CS230100B1

CS230100B1 - The method of reducing the content of resistant and residual organic matter in wastewater by biosorption

Info

Publication number: CS230100B1
Application number: CS805135A
Authority: CS
Inventors: Fedor Rippa; Zdena Zekeova; Jozef Hassler
Original assignee: Fedor Rippa; Zdena Zekeova; Jozef Hassler
Priority date: 1980-07-21
Filing date: 1980-07-21
Publication date: 1984-07-16

Abstract

Vynález sa týká sposoba zniženia obsahu rezistentných a zostatkových organických látok v odpadových vodách biosorpciou, ktorého podstata spočívá v tom, že do druhého a/alebo posledného stupna biologickéj aktivácie sa přidává sorpčný materiál, ktorý sa vo vznose udržuje vzduchom a/alebo kyslíkom, pričom sa 50 až 100 % vytvořeného kalu recykluje do biologického stupňa aktivácie a najviac 50 % sa vo formě prebytočného kalu spolu so sorbsntom odvádza na kalové hospodárstvo.The invention relates to a method for reducing the content of resistant and residual organic substances in wastewater by biosorption, the essence of which lies in the fact that a sorbent material is added to the second and/or last stage of biological activation, which is kept in suspension by air and/or oxygen, while 50 to 100% of the sludge formed is recycled to the biological activation stage and no more than 50% is discharged to sludge management in the form of excess sludge together with the sorbent.

Description

Vynález sa týká sposoba zniženia obsahu rezistentných a zostatkových organických látok v odpadových vodách biosorpciou, ktorého podstata spočívá v tom, že do druhého a/alebo posledného stupna biologickéj aktivácie sa přidává sorpčný materiál, ktorý sa vo vznose udržuje vzduchom a/alebo kyslíkom, pričom sa 50 až 100 % vytvořeného kalu recykluje do biologického stupňa aktivácie a najviac 50 % sa vo formě prebytočného kalu spolu so sorbsntom odvádza na kalové hospodárstvo.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing the content of resistant and residual organic substances in wastewater by biosorption, which comprises adding a sorption material to the second and / or final stage of biological activation, which is held in air by air and / or oxygen. 50 to 100% of the produced sludge is recycled to the biological stage of activation and at most 50% in the form of excess sludge together with the sorbent is sent to the sludge management.

230 100230 100

Vynález rieši sposob odstraňovania rezistentních a zostatkových organických látok v odpadových vodách pri biologickom čistění aktivovaným kalom.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for the removal of resistant and residual organic substances in waste water during biological treatment with activated sludge.

Pri čistění odpadových vod aktivovaným kalom obsahuje voda este velké množstvo rezistentných a zostatkových organických látok. Celkové množstvo přítomných organických látok vyjádřené ako chemická spotřeba kyslíka /GhSK/ sa podlá druhu odpadovéj vody pohybuje řádové až ICr mg.l Og. Zloženie a množstvo zostatkových organických látok je závislé od zloženia pritekajúcej vody a technologických parametrov čistenia. Sú známé velké skupiny organických látok, ktoré nepodliehajú vobec, alebo len velmi pomaly biologickému rozkladu. Patria sem hlavně pesticidně přípravky, niektoré uhlovodíky, tenzidy, polychlorované bifenyly, ale velmi často aj vlastně extracelulárne metabolity mikroorganiz mov. Podlá nárokov na stupeň vyčistenia vody, je po biologickom stupni potřebné zaradiť další stupeň čistenia. V súčasnom období sa pre dočistenie odpadových vod používajú hlavně rožne sposoby sorpcie v tlakových filtroch na aktívnom uhlí alebo inom sorbente, obrátená osmóza a pod. Všetky uvedené metody sú ekonomicky náročné. Z vodohospodářského hládiska je velmi doležitá stabilná kvalita vyčistenej vody. Pri klasickom biologickom čistění odpadových vod je táto závislá od dodržania stabilenj kvality pritekajúcej vody a teplotného režimu v aktivácii. Biologický proces je citlivý na skokové změny v kvalitě vody a na přítomnost toxických látok. Velmi doležitým faktorom hlavně pri biologickom čistění priemyselných odpadových vod je stupen nitrifikácie, t.j. rýchlosť mikrobiálněj oxidácie přítomných dusíkatých látok na dusitany až dusičnany. Rýchlosť oxidácie du2In activated sludge wastewater treatment, water still contains a large number of resistant and residual organic substances. The total amount of organic substances present expressed as chemical oxygen demand (GhSK) s and according to the type of waste water is of the order of up to ICr mg.l Og. The composition and amount of residual organic matter depends on the composition of the incoming water and the technological parameters of the purification. Large groups of organic substances are known which are not subject to general or very slow biodegradation. These include mainly pesticide preparations, some hydrocarbons, surfactants, polychlorinated biphenyls, but very often even extracellular metabolites of microorganisms. Depending on the degree of purification of the water, a further purification step is required after the biological stage. At present, mainly sorption methods in pressure filters on activated carbon or other sorbent, inverted osmosis etc. are used for waste water treatment. All these methods are economically demanding. From the water management point of view, the stable quality of purified water is very important. In conventional biological wastewater treatment, it depends on maintaining a stable quality of the incoming water and the temperature regime in activation. The biological process is sensitive to step changes in water quality and the presence of toxic substances. A very important factor, especially in the biological treatment of industrial waste water, is the degree of nitrification, i.e. the rate of microbial oxidation of the nitrogen compounds present to nitrites to nitrates. Oxidation rate du2

