Способ очистки фенолсодержащих сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F3/30 

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при очистке сточных вод бумажной, картонной и лесоперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса при обеспечении высокой степени очистки.

Для осуществления способа сточные воды подвергают предварительной обработке окислителями до пороговой концентрации фенолов, не вызывающей ингибирования метанообразующей микрофлоры, после чего направляют на биохимическую очистку в анаэробных условиях.

В качестве окислителей могут быть использованы кислород воздуха в нейтральных или щелочных средах, пероксид водорода, озон, а также любой из названных окислителей в присутствии фенолоксидазы или лакказы или микроорганизмы, выделяющие эти ферменты, в присутствии кислорода.

Пороговую концентрацию фенолов, не вызывающую ингибирования метанообразующей микрофлоры, определяют по содержанию в растворе дубильных кислот, способных к адсорбции на полиамиде или белке.

При очистке сточных вод отсоединений, представляющих собой производные фенолов, содержащие в своих молекулах хлор-, сульфо-, нитрогруппы и некоторые другие заместители, перед окислением осущесУвО

ON

Ч)

СО

ляют биохимическую обработку в анаэробных условиях..

Известны способы очистки сточных вод от фенолов предполагают превращение их в нерастворимые полимеры, которые могут быть удалены фильтрованием, центрифугированием или отстаиванием, и последующую биохимическую очистку в процессе аэрации.

Использование биохимической очистки в анаэробных условиях, которая для сточных вод, характеризующихся величиной ХПК 1000 мг 02/л, является предпочти- тельной, затруднено, поскольку в процессе окисления фенолов образуются соедине- ния, оказывающие токсическое действие на метаногенные бактерии, используемые в анаэробных процессах.

Максимальная токсичность производных фенолов, образующихся в процессе полимеризации под действием окислителей, наблюдается для молекулярных масс 500-3000, соответствующих дубильным кислотам.

При дальнейшем увеличении степени полимеризации токсичность снова снижается. :

Таким образом, сущность предложенного способа, использующего биохимическую очистку в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт - метан, заключается в том, чтобы в процессе предварительной окислительной обработки получить нетоксичные для метзнообразую- щей микрофлоры соединения. Эти соединения являются производными фенолов с молекулярной массой 3000, но растворимыми в воде.

На фиг. 1 представлена зависимость ме- таногенной токсичности производных фенола от степени их полимеризации; на фиг, 2 и 3 - данные по изменению метаногенной токсичности обрабатываемых растворов; на фиг. 4 - корреляция между метаногенной токсичностью растворов и их сродством к белкам; на фиг. 5 - то же, к полиамидам.

Пример 1. Окислению подвергают растворы пирогаллола и таннина концентрации 1 г/л. Окисление осуществляют в про- цессе аэрации в течение 0-15 мин при рН 7,4;

Метанегенную токсичность обработанных растворов оценивают по активности ила, подверженного воздействию раство- ров в течение 19 сут, относительно контрольного ила, активность которого 0,5 г ХПК/r твёрдых веществ активного или всутг км. В качестве субстрата используют раствор летучей жирной кислоты концентрации 4,2 г (ХПК)/л.

Окисление 1,2,3-тригидроксибензола (пирогаллола) приводит к снижению метаногенной активности на начальной стадии, поскольку в этот момент в процессе окислительной обработки образуются токсичные полимеры (фиг. 2).

При окислении таннина (фиг. 3), являющегося полимером, состоящим из девяти звеньев, метаногенная активность возрастает, поскольку дальнейший процесс полимеризации приводит к образованию нетоксичных соединений. . Метаногенная токсичность сточных вод, а следовательно, и пороговая концентрация, не вызывающая ингибирования мета- нообразующей микрофлоры, может быть определена путем установления степени сродства производных фенолов, образующихся в процессе окислительной обработки, к белкам или полиамидам. Для этого в контролируемый раствор, полученный в результате окислительной обработки, вводят белок (глюкозидазу) или полиамид (поливи- нилпирролйдон),, после чего измеряют степень поглощения раствора в УФ-области при длине волны 340 нм.

П р и м е р 2. Обработке подвергают сточные воды, получаемые в процессе мокрого удаления коры сосновой древесины после фильтрования и разбавления, характеризуемые величиной ХПК 1,8 г Ог/л, рН 10,2, концентрацией таннина 420 мг/л, величиной отношения таннинэ к общему фенолу 0,75.

Сточные воды аэрируют в течение 0-48 ч. ; ...-.. . : :

На фиг, 5 представлены данные по изменению метаногенной токсичности обрабатываемой воды (график 1), концентрации таннинов, способных к адсорбции1 на пол- ивинилпирролидоне (график 2), и степени поглощения растворов при длине волны 440 нм (график 3) в зависимости от времени аэрации: а - 0 ч, б - 0,65 ч, в - 3,25 ч, г - 23 ч, д-48ч.

