Спосіб очистки води від органічних забруднень

1. Спосіб очистки води від органічних забруднень, що включає адсорбційну очистку води на активованому вугіллі (АВ) з іммобілізованими мікроорганізмами, який відрізняється тим, що очистку здійснюють до появи у фільтраті концентрації проскакування органічних речовин, регенерацію AВ проводять, використовуючи перемінно полярний розчинник та воду, причому першою водою, неодноразово, з вмістом кисню 1,0-30,0 мг/дм3 в кількості 5-10 дм3/дм3 АВ, а далі використовують неполярний розчинник в кількості 1-3 дм3/дм3 AB, а процес очистки здійснюють з чергуванням циклів: адсорбційна очистка води - регенерація активованого вугілля. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що концентрацію проскакування органічних речовин визначають за показником ХСК > 0,5 мгО/дм3. Винахід відноситься до галузі обробки води, промислових та побутових стічних вод, зокрема до адсорбційної і біоадсорбційної очистки води, і може бути використаний при очищенні води від органічних забруднень, зокрема таких як поверхневоактивні речовини (ПАР) та барвники. Відомий спосіб очищення води від поверхнево-активних речовин з біорегенерацією адсорбенту [N. Klimenko et al. Colloid and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 230 (2003) 141-158] [1]. Суть способу полягає у попередньому нанесенні мікроорганізмів на активоване вугілля (АВ) та фільтруванні води, яка містить високомолекулярні органічні сполуки, через щільний шар активованого вугілля з іммобілізованими на ньому мікроорганізмами і після появи у фільтраті концентрації проскоку органічних речовин, як ми вважаємо, піддають традиційній регенерації, яка знищує мікроорганізми. Очищенню піддавали водний розчин, що містить неіонну ПАР ОП-10, яка складається з суміші оксиетилаталкілфенолів із загальною формулою СnН2n+1С6Н4(ОСН2СН2)ОН, де n=8-10, a m=4-17 із середнім оксиетиленовим числом m=8. Як другий компонент використовува ли аніонну ПАР-алкілбензолсульфонат натрію СnН2nС6H4SO4Na, де n=8-10. Концентрацію розчинів підтримували в діапазоні 20-30 мг/дм3. Швидкість фільтрування розчинів через колонку - 5 м/год. Приведені дані при очищенні всього 100 дм води від ПАР ОП-10 показують, що ступінь очищення води в процесі експерименту досягала 7075%. Отже основним недоліком відомого способу [1] є його низька ефективність при видаленні з води таких високомолекулярних речовин, як ПАР та, на нашу думку, фактичне знищення іммобілізованих на АВ мікроорганізмів при регенерації вугілля. Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб очищення води від розчинених органічних речовин [В.Н. Сшивальников, С.В. Яковлев, К.Н. Морозова, И.А. Начаев, В.Й. Мирине. - 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 біо-фізико-хімічний процес, тобто процеси адсорбції і біологічного (19) UA (11) 76034 (13) C2 (21) 20040907759 (22) 24.09.2004 (24) 15.06.2006 (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Мєшкова-Клименко Наталія Аркадіївна, Савчина Людмила Андріївна, Гречаник Сергій Вікентійович, Невинна Людмила Володимирівна, Швиденко Ольга Гаврилівна, Титаренко Надія Захарівна, Козятник Іван Петрович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 52160, C2, 15.08.2004 SU 722852, A1, 25.03.80 RU 2005695, C1, 15.01.94 RU 2051126, C1, 27.12.95 3 76034 4 руйнування відбуваються одночасно при очищенні чинником, дозволяє забезпечити очищення води води від розчинених органічних сполук. від органічних речовин, що використовувались, та Біосорбційний процес реалізований у вертикальпідвищити ресурс роботи шару АВ з ному апараті, що містить два шари активованого іммобілізованими мікроорганізмами. вугілля з іммобілізованими мікроорганізмами. При Таким чином, сукупність суттєвих ознак спосоцьому нижній являє собою псевдозріджений шар бу, що заявляється, є необхідною і достатньою активованого вугілля, а верхній - щільний шар АВ. для досягнення забезпечуваного винаходом Фільтруванню в реакторі піддавали водний технічного результату - практично повного вилурозчин, що містить органічні сполуки: фенол, чення (99-100%) з