Спосіб очистки води від органічних забруднень

Спосіб очистки води від органічних забруднень, що включає адсорбцію на активованому вугіллі з іммобілізованими мікроорганізмами, який відрізняється тим, що воду, яка очищається, попередньо пропускають через шар активованого вугілля з наступним фільтруванням на активованому вугіллі з іммобілізованими мікроорганізмами, причому швидкість фільтрування на активованому вугіллі з іммобілізованими мікроорганізмами складає 5-30% від швидкості фільтрування на активованому вугіллі Винахід відноситься до адсорбційної і бюсорбційної галузі очищення води від органічних забруднень і може бути використаний при очищенні води, що містить значну КІЛЬКІСТЬ органічних речовин, які мають різну енергію адсорбції на активованому вугіллі та різні структурні характеристики Відомий спосіб очищення води від органічних речовин, викладений у книзі [А М Когановский, Н А Клименко, Т М Левченко, И Г Рода Адсорбция органических веществ из води - Л Химия, 1990 - 2 5 6 с, С 216-228] [1] Суть способу полягає у фільтруванні води, що містить органічні речовини, через щільний шар активованого вугілля, завантаженого в колону Очищенню піддавали водяний розчин, що містить суміш розчинних органічних речовин (хлораль 5 - 200мг/дм3, трихлороцтова кислота 60 250мг/дм3, хлороформ 20 - 100 мг/дм3, хлорбензол 11,6 - 39,0мг/дм3, монохлорамш 1 - 15мг/дм3, п-хлорбензолсульфамід 1 - 15мг/дм3, дихлоральмочевина 2,5 - 40мг/дм3, динітрохлорметан 1 15мг/дм3, п-хлорбензолсульфокислота 0,2 50,0мг/дм3, ксилол 12,55мг/дм3, аніоноактивні ПАР 1 - 30мг/дм3) Концентрація вище вказаних речовин в одиницях ХСК (хімічне споживання кисню) складала 115,85 - 754 мгО/дм3 В якості основного показника ступеню очистки води від суміші органічних речовин різної хімічної природи використовували показник ХІМІЧНОГО споживання кисню (ХСК) Як випливає з приведених даних, при очищені 1м3 води зазначеного складу ступінь очищення води від суміші органічних речовин різної хімічної природи складала 62 - 67% Отже, основним недоліком відомого способу [1] є його низька ефективність при видаленні з водних розчинів суміші органічних речовин різної хімічної природи Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю і ефектом, що досягається, є спосіб очищення води від органічних речовин, викладений у статті [В Н Сшивальников, С В Яковлев, К М Морозова, И А Нечаев, В И Миркис - Глубокая очистка природных и сточных вод на биосорберах - Водоснабжение и санитарная техника - Москва -Стройиздат - 1995, №11 - С 6-11] [2] Суть способу полягає в сполученні біологічних і адсорбційних стадій у єдиний бю-фізико-хімичний процес, тобто процеси адсорбції і біологічного руйнування відбуваються одночасно при очищенні води від розчинених органічних речовин Бюсорбційний процес реалізований у вертикальному апараті, що містить два шари активованого вугілля з іммобілізованими мікроорганізмами При цьому нижній являє собою псевдозжижений шар активованого вугілля, а верхній - щільний шар активованого вугілля Фільтруванню в реакторі піддавали водний розчин, що містить органічні сполуки фенол, су О (О ю 52160 міш ПАР (С-12) і суміш нафтопродуїсгів (С-16), диорганічних речовин фенол, алкилбензолсульфохлорфенол, симазин, нафтален, бифеніл, карбонат нагрію, оцтову кислоту, метилетил кетон фос, бензапірен і ліндан Концентрації приведених Пройшовши через активоване вугілля (3), що за3 речовин складали 2-14мгО/дм , виражених в одиповнює колонку (1), вода, що очищається самоницях окислюваності - ХПК Воду фільтрували пливом попадає в колонку (2), заповнену АВ з імспочатку через псевдозжижений шар активованого мобілізованими мікроорганізмами (4) На цій стадії вугілля, а потім через щільний шар АВ У першому фільтрування здійснюється зверху вниз Швидкість і другому шарах застосовували активоване вугілля фільтрування води через АВ (4) складає 5-30% від з іммобілізованими на ньому мікроорганізмами швидкості фільтрування через АВ (3) Зазначене Показано, що в двошаровому бюсорбері в хронічспіввідношення швидкостей забезпечується зміному експерименті ефективність очищення по виною площі колонки (2) Очищення води проводикористаним речовинам досягала 75 - 85% лося протягом 1000 годин Після очищення водні розчини органічних речовин кожні 4 год відбирали Таким чином, основним недоліком відомого на аналіз способу [2] є його невисока ефективність по видаленню з водних розчинів речовин з різною сорбАктивоване вугілля КАВ-2 (кісточкове активоційною здібністю та різною окислюваністю мікроорване вугілля - ДСТУ 2335-93) було іммобілізоване ганізмами бактеріями-деструкторами роду Pseudomonas В основу винаходу поставлена задача розроАналіз суміші використаних органічних речобити спосіб очистки води від розчинених органічвин за ХСК проводили згідно з стандартною метоних речовин з різною енергією адсорбції на актидикою [Ю Ю Лурье Аналитическая химия провованому вугіллі і з різною окислюваністю мышленных сточных вод - М Химия - 1984 мікроорганізмами, іммобілізованими на АВ, у яко447 с ] му використання послідовно процесів чисто адсоПриклади конкретного виконання рбційної та бюсорбційної очистки води від розчиПриклад 1 Реалізація процесу очистки води нених органічних речовин у сполученні з різними за винаходом У колонку (1) (див фіг) заповнену режимами фільтрування в зазначених процесах АВ КАВ-2, при висоті шару вугілля 30см, знизу дозволить підвищити ступінь очищення води від нагору подається вода наступного складу органічних речовин різної хімічної природи фенол - Со = 50мг/дм3, Для вирішення поставленої задачі запропоноАБС-С 0 =75мг/дм , ваний спосіб очистки води від органічних забрудоцтова кислота - Со = 10мг/дм3, нень, що включає адсорбцію на активованому вуметилетилкетон - Со = 10мг/дм3, гіллі з іммобілізованими мікроорганізмами, у Концентрація суміші органічних речовин, що якому, ВІДПОВІДНО до винаходу, воду, що очищавиражена в одиницях ХСК, склала - Со= ється, попередньо пропускають через шар активо315,0мгО/дм3 ваного вугілля з наступним фільтруванням на акШвидкість фільтрування води в колонці (1) тивованому вугіллі з іммобілізованими складала 1,2м/год Пройшовши через активоване мікроорганізмами, причому швидкість фільтруванвугілля (3) вода, що очищається, самопливом поня на активованому вугіллі з іммобілізованими падала в колонку (2), заповнену КАВ-2 з іммобілімікроорганізмами складає 5-30% від швидкості зованими мікроорганізмами (4), зі швидкістю фільтрування на активованому вугіллі 0,24м/год, що складає 20% швидкості фільтрування в колонці (1) Висота шару завантаження в коНами показано, що використання в способі лонці (2) - 30см Експеримент проводили в хронічочистки води запропонованої ПОСЛІДОВНОСТІ проценому режимі, протягом 1000 годин з відбором проб сів фільтрування води, що очищається, а саме, води після очистки на аналіз через кожні 4год По чисто адсорбційного з наступним бюсорбційним, із закінченні експерименту очищена вода містила врахуванням швидкісних режимів, що заявляютьсуміш вказаних органічних речовин в КІЛЬКОСТІ, ЩО ся, дозволяє забезпечити очищення води від орга3 в одиницях ХСК складала СВИх- 0,23мгО/дм Стунічних речовин різної хімічної природи на 99-100% пінь очистки (а) складає а = 99,9% Таким чином, сукупність істотних ознак способу, що заявляється, є необхідною і достатньою С -С для досягнення забезпечуваного винаходом техні•100% а чного результату - практично повного (99 - 100%) вилучення органічних речовин різної хімічної приде Со - вхідна концентрація суміші речовин за роди Цей результат не досягається жодним з вівеличиною ХСК, домих способів Свнх - вихідна концентрація суміші речовин за Запропонований спосіб очистки води від розвеличиною ХСК, чинених органічних речовин