способ биологической очистки сточных вод от органических загрязнений

Формула изобретения

Способ биологической очистки сточных вод от органических загрязнений путем аэрации сточной воды в присутствии активного ила кислородсодержащим газом, осветления ее с возвратом части ила на стадию аэрации, доочистки осветленной воды биосорбцией на активированном угле в аэробных условиях с рециркуляцией газа, отличающийся тем, что осветленную воду перед стадией доочистки насыщают газом со стадии аэрации, после прохождения стадии биосорбции часть воды рециркулируют на стадию насыщения газом со стадии аэрации, а часть газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируют в рециркулируемую воду со стадии биосорбции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам биологической очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, характерные для сточных вод химкомбинатов, целлюлозно-бумажной промышленности, коммунально-бытовых стоков и других сточных вод, содержащих как биоокисляемые, так и биорезистентные загрязнения.

Известен способ биологической очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, включающий аэрацию сточной воды в присутствии активного ила, осветление ее с возвратом части ила на стадию аэрации и последующую доочистку осветленной воды в биопруде [1]

Недостатками известного способа являются длительность процесса при невысокой степени очистки сточных вод от органических загрязнений, обусловленная низкими нагрузками на ил на стадии аэрации с активным илом и на биопруд, неэкономичное использование аэрирующего газа и вторичное загрязнение окружающей среды газами, отдуваемыми со стадий аэрации.

Известен способ биологической очистки сточных вод от органических загрязнений, наиболее близкий к предлагаемому по назначению и технической сущности, путем аэрации сточной воды в присутствии активного ила кислородсодержащим газом, осветления ее с возвратом части ила на стадию аэрации, доочистки осветленной воды биосорбцией на активированном угле в аэробных условиях с рециркуляцией части газа, выходящего из сорбционной колонны, в трубопровод подачи газа со стадии аэрации иловой смеси на стадию биосорбции [2]

Недостатками известного способа являются:

невысокая степень биологической очистки сточных вод от органических загрязнений (96% по БПК) и быстрый механический износ активированного угля, используемого на стадии биосорбции, вследствие одновременного прямоточного поступления в сорбционную зону осветленной воды и газа, выходящего со стадии аэрации,

неэффективное и неэкономичное использование газа, выходящего со стадии аэрации, и вторичное загрязнение окружающей среды отдуваемыми газом органическими веществами, обусловленное рециркуляцией части газа после выхода из сорбционной колонны в трубопровод отвода газа со стадии аэрации иловой смеси,

необходимость термической регенерации или замены активированного угля, используемого на стадии биосорбции, после истощения сорбционной емкости, обусловленная преобладанием процесса сорбции над процессом биологического окисления загрязнений на этой стадии.

Техническим результатом заявляемого способа являются повышение степени биологической очистки воды, увеличение срока службы активированного угля, повышение эффективности и экономичности использования газа, выходящего со стадии аэрации иловой смеси, и уменьшение вторичного загрязнения окружающей среды отдуваемыми из обрабатываемой воды летучими веществами, приводящие к удешевлению процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе биологической очистки сточных вод от органических загрязнений путем аэрации сточной воды в присутствии активного ила кислородсодержащим газом, осветления ее с возвратом части ила на стадию аэрации, доочистки осветленной воды биосорбцией на активированном угле в аэробных условиях с рециркуляцией газа, осветленную воду перед стадией доочистки биосорбцией насыщают газом со стадии аэрации, после прохождения стадии биосорбции часть воды рециркулируют на стадию насыщения газом со стадии аэрации, а часть газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируют в рециркулирующую воду со стадии биосорбции.

На чертеже представлена схема осуществления способа биологической очистки сточных вод от органических загрязнений.

Исходную сточную воду подвергают аэрации в резервуаре 1 в присутствии активного ила и кислородсодержащего газа, поступающего по трубопроводу 2. Образовавшуюся иловую смесь по трубопроводу 3 подают на стадию осветления 4, откуда часть ила 5 возвращают на стадию аэрации 1, а осветленную воду по трубопроводу 6 подают на стадию насыщения 7 газом, выходящим по трубопроводу 8 со стадии аэрации 1. Воду, насыщенную кислородом, по трубопроводу 9 подают на стадию биосорбции 10, откуда часть воды по трубопроводу 11 рециркулируют при помощи насоса 12 на стадию насыщения осветленной воды газом 7, выходящим со стадии аэрации иловой смеси 1, а часть газа, выходящего со стадии насыщения, по трубопроводу 13 подают в трубопровод рециркулирующей воды 11, при этом очищенная вода удаляется по трубопроводу 14 после прохождения ею стадии биосорбции 10.

