СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА

СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА


RU (11) 2023684 (13) C1

(51) 5 C02F3/28 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5002059/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.09.03 
(45) Опубликовано: 1994.11.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 857013, кл. C 02F 3/28, 1978. 
(71) Заявитель(и): Сагадеева Лидия Васильевна; Макарова Наталья Анатольевна; Олешкевич Елена Алексеевна 
(72) Автор(ы): Сагадеева Лидия Васильевна; Макарова Наталья Анатольевна; Олешкевич Елена Алексеевна 
(73) Патентообладатель(и): Сагадеева Лидия Васильевна; Макарова Наталья Анатольевна; Олешкевич Елена Алексеевна 

(54) СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА 

Использование: в химической промышленности и коммунальном хозяйстве и позволяет повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить удаление из воды трудноокисляемых органических соединений. Сущность изобретения: воду фильтруют нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой высотой 25 - 50 см содержит порошкообразный активный уголь из расчета 150 - 200 г угля на 1 м3 всей загрузки фильтра. Фильтрацию осуществляют при величине нагрузки по воде 2,5-3,5 м3 на 1 м3 загрузки в сутки. Способ позволяет в 2,7 - 2,8 раза повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить качество очищенной воды в соответствии с нормативами, допускающими сброс очищенных вод в поверхностные водоемы. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области обработки воды и может быть использовано в химической промышленности и коммунальном хозяйстве при очистке сточных вод, содержащих ионы цинка и трудноокисляемые органические соединения.

Известен способ биохимической очистки сточных вод от ионов цинка. Очистку осуществляют в анаэробных условиях в реакторах с загрузкой. Способ позволяет полностью очистить воду от ионов цинка, однако скорость процесса очистки невысока, кроме того она не обеспечивает очистки от трудноокисляемых органических соединений, например, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), до нормативов, допускающих сброс очищенных сточных вод в поверхностные водоемы.

Цель изобретения - повышение скорости процесса очистки и обеспечение удаления из воды трудноокисляемых органических соединений. По сравнению с прототипом, в котором сточные воды, содержащие ионы Zn2+ в количестве 4,5-5,0 мг/л, очищают со скоростью 0,200-0,225 мг/л ч, в предложенном способе - 0,56-0,6 мг/л ч.

Использование предложенного способа позволяет в 2,7-2,8 раза повысить скорость процесса очистки от ионов цинка и обеспечить удаление из воды трудноокисляемых органических соединений до нормативов, допускающих сброс очищенных вод в поверхностные водоемы.

Для осуществления способа сточные воды, содержащие ионы цинка и органические соединения, фильтруют нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой содержит порошкообразный активный уголь (ПАУ) из расчета 150-200 г угля на 1м3 всей загрузки фильтрата.

Фильтрацию очищаемой воды осуществляют при величине нагрузки по воде 2,5-3,5 м3/м3 загрузки в сутки.

Верхние слои загрузки, содержащие ПАУ, находятся в удовлетворительных кислородных условиях. Микроорганизмы иммобилизуются тонким слоем на поверхности частичек ПАУ, образуя вторичную биопленку, на которой происходит биосорбция трудноокисляемых органических соединений, а также адсорбция внеклеточных ферментов и кислорода, повышающих степень окисления плохо адсорбирующихся веществ и продуктов метаболизма. Взаимодействие вторичной биопленки и ПАУ обеспечивает синергизм процессов биосорбции и биоокисления.

Таким образом наличие в верхних слоях биофильтра ПАУ повышает биоактивность микроорганизмов. Высокая площадь поверхности ПАУ позволяет при одновременной регенерации угля продолжать процессы биосорбции и окисления трудноокисляемых органических веществ и пробочных продуктов метаболизма. За счет дополнительной сорбции кислорода на частицах ПАУ в верхних слоях биофильтра в аэробных условиях происходит глубокая очистка сточных вод от трудноокисляемых органических веществ с доведением их остаточного количества до норм ПДК.

В нижних слоях биофильтрата протекают анаэробные процессы сульфатредукции. Продуктом метаболизма сульфатредукторов родов Desulfovibrio, Desulfotomaculum и др. является сероводород. При рН более 7,2 сероводород присутствует в среде в виде гидросульфидов, которые реагируют с ионами цинка, образуя нерастворимый сульфид металла, выносимый потоком воды из загрузки биофильтра вместе с отмершей биопленкой и осаждаемый в отстойниках. После отстаивания и последующей фильтрации цинк в очищенной воде отсутствует. Избыточная биопленка содержит сульфид металла и поэтому ее дополнительная обработка не требуется.

Нанесение ПАУ в количестве, меньшем 150 г/м3 загрузки, не обеспечивает глубокого удаления из воды трудноокисляемых органических соединений.

Внесение ПАУ свыше 200 г/м3 приводит к снижению скорости процесса очистки за счет увеличения плотности загрузки фильтра.

Фильтрация при величине нагрузки по воде менее 2,5 м3/м3 снижает скорость процесса очистки за счет заиливания фильтров.

При возрастании величины нагрузки более 3,5 м3/м3 скорость процесса очистки снижается при снижении качества очистки воды по трудноокисляемым органическим соединениям и цинку.

П р и м е р. Очистке подвергают сточные воды завода химического волокна, имеющие следующие характеристики, мг/л: Zn2+ 4-5; ХПК 400-600; СПАВ 26-30; БПКп 280-350; SO42- 6-7; NH4+ = 15-25.

По условиям сброса в рыбохозяйственные водоемы концентрация загрязнений не должна превышать соответствующих норм ПДК, мг/л: Zn2+ 0,01; СПАВ 0,1; БПКп 3; NH4+ 0,5.

Сточные воды с расходом 25000 м3/сут пропускают через неаэрируемый биофильтр с зернистой загрузкой с крупностью гранул 20-30 мм. Высота загрузки 2 м.

Необходимый объем фильтрующей загрузки при нагрузке по воде 3 м3/м3 в сутки составляет:

Vзагр. = 25000 :3 = 8333 м3 .

Количество ПАУ для нанесения на верхние слои биофильтра при удельной посадке 200 г ПАУ/м3 загрузки составляет:

8333 x 0,2 x 10-3 = 1,67

Повторное нанесение ПАУ осуществляют через 3 месяца. Таким образом потребность в ПАУ составляет около 7 т/год.

Воду после биофильтра отстаивают и фильтруют через кварцевый фильтр.

В таблице представлены данные по эффективности очистки воды завода химического волокна. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ЦИНКА, включающий обработку микроорганизмами в анаэробных условиях с последующим отстаиванием очищенной воды, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем фильтрации воды нисходящим потоком через неаэрируемый биофильтр с открытой поверхностью зернистой загрузки, верхний слой которой содержит порошкообразный активный уголь из расчета 150 - 200 г угля на 1 м загрузки биофильтра.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют при величине нагрузки 2,5 - 3,5 м воды на 1 м загрузки в сутки.