230 100 síkatých látok je velmi citlivá na teplotu, pričom pri znižovaní teploty sa výrazné znižuje. Uvedené změny v kvalitě pritekajúcej vody sú sprevádzané so znížením účinnosti čistenia a častokrát aj so zhoršením sedimentačných vlastností aktivovaného kalu.230 100 sieves are very sensitive to temperature, while decreasing significantly decreases. The above mentioned changes in the quality of the inflow water are accompanied by a decrease in the treatment efficiency and often also in a deterioration of the sedimentation properties of the activated sludge.

Nevýhody súčasného stavu rieši sposoh zníženia rezistentných a zostatkových organických látok v odpadných vodách biosorpciou podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že do druhého a/alebo posledného stupňa biologickej aktivácie sa přidává sorpčný materiál udržovaný vo vznose vzduchom a/alebo kysli kom, pričom 50 až 100 % vytvořeného kalu sa recykluje do stupňa biologickej aktivácie a najviac 50 % sa vo formě prebytoČného kalu spolu so sorbentom odvádza na kalové hospodárstvo. Ako sorbentu sa podlá vynálezu použije aspoň jeden zo skupiny zahrnujúcej aktivně uhlie, styrén - divinylbenzénový kopolymér, sorbent na báze kysličníkov hliníka, kremíka, na báze polyesterov a/alebo sorbenty na báze chemicky' viazaných n-alkánov s počtom uhlíka od 10 do 30. Sposob je dalej vyznačený použitím práškového alebo granulovaného sorbentu v množstve 0,001 až 10 g.l”i Výhoda sposobu podlá vynálezu je v tom, že sa odstrání nestabilnosť biologického procesu čistenia pri zvýšenej účinnosti odstranovania biologicky ťažko odstranitelných a rozložitelných rezistentných organických látok. Použitím biosorpčného reaktora v druhom alebo poslednom stupni čistenia sa dosiahne zvýšená účinnosť čistenia podlá BSK^, urýchlenie nitrifikácie a to aj pri nízkých teplotách, vysoká stabilita v kvalitě vyčistenej vody, schopnosť eliminovať váčšie změny v zložení odpadovej vody, stálosť procesu pri nízkých teplotách a zlepšenie sedimentačných vlastností aktivovaného kalu.The disadvantages of the current state of the art are to reduce the resistance and residual organic matter in wastewater by biosorption according to the invention, which consists in adding to the second and / or last stage of biological activation a sorption material maintained in air and / or oxygen in the air. up to 100% of the sludge produced is recycled to the degree of biological activation and at most 50% in the form of excess sludge together with the sorbent is sent to the sludge management. As the sorbent according to the invention, at least one of activated carbon, styrene-divinylbenzene copolymer, sorbent based on aluminum, silicon, polyester-based and / or sorbents based on chemically bonded n-alkanes with carbon numbers from 10 to 30 is used. The method is further characterized by the use of a powdered or granulated sorbent in an amount of 0.001 to 10 g / g. The advantage of the method according to the invention is that the instability of the biological purification process is eliminated while increasing the removal efficiency of biologically difficult and degradable resistant organic substances. The use of a biosorption reactor in the second or final purification stage results in improved BOD treatment, acceleration of nitrification even at low temperatures, high stability in purified water quality, ability to eliminate major changes in waste water composition, process stability at low temperatures and improvement sedimentation properties of activated sludge.

