Способ биохимической очистки сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F3/34 

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при очистке промышленных сточных вод лакокрасочной отрасли нефтехимической промышленности.

Сточные воды лакокрасочной промышленности представляют собой смесь различных по структуре химических веществ: ксилол, толуол, бутанол, фталевый и малеи- новый ангидриды, циклогексанон, ацетон, бутилацетат, уайтспирит, акролеин, сольвент, жирные кислоты, масла. Процентное содержание каждого отдельного компонента непостоянно. ХПКбихр равно 5-15 кг/м- . В зонах содержатся ионы тяжелых металлов: Pb, Co, Zn, Cd, Fe, Си, Ni в суммарной концентрации 15-25 г/м3.

В настоящее время высококонцентрированные сточные воды лакокрасочного

производства сжигают, а низкоконцентрированные разбавляют технической водой и сбрасывают неочищенными, что экологически небезопасно.

Целью изобретения является повышение степени очистки сточных вод лакокрасочного производства от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов.

Для осуществления способа сточные воды лакокрасочного производства последовательно обрабатывают в анаэробных и аэробных условиях с помощью адаптированных к загрязнителям иммобилизованных на волокнистой насадке с развитой поверхностью, например, ВИЯ, микроорганизмов. На анаэробной стадии используют адаптированную смесь активного ила и сброженного осадка при массовом соотно Jел ел о

шении 1:0,7-1,5. Процесс осуществляют в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК), нитратов и сульфатов, равном 1:(0,3- 0,38):(0,06-0,08). Время анаэробной обработки составляет 5-6 ч. Аэробную доочистку осуществляют с помощью адаптированных микроорганизмов активного ила, иммобилизованных на насадке ВИЯ, Время пребывания в аэробном биореакторе 20-24 ч.

Процесс очистки реальных сточных вод лакокрасочного производства осуществляют в сооружении с общим объемом 1250 м3, состоящем из анаэробного биореактора объемом 250 м3 и аэробного объемом 1000 м3. Объем сточных вод 1000-1200 м3/сут. ХПК 3-7 кг/м3. Нагрузка на анаэробную ступень сооружения 12-28 кг ХПК/м3 сут. Концентрация ионов тяжелых металлов 13,7-24,8 г/м . Нагрузка по ионам тяжелых металлов на анаэробную ступень составля- .ет 54,8-99,2 г/м сут. Процесс очистки осуществляют при рН 7,0±0,7. В очищаемую воду вносят азотную кислоту, калийную и аммиачную селитру до соотношения ХПК: МОз 1:(0,3-0,38). Корректировку содержания сульфатов в реальной воде до соотношения ХПК: N03-: S042 1;(0,3-0,38):(0,06-0,08) осуществляют серной кислотой или сульфатом аммония в зависимости от рН стока.

Адаптацию бактерий-деструкторов проводят путем двойной селекции микроорганизмов активного ила м сброженного осадка - по способности окислять органические компоненты сточной воды нитратами и сульфатами, по способности адгезировать- ся к используемой в очистке насадке.

Для этого в анаэробный биореактор с загрузкой ВИЯ, объемом 250 м3 вносят 25 м3 сброженного осадка и 25 м3 активного ила; имевших ранее контакт со сточными водами лакокрасочного производства, Туда же вносят 200 м3 реальной сточной воды с ХПК 5000 мг/дм3 и добавляют соли КМОз, МН-зМОз, (NH4J2S04 до отношения ХПК: NOs- : S042 1:(0,3-0,38):(0,06-0,08). Источником фосфора служит фосфорная кислота. После снижения ХПК более чем на 60% и редукции большей части нитратов и сульфатов жидкость из сооружения выливают и в биореактор снова вносят 250 м3 реальной сточной воды с ХПК 5000 мг/дм и содержанием нитратов и сульфатов в ней в соотношении: ХПК: 1:(0.3-0.38):(0,06-0.08).

В последующем процесс очистки сточной воды осуществляют закрепившиеся на волокнистой насадке микроорганизмы, использующие нитрат и сульфат в качестве конечных акцепторов при окислении. После

о

значительного снижения ХПК, N03 и S04 процесс снова повторяют.

