Способ биологической очистки сточных вод Советский патент 1985 года по МПК C02F3/02 

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что активный ил подвергают механическому диспергированию в тгечение 5-7 мин при скорости вращения 3000-3500 об/мин. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а. ю щ и и с я тем, что электрообработку уплотненного активного ила осуществляют при плотности ток 0,1-0,35 А/дм2 в течение 5-8 мин. 4.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что .-электрообработку отстоя осуществляют при плот ности тока 0,2-0,85 А/дм в течение « 0,5-1 мин, . 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрообработку пенного концентрата осуществляют при плотности тока 0,2-0,45 А/дм в течение 2-3 мин. V . , 6. Способ по пп. 1-5, о т л и ч аю щ и и с я тем, что электрообработку отстоя, пенного концентрата и уплотненного активного ила осуществляют с помощью нерастворимых электродов.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод от нерастворенных и растворенных, эмульгированных и кол лоидных загрязнений, взвешенных веществ и может быть применено для очист ки бытовых и промьноленных сточных вод Известен способ биологической очистки сточных вод с активным илом в аэротенках, включающий аэрирование сточных вод совместно с активным илом отстаивание иловой смеси во вторичных отстойниках. Часть активного ила возвращают в аэротенки для повторного использования, а избыточный активный ил уплотняют в течение 12-15 ч в илоуплотнителях и затем сбраживают в метантенках 1 . Недостатком данного способа очистки сточных вод является низкая производительность вследствие длительной обработки ила, в илоуплотнителях и метантенках. Известен способ биологической очистки-сточных вод, включающий аэрирование, сточных вод с активиьм илом, отстаивание иловой смеси, флотационное отделение активного нла и центрифугирование 1 Этот способ позволяет несколько повысить производительность процесса очистки путем повышения концентрадаи активного ила и уменьщения его зольности. Недостатком этого способа является снижение его производительности и эффективности при очистке концентрированных промьшшенных сточных вод. При высоких нагрузках по загрязнениям активный ил вспухает, вследствие чего повышается иловый индекс, активный ил плоуо отстаивается в отстой- . никах, плохо флотируется, вследствие чего снижается его концентрация в аэротенках, а. в результате - производительность и эффективность Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ биологической очистки сточных вод, включающий аэрацию сточных вод с активным илом, отстаивание иловой смеси ро вторичных отстойниках и электрообработку сточных вод перед смешением с активным илом Гз J. Известный способ снижает иловый индекс активного ила и исключает возможность повышения концентрации активного ила в аэротенках. Однако электрообработка исходной сточной воды перед смешением с активным илом обусловливает повьшенйый расход электроэнергии. Недостатком способа является низкая э ективность очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение эфг фективиости очистки. Указанная цель достигается тем, что согласно способу биологической очистки сточных вод, включающему аэрацию сточных вод с активным ипом, разделение иловой снеси и возврат активного ила на стадии аэрации, электрообработку, сточные воды перед аэрацией подвергают пенной флотации с последующей электрообработкой пенного концентрата и его флотационным уплотнением, после разделения иловой смеси активный ил подвергают диспергированию, фпотационному уплотнению и электрообработке, а отстой подвергают электрообработке и используют в качестве рабочей жидкости на стадии флотацион ного уплотнения активного ила, причем осветленную жидкость после флота ционного уплотнения пенного концентр та и активного ила смешивают со сточной водой перед пенной флотацией. Предпочтительным является механическое диспергирование активного ила при скорости вращения мешалки 3000-3500 об/мин 6 течение 5-7 мин. Электрообработку уплотненного акти ного ила осуществляют при плотности тока 0,1-0,35 А/да1 в течение 5-8 ми Электрообработку отстоя осуществляют при плотности тока 0,2-0,85 А/дм в течение 0,5-1 мин. Электрообработку пенного концентрата осуществляют при плотности тока 0,2-0,45 А/дм в течение 2-3 мин. Причем на всех стадиях электрообработку осуществляют с помощью нерастворимых электродов. На чертеже приведена технологическая схема способа биологической очистки сточных вод. Поток 1 исходной сточной воды под вергают очистке путем пенной флотации во флотоустановках 2. Далее поток предварительно очищенной сточной воды 3 смешивают с потоком активного ила 4 и подвергают аэрации в аэротен ках 5. Поток иловой смеси 6 из аэротенков направляют для разделения в отстойники 7, Поток активного ила 8 после разделения иловой смеси подвер гают диспергированию 9 с помощью механических мешалок, при этом процесс ведут в течение 5-7 мин при числе оборотов мешалки 3000-3500 об/гй Отстой 10 после разделения иловой смеси в отстойниках 7 подвергают электрообработке Ив течение 0,5-1 torn при плотности тока 0,20,85 А/дм на нерастворимых электродах. Поток очищенной воды 12 сбрасывают, а поток диспергированного активного ила 13 подвергают флотационному уплотнению 14, при этом в качестве рабочей жидкости используют часть потока очищенной воды 10, подвергнутой электрообработке 11. Поток рабочей жидкости 15 смешивают с потоком диспергированного активног ила 13 и направляют в установки на- порной флотации 14. Для повьшения ферментативной активности ила, улучшения его седиментационных свойств поток 16 уплотненного активного ила подвергают электрообработке 17 с помощью нерастворимых электродов при плотности тока 0,1-0,35 А/дм в течение 5-8 мин. Поток уплотненного активного ила 4, подвергнутый электрообработке, смешивают с потоком осветленной сточной воды 3 и подвергают аэрации в йэротенках 5. Поток осветленной воды 18, образукицийсяв процессе флотационного уплотнения 14 активного ила и содержащий 1-1,5 г/л по сухому веществу активного ила смешивают с потоком исз одной сточной воды 1 и подвергают пенной флотации 2. Образующийся в процессе флотации 2 поток пенного концентрата 19 подвергают электрообработке 20 на нерастворимых электродах, при этом процесс ведут в течение 2-3 мин при плотности тока 0,2-0,45 А/дм. Поток пенного концентрата 21, подвергнутый электрообработке 20, подают непосред-. ственно на пенный слой дополнительных флотоустановок 22. Уплотненный флотоконцентрат 23 отводят из фпотоустановок 22 и подвергают дальнейшей обработке. Осветленную воду 24 из флотоустановох 22 смешивают с потоком исходной сточной воды t и вместе с осветленной водой после флотационного уплотнения ила подвергают очистке путем пенной флотации в установках 2, Электрообработку очищенной вода, потока уплотненного активного ила и потока фпотокоицентрата ведут с помощью нераствор{€мых электродов, что позволяет исключить затраты, связаншле с заменой электродов в случае применения растворимых электродов, а также исключить возможность попадания в воду ионов металла, из которого изготовлены электроды, которые могут оказывать отрицательное воздействие на состояние активного ила, его ферментативную активность и, как следствие, на процесс биохимической очистки сточных вод. Результаты испытаний способа биологической очистки сточных вод по описанной технологической схеме и обоснование выбора режимных параметров представлены в табд. 1-6. Диспергирование активного ила ведут с; целью дробления хлопков

