RU2079447C1

RU2079447C1 - Method of cleaning water from difficulty oxidized organic compounds

Info

Publication number: RU2079447C1
Application number: RU94041056A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Швецов; К.М. Морозова; И.А. Нечаев
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU94041056A

Abstract

FIELD: water purification. SUBSTANCE: in a method of cleaning water by way of sorption and oxidation of organics with immobilized microorganisms in suspended layer of charge material (coal, clinoptilolite, crushed claydite, etc.) with simultaneous biological regeneration of charge and subsequent filtration of cleaned water through dense layer of charge material, cleaning of water is carried out with loading the charge of suspended layer with daily quantity of organics which corresponds to 1.5-3 mg/g according to chemical oxygen minimum procedure and 0.5-1.5 mg/g according to biochemical oxygen demand procedure, concentration of dissolved oxygen on outlet from suspended layer being 1-2 mg/l. EFFECT: increased reliability and simplified process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области глубокой очистки воды от трудноокисляемых органических соединений. The invention relates to the field of deep water purification from difficultly oxidized organic compounds.

Известен способ очистки воды от легколетучих хлорорганических соединений в биореакторе с иммобилизованными микроорганизмами штамма КДЕ-7 (Rhodococcus spezies). В качестве загрузки в биореакторе используют кварцевый песок, доломитовый материал, активированный уголь, твердые субстраты угля. К обрабатываемой воде добавляют необходимое количество питательных веществ. Эффективность очистки составляет 50-65% [1]
Недостатком известного способа является невысокая степень очистки.A known method of purifying water from volatile organochlorine compounds in a bioreactor with immobilized microorganisms of strain KDE-7 (Rhodococcus spezies). As the load in the bioreactor, quartz sand, dolomite material, activated carbon, solid coal substrates are used. The required amount of nutrients is added to the treated water. The cleaning efficiency is 50-65% [1]
The disadvantage of this method is the low degree of purification.

Известен способ биологического окисления хлорированных органических растворителей путем отделения хлорорганических соединений в предварительной отдувочной колонне, подачи их в циркуляционный поток питательного раствора или непосредственно в контур циркуляции минерализуемого отхода в биореакторе. Аэрация отдувочной колонны, биореактора и циркуляция питательного раствора осуществляются одним насосом. В качестве загрузки-носителя биомассы в реакторе применяются липофильные материалы с развитой поверхностью. Биотрансформация хлорорганических соединений осуществляется в условиях лимитирования содержания растворенного кислорода, поступающего из атмосферы по мере его биологического потребления. [2]
Недостатком известного способа является многообразие технологических операций, сложность процесса, низкая степень очистки.A known method for the biological oxidation of chlorinated organic solvents by separating organochlorine compounds in a preliminary stripping column, feeding them into the circulation stream of the nutrient solution or directly into the circulation circuit of the mineralized waste in the bioreactor. Aeration of the stripping column, bioreactor and circulation of the nutrient solution are carried out by one pump. As a biomass carrier load in the reactor, lipophilic materials with a developed surface are used. The biotransformation of organochlorine compounds is carried out under conditions of limiting the content of dissolved oxygen coming from the atmosphere as it is biologically consumed. [2]
The disadvantage of this method is the variety of technological operations, the complexity of the process, a low degree of purification.

Наиболее близким к предлагаемому способу по назначению и технической сущности является способ очистки сточных вод от трудноокисляемых органических веществ методом сорбции и фильтрации через взвешенный слой активированного угля, осуществляемой в две ступени. Нагрузку на активированный уголь на первой ступени поддерживают 4,0-4,5 мг ХПК/г угля в сутки, 0,8-1,0 мг БПК/г угля в сутки, на второй ступени 1,8-2,0 мг ХПК/г угля в сутки и 0,4-0,5 мг БПК/г угля в сутки. Во взвешенном состоянии активированный уголь поддерживают рециркулирующей сточной водой, непрерывно насыщаемой кислородом воздуха для биологического окисления, осуществляемого микроорганизмами [3]
Для этого способа характерны сложность процесса, обусловленная необходимостью ведения процесса в две ступени, и вероятность снижения степени очистки за счет уменьшения концентрации растворенного кислорода.Closest to the proposed method for its intended purpose and technical essence is a method of treating wastewater from difficultly oxidized organic substances by sorption and filtration through a suspended layer of activated carbon, carried out in two stages. The load on activated carbon in the first stage is supported by 4.0-4.5 mg COD / g of coal per day, 0.8-1.0 mg of BOD / g of coal per day, in the second stage, 1.8-2.0 mg of COD / g of coal per day and 0.4-0.5 mg of BOD / g of coal per day. In suspension, activated carbon is supported by recirculated wastewater, continuously saturated with atmospheric oxygen for biological oxidation by microorganisms [3]
This method is characterized by the complexity of the process, due to the need to conduct the process in two stages, and the likelihood of reducing the degree of purification by reducing the concentration of dissolved oxygen.