реалізується на устаДля порівняння ефективності процесів очистки новці, принципова схема якої представлена на води запропонованим способом та відомими спофігурі собами [1] і [2], від вибраних нами органічних речовин, були проведеш досліди на установці (див Установка складається з внутрішньої колонки фіг), що описана вище (1), коаксиально розташованої в ЗОВНІШНІЙ КОЛОНЦІ (2) Колонка (1) заповнена чистим активованим Приклад 2 Реалізація процесу очистки води з вугіллям КАВ-2 (3), а колонка (2) заповнена актиобраними нами речовинами по відомому способу вованим вугіллям КАВ-2 з іммобілізованими мікро[1] організмами (4) У колонку (1), заповнену чистим АВ КАВ-2, при Спосіб реалізується таким чином У колонку висоті шару вугілля 30см знизу нагору подається (1) знизу нагору подається вода, що містить суміш вода того ж складу, що й у прикладі по реалізації процесу очистки за винаходом Швидкість фільтрування води в колонці (1) - 1,2м/год Пройшовши через АВ (3) вода самопливом попадає в колонку (2), де зі швидкістю 0,24м/год, що складає 20% від швидкості фільтрування в колонці (1), фільтрується на чистому КАВ-2, висота шару завантаження якого складала 30см Експеримент проводили в хронічному режимі протягом 1000 год, з відбором проб води на аналіз через кожні 4год По закінченні експерименту очищена вода містила суміш вказаних органічних речовин в КІЛЬКОСТІ, ЩО В ОДИНИ3 ЦЯХ ХСК складала Свих = 53,1мгО/дм Ступінь очистки (а) складає а = 83,1% Приклад 3 Реалізація процесу очистки води з обраними нами речовинами по відомому способу [2] У колонку (1), заповнену АВ КАВ-2 з іммобілізованими мікроорганізмами, при висоті шару вугілля 30см знизу нагору подається вода того ж складу, що й у прикладі по реалізації процесу очистки за винаходом Швидкість фільтрування води в колонці (1) - 1,2м/год Пройшовши через АВ (3) вода самопливом попадає в колонку (2), де зі швидкістю 0,24м/год шо складає 20% від швидкості фільтрування в колонці (1), фільтрується на АВ КАВ-2 з іммобілізованими мікроорганізмами, висота шару завантаження якого складала 30см Експеримент проводили в хронічному режимі протя 52160 гом ЮООгод, з відбором проб води на аналіз через кожні 4 год По закінченні експерименту очищена вода містила суміш вказаних органічних речовин в КІЛЬКОСТІ, що в одиницях ХСК складала СВИх 3 45,1мгО/дм Ступінь очистки (а) складає а = 85,7% Як видно з приведених експериментальних даних, при досить тривалому хронічному ДОСЛІДІ (1000 год) очистки модельного водного розчину від суміші органічних речовин глибина очищення 99100% досягається тільки запропонованим способом В описаному вище прикладі реалізації очистки води запропонованим способом швидкість фільтрування пропонованого розчину на активованому вугіллі з іммобілізованими мікроорганізмами складала 20% від швидкості фільтрування на чистому активованому вугіллі Необхідний технічний результат досягається використанням чисто адсорбційного і бюсорбційного процесів, причому швидкість фільтрування води через АВ з іммобілізованими мікроорганізмами складає 5-30% від швидкості фільтрування на чистому АВ Для доказу застосування в процесі очищення води запропонованим способом такого співвідношення швидкостей фільтрування були проведені ВІДПОВІДНІ хронічні експерименти, дані яких представлені в таблиці Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 Співвідношення швидкостей WA/V-100% 5 10 20 ЗО 35 Час експерименту, т, годин Як видно з даних таблиці, ступінь очистки води рівна 99-100% досягається при співвідношеннях швидкостей фільтрування на АВ з іммобілізованими мікроорганізмами і чистому АВ рівних 5, 10, 20, 30%, тобто, що знаходяться у діапазоні (5-30)% При співвідношенні швидкостей рівному 35%, тобто при підвищеній швидкості фільтрування через АВ з іммобілізованими мікроорганізмами, ступінь очистки води помітно падає При співвідношенні швидкостей