Необходимость предварительного насыщения осветленной воды перед стадией биосорбции газом, выходящим со стадии аэрации, вызвана тем, что необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов кислород будет поступать на стадию биосорбции уже в растворенном виде, а не в виде пузырьков газа, содержащего кроме кислорода азот и углекислый газ. В этом случае кислород будет быстрее достигать микроорганизмов, что создает благоприятные условия для интенсивного развития биопленки на гранулах активированного угля. Кроме того, предварительное насыщение осветленной воды перед стадией биосорбции приведет к ускорению реакций, протекающих на стадии биосорбции, за счет увеличения концентрации веществ, принимающих участие в биохимических реакциях, так как пространство в слое активированного угля, занимаемое пузырьками аэрирующего газа, в предлагаемом способе заполнено водой, содержащей органические загрязнения. Это приводит к увеличению степени биологической очистки. Кроме того, необходимость предварительного насыщения воды кислородсодержащим газом перед стадией биосорбции предотвратит дробление активированного угля и, следовательно, его преждевременный износ, возникающий в трехфазных системах, содержащих жидкость, твердые тела и движующийся газ, за счет исключения условий, приводящих к гидравлическим ударам.

Необходимость рециркуляции части воды после прохождения ею стадии биосорбции обратно на стадию насыщения газом, выходящим со стадии аэрации, обусловлена, во-первых, увеличением скорости насыщения воды растворенным кислородом и соответственно более эффективным его использованием. Так как в отличие от прототипа, где принята последовательная схема размещения неограниченного числа ступеней биосорбции, осуществляемой одновременно с прямоточной аэрацией, и, следовательно, на каждую последующую ступень биосорбции поступает газ, выходящий с предыдущей стадии биосорбции, а значит с меньшим содержанием кислорода, чем газ, выходящий со стадии аэрации иловой смеси. В предлагаемом способе вода, рециркулирующая со стадии биосорбции на стадию насыщения, каждый раз контактирует с газом, выходящим сразу со стадии аэрации иловой смеси и имеющим постоянно высокое процентное содержание кислорода. При этом газ, выходящий со стадии насыщения, также имеет постоянно высокий процент содержания кислорода. Это позволяет дополнительно увеличивать концентрацию растворенного кислорода за счет рециркуляции части газа, выходящего со стадии аэрации в рециркулирующую воду со стадии биосорбции. Такая рециркуляция, в отличие от прототипа, более эффективна и экономична, так как рециркулирующий газ, имеющий высокое содержание кислорода, попадает в воду, прошедшую стадию биосорбции и, следовательно, обедненную им. Кроме того, рециркуляция газа, выходящего со стадии насыщения кислородом осветленной воды и содержащего некоторое количество отдуваемых летучих органических загрязнений, в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции и, следовательно, уже очищенной позволяет вновь внести эти загрязнения в обрабатываемую воду и вновь подать их на стадию биосорбции, не допуская их прямого выброса в атмосферу.

Пример 1. Сточную воду предприятий целлюлозно-бумажной промышленности с концентрацией загрязнений по БПК 650 мг/л, ХПК 2500 мг/л подвергают аэрации в окситенке в присутствии активного ила с дозой 6 г/л кислородсодержащим газом таким образом, чтобы концентрация растворенного кислорода поддерживалась в иловой смеси 12 мг/л. Затем смесь сточной воды и активного ила подвергают осветлению в отстойнике до содержания взвешенных веществ в осветленной воде 20 мг/л. 50% активного ила возвращают на стадию аэрации. Осветленную воду с остаточными органическими загрязнениями по БПК 15 мг/л, ХПК 1250 мг/л насыщают газом, выходящим со стадии аэрации иловой смеси и содержащим 50% кислорода, и подают затем для биосорбции на активированный уголь, при этом вода десятикратно рециркулирует на стадию насыщения газом, выходящим со стадии аэрации, а 30% газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируют в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции. Очищенная вода характеризуется показателями качества по БПК 2 мг/л, ХПК 800 мг/л. Эффективность очистки по БПК 99,7% по ХПК 68%