После семи пассажей устанавливают проточную подачу сточной воды в биореактор, постепенно увеличивая нагрузку на сооружение. Из анаэробного биореактора вода поступает в аэробный реактор, в котором размещена насадка ВИЯ.

В начале пуска сооружения на проток в

0 аэробный биореактор вносят разово 10 м3 активного ила для развития микроорганизмов, использующих для окисления кислород воздуха, сульфидокисляющих, нитрифицирующих, облигатных гетеротрофов, а также

5 гидробионтов.

В табл. 1 представлены данные по эффективности процесса очистки в зависимости от величины соотношения ХПК: МОз : S042- и массового соотношения активного

0 ила и сброженного осадка.

При определении оптимального соотно- шения ХПК и окислителя (N03- и S04 ) исходят из того, чтобы происходило максимальное снижение ХПК и концентра5 ции ионовтяжелых металлов, а в очищенной воде не накапливались окисленные формы азота (нитраты и нитриты) и отсутствовал растворенный сульфид. Таким соотношением является: ХПК: NOs : S042 1:(0,30 0,38):(0,06-0,08).

Установлено, что предлагаемое соотношение обеспечивает снижение ХПК воды на 90-94,5%. Остаточное значение ХПК не превышает 500 мг/дм3 (табл. 1, примеры 1-17),

5 что позволяет сбросить сточную воду на тра- диционные биологические очистные сооружения .(БОС). Очистка от ионов тяжелых металлов происходит на 96,6-99,6%. Остаточная концентрация 0,09-0,66 мг/дм3 (табл.

0 1, примеры 1-17), причем концентрация каждого отдельного элемента в очищенной воде не превышает ПДКдля сброса на БОС.

Так, например, при остаточной суммарной концентрации ионов тяжелых металлов

5 в очищенной воде 0,66 мг/дм3, содержание каждого отдельного элемента составляет,. мг/дм3: цинка 0,2; железа 0,15; меди 0,1; свинца 0,06: кобальта, никеля и кадмия по 0,05.

0 Более высокие концентрации нитрата препятствуют снижению окислительно-восстановительного потенциала среды при заданной нагрузке до величин, при которых возможна сульфат-редукция, в результате

5 чего не происходит осаждения тяжелых металлов. Так, при соотношении 1:0,4:0,1 (табл. 1, пример 19) степень очистки по ХПК составляет 85,2%, а по ионам тяжелых металлов 80,1%, что выше уровня ПДК для сброса воды на биологические очистные сооружения. Содержание нитрата в исходной воде ниже заявляемого (пример 18) также приводит к недостаточной степени очистки по ХПК и ионам тяжелых металлов для подачи воды на БОС - 82,3% и 79,9% соответственно. Запредельное снижение концентрации SCM2 влечет за собой низкую степень очистки от тяжелых металлов (пример 18), а запредельное повышение сульфата приводит к образованию избыточного количества H2S, токсичного для нитрифицирующих бактерий и простейших, ХПК снижается на 83,6% (пример 20), концентрация тяжелых металлов на 81,4%.

К аналогичным результатам приводит использование запредельных количеств активного ила и сброженного осадка (примеры 21, 22), что также препятствует сбросу очищенной воды на городские биологические очистные сооружения.

Пример 1. Сточную воду, содержащую ксилол, толуол, бутанол, фталевый и малеиновый ангидриды, циклогексанол, ацетон, уайтспирит, акролеин, сольвент, жирные кислоты, масла с ХПК 3000 мг/дм и ионы тяжелых металлов Pb, CO, Zn, Cd, Fe, Си, Ni в суммарной концентрации 13,7 мг/дм3, пропускают через анаэробный и аэробный биореакторы. Нагрузка по ХПК на анаэробную ступень 12000 г/м3. сут, рН 7.4. В воду вносят, г/дм3: 0,5; 0,6; НзРО/i 0,04, концентрация сульфатов в воде 0,2 г/дм3.

Результаты работы сооружения приведены в табл. 2, пример 1. Степень очистки воды по ХПК составляет 98%, по ионам тяжелых металлов 98,6%.