забрудненої води органічних суміш ПАР (С-12), суміш нафтопродуктів (С-16), речовин та підвищення терміну роботи шару АВ як дихлорфенол, симазин, нафтален, дифеніл, кармінімум у 2 рази. Цей результат не досягається бофос, бензапірен і ліндан. Концентрації приведежодним із відомих способів. них речовин складали 2-4 мгО/дм3, виражених в Запропонований спосіб очистки води від розодиницях окисності - ХСК (хімічне споживання чинених органічних речовин реалізується на кисню). Воду фільтрували спочатку через установці, принципова схема якої представлена на псевдозріджений шар АВ, а потім через щільний фігурі. шар АВ. У першому і другому шарах застосовуваУстановка складається із скляної колонки (1) ли АВ з іммобілізованими на ньому заповненої АВ марки КАВ-2 (2) з іммобілізованими мікроорганізмами. Показано, що в двошаровому мікроорганізмами, а також з трьох ємностей, що біосорбері в хронічному експерименті містять: забруднену воду (ємн. 3), чисту воду (ємн. ефективність очищення по використаним речови4) і неполярний розчинник (ємн. 5). Ємність 4 має нам досягала 75-85%. Згідно з розрахунками пропристрій (6) для насичення води киснем. веденими нами за приведеними даними [2] ресурс Технологія способу реалізується наступним роботи АВ складав 250 дiб/дм3 AB. чином. У колонку (1), заповнену АВ КАВ-2 Таким чином, основним недоліком відомого (кісточкове активоване вугілля - ДСТУ 2335-93) з способу [2] є його невисока ефективність видаіммобілізованими бактеріями-деструкторами роду лення з водних розчинів органічних речовин, що Pseudomonas, знизу вгору подається забруднена характеризується в хронічному експерименті стувода, що містить розчинену органічну речовину: пенем очистки на рівні 75-85%. неіонну ПАР - оксиетилований нанілфенол, який є В основу винаходу поставлена задача розросумішшю оксиетилованих алкілфенолів із загальбити спосіб очистки води від розчинених ною формулою СnН2n+1С6Н4(СН2СН2O)mН, де n=(8органічних речовин на АВ з іммобілізованими 10), m=(4-17). Згідно з нашими аналізами суміш мікроорганізмами, який дозволить підвищити може бути описана як С8Н2n+1С6Н4O(СН2СН2)8Н ступінь очистки води від органічних речовин та (скорочено NPhEO), вміст органічної речовини в продовжити термін дії АВ шляхом вдосконалення продукті дорівнює 99%, вологість 0,5%. Воду, яка механізму проміжної регенерації та використання пройшла через АВ, аналізують на вміст в ній як регенераційного розчину нетрадиційної речовиорганічних речовин. Аналіз фільтрату та води, що ни. Послідовність режимів фільтрування через АВ очищується, проводили за ХСК згідно зі стандартводи, що очищується, та регенераційних розчинів ною методикою [Ю.Ю. Лурье. - Аналитическая повинна забезпечити досягнення необхідного химия промышленных сточных вод. - М.: Химия. технічного результату - підвищення ефективності 1984. - 447 с.] [3]. При досягненні у очищеній воді очистки води від органічних сполук до ступеня 99концентрації проскоку (показник ХСК>0,5 мгО/дм3), 100% в хронічному режимі та збільшення ресурсу процес очищення зупиняють і проводять роботи АВ з іммобілізованими мікроорганізмами. регенерацію АВ водою з вмістом кисню 1,0-30,0 Для вирішення поставленої задачі запропономг/дм3 та об'ємом 5-10 дм3/дм3 АВ. Після вано спосіб очистки води від органічних забрудзакінчення регенерації АВ водою продовжують нень, що включає адсорбційну очистку води на АВ фільтрування забрудненої води до досягнення з іммобілізованими мікроорганізмами, у якому, ХСК>0,5 мгО/дм3, після чого установка знову відповідно до винаходу, очистку води здійснюють вмикається в режим регенерації АВ водою. Таке до появи у фільтраті концентрації проскоку чергування циклів: фільтрування розчину з органічних речовин, а регенерацію АВ проводять органічним забруднювачем регенерація перемінно використовуючи неполярний розчинник відпрацьованого АВ незабрудненою органічними та воду, причому першою водою, неодноразово з сполуками водою проводять до накопичення у вмістом кисню 1,0-30,0 мг/дм3 в кількості 5-10 шарі АВ органічних речовин, які не вимиваються дм3/дм АВ і далі використовують неполярний розводою. Далі виконують регенерацію АВ неполярчинник в кількості 1-3 дм3/дм3АВ, а очистки ним розчинником в кількості 1-3 дм3/дм3 AВ, здійснюють з чергуванням циклів: очистка водивідрегенероване вугілля знову використовують регенерація активованого вугілля, причому продля адсорбційної очистки забрудненої води. скок органічних речовин визначають за показником Приклад процесу очистки води за винаходом. 