RU2531931C1 - Method of physical and chemical wastewater treatment - Google Patents
Method of physical and chemical wastewater treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531931C1 RU2531931C1 RU2013126761/05A RU2013126761A RU2531931C1 RU 2531931 C1 RU2531931 C1 RU 2531931C1 RU 2013126761/05 A RU2013126761/05 A RU 2013126761/05A RU 2013126761 A RU2013126761 A RU 2013126761A RU 2531931 C1 RU2531931 C1 RU 2531931C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- khz
- activated sludge
- treatment
- hour
- wastewater
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к регенеративным способам очистки сточных вод, содержащих вещества органической природы, и может быть использовано на предприятиях пищевой и рыбной промышленности с утилизацией выделенного продукта.The invention relates to regenerative methods for treating wastewater containing substances of an organic nature, and can be used in food and fishing enterprises with the disposal of the selected product.
Сточные воды пищевых и рыбоперерабатывающих производств являются полидисперсной системой сложного состава, которая характеризуется высоким содержанием ценных компонентов органической и неорганической природы - белковых и липидных соединений, продуктов их гидролиза, биологически активных веществ, витаминов и минеральных веществ.Wastewater of food and fish processing industries is a polydisperse system of complex composition, which is characterized by a high content of valuable components of organic and inorganic nature - protein and lipid compounds, their hydrolysis products, biologically active substances, vitamins and minerals.
На очистных сооружениях предприятий рыбной промышленности широко применяют методы реагентной очистки сточных вод. Но традиционно используемые в реагентной очистке коагулянты приводят к высокому остаточному содержанию в воде ионов металлов (Al3+, Fe3+), применение в реагентной очистке синтетических флокулянтов несет опасность высокого остаточного содержания в очищенной сточной воде токсичных мономеров. Применяемые коагулянты и флокулянты безвозвратно переводят в бионеприемлемую форму биологически активные компоненты рыбного сырья, содержащиеся в сточных водах рыбоперерабатывающих производств, и исключают последующее использование осадка сточных вод.At the treatment facilities of fishing industry enterprises, reagent wastewater treatment methods are widely used. But coagulants traditionally used in reagent treatment lead to a high residual content of metal ions in the water (Al 3+ , Fe 3+ ), the use of synthetic flocculants in reagent treatment carries the danger of a high residual toxic monomers in the treated waste water. The coagulants and flocculants used irrevocably convert the biologically active components of fish raw materials contained in the wastewater of fish processing plants into a bioacceptable form and exclude the subsequent use of sewage sludge.
Решением проблемы является поиск новых форм реагентов физико-химической очистки, лишенных следующих недостатков: дороговизны, остаточной концентрации в очищенной воде, невысокой степени очистки, вторичного загрязнения осадка.The solution to the problem is the search for new forms of reagents for physical and chemical purification, devoid of the following disadvantages: high cost, residual concentration in purified water, low degree of purification, secondary contamination of the sediment.
В связи с этим перспективным является использование в качестве потенциально биоприемлемых реагентов природных биофлокулянтов, в частности избыточного активного ила, образующегося при биологической очистке сточных вод. Известно, что активный ил самостоятельно производит флокулянты для собственной флокуляции, которые представляют собой внеклеточные биополимеры, продукты метаболизма активного ила. Использование избыточного активного ила в качестве реагента физико-химической очистки позволяет использовать резервные биополимеры для флокулирования загрязнений сточных вод (1,2,3). Кроме того, использование избыточного активного ила для реагентной очистки сточных вод пищевых производств позволяет не только осуществлять очистку сточных вод, но и обеспечивать извлечение ценных компонентов сточных вод пищевых производств без снижения их качества с получением высококачественного белкового минерального продукта.In this regard, it is promising to use natural bioflocculants as potentially biologically acceptable reagents, in particular, excess activated sludge formed during biological wastewater treatment. It is known that activated sludge independently produces flocculants for its own flocculation, which are extracellular biopolymers, metabolic products of activated sludge. The use of excess activated sludge as a reagent for physicochemical treatment allows the use of reserve biopolymers to flocculate wastewater pollution (1,2,3). In addition, the use of excess activated sludge for reagent wastewater treatment of food production allows not only wastewater treatment, but also to ensure the extraction of valuable components of wastewater from food production without reducing their quality to produce a high-quality protein mineral product.