Ako sorpčný materiál sa podlá vynálezu možu použit? aj sorpčné materiály s vyčerpanou sorpčnou kapacitou, nakolko rozhodujúcou podmienkou nie je kapacita, ale sorpčná schopnosť materiálu.What sorption material can be used according to the invention? also sorption materials with exhausted sorption capacity, as the decisive condition is not the capacity but the sorption ability of the material.

Sposob pridávania sorbentu a zostava jednotlivých prvkov čistenia odpadových vod podlá vynálezu, je znázorněná na obr.l.The method of adding sorbent and the assembly of the individual elements of the wastewater treatment according to the invention is shown in Fig. 1.

Skládá sa z biologického reaktora 1, prvej dosadzovacej nádrže 2, biosorpčného reaktora^ a druhej dosadzovacej nádržeIt consists of a biological reactor 1, a first settling tank 2, a biosorption reactor 4 and a second settling tank

230 100230 100

4. Sorbent sa přidává do biosorpčného reaktora £ dávkovačom4. The sorbent is added to the biosorption reactor 6 via a metering device

5. Odpadová voda so sorbentom a aktivovaným kalom sa odvádza do druhej dosadzovacej nádrže 4 potrubím 6. Z druhej dosadzovacej nádrže £ sa část? kalu a sorbentu recirkuluje vratným potrubím 7 a část? ako prebytočný kal sa odvádza odpadným potrubím 8. Prvá část? pracuje ako klasický biologický reaktor aktivačně j čistiarne. Odpadová voda sa privádza vstupným potrubím <3 do biologického reaktora 1. Odpadová voda spolu s aktivovaným kalom z biologického reaktora 1 sa odvádza do prvej usadzovacej nádrže 2 potrubím 10. Odsedimentováná voda sa odvádza spojovacím potrubím 11 do biosorpčného-reaktora 2· Část kalu sa z prvej dosadzovacej nádrže 2 recirkuluje recirkulačným potrubím 12 do biologického reaktora 1. Část? prebytočného kalu sa kalovým potrubím 13 vedie na spoločné kalové hospodárstvo výpustným potrubím 14. V biologickom reaktore 1 a v biosorpčnom reaktore je přísun kyslíka dl miešanie zabezpečené vzduchom, respektive kyslíkom pomocou prevzdušňovačov 13.5. Waste water with sorbent and activated sludge is discharged to the second settling tank 4 via line 6. From the second settling tank 6, a part? of sludge and sorbent is recirculated through the return line 7 and part? as excess sludge is discharged through the drain line 8. First part? works as a classical biological reactor of the activation plant. The waste water is fed through the inlet pipe <3 to the biological reactor 1. The waste water together with the activated sludge from the biological reactor 1 is discharged to the first settling tank 2 via line 10. The sedimented water is discharged via a connecting line 11 to the biosorption-reactor 2. The first settling tank 2 is recirculated through the recirculation line 12 to the biological reactor 1. Part? In the biological reactor 1 and in the biosorption reactor, the oxygen supply d1 is mixed by air or oxygen by means of aerators 13.

Účinnost¹ navrhovaného postupu čistenia odpadových vod podlá vynálezu je demonstrovaná výsledkami uvedenými v príkladoch.The efficiency ^{1 of the} proposed wastewater treatment process according to the invention is demonstrated by the results given in the examples.

Příklad 1Example 1

Pre odpadová vodu z petrochemického kombinátu je zostavená jedno a dvojstupňová aktivácia za přídavku a bez přídavku sorbentu. Účinnost čistenia ječ.aostupňovej aktivácie bez přidav ku sorbentu bďla podlá BSK^. 97. % a ChSK 88 %. Po přídavku sorbentu, v tomto případe aktívneho uhlia, sa účinnost čistenia u ChSK zvýšila o 3 % a BSK^· o 2 %. Spotřeba aktívneho uhliaFor sewage from the petrochemical combination, a single and a two-stage activation with and without sorbent addition is provided. The efficiency of purification of barley activation without addition to the sorbent was according to BOD. 97% and COD 88%. After the addition of a sorbent, in this case activated carbon, the purification efficiency of COD was increased by 3% and BOD ≥ 2%. Consumption of activated carbon