S

активного ила и увеличения его рабочей поверхности для повьппения эффективности его последующего флотационного уплотнения.

Как видно из табл. 1, наблюдается зависимость илового индекса и концентрации активного ила в аэрошвниё от числа оборотов мешалки и продолжительности механического диспергирования Наиболее эффективным является режим диспергирования при скорости вращения мешалки 30003500 об/мин и времени перемешивания 5-7 мин.

Увеличение числа оборотов мешалки свыше 3500 об/мин и продолжительности диспергирования свьшге 7 мин приводит к резкому повьш1енйю: илового индекса в результате чрезмерного дробления хлопков активного ила. При этом концентрация активного ила в аэротенке не превышает 8,8 г/л по сухому веществу, что снижает окислительную мощность аэротенков. Кроме того, вследствие высокого илового индекса наблюдается вынос активного ила из вторичного отстойника, что снижает качество очищенной сточной воды. Снижение числа оборотов мешалки при диспергировании потока активного ила менее 3000 об/мин и уменьшении продолжительности обработки менее 5 мин приводит к снижению эффективности последующего флотационного уплотнения активного ила, что выражается в снижении концентрации активного ила в азротенке.

Флотационное уплотнение диспергированного активного ила повышает его концентрацию в аэротенках 5 до 12-16 г/л по сухому веществу, что позволяет и свою очередь значительно повысить окислительную мощность азротенков.

При этом в качестве рабочей жидкости используют очищенную воду, подвергнутую электрообработке. Электрообработку воды ведут для повышения содержания растворенйых в ней газов, в частности кислорода Повышенное содержание растворенного кислорода в очищенной воде положительно сказьшается на процессе доокисления загрязнений при сбросе ее в водный источник. Увеличение плотности тока на электродах свыше 0,85 А/дм и продолжительности про614826

цесса более 1,0 мин позволяет незначительно повысить содержание в воде растворенных газов, однако связано с расходом значительного количества электроэнергии, что повышает себестоимость очистки воды. Снижение плотности тока менее 0,2 А/дм и продолжительности процесса менее 0,5 мин не позволяет повысить содержание газов в воде по to сравнению с их содержанием в воде

после разделения иловой смеси 6 в от. стойниках 7.

Результаты исследований по использованию очищенной воды, подвергнутой 15 электрообработке в качестве рабочей жидкости в установке напорной флотации приведены в табл. 2.

Использование в качестве рабочей жидкости воды, подвергнутой электро20 обработке и содержащей вследствие .

этого повышенную концентрацию раст воренных газов, позволяет значительно снизить затраты электроэнергии при насьш1ении ее газом во флотацион-

ZS ных установках Н. Количество рабочей жидкости при этом снижается со 100 до 60-75% от количества уплотняемого активного ила. Уменьшение количества рабочей жидкости менее 60% от коли30 честна уплотняемого активного ила приводит к снижению эффективности флотации либо обусловливает необходимость повьшения степени насыщения рабочей жидкости газом, что связано

., с повьш1енными затратами электроэнергии. Увеличение количества рабочей жидкости свыше 75% от количества уплотняемого активного ила не приводит к повьш1ению эффективности флотации,

«J однако приводит к увеличению объема сооружений, что повьшзает их стоимость.

