Спосіб біохімічної очистки стічних вод

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. 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 малеиновый 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, 2n, Cd, Fe, Си, Ni в суммарной концентрации 15-25 г/м . 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", микроор ганизмов. На анаэробной стадии используют адаптированную смесь активного ила и сброженного осадка при массовом соотно I 1717556 шении 1:0,7-1,5. Процесс осуществляют в значительного снижения ХПК, NOi" и SOA присутствии нитратов и сульфатов при маспроцесс снова повторяют. совом соотношении органических веществ После семи пассажей устанавливают (XllKj, нитратов и сульфатов, равном 1.(0,3проточную подачу сточной воды в биорзак0,38) (0,06-0,08). Время анаэробной обра- 5 тор, постепенно увеличивая нагрузку на соботки составляет 5-6 ч. Аэробную доочистку оружение. Из анаэробного биореактора осуществляют с помощью адаптированных вода поступает в аэробный реактор, в котомикроорганизмов активного ила, иммобиром размещена насадка "ВИЯ". лизованных на насадке "ВИЯ". Бремя преВ начале пуска сооружения на проток в бывания в аэробном биореакторе 20-24 ч. 10 аэробный биореактор вносят разово 10 м Процесс очистки реальных сточных вод активного ила для развития микроорганизлакокрасочного производства осуществлямов, использующих для окисления кислород ют в сооружении с общим объемом 1250 м , воздуха, сульфидокисляющих, нитрифицисостоящем из анаэробного биореактора рующих, облигатных гетеротрофов, а также объемом 250 м и аэробного объемом 1000 15 гидробионтов. м 3 . Объем сточных вод 1000-1200 м3/сут. В табл. 1 представлены данные по эфХПК 3-7 кг/м . Нагрузка на анаэробную стуфективности процесса очистки в зависимопень сооружения 12-28 кг ХПК/м 3 сут. Консти от величины соотношения ХПК: КЮз : центрация ионов тяжелых металлов SOA - и массового соотношения активного 13,7-24,8 г/м . Нагрузка по ионам тяжелых 20 ила и сброженного осадка. металлов на анаэробную ступень составляПри определении оптимального соотно.ет 54,8-99,2 г/м • сут. Процесс очистки осу- * шения ХПК и окислителя (N03-и SOA ) исхоществляют при рН 7,0+0,7. В очищаемую дят из того, чтобы происходило воду вносят азотную кислоту, калийную и максимальное снижение ХПК и концентрааммиачную селитру до соотношения ХПК: 25 ции ионов тяжелых металлов, а в очищенной N03 = 1:(0,3-0,38). Корректировку содержаводе не накапливались окисленные формы ния сульфатов в реальной воде до соотноше2 азота (нитраты и нитриты) и отсутствовал ния ХПК: N03-: SO4 " = 1:(0,3-0,38)-(0.06-0,08) растворенный сульфид. Таким соотношениосуществляют серной кислотой или сульфаем является: ХПК: мог" : SO42" = 1:(0,3том аммония в зависимости от рН стока. 300,38):(0.06-0,08). Адаптацию бактерий-деструкторов проУстановлено, что предлагаемое соотноводят путем двойной селекции микрооргашение обеспечивает снижение ХПК воды на низмов активного ила и сброженного 90-94,5%. Остаточное значение ХПК не преосадка - по способности окислять органичевышает 500 мг/дм (табл. 1, примеры 1-17), ские компоненты сточной воды нитратами и 35 что позволяет сбросить сточную воду на трасульфатами, по способности адгезироватьдиционные биологические очистные сооруся к используемой в очистке насадке. жения (БОС). Очистка от ионов тяжелых металлов происходит на 96,6-99,6%. ОстаДля этого в анаэробный биореактор с точная концентрация0,09-0,66мг/дм (табл. загрузкой "ВИЯ", объемом 250 м вносят 25 м 3 сброженного осадка и 25 м активного 40 1, примеры 1-17), причем концентрация кажила, имевших ранее контакт со сточными дого отдельного элемента в очищенной воде водами лакокрасочного производства. Туда не превышает ПДК для сброса на БОС. же вносят 200 м реальной сточной воды с Так, например, при остаточной суммарХПК 5000 мг/дм и добавляют соли КГЧОз, ной концентрации ионов тяжелых металлов NH^NO3.