-7 _v na 1 m odpadovéj vody bola 0,028 kg. Pri dvojstupnovej aktivácii bez přídavku sorbentu je účinnost podlá BSK^ 98 % a ChSK 88,5 o prídavkom sorbentu do druhého stupňa sa účinnost čistenia zvýšila podlá BSK_q o 0,7 % au ChSK o 4,5 %, _3 pri spotrebe aktívneho uhlia 0,0054 kg.m odpadovéj vody. Pri zvýšenom přídavku aktívneho uhlia /0,021 kg.m“^/ sa účinnost v porovnaní s kontrolou zvýšila u BSK^ o 1,2 %, u ChSK o 6 %. Prehladné usporiadahie výsledkov je v tabulke 1.-7 _in per m waste water was 0.028 kg. In the two-stage activation without sorbent addition, the efficiency according to BOD is ≥ 98% and COD 88.5 with the addition of sorbent to the second stage, the efficiency of BOD _q increased by 0.7% and COD by 4.5%, 3 with activated carbon consumption. 0054 kg.m waste water. With increased addition of activated carbon (0.021 kg.m -1), the efficacy compared to the control increased by 1.2% for BOD and 6% for COD. An overview of the results is given in Table 1.

Tabulka 1.Table 1.

230 100230 100

Odpadová voda z petrochemického kombinátu, sorbent aktivně uhlieWaste water from petrochemical combination, sorbent activated charcoal

Aktivácia: Celkové obj. Množstvo Spotřeba Účinnost čistenia zaťaženie akt.uhlia akt.uhlia ______v_%_________Activation: Total vol. Quantity Consumption Cleaning efficiency loading of activated carbon activated carbon ______ in _% _________

/kg / kg 2₀ -3 - ,m íd2 ₀ -3 -, Cop /kg.m”-⁵/ ^BS^//kg.m”- ⁵ / ^ BS ^ / /kg.m“-⁵//kg.m into- ⁵ / bsk₅ bsk ₅ ChSK COD Jednostup- Jednostup- 1,5 1.5 0 0 0 0 97,0 97.0 88,0 88.0 nová new 1,5 1.5 0,350 0,350 0,028 0,028 99,0 99.0 91,0 91.0 Dvojstup- Dvojstup- 1,57 1.57 0 0 0 0 98,0 98.0 88,5 88.5 nová,sorbent new, sorbent 1,58 1.58 0,350 0,350 0,0054 0.0054 98,7 98.7 93,0 93.0 přidaný do added to 1,58 1.58 1,500 1,500 0,0210 0.0210 99,2 99.2 94,5 94.5

II,stupnaII, Part

Příklad 2.Example 2.

Zhodné usporiadanie technologie podTa vynálezu bolo urobené pre čistiareň odpadových vod z chemického kombinátu, Zvýšenie účinnosti pri jednostupňovej aktivácii so spotřebou aktívneho uhlia 0,039 kg.m·^ odpadových vod bolo u BSK^ o 1 % a u ChSK 3,5 %, Pri dvojstupňovéj aktivácii pri spotrebe aktívneho uhlia 0,0045 kg,m~^ odpadových vod sa dosiahlo zvýšenie účinnosti u BSK^ o 1,5 % a u ChSK o 4,2 %, Pri spotrebe aktívneho uhlia 0,011 kg.m“^ sa dosiahla účinnost u BSK^ o 2,1 % a u ChSK o 5 % vyššia. Pri zvýšenom zatažení odpadových vod, vyjádřené hoďnotou BSK^ o 35 % a spotrebe aktívneho uhlia 0,008 kg.m ^J odpadovýcn vod, účinnost čistenia sa prakticky nezměnila a v porovnaní s kontrolou bola u ChSK o 2,5 % au BSK^ o 0,5 % vyššia, čo poukazuje na schopnost eliminovat aj vSčšie změny v zložení odpadových vod, Dosiahnuté výsledky sú zhrnuté v tabulke 2,The same arrangement of the technology according to the invention was made for a wastewater treatment plant from a chemical combination. The increase in efficiency in one-stage activation with activated carbon consumption of 0.039 kg.m · ^ wastewater was 1% for BOD and 3.5% for COD. activated carbon consumption of 0.0045 kg, m ~ ^ effluents achieved an efficiency increase of BOD ^ of 1.5% and COD of 4.2%, while an activated carbon consumption of 0.011 kg.m “^ achieved efficiency of BOD ^ o 2.1% and COD by 5% higher. With increased wastewater load, expressed as BOD value of 35% and activated carbon consumption of 0.008 kg.m ^{J of} waste water, the efficiency of treatment was practically unchanged and compared to control it was 2.5% for BOD and 0.5% for BOD. higher, which shows the ability to eliminate even higher changes in the composition of waste water, The results are summarized in Table 2,

