способ глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод

Формула изобретения

1. Способ глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод, включающий доочистку в трехступенчатом биореакторе, все ступени которого снабжены кассетами с волокнистым носителем для прикрепленной микрофлоры, а первая ступень является аэрируемой, и последующее фильтрование на фильтрах доочистки, отличающийся тем, что во второй и третьей ступенях биореактора доочистки поддерживается ламинарный режим движения жидкости, причем величина удельной поверхности волокнистых носителей для прикрепленной микрофлоры, используемых на третьей ступени биореактора доочистки, в 1,5 раза превышает удельную поверхность волокнистых носителей первых двух ступеней биореактора доочистки при удельной величине фиксированной биомассы по беззольному веществу волокнистых носителей первой ступени биореактора доочистки не менее 100 г/м.

2. Способ глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрузки фильтров доочистки используется окисленный сорбционный материал с концентрацией поверхностных кислородсодержащих групп не менее 0,4 ммоль/г.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод.

Известен способ доочистки природных и сточных вод, включающий процессы фильтрования воды через адсорбционно, адгезионно или биологически активную насадку. Модификацию насадки осуществляют пылевидными присадками без протока воды через фильтр с непрерывной циркуляцией водной суспензии внутри объема фильтра за счет эрлифтного потока воды. Регенерацию загрязненной насадки осуществляют барботажом объема жидкости, находящейся в фильтре, с одновременным ее сбросом в канализацию без протока через фильтр дополнительного количества промывной воды.

Недостатком данных технических решений является невозможность обеспечения стабильной работы сооружения доочистки при резких колебаниях концентраций загрязняющих примесей, поступающих на доочистку и, соответственно, обеспечения заданных остаточных концентраций загрязняющих примесей на выходе из очистных сооружений, а также невозможность обеспечения восстановления заданных характеристик модифицированной загрузки в процессах регенерации и модифицирования, что также будет сказываться на качестве доочистки вод и величине остаточных концентраций загрязняющих примесей.

Целью настоящего изобретения является возможность устойчиво обеспечивать на выходе из сооружений биохимической очистки - городских канализационных очистных и локальных очистных ряда отраслей промышленности - концентрацию органических и ряда неорганических соединений, оцениваемых по показателю БПК _полн, - менее 3 мгО₂/л, и концентрацию взвешенных веществ - до 3 мг/л, независимо от величины данных показателей на входе на комплекс очистных сооружений доочистки.

Поставленные цели достигаются тем, что при способе глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод осуществляется трехступенчатое доокисление органических соединений, содержащихся в биохимически окисленных сточных водах в трехступенчатом биореакторе, и последующее фильтрование через фильтры доочистки со специальной загрузкой. Все три ступени биореактора доочистки снабжены кассетами с волокнистым носителем для прикрепленной микрофлоры, а первая ступень является аэрируемой. Во второй и третьей ступенях биореактора доочистки поддерживается ламинарный режим движения жидкости, причем величина удельной поверхности волокнистых носителей для прикрепленной микрофлоры, используемых на третьей ступени биореактора доочистки, в 1,5 раза превышает удельную поверхность волокнистых носителей первых двух ступеней биореактора доочистки при удельной величине фиксированной биомассы по беззольному веществу волокнистых носителей первой ступени биореактора доочистки не менее 100 г/м. В фильтрах доочистки в качестве загрузки используется окисленный сорбционный материал с концентрацией поверхностных кислородсодержащих групп не менее 0,4 ммоль/г.

На первой ступени блока доочистки создается аэрируемая буферная зона, основной задачей которой является удержание активного ила для его последующей регенерации и возврата в систему. Интенсивность подачи воздуха в режиме аэрации составляет 3 л/с·г, а в режиме регенерации - 10 л/с·г. В биореакторах блока доочистки первая и вторая аэрируемые ступени содержат кассеты с волокнистым носителем для прикрепленной микрофлоры в виде закрепленных ершовых полимерных элементов с удельной величиной фиксированной биомассы по беззольному веществу не менее 100 г/м, для третьей ступени доочистки данная величина составляет более 150 г/м. Величины удельных поверхностей волокнистых носителей для прикрепленной микрофлоры по каждой из трех ступеней приведены в таблице.

