоит 39,8 р, а 1 т сульфата аммония - 53,7 р., годовой эконо мический эффект для очистной станции производительностью 5ООО м /сутки за счет снижения эксплуатационных затрат составит 19,179 тыс. руб. без учета затрат, связанных с уменьшением объема сооружений, снижением расхода воздуха и удалением остаточного азота аммонийного из очищенных сточных вод перец спуском их в водоем. Предлагаемый способ позволяет сократить затраты на реагенты, очистку и доочистку сточных вод, обработку избыточного ила и повысить очистки. Таблица 1

500

63 87,5 % 13,8

344 % 96,0

0,4

20,4

Следы 4,2

0.3

31 93,8 7,4 97,8

0,23

0,2

24,4

14

ОД

2,9

Зольность ила, %

Беззольная часть ила, г/л

Азот в иле, мг/г

Иловой инцекс,

Прирост ила, мг/л пост, воц

Процент от ХПК воды

ХПК активного ила, мгО/мг

Нагрузка на ил по азоту, MrV/r ила/сут: в аэротенке

в регенераторе

12

2,56 83

52 70 14 1,8

Таблица 2

10,2

Соаержание фосфора, мгР/п

Доза активного ила в аэротенке, г/л

Зольность ила, %

Беззольная часть, г/л

АЗОТ в иле, Мг/л ила

Иловой индекс,

.Прирост шш, мг/л

Процент от ХПК

1039897

10 Продолжение табл.

0,2

3,0 8

2,7 . 78 47 57

1О39897

11

5000 2О8,3

810162

79,7

60О15

97,5

.

241,4

Следы;

3,8

3,60,8

12 Таблица 4

Таблица 5

5000

Следы0,320,38

0.2

3,6

Доза активного ила в аэротен- ке,.г/л

Зольность ила, % Доза ила в реге нераторе, г/л

Содержание азота в активном иле, мг/г:

в аэротенке

в регенераторе Иловый индекс, см

Содержание ХПК активного ила, мгО/мг:

Продолжение табл. 5

3,0

9 8

93 94

85 93

63

43