Однако известно, что выделение биофлокулянтов микроорганизмами активного ила зависит от таких факторов, как температура, фаза жизнедеятельности микроорганизмов, внешние условия среды и некоторые другие. Таким образом, актуальным является нахождение способа, который позволяет выводить биополимеры активного ила из клеточной оболочки вне зависимости от вышеприведенных факторов, не нарушая или не разрушая при этом нативных свойств его биополимеров, обусловливающих их флокуляционные способности. Наиболее перспективным является применение акустической кавитационной обработки активного ила, реализованное в заявляемом способе.However, it is known that the release of bioflocculants by microorganisms of activated sludge depends on factors such as temperature, the phase of the vital activity of microorganisms, environmental conditions, and some others. Thus, it is relevant to find a method that allows you to remove biopolymers of activated sludge from the cell membrane, regardless of the above factors, without violating or not destroying the native properties of its biopolymers, which determine their flocculation abilities. The most promising is the use of acoustic cavitation treatment of activated sludge, implemented in the present method.
Наиболее близким к заявленному способу является способ отделения взвешенных веществ от исходной сточной жидкости при аэробной биологической очистке сточных вод (Пат. РФ №2073649, опубл. 1997.02.20). Способ заключается в том, что в исходную сточную жидкость вводят в качестве коагулянта избыточный активный ил, находящийся в эндогенной фазе метаболизма и подвергнутый предварительной физико-механической обработке путем различных режимов гидродинамического кавитационного воздействия или дезинтеграции клеток микроорганизмов, после чего производят осаждение полученной смеси. Причем эндогенную фазу метаболизма активного ила обеспечивают путем создания режимов культивирования микроорганизмов при аэробной биологической очистке. Во всех примерах очистки сточных вод по приведенному изобретению указано, что эффективность осаждения по сравнению с традиционными методами повышалась в среднем на 15-30%.Closest to the claimed method is a method of separating suspended solids from the original wastewater during aerobic biological wastewater treatment (US Pat. RF No. 2073649, publ. 1997.02.20). The method consists in introducing excess activated sludge, which is in the endogenous phase of metabolism and subjected to preliminary physical and mechanical treatment by various modes of hydrodynamic cavitation exposure or disintegration of microorganism cells, into the initial waste fluid as a coagulant, after which the resulting mixture is precipitated. Moreover, the endogenous phase of the metabolism of activated sludge is provided by creating modes of cultivation of microorganisms during aerobic biological treatment. In all examples of wastewater treatment according to the invention indicated that the deposition efficiency compared with traditional methods increased by an average of 15-30%.