Пример 2. Сточную воду предприятий химической промышленности с концентрацией загрязнений по БПК 300 мг/л, ХПК 500 мг/л подвергают аэрации в окситенке в присутствии активного ила с дозой 6 г/л кислородсодержащим газом таким образом, чтобы концентрация растворенного кислорода поддерживалась в иловой смеси 12 мг/л. Затем смесь сточной воды и активного ила подвергают осветлению в отстойнике до содержания взвешенных веществ в отсветленной воде 20 мг/л. 50% активного ила возвращают на стадию аэрации. Осветленную воду с остаточными органическими загрязнениями по БПК 15 мг/л, ХПК 55 мг/л насыщают газом, выходящим со стадии аэрации иловой смеси и содержащим 50% кислорода, и подают затем для биосорбции на активированный уголь, при этом вода десятикратно рециркулирует на стадию насыщения газом, выходящим со стадии аэрации, а 20% газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируют в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции. Очищенная вода характеризуется показателями качества по БПК 2 мг/л, ХПК 35 мг/л. Эффективность очистки по БПК 99,3% по ХПК 93%

Пример 3. Коммунально-бытовую сточную воду с концентрацией загрязнений по БПК 200 мг/л, ХПК 300 мг/л подвергают аэрации в окситенке в присутствии активного ила с дозой 4 г/л кислородсодержащим газом таким образом, чтобы концентрация растворенного кислорода поддерживалась в иловой смеси 10 мг/л. Затем смесь сточной воды и активного ила подвергается осветлению в отстойнике до содержания взвешенных веществ в осветленной воде 15 мг/л. 50% активного ила возвращается на стадию аэрации. Осветленную воду с остаточными органическими загрязнениями по БПК 15 мг/л, ХПК 50 мг/л насыщают газом, выходящим со стадии аэрации иловой смеси и содержащим 50% кислорода, и подают затем для биосорбции на активированный уголь, при этом вода десятикратно рециркулирует на стадию насыщения газом, выходящим со стадии аэрации, а 25% газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируется в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции. Очищенная вода характеризуется показателями качества по БПК 1 мг/л, ХПК 30 мг/л. Эффективность очистки по БПК 99,5% по ХПК 90%

Пример 4. Сточную воду предприятий текстильной промышленности с концентрацией загрязнений по БПК 800 мг/л, ХПК 1200 мг/л подвергают аэрации в окситенке в присутствии активного ила с дозой 6 г/л кислородсодержащим газом таким образом, чтобы концентрация растворенного кислорода поддерживалась в иловой смеси 12 мг/л. Затем смесь сточной воды и активного ила подвергается осветлению в отстойнике до содержания взвешенных веществ в осветленной воде 20 мг/л. 50% активного ила возвращают на стадию аэрации. Осветленную воду с остаточными органическими загрязнениями по БПК 20 мг/л, ХПК 70 мг/л насыщают газом, выходящим со стадии аэрации иловой смеси и содержащим 50% кислорода, и подают затем для биосорбции на активированный уголь, при этом вода десятикратно рециркулирует на стадию насыщения газом, выходящим со стадии аэрации, а 30% газа, выходящего со стадии насыщения, эжектируют в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции. Очищенная вода характеризуется показателями качества по БПК 3 мг/л, ХПК 50 мг/л. Эффективность очистки по БПК 99,6% по ХПК 95,8%

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени биологической очистки сточной воды по БПК более чем до 99% и увеличение срока службы активированного угля за счет насыщения осветленной воды перед стадией биосорбции газом, выходящим со стадии аэрации иловой смеси, повышение эффективности и экономичности использования газа, выходящего со стадии аэрации иловой смеси, и уменьшение вторичного загрязнения окружающей среды отдуваемыми из обрабатываемой воды летучими веществами за счет рециркуляции части воды со стадии биосорбции на стадию насыщения газом и эжектирования части газа, выходящего со стадии насыщения, в трубопровод рециркуляции воды со стадии биосорбции.