3 ХСК(хімічне споживання кисню) > 0,5 мгО/дм . Процес очистки реалізували на установці, В описі нами показано, що використання в схематичне зображення якої представлено на фіг. способі очистки води запропонованої У колонку (1) діаметром 0,025 м і висотою 0,5 послідовності процесів фільтрування води, що м, яка завантажена АВ КАВ-2 з іммобілізованими очищається, через шар АВ з іммобілізованими мікроорганізмами з висотою шару вугілля 0,3 м мікроорганізмами і регенерації АВ незабрудненою знизу вгору подається вода, що містить NPhEO в органічними речовинами водою та полярним розкількості C0=25 мг/дм3, що в одиницях ХСК 5 76034 6 складає C0=55 мгО/дм3. Швидкість фільтрування застосування в процесі очищення води запропозабрудненої органічною речовиною води в колонці нованим способом такого діапазону концентрацій (1) складала 1,2 м3/м2год. Експеримент проводили розчиненого в воді кисню були проведені в хронічному режимі протягом 1850 годин з відповідні хронічні експерименти, дані яких відбором проб води після очистки на аналіз через представлені в таблиці 2. кожні 4 год. з врахуванням циклів регенерації АВ Із даних таблиці 2 витікає, що використання водою або неполярним розчинником (хлорофорводи із вмістом кисню 1,0-30,0 мг/дм3 забезпечує мом). відновлення ємності АВ на рівні 99-100% (приклаНа першому етапі фільтрування води ди 2-7). Ступінь очистки фільтру АВ з забрудненої NPhEO через АВ проводили протягом іммобілізованими мікроорганізмами після 376 год., після чого концентрація органічних речорегенерації його водою, яка містить розчинений вин у фільтраті склала у одиницях ХСК Свих=0,8 кисень в кількості < нижньої межі (0,9 мг/дм3) значмгО/дм3. Колонку перемикнули на фільтрування но падає в порівнянні з водою, яка регенерує АВ через шар відпрацьованого АВ незабрудненої та має вміст кисню 1,0 мг/дм3 (приклад 1). органічними сполуками води (регенераційний розКонцентрації кисню в воді, що регенерує АВ, більш чин) зі швидкістю 1,2 м3/м2год з вмістом кисню 10 ніж 30 мг/л в проведених експериментах не викомг/дм3 протягом 2 годин. Після цього колонку з АВ ристовувались, тому, що при температурах провезнову перемкнули у режим фільтрування води дення процесу очистки, розчинність кисню у воді забрудненої NPhEO і фільтрували протягом 282 не перевищує 30 мг/дм3. За цими причинами викогод. до концентрації проскоку до фільтрату ристання води із вмістом розчиненого кисню 30 мг/дм3, недоцільне. одиницях ХСК). Знову провели цикл регенерації Об'єми регенераційних розчинів, що заявляАВ водою протягом 2 год. і цикл адсорбційної очиються, які забезпечують високий ступінь стки до моменту, коли фільтр з АВ працював в регенерації АВ при збереженні інших умов процесу режимі фільтрування води забрудненої NPhEO очистки, складають: 5-10 дм3/дм3 АВ для води і 1-3 менше 4 год. (між взяттям проб досягли дм3/дм3 АВ для хлороформу. При використанні 3 концентрації проскоку 1 мгО/дм ). питомих об'ємів розчинів менших нижніх меж, що Після цього установку перемикнули у режим заявляються (5 дм3/дм3 АВ для води і 1 дм3/дм3 АВ регенерації АВ хлороформом, яку виконували для хлороформу), не досягали повноцінного фільтруванням хлороформу через шар АВ зі відновлення ємності АВ (ступінь очистки 81%), а швидкістю 1,2 м/год протягом 30 хвилин і знову при регенерації АВ водою в кількості >10 дм3/дм3 повернулися до стадії адсорбційної очистки води АВ або хлороформом в кількості > 3 дм3/дм3 АВ від NPhEO. Очищена вода містила суміш результат відновлення ємності був на рівні викоорганічних речовин в кількості, що в одиницях ХСК ристання 10 дм3/дм3 і 3 дм3/дм3 відповідно (ступінь складала Свих