Величина рН обрабатываемой воды повышается через 45 мин аэрации до 9,6, в конце аэрации до 8,2.

Как следует из фиг. 5, изменение токсичности дубильных кислот, образующихся в процессе аэрации фенолсодержащих сточных вод, соответствует изменению их сродства к поливинилпирролидону, В процессе аэрации в течение 48 ч метаногенная токсичность обрабатываемой воды .снижается практически до нуля, хотя снижения общей концентрации фенолов, о чем свидетельст- вуют данные по УФ-погло цению растворов,

не происходит. Таким образом, обработанная вода может быть подвергнута биохимической очистке в анаэробных условиях,

В табл. 1 представлены данные по влиянию различных способов окислительной обработки экстрактов коры березы на снижение величины ХПК, содержания фенолов и метаногенной токсичности растворов.

Экстракт получают из 18 г высушенной на воздухе коры на 1 л воды при 60°С.

Мётаногенную активность ила измеряют после 14-суточного воздействия на него обработанных экстрактов, разбавленных в 2,5 раза, относительно контрольного ила.

Активность контрольного ила .720 мг ХПК/г твердых веществ активного ила в сутт ки.

В табл. 2 представлены данные по воздействию необработанных и подвергнутых аэрации в течение 16 ч при рН 11,5 экстрактов коры ели на карповых рыб.

Использование предложенного способ ба очистки сточных вод позволяет повысить экономичность процесса за счет исключения необходимости выделения из раство- ров нерастворимых производных фенолов, а также за счет использования на второй стадии очистки биохимической обработки в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт - газ метан.

Формула изобретения

t. Способ очистки фенолсодержащих сточных вод, включающий предваритель

5

0

5

0

0

ную обработку и последующую биохимическую очистку, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса при обеспечении высокой степени очистки, предварительную обработку осуществляют путем окисления фенолов до пороговой концентрации, не вызывающей ингибирова.ния метанообразующей микрофлоры, а биохимическую очистку проводят в анаэробных условиях.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление фенолов осуществляют кислородом воздуха в нейтральных или щелочных средах и/или пероксидом водорода, или озоном, или одним из указанных окислителей в присутствии фенолоксидазы или лакказы, или микроорганизмами, выделяющими фенолоксидазу или лакказу.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что пороговую концентрацию фенолов, не вызывающую ингибирования метанообразующей микрофлоры, определяют по содержанию в растворе дубильных кислот, способных к адсорбции на полиамиде или белке.

4.Способ по п. 1-3, отличающий- с я тем, что при очистке сточных вод, содержащих замещенные фенолы, перед обработкой окислителями осуществляют предварительную биохимическую очистку в анаэробных условиях.

Та бл и ца 1

Продолжение табл.1.

Изобретение относится к обработке воды, может быть использовано при очистке сточных вод бумажной, картонной и лесоперерабатывающей отраслей промышленности и позволяет повысить экономичность процесса при обеспечении высокой степени очистки. Сточные воды подвергают предварительной обработке окислителями до пороговой концентрации фенолов, не вызывающей ингибирования метанообразу- ющей микрофлоры, после чего направляют на биохимическую очистку в анаэробных условиях. При обработке сточных вод, содержащих таннин в концентрации 420 мг/л и характеризующихся величиной ХПК 1800 мг Ог/л, полного снижения метаногенной токсичности достигают путем аэрации в течение 48 ч. Повышение экономичности .процесса достигают за счет исключения необходимости выделять из растворов нерастворимые производные фенолов,, а также за счет использования на второй стадии очистки биохимической обработки в анаэробных условиях, которая требует меньшего расхода энергии и позволяет получать полезный продукт - газ метан. 3 з.п. ф-яы, 2 табл., 5 ил. fe

Спустя 14 сут метаногенная активность отсутствует. Спустя 14 сут метаногенная активность обнаружена Аналогичные результаты получены при обработке озоном. Под биологическими окислителями подразумеваются микроорганизмы, выделяющие лакказу или фенолксидазу. Аналогичные результаты получены при использовании этих ферментов непосредственно.

Таблица 2

I |

И «

Ј г/7Ф

M0fyЈ-lf 0dDi M JЈfd tfrtHdhJOtrsou чнзиэшз

9 0C OO O

-001

Ш

699 UAI

Z zncb

HHO/7Ј-lf lOdOffUS3Dlf lf/7Hdfa0tf2OU 4H3U3UJJ

Q OЈ 0O O

iO

нндягр ос/одшэрс/ кпнэТтокгои янаиэшэ

5Г

tflaH aHogniroddnutrnHngnifou DH nnhgdoage) # пыдоэош донлнмеш цпЪйс1шнэЬнО){

§ I § I

§

о/0{ 9шэонмамош воннэгонощзм

CM

сгг

«5)

«гг

nutrnHngn цпЪйс1шн

I

§

-4i

1

и Ч

«sa

-S

II

.«SJ

сз 1

§ %

е сз

.Сч«