Задача изобретения заключается в повышении надежности и упрощении процесса и, в конечном итоге, стабильности качества очищенной воды по остаточному содержанию в ней трудноокисляемых органических соединений. The objective of the invention is to improve the reliability and simplification of the process and, ultimately, the stability of the quality of purified water by the residual content of difficultly oxidized organic compounds in it.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки воды от трудноокисляемых органических соединений методом сорбции и окисления иммобилизованными микроорганизмами во взвешенном слое загрузочного материала с одновременной биологической регенерацией загрузки и последующей фильтрации очищенной через плотный слой загрузочного материала, очистка воды осуществляется при нагрузках на загрузку взвешенного слоя по ХПК 1,5-3 мг/г/сут, по БПК 0,5-1,5 мг/г/сут и при концентрации растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1-2 мг/л. The technical result is achieved by the fact that in the method of purifying water from difficultly oxidized organic compounds by sorption and oxidation by immobilized microorganisms in a suspended layer of a loading material with simultaneous biological regeneration of the loading and subsequent filtration of the loading material purified through a dense layer, the water is purified under loading loads of the suspended layer by COD 1.5-3 mg / g / day, BOD 0.5-1.5 mg / g / day and at a concentration of dissolved oxygen at the exit from the suspended layer 1-2 mg / l.

В качестве загрузочного материала используются различные зернистые материалы (уголь, клиноптилолит, дробленый керамзит и др.). Various granular materials (coal, clinoptilolite, crushed expanded clay, etc.) are used as loading material.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Исходная вода, содержащая трудноокисляемые органические соединения, подается в аэрационную камеру биосорбера и вместе с циркуляционным потоком насыщается кислородом воздуха до 7-9 мг/л и направляется во взвешенный слой загрузочного материала биосорбера. Во взвешенном слое загрузочного материала вода при нагрузках на загрузку 1,5-3 мг ХПК/г/сут, 0.5 1,5 мг БПК/г/сут очищается от трудноокисляемых органических загрязнений путем их сорбции на поверхности загрузочного материала с одновременной трансформацией и деструкцией при дальнейшем окислении иммобилизованными микроорганизмами и их ферментами, что и приводит к биологической регенерации загрузочного материала и глубокому окислению трудноокисляемых органических соединений. Очищенная вода на выходе из взвешенного слоя с концентрацией растворенного кислорода 1-2 мг/л разделяется на два потока, один из которых возвращается в аэрационную камеру биосорбера для насыщения кислородом и направляется вновь во взвешенный слой загрузочного материала, для того чтобы осуществлять взвешивание загрузки и для снабжения микроорганизмов растворенным кислородом, а второй подается в плотный слой загрузочного материала для окончательного окисления органических загрязнений и удаления взвешенных веществ. Осветленная вода отводится с установки. The source water containing hardly oxidizable organic compounds is fed into the aeration chamber of the biosorber and, together with the circulation stream, is saturated with atmospheric oxygen up to 7-9 mg / l and sent to the suspended layer of the biosorber loading material. In a suspended layer of the loading material, water at loading loads of 1.5-3 mg COD / g / day, 0.5 1.5 mg BOD / g / day is cleaned of hardly oxidizable organic contaminants by sorption on the surface of the loading material with simultaneous transformation and destruction when further oxidation by immobilized microorganisms and their enzymes, which leads to the biological regeneration of the boot material and the deep oxidation of difficultly oxidized organic compounds. The purified water at the outlet of the suspended layer with a concentration of dissolved oxygen of 1-2 mg / l is divided into two streams, one of which returns to the aeration chamber of the biosorber for oxygen saturation and is sent again to the suspended layer of the loading material in order to weigh the load and for supplying microorganisms with dissolved oxygen, and the second is fed into a dense layer of loading material for the final oxidation of organic contaminants and the removal of suspended solids. The clarified water is discharged from the installation.