Электрообработка потока 16 уплотненного активного ила позволяет сократить расход электроэнергии на его

j обработку, так как объем активного ила значительно уменьшается по сравнению с его объемом до флотационного уплотнения 14. Кроме того, снижение затрат электроэнергии по сравнению

. с прототипом достигается эа счет прямого воздействия электрообработки на активный ил, а не косвенно, как это осзгществляется в прототипе, где электрообработке подвергается поток исход- ной сточной воды, который затем смешивают с потоком активного ила.. При достижении равного эффекта воздействия на активный ил расход электроэнергии в прототипе в 2-2,5 раза вы71ше по сравнению с предлагаемым спо- собом. Увеличение плотности тока свыше 0,35 А/дм и продолжительности процесса свыше 8 мин приводит к снижению ферментативной активности ила, что в свою очередь приводит к снижению эффективности работы аэротенков 5 и, как следствие, к снижению качества очистки сточных вод. Уменьшение параметров процесса электрообработки потока активного ила 16 ниже указанных не приводит к повьшению ферментативной активности илаь и улучшению его седиментационньгх свойств, в частности не снижается иловый индекс активного ила, что особенно важно при работе аэротенков 5,с повьшенными концентрациями активного ила. Результаты исследований данной стадии гу оцесса очистки сточных вод приведены в табл. 3. Таким образом, применение прямого воздействия электрического поля на активный ил по сравнению с прототипом, где электрообработке подвергается сточная вода, а затем смешивает ся с активным илом, позволяет сократить затраты электроэнергии при достижении равного эффекта воздействия на активный ил (достижение равной ферментативной активности ила и снижение илового индекса). К исходному потоку сточной воды, которая подвергается очистке пенной флотацией,.добавляют, активный ил, который отводит . ся с осветленной водой из установок напорной флотации и концентрацня ко- .торого достигает t,0-1,5 г/л по сухо му веществу. Этот прием повышает эффективность пенной флотации и позволяет утилизировать избыточный активный ил. Из результатов исследований, пред ставленных в табл, 4, видно, что добавление в поток исходной сточной воды активного ила позволяет повысить эффективность очистки сточных вод по жиру (эмульгированные гидрофобные вещества) от 92,2 до 95,2%, по взвешенным веществам - от 91,8 до 93,8%, что, в конечном итоге, повьппает производительность способа очистки сточшлх вод в целом. Поток пенного продукта (концентрата) , состоящий из мельчайших пу2. 8 зырьков газа и содержащий загрязнения, извлеченные из сточной воды в процессе флотации, подвергается флотационному уплотнению пузырьками газа, содержащегося в пенном слое флотоустановок. При этом расход флотоконЦентрата снижается с 1238,8 до 0,22-2,48% от расхода очищаемых сточных вод 1, Эффективность флотационного уплотнения потока пенного концентрата зависит от параметров электрообработки, которая поЗ1воляет значительно увеличить содержание в нем мельчайших пузырьков гаэа и частично уплотнить его за счет разрушения крупных пузьфьков газа, содержащихся во флотоконцентрате, что повышает эффективность его последующего флотационного уплотнения путем пенной флотации. Результаты исследований по уплотнению образующегося в процессе флотации концентрата методом пенной флотации с предварительной электрообработкой его приведены в табя. 5, Из данных табл, 5 следует, что увеличение параметров электрообработки флотоконцентрата позволяет незначительно снизить его объем при уплотнении, однако связано с повн шейным расходом электроэнергии На его обработку, а снижение параметров электрообработки приводит к увепиче- нию объема уплотненного фпотоконцентрата, что повьшхает затраты на его дальнейшую обработку. П РИМ е р. Сточную воду с. концентрацией загрязнений по ЕПК 2000 мг/л, по взвешенным веществам 1200 мг/д подвергают очистке двумя способами; известным (прототип) я предлагаемым, Продштаительность аэрации иловой смеси в аэротенках по известному способу составляет 24 ч, по предлагаемому - 8 ч. Результаты исследований приведены в таблице б. Таким образом, применение предпагаемого способа биологической очистки сточных вод позволяет значительно повысить эффективность очистки сточных зод по ВПК,, и взвешенным веществам и повысить производительность аэротенков в 3 раза по сравнению с, прототипом.

n

Ферментативная активность ила оценивалась по величине дегидрогеназной активности ила (ДГА), мг трифенилфррмазана (ТФФ) на 1г беззольноговещес-гва ила. Очистка сточной воды осуществлялась без

1161482

12 Таблица 3

Таблица 4 добавления активного ила. Т а б л и ц а 5

Показатели

Концентрация активного илав аэротенках г/л

Продолжительность аэрации, ч

Продолжительность отстаива ния иловой

Таблица б Способ ИзвестныйПредлагаемый

14,0