Но этому способу присущи недостатки, заключающиеся в следующем:But this method has inherent disadvantages, which are as follows:
- известный способ обеспечивает очистку сточных вод лишь от взвешенных частиц;- the known method provides wastewater treatment only from suspended particles;
- известный способ обеспечивает очистку сточных вод лишь при использовании активного ила, находящегося в эндогенной фазе метаболизма в процессе аэробной биологической очистки сточных вод;- the known method provides wastewater treatment only when using activated sludge located in the endogenous phase of metabolism in the process of aerobic biological wastewater treatment;
- эндогенную фазу метаболизма необходимо обеспечивать путем создания режимов культивирования микроорганизмов при аэробной биологической очистке, обеспечивающих последовательную смену условий их питания от избытка питательного субстрата до глубокой старвации микроорганизмов;- the endogenous phase of metabolism must be ensured by creating regimes for the cultivation of microorganisms during aerobic biological treatment, ensuring a consistent change in their nutritional conditions from excess nutrient substrate to deep aging microorganisms;
- состав биоценоза активного ила в процессе аэробной биологической очистки специально формируют путем введения в сточную воду предварительно выращенного консорциума, обеспечивающего сдвиг процесса формирования биоценоза в сторону подавления роста нитчатых и нефлокулирующих микроорганизмов;- the composition of the activated sludge biocenosis in the process of aerobic biological treatment is specially formed by introducing a pre-grown consortium into wastewater, which provides a shift in the process of biocenosis formation towards suppressing the growth of filamentous and non-flocculating microorganisms;
- и, наконец, известный способ может быть использован только для отделения взвешенных веществ от исходной сточной жидкости при аэробной биологической очистке сточных вод и очевидно не может применяться в таких технологических схемах очистки, в которых отсутствуют сооружения аэробной биологической очистки.- and, finally, the known method can only be used to separate suspended solids from the original wastewater during aerobic biological wastewater treatment and obviously cannot be used in such technological treatment schemes in which there are no aerobic biological treatment facilities.
Таким образом, для обеспечения максимального выделения клетками биофлокулянтов применяют трудоемкие, длительные и сложные процессы культивирования активного ила со специально сформированным биоценозом, процессы обеспечения особых режимов культивирования, включающих последовательную смену условий их питания, а также контроль и обеспечение особого состояния активного ила - эндогенной фазы метаболизма. Вышеприведенные недостатки, включая наличие специальных сооружений биологической очистки для культивирования микроорганизмов, приводят к трудоемкости, длительности, сложности и дороговизне процесса известного способа очистки. Указанные недостатки, кроме того, приводят к удорожанию утилизированного продукта.Thus, to ensure the maximum isolation of bioflocculants by cells, laborious, long and complex processes of cultivation of activated sludge with a specially formed biocenosis are used, processes of providing special cultivation regimes, including successive changes in their nutrition conditions, as well as monitoring and ensuring a special state of activated sludge - the endogenous phase of metabolism . The above disadvantages, including the availability of special biological treatment plants for the cultivation of microorganisms, lead to the complexity, duration, complexity and high cost of the process of the known cleaning method. These disadvantages, in addition, lead to a rise in the cost of the disposed product.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего:The task of the invention is to provide a method that allows:
1) осуществлять очистку сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных веществ;1) carry out wastewater treatment from suspended, colloidal and dissolved substances;
2) исключить трудоемкие, длительные, сложные и дорогостоящие процессы культивирования активного ила со специально сформированным биоценозом и процессы обеспечения особых режимов культивирования и таким образом проводить биофлокуляционную очистку сточных вод при использовании активного ила вне зависимости от стадии метаболизма.2) to exclude time-consuming, lengthy, complex and expensive processes of cultivation of activated sludge with a specially formed biocenosis and the processes of providing special cultivation regimes and thus carry out biofloculation wastewater treatment using activated sludge regardless of the stage of metabolism.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в упрощении способа очистки при сохранении его эффективности.The technical result, to which the claimed invention is directed, consists in simplifying the cleaning method while maintaining its effectiveness.