В указанном интервале нагрузок на загрузку (т. е. при 1,5-3,0 мг ХПК/г/сут и 0,5-1,5 мг БПК/г/сут) процесс идет наиболее эффективно, что связано, во-первых, с наличием в воде токсичных органических веществ и снижением скорости их изъятия и окисления микроорганизма при увеличении нагрузки свыше оптимальной, во-вторых, невозможностью более глубокой очистки при снижении удельных нагрузок ниже оптимальных. Лимитирование процесса растворенным кислородом (ниже 1,0 мг/л) приводит к резкому снижению качества очистки. Увеличение же количества растворенного кислорода (выше 2,0 мг/л) приводит неоправданно высоким энергозатратам на аэрацию без существенного улучшения качества очистки. In the indicated range of loading loads (i.e., at 1.5-3.0 mg COD / g / day and 0.5-1.5 mg BOD / g / day), the process proceeds most efficiently, which is due to first, with the presence of toxic organic substances in water and a decrease in the rate of their removal and oxidation of the microorganism with an increase in the load above the optimum, and secondly, the impossibility of a deeper purification with a decrease in the specific load below the optimum. Limiting the process with dissolved oxygen (below 1.0 mg / l) leads to a sharp decrease in the quality of treatment. An increase in the amount of dissolved oxygen (above 2.0 mg / L) leads to unreasonably high energy consumption for aeration without a significant improvement in the quality of treatment.

Пример 1. Example 1

Воду, загрязненную органическими соединениями, в том числе токсичными веществами, например, фенолом, формальдегидом, ксилолом и др. с концентрацией 1-5 мг/л, определяющей ХПК воды 60 мг/л и БПК-15 мг/л, содержащую аммонийный азот 5 мг/л и растворенный кислород 7-9 мг/л, имеющую pH 7,5 и температуру не ниже 12^oC, подвергают очистке во взвешенном слое биосорбера. При нагрузке на загрузку 1,0 мг ХПК/г/сут и 0,4 мг БПК/г/сут и при поддержании концентрации растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1,5 мг/л получают очищенную воду, содержащую БПК 1,0 мг/л, трудноокисляемые органические вещества ниже ПДК, при этом эффект удаления органических веществ по БПК составляет 93% Режим является оптимальным из-за неоправданно низких нагрузок на загрузку, приводящих к увеличению объема очистных сооружений при БПК ниже установленных нормативов.Water contaminated with organic compounds, including toxic substances, for example, phenol, formaldehyde, xylene, etc. with a concentration of 1-5 mg / l, which determines the COD of water 60 mg / l and BOD-15 mg / l, containing ammonium nitrogen 5 mg / l and dissolved oxygen 7-9 mg / l, having a pH of 7.5 and a temperature not lower than 12 ^o C, is subjected to purification in a suspended layer of the biosorber. With a loading load of 1.0 mg COD / g / day and 0.4 mg BOD / g / day and maintaining the dissolved oxygen concentration at the exit from the suspended layer of 1.5 mg / l, purified water containing 1.0 mg BOD is obtained / l, hardly oxidizable organic substances below the MPC, while the BOD removal effect of organic substances is 93%. The mode is optimal due to unreasonably low loading loads, which lead to an increase in the volume of treatment facilities at BOD below the established standards.

Пример 2. Example 2

Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на загрузку взвешенного слоя 1,0 мг ХПК/г/сут и 0,4 мг БПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 3,0 мг/л получают воду, содержащую БПК 1,0 мг/л и трудноокисляемые вещества ниже ПДК при эффекте очистки 93% Режим является неоптимальным, поскольку наряду с завышенными объемами очистных сооружений возрастают затраты на аэрацию
Пример 3.The purified water according to example 1 enters the biosorber with a load of loading a suspended layer of 1.0 mg COD / g / day and 0.4 mg BOD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer 3.0 mg / l receive water containing BOD 1.0 mg / l and hardly oxidizable substances below the maximum permissible concentration with a cleaning effect of 93% The mode is not optimal, since along with the overestimated volumes of treatment facilities, aeration costs increase
Example 3

Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на загрузку взвешенного слоя из керамзита или клиноптилолита 1,5 мг ХПК/г/сут и 0,5 мг БПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1,5 мг/л получают очищенную воду, содержащую БПК 2,0 мг/л и трудноокисляемые вещества на уровне ПДК, эффект очистки по БПК 87% Режим - оптимальный. The purified water of example 1 enters the biosorber with a load of loading a suspended layer of expanded clay or clinoptilolite 1.5 mg COD / g / day and 0.5 mg BOD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer 1.5 mg / l receive purified water containing BOD 2.0 mg / l and hardly oxidizable substances at the MPC level, the purification effect according to BOD is 87%. The mode is optimal.