(NH^)2SO4 до отношения ХПК: ЫОз- 45 в очищенной воде 0,66 мг/дм , содержание : SO42' = 1.(0,3-0,38);(0,06-0,08). Источником каждого отдельного элемента составляет, фосфора служит фосфорная кислота. После мг/дм : цинка 0,2; железа 0,15; меди 0,1; снижения ХПК более чем на 60% и редукции свинца 0,06: кобальта, никеля и кадмия по большей части нитратов и сульфатов жид0.05. кость из сооружения выливают и в биореак- 50 Более высокие концентрации нитрата тор снова вносят 250 м реальной сточной препятствуют снижению окислительно-восводы с ХПК 5000 мг/дм и содержанием становительного потенциала среды при занитратов и сульфатов в ней в соотношении: данной нагрузке до величин, при которых ХПК [\!0з":$04 2 = 1:(0.3-0.38) (0,06-0.08). возможна сульфат-редукция, в результате 55 чего не происходит осаждения тяжелых металлов. Таї;, при соотношении 1:0,4:0,1 В последующем процесс очистки сточ(табл 1, пример 19) степень очистки по ХПК ной воды осуществляют закрепившиеся на составляет 85,2%, а по ионам тяжелых меволокнистой насадке микроорганизмы, исталлов 80,1%, что выше уровня ПДК для пользующие нитрат и сульфат в качестве сброса воды на биологические очистные соконечных акцепторов при окислении. После 1717556 оружения. 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% соответ- 5 ственно. Запредельное снижение концентрации SO^s ' влечет за собой низкую степень очистки от тяжелых металлов (пример 18), а запредельное повышение сульфата приводит к образованию избыточного 10 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 15 использование запредельных количеств активного ила и сброженного осадка (примеры 21, 22), что также препятствует сбросу очищенном воды на городские биологиче- 20 ские очистные сооружения. в П р и м е р \. Сточную воду, содержащую ксилол, толуол, бутанол. фталеаый и малеиновый ангидриды, циклогексанол, ацетон, уайтспирит, акролеин, сольвент 25 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/дм , пропускают через анаэробный и аэробный бмореакторы. Нагрузка по ХПК на 30 анаэробную ступень 12000 г/м 3 . сут, рН 7,4. В воду вносят, г/дм 3 : НЫОз0,5; NUNO30.6; НзРОл 0,04, концентрация сульфатов в воде 0,2 г/дм3. Результаты работы сооружения приве- 35 дены в табл. 2, пример 1. Степень очистки воды по ХПК составляет 98%, по ионам тяжелых металлов 98,6%. П р и м е р 2. Сточную воду с ХПК 5000 мг/дм и концентрацией тяжелых металлов 40 15,1 мг/дм обрабатывают в анаэробноаэробном сооружении с помощью иммобилизованных микроорганизмов. Нагрузка на анаэробную ступень 20000 г/м 3 сут, рН 6,5. В воду добавляют, г/дм 3 : НГООз 0,83, 45 NH4NO3 0,8; KNO3 0.2; Н3РО4 0,06; лов в воде 24,8 г/дм , Нагрузка на анаэробную ступень 28000 г/м 3 сут.рН 6,9. В воду добавляют, г/дм 3 ; НІМОз 1.2; NH4NO3 1,2; KNO3 0,6; НзРСМ 0,08; (NH^SCM 0.34. Очистка 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/м3^ сут и около 95 г/м 3 сут тяжелых металлов. Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проведены исследования по очистке сточных вод лакокрасочного производства с использованием на первой стадии очистки сбраживания. Результаты очистки по известному способу приведены в табл. 2, примеры 4-6, Из табл. 2 видно, что содержание компонентов сточной воды после анаэробной обработки практически не меняется, т.е. они не сбраживаются. При нагрузке'на анаэробный биореактор 10000 г/м сут степень очистки воды по 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 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 94,7%, по ионам тяжелых металлов 98%. Формула изобретения Способ биохимической очистки сточных вод, включающий обработку иммобилизеванными микроорганизмами активного ила последовательно в анаэробных и аэробных условиях, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки сточных вод лакокрасочного производства от трудноразрушаемых органических веществ и ионов тяжелых металлов, обработку в анаэробных условиях осуществляют иммобилизованной адаптированной смесью Результаты очистки: 94,5% - по ХПК и активного ила и сброженного осадка при 98% - по ионам тяжелых металлов (табл. 2. 50 массовом соотношении 1:0,7-1,5 в присутстпример 2). вии нитратов и сульфатов при массовом соП р и м е р 3. Осуществляют очистку отношении органических веществ (ХПК), воды с ХПК 7000 мг/дм 3 последовательно нитратов и сульфатов, равном 1:0,30анаэробными и аэробными микроорганиз0,38:0,06-0,08. мами. Концентрация ионов тяжелых метал 1717556 Т а б л и ц а Пример Массовое соотношение Активный ХПК: 'HO~:SO*~ ил:сброженный осадок 1 Остаточная концентра- Степень очистки 3 ция, мг/дм ХПК ТМ ХПК ТМ 1 1:0,38:0,08 1:1 495 0,66 90,1 95,6 2 1:0,38:0,06 1:1 370 0,62 32,6 95,9 3 4 5 1:0,30:0,06 1:1 320 0,12 33,6 99,2 1:0,30:0,08 1:1 310 0,09 93,8 99,5 1:0,33:0,066 1:1 275 0,09 93,6 :6 1:0,33:0,06 1:1 280 П,1 : 94,5 . ; 34,4 7 1:0,33:0,08 1:1 300 0,18 : 94,0 8 1:0,30:0,066 1:1 325 - °И • 33,5 9 1:0,38:0,066 1:1 500 0,63 90,0 10 1:0,33:0,066 1:1,5 з4о 0,1 93,2 99,4 1 1 12 1:0,33:0,066 1:0,7 '. . 0,63 92,5 95,8 1:0,33:0,066 1:0,8 375 285 0,13 34,3 99,1 13 14 1:0,33:0,066 1:1,25 340 . 93,2 99,0 1:0,33:0,066 1:0,83 475 15 16 1:0,33:0,066 1:1,2 1:0,3:0,08 17 . • 0,15 і ; . 99,3 , '; • 98,8 ' . 33,3 95,8 '-. •.. 90,1 280 0,5 » 0,18 1:1,5 315 0,1 93,7 99,3 1:0,38:0,06 1:0,7 375 0,64 92,5 35,7 18 1:0,26:0,033 11 : 3,03 82,3 79,3 19 1:0,4:0,1 885 740 3,0 85,2 80,1 20 1:0,33:0,1 1:1 820 2,8 83,6 81,4 1:0,3 730 375 3,2 85,4 2,93 80,5 21 22 :0,33:0,066 1:0,33:0,066 П р и м е ч а й 1:3 • 34,4 . • 36,4 38,8 78,8 80,6 и е. ХПК сточной воды 5000 мг/дм3, нагрузка на анаэробную часть сооружения 20000 г/м3 сутки, концентрация ионов тяжелых металлов (ТМ) 15,1 мг/д М з ц to 1717556 Т а б л и ц а Пример Показатели исходной воды 1 Нагрузка ХПК, мг/дм^ на анаэробный биореактор, 5 г/м . сут Концентрация Показатели очищенной воды ХПК, 3 мг/дм Концентра ция ТМ, э мг/дм тм, 2 Степень очисткиt% ХПК ТМ 3 мг/дм Предлагаемый способ 1 3000 12000 13,7 60 0,19 98,0 2 5000 20000 15,1 275 0,3 94,5 3 7000 28000 2М 700 0,97 90,0 98,6 98 96,1 Известный способ и 5000 5000 15,1 1+070 5 5000 10000 15,1 4600 6 Ь000 20000 15И 4830 Редактор В Бугренкова Составитель А Стадник Техред М Моргентал 8,0 12,2 14.2 19 1. 13 34 , ,0 18,6 Корректор Н.Ревская Заказ 849 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101