Příklad 3Example 3

Pri čistění odpadových vod z chemického kombinátu pri použití přídavku minerálnehó sorbentu - bentonitu do druhého stupňa aktivácie, bola pri spotrebe bentonitu 0,0082 kg.m odpadových vod zvýšená účinnost čistenia podlá BSK^ o 0,3 % a ChSK oIn the treatment of waste water from the chemical combination using the addition of mineral sorbent - bentonite to the second stage of activation, bentonite consumption of 0.0082 kg.m of waste water increased the efficiency of BOD treatment by 0.3% and COD by

23B ΙΟβ23B ΙΟβ

1,5 %. Pri spotrebe 0,035 kg.m^ sa účinnost zvýšila vyjádřená na BSK₅ o 1,2 % a u ChSK o 3,5 %.1.5%. At a consumption of 0.035 kg.m ^ the efficiency expressed on BOD ₅ increased by 1.2% and by COD by 3.5%.

Tabulka 2.Table 2.

Odpadová voda z chemického kombinátu, sorbent aktivně uhlie.Waste water from chemical combination, sorbent activated carbon.

Aktivácia: Activation: Celkové obj, zataženie Zo /kg.m“?d”¹BSK₅ Total volume, load From / kg.m area?d ” ¹ BOD ₅ Množstvo akt.uhlia· /kg.m ^J/ /Quantity of activated carbon · /kg.m ^J / / Spotřeba akt.uhlia — 3 /kg.m ^JlCurrent carbon consumption - 3 / kg.m ^J l Účinnost čist -tr V /0 Efficiency clean -TR V / 0 BSK. 5 BSK. 5 ChSK COD Jednostup- Jednostup- 1,35 1.35 0 0 0 0 96,5 96.5 86,0 86.0 nová „ new " 1,35 1.35 0,5 0.5 0,039 0,039 97,5 97.5 89,5 89.5 Dvojstup- Dvojstup- 1,35 1.35 0 0 0 0 97,0 97.0 87,0 87.0 nová,sorbent new, sorbent 1,35 1.35 0,35 0.35 0,0045 0.0045 98,5 98.5 91,2 91.2 přidaný do added to 1,35 1.35 1,00 1.00 0,011 0,011 99,1 99.1 92,0 92.0 II.stupňa II.stupňa 2,10 2.10 0,35 0.35 0,0080 0.0080 97,5 97.5 89,5 89.5

Podstata vynálezu zostáva zachovaná aj pri inej zostave čistiarne a nie je závislá od konštrukcie a funkcie prvého biologického reaktora riešeného napr. selektormi, postupným tokom, denitrifikačným stupňom a pod,, ako aj od poměru objemu reaktorov a koncentrácie biomasy.The essence of the invention is maintained in another treatment plant assembly and is not dependent on the design and function of the first biological reactor solved e.g. selectors, sequential flow, denitrification step and the like, as well as the ratio of reactor volume and biomass concentration.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

230 100

1. A method of reducing the content of resistant and residual organic substances in waste water by biosorption, characterized in that a sorption material is added to the second and / or final stage of biological activation (s), which is held in air by air and / or oxygen. % of the sludge produced is recycled to the biological stage of activation and at most 50% in the form of excess sludge together with the sorbent is sent to the sludge management.

2. A process according to claim 1, wherein at least one of carbon, styrene-divinylbenzene copolymer, a sorbent based on polyesters, aluminum oxides, silicon oxides, bentonite and sorbents with chemically bonded n-alkanes is used as the sorbent. with a carbon number of 10 to 30.

3. The process of paragraphs 1 and 2, characterized in that in step j the biological activation of the sorbent concentration is maintained in the range of 0.001 to 10 gl ^first

4. The process of claim 1 wherein the sorbent is used in powder and / or granular form.