Для достижения указанного технического результата в заявляемом способе физико-химической очистки сточных вод осуществляют концентрирование избыточного активного ила путем отстаивания, или декантации, или сгущения, или центрифугирования, или фильтр-прессования до содержании сухого вещества ила не менее 7-10 г/л, затем проводят акустическую кавитационную обработку активного ила жесткостью режима, определяемой по формуле:To achieve the technical result in the inventive method of physico-chemical wastewater treatment, the excess activated sludge is concentrated by sedimentation, or decantation, or thickening, or centrifugation, or filter pressing to a dry sludge content of at least 7-10 g / l, then acoustic cavitation treatment of activated sludge is carried out by regime hardness determined by the formula:
гдеWhere
τ - продолжительность обработки, час,τ - processing time, hour,
ƒ - частота ультразвуковых колебаний пьезоэлектрического генератора, кГц, и составляющей 2,5-3,5 кГц·час, ƒ is the frequency of ultrasonic vibrations of the piezoelectric generator, kHz, and a component of 2.5-3.5 kHz · hour,
добавляют обработанный активный ил к сточной воде в соотношении 1:2, после чего смесь направляют на хлопьеобразование и седиментацию. Производят отделение от очищенной сточной воды осадка, его обезвоживание, затем белково-минеральный осадок направляют на дальнейшее использование в качестве белкового компонента для стартовых и продукционных кормов для рыб, с/х животных и птиц.treated activated sludge is added to the wastewater in a ratio of 1: 2, after which the mixture is sent to flocculation and sedimentation. The sludge is separated from the treated wastewater, dehydrated, then the protein-mineral sludge is sent for further use as a protein component for starter and production feeds for fish, agricultural animals and birds.
Отличительными признаками предложенного способа очистки сточных вод (СВ) являются следующие. Сначала осуществляют концентрирование избыточного активного ила до содержания сухого вещества ила 7-10 г/л, затем его обрабатывают акустической кавитацией жесткостью режима, определяемой по формуле:Distinctive features of the proposed method for wastewater treatment (W) are the following. First, the concentration of excess activated sludge is carried out to a sludge dry matter content of 7-10 g / l, then it is treated with acoustic cavitation mode hardness determined by the formula:
гдеWhere
τ - продолжительность обработки, час,τ - processing time, hour,
ƒ - частота ультразвуковых колебаний пьезоэлектрического генератора, кГц. Жесткость режима находится в диапазоне 2,5-3,5 кГц-час. Введение сгущенного и обработанного акустической кавитацией активного ила к обрабатываемой сточной воде производят в соотношении 1:2.ƒ is the frequency of ultrasonic vibrations of the piezoelectric generator, kHz. The stiffness of the mode is in the range of 2.5-3.5 kHz-hour. The introduction of condensed and treated by acoustic cavitation of activated sludge to the treated waste water is carried out in a ratio of 1: 2.
Благодаря наличию этих признаков возможно достижение указанного технического результата.Due to the presence of these signs, it is possible to achieve the specified technical result.
Предлагаемый способ очистки сточных вод иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.The proposed method of wastewater treatment is illustrated by the drawings shown in figures 1-4.
На фиг.1 представлена схема очистки СВ активным илом (АИ), обработанным акустической кавитацией, на фиг.2 - усредненные показатели очистки сточной воды при использовании активного ила с различным содержанием сухого вещества, на фиг.3 - усредненные показатели очистки сточной воды (СВ) при использовании сгущенного активного ила, обработанного акустической кавитацией различной жесткости режима, на фиг.4 - показатели очистки сточных вод в условиях примера 2.Figure 1 presents the scheme for the treatment of CB with activated sludge (AI) treated with acoustic cavitation, figure 2 - average indicators of wastewater treatment using activated sludge with different dry matter contents, figure 3 - average indicators of wastewater treatment (CB ) when using condensed activated sludge treated with acoustic cavitation of different hardness conditions, figure 4 - indicators of wastewater treatment in the conditions of example 2.
Необходимость концентрирования избыточного активного ила путем отстаивания, или декантации, или сгущения, или центрифугирования, или фильтр-прессования таким образом, чтобы содержание сухого вещества ила составляло не менее 7-10 г/л, продиктована следующими результатами исследований (фиг.2).The need to concentrate the excess activated sludge by sedimentation, or decantation, or thickening, or centrifugation, or filter pressing so that the dry matter content of sludge is at least 7-10 g / l, is dictated by the following research results (figure 2).
Показано, что увеличение содержания сухого вещества активного ила (АИ) с 1,5-3,5 г/л до 7,0-10,0 г/л существенно повышает эффективность очистки сточных вод, так, показатель БПК5 очищенных сточных вод уменьшился с 160,44 до 111,24 мг/дм3. Значения показателей содержания взвешенных веществ, сухого остатка, содержания белковых веществ уменьшились соответственно с 891 до 503 мг/дм3, с 480 до 240 мг/дм3, с 13,125 до 8,75 мг/дм3, приводя таким образом к значительному улучшению качества очистки сточных вод.It was shown that an increase in the dry matter content of activated sludge (AI) from 1.5-3.5 g / l to 7.0-10.0 g / l significantly increases the efficiency of wastewater treatment, so the BOD of 5 treated wastewater decreased from 160.44 to 111.24 mg / dm 3 . The values of the indicators of the content of suspended solids, solids, protein substances decreased, respectively, from 891 to 503 mg / dm 3 , from 480 to 240 mg / dm 3 , from 13.125 to 8.75 mg / dm 3 , thus leading to a significant improvement in quality sewage treatment.
Результаты опытов свидетельствуют о повышении степени очистки сточных вод при увеличении содержания сухого вещества ила, однако увеличение интенсивности биосорбции загрязнений лимитируется содержанием сухого вещества активного ила 7-10 г/л. При дальнейшем увеличении содержания сухого вещества активного ила до 15-30 г/л биосорбция загрязнений сточных вод идет менее активно, чем при действующей дозе АИ 7-10 г/л, что подтверждается некоторым ухудшением качества очистки сточных вод. Так, показатели БПК5, остаточного содержания взвешенных веществ, сухого остатка, белковых веществ увеличиваются с 111,24 до 126,28; с 503 до 736; с 240 до 360 мг/дм3 соответственно. Таким образом, оптимальное содержание АИ по сухому веществу для эффективной очистки сточных вод должно составлять 7-10 г/л.The results of the experiments indicate an increase in the degree of wastewater treatment with an increase in the dry matter content of sludge, however, an increase in the intensity of biosorption of pollution is limited by the dry matter content of activated sludge of 7-10 g / l. With a further increase in the dry matter content of activated sludge to 15-30 g / l, the biosorption of wastewater contaminants is less active than with the current AI dose of 7-10 g / l, which is confirmed by some deterioration in the quality of wastewater treatment. So, indicators of BOD5, residual content of suspended solids, solids, protein substances increase from 111.24 to 126.28; from 503 to 736; from 240 to 360 mg / dm 3, respectively. Thus, the optimal AI dry matter content for effective wastewater treatment should be 7-10 g / l.
Использование акустической обработки сгущенного активного ила обусловлено следующим.The use of acoustic treatment of condensed activated sludge is due to the following.
При обработке активного ила ультразвуком от излучателя пьезоэлектрического генератора в зонах локального понижения давления образуются разрывы в виде полостей, которые заполняются насыщенным паром данной жидкости, возникают короткоживущие, так называемые кавитационные пузырьки, которые начинают пульсировать и захлопываются в положительной фазе давления. При захлопывании пузырьков газа возникают большие локальные давления порядка тысяч атмосфер, образуются сферические ударные волны.When ultrasonic sludge is processed by ultrasound from a transmitter of a piezoelectric generator in the zones of local pressure decrease, discontinuities are formed in the form of cavities, which are filled with saturated vapor of a given liquid, short-lived, so-called cavitation bubbles arise, which begin to pulsate and collapse in the positive pressure phase. When gas bubbles collapse, large local pressures of the order of thousands of atmospheres arise, spherical shock waves form.
Возле пульсирующих пузырьков образуются акустические микропотоки (4). Столь интенсивные воздействия в кавитационном поле приводят к разрушению бактериальных клеток и чехлов и высвобождение биофлокулянтов микроорганизмов активного ила, которые используются нами для реагентной (физико-химической) очистки сточных вод.Acoustic microflows