Пример 4. Example 4

Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на загрузку взвешенного слоя из активированного угля 2,5 мг ХПК/г/сут и 1,0 мг БПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1,5 мг/л получают очищенную воду, содержащую БПК 1,5 мг/л и трудноокисляемые вещества на уровне ПДК, эффект очистки по БПК 90% Режим - оптимальный. The purified water of example 1 enters the biosorber with a load of loading a suspended layer of activated carbon of 2.5 mg COD / g / day and 1.0 mg of BOD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer of 1.5 mg / l receive purified water containing BOD 1.5 mg / l and hardly oxidizable substances at the MPC level, the purification effect according to BOD is 90%. The mode is optimal.

Пример 5. Example 5

Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на загрузку взвешенного слоя 3,0 мг ХПК/г/сут и 1,5 мг БПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1,5 мг/л получают очищенную воду, содержащую БПК до 3,0 мг/л и трудноокисляемые вещества на уровне ПДК, эффект очистки 80% Режим оптимальный. The purified water of example 1 enters the biosorber with a load of loading a suspended layer of 3.0 mg COD / g / day and 1.5 mg BOD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer of 1.5 mg / l get purified water containing BOD up to 3.0 mg / l and hardly oxidizable substances at the MPC level, the cleaning effect is 80%. The optimal mode.

Пример 6. Example 6

Очищаемая вода по примеру 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на загрузку взвешенного слоя 3,0 мг ХПК/г/сут и 1,5 мг БПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 0,5 мг/л получают очищенную воду с БПК выше 6,0 мг/л и содержанием трудноокисляемых веществ выше ПДК при снижении эффекта очистки до 60% Качество очистки не соответствует нормативным требованиям. The purified water of example 1 enters the biosorber with a load of loading a suspended layer of 3.0 mg COD / g / day and 1.5 mg BOD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer of 0.5 mg / l get purified water with a BOD above 6.0 mg / l and a content of hardly oxidizable substances above the MPC with a decrease in the cleaning effect to 60%. The quality of treatment does not meet regulatory requirements.

Пример 7. Example 7

Очищаемая вода по пример 1 поступает на биосорбер с нагрузкой на нагрузку взвешенного слоя 3,5 мг ХПК/г/сут при поддержании растворенного кислорода на выходе из взвешенного слоя 1,5 мг/л получают очищенную воду с БПК выше 6,0 мг/л и содержанием трудноокисляемых веществ выше ПДК при снижении эффекта очистки до 60% Качество очистки не соответствует нормативным требованиям. The purified water according to example 1 enters the biosorber with a load on the load of a suspended layer of 3.5 mg COD / g / day while maintaining dissolved oxygen at the exit from the suspended layer of 1.5 mg / l receive purified water with a BOD above 6.0 mg / l and the content of hardly oxidizable substances is higher than the maximum permissible concentration while reducing the cleaning effect to 60%. The quality of cleaning does not meet regulatory requirements.

Данные, свидетельствующие о целесообразности выбранных интервалов, приведены в таблице. Data indicating the appropriateness of the selected intervals are given in the table.

Предложенный способ по сравнению с известным проще в реализации, надежнее в исполнении, а следовательно стабильнее качество очищенной воды. The proposed method in comparison with the known easier to implement, more reliable in execution, and therefore more stable quality of purified water.

Claims

Sorption of water purification from hardly oxidizable organic compounds by sorption and oxidation by immobilized microorganisms in a suspended loading layer with simultaneous biological regeneration of the loading and subsequent filtration of purified water through a dense loading layer, characterized in that sorption and oxidation are carried out at loading loads of 1.5 to 3 mg for chemical oxygen consumption and 0.5 1.5 mg for biological oxygen consumption per 1 g of load per day and at a concentration of dissolved oxygen at the exit from suspended layer 1 2 mg / l.