Пример 2. Сточную воду с ХПК 5000 мг/дм и концентрацией тяжелых металлов 15,1 мг/дм2 обрабатывают в анаэробно- аэробном сооружении с помощью иммобилизованных микроорганизмов. Нагрузка.на анаэробную ступень 20000 г/м3 сут, рН 6,5. В воду добавляют, г/дм3: НМОз 0,83, NH4N03 0,8; KN03 0,2; Н3Р04 0,06; (NH4)2S040,18.

Результаты очистки: 94,5% - по ХПК и 98% - по ионам тяжелых металлов (табл. 2, пример 2).

Пример 3. Осуществляют очистку воды с ХПК 7000 мг/дм3 последовательно анаэробными и аэробными микроорганизмами. Концентрация ионов тяжелых металлов в воде 24,8 г/дм3, Нагрузка на анаэробную ступень 28000 г/м3 сут.рН 6,9. В воду добавляют, г/дм3: HNOs 1.2; МН4МОз 1,2; КМОз 0,6; НзР04 0,08; ( 0.34. 5Очистка происходит на 90% по ХПК и на

96,1 - по ионам тяжелых металлов (табл. 2, пример 3). В результате такой обработки на анаэробной ступени снимается свыше 25000 г ХПК/м сут и около 95 г/м3 сут

0 тяжелых металлов.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проведены исследования по очистке сточных вод лакокрасочного производства с использованием

.5 на первой стадии очистки сбраживания.

Результаты очистки по известному способу приведены в табл. 2, примеры 4-6. Из табл. 2 видно, что содержание компонентов

0 сточной воды после анаэробной обработки практически не меняется, т.е. они не сбраживаются.

При нагрузке на анаэробный биореактор 10000 г/м3 сут степень очистки воды по

5 ХПК составляет 8%, содержание ионов тяжелых металлов снижается на 11,3%. При нагрузке на сооружение 20000 г/м сут эффективность очистки еще ниже.

Предложенный способ позволяет повы0 сить степень очистки воды от органических соединений в 28 раз, от ионов тяжелых металлов в 16 раз. При этом степень очистки по ХПК при нагрузке на сооружения 20000 г/м3 сут составляет 94,7%, по ионам тяже5 лых металлов 98%.

Формула изобретения Способ биохимической очистки сточных вод, включающий обработку иммобили0 зованными микроорганизмами активного ила последовательно в анаэробных и аэробных условиях, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки сточных вод лакокрасочного производства от

5 трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов, обработку в анаэробных условиях осуществляют иммобили- зованной адаптированной смесью активного ила и сброженного осадка при

0 массовом соотношении 1:0,7-1,5 в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК). нитратов и сульфатов, равном 1:0.30- 0.38:0,06-0,08.

Таблица 1

Изобретение относится к обработке воды, может быть использовано при очистке промышленных сточных вод лакокрасочного производства и позволяет повысить степень очистки от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов. Сточные воды лакокрасочного производства последовательно обрабатывают в анаэробных и аэробных условиях адаптированными к загрязнениям иммобилизованными микроорганизмами. На аэробной стадии используют активный ил, на анаэробной - смесь активного ила и сброженного осадка при массовом соотношении 1:0,7-1,5 в присутствии нитратов и сульфатов при массовом соотношении органических веществ (ХПК) нитратов и сульфатов, равном 1:0.3-0,38:0,06-0,08. Способ позволяет повысить степень очистки воды от органических соединений в 28 раз, от ионов тяжелых металлов в 16 раз. При этом степень очистки по ХПК при нагрузке на сооружения 20000 г/М Сут составляет 94,6%, по ионам тяжелых металлов 98%. 2 табл. со

Примечай

и е. ХПК сточной воды часть сооружения тяжелых металлов

5000 мг/дм3, нагрузка на анаэробную 20000 г/м3 сутки, концентрация ионов (ТМ) 15,1 мг/дм3„

Предлагаемыйспособ

13000 1200U 13,7 600/1998,0

25000 20000 15,1 2750,394,5

37000 28000 24,8 7000,97 . 90,0

Известный способ

45000 5000 15,1 407012,218,6

55000 10000 15,1 460013,48,0

65000 20000 15,1 483014,23,4

Таблица 2

98,6 98,0 96,1

19,0

П,3

М