Использование на различных ступенях доочистки волокнистых носителей прикрепленной микрофлоры в виде закрепленных ершовых полимерных элементов с различной величиной удельной поверхности позволяет стабильно обеспечивать эффективное снижение концентраций загрязняющих примесей даже при резких изменениях концентраций загрязняющих примесей и расходов сточных вод, поступающих на доочистку после сооружений биохимической очистки, что иллюстрируется данными на чертеже.

Кривая 1 показывает динамику процесса очистки при использовании на первой ступени биореактора доочистки волокнистой загрузки с процентным содержанием полиамидных волокон диаметром 15 мм порядка 10%. На второй ступени доочистки процентное содержание волокон указанного диаметра составляет порядка 20%. На третьей ступени биореактора доочистки процентное содержание волокон указанного диаметра превышает 60%. Совместное использование данных типов волокнистой загрузки обеспечивает устойчивое снижение концентраций загрязняющих примесей. Аналогичного эффекта можно достичь, используя на первой и второй ступенях биореактора доочистки однотипную волокнистую загрузку с процентным содержанием полиамидных волокон диаметром 15 мм порядка 10% (кривая 2). На третьей ступени биореактора доочистки процентное содержание волокон указанного диаметра так же, как и в предыдущем случае (кривая 1) превышает 60%. В этом случае устойчивое снижение остаточных концентраций до заявленных значений обеспечивается при использовании в качестве завершающей ступени доочистки фильтров, загруженных сорбционных материалом с концентрацией поверхностных кислородсодержащих групп не менее 0,4 ммоль/г.

Использование однотипной волокнистой загрузки на первой и второй ступенях биореактора доочистки упрощает технологический процесс изготовления ершовых полимерных элементов, а также значительно сокращает время, необходимое для ее монтажа. На кривой 3 показана динамика снижения концентраций загрязняющих примесей при отсутствии волокнистой загрузки на первой ступени биореактора доочистки. На всех последующих ступенях доочистки технологические условия аналогичны описанным в предыдущем примере (кривая 2). Анализ кривой 3 свидетельствует о том, что исключение из заявляемого технологического процесса доочистки вод хотя бы одного звена приводит к существенному снижению качества доочистки, оцениваемому по показателям БПК_полн, и концентрации взвешенных веществ.

Таким образом, в заявляемом способе глубокой доочистки биохимически окисленных сточных вод последовательно, по ступеням биореактора, осуществляются сепарация по фракциям механических примесей, органических загрязнений, стабилизация биомассы живых микроорганизмов, фильтрация сточных вод и извлечение из нее взвешенных веществ. При этом происходит доочистка сточных вод до показателей 3-5 мг/л по взвешенным веществам и до 3-5 мгО₂/л по БПК_полн . При этом первая аэрируемая ступень биореактора выполняет роль буфера, удерживая активный ил в системе, позволяет осуществить его регенерацию и возвратить в систему.

Стабильное снижение показателей по взвешенным веществам и по БПК_полн до 3 мг/л и 3 мгО₂/л соответственно происходит на фильтрах доочистки с загрузкой из окисленного углеродсодержащего материала с концентрацией поверхностных кислородсодержащих групп не менее 0,4 ммоль/г. Создание окисленной поверхности осуществляли путем пиролиза и последующей парогазовой активации углеродсодержащего материала в присутствии порообразующего агента, дегидратирующих добавок и окислителя. В качестве порообразующего агента использовали водные суспензии карбонатов щелочно-земельных металлов расходом от 1 до 3% по активному веществу от массы исходного углеродсодержащего материала. В качестве исходного углеродсодержащего материала возможно использование различного каменноугольного сырья с содержанием углерода свыше 90%. Степень окисленности сорбционного материала оценивали по содержанию фенольных и карбоксильных гидроксилов в аналитической пробе сорбента, определяемых согласно ГОСТ 8930-79 «Угли каменные. Методы определения окисленности».

Источники информации

1. Пат. РФ №2001110765. Куликов Н.И., Куликова Е.Н., Приходько Л.Н., Зубов Г.М. Способ доочистки природных и сточных вод.

Таблица
Характеристика волокнистых носителей для прикрепленной микрофлоры для различных ступеней биореактора доочистки сточных вод
Ступень биореактора доочистки	Величина удельной поверхности волокнистых носителей для прикрепленной микрофлоры, м2/г
1-я ступень	20-22*
2-я ступень	20-26*
3-я ступень	35-40*
* - значения приведены без учета веса материала скрутки, нержавеющей проволоки диаметром 6 мм, служащей основой для крепления синтетических волокон волокнистого носителя для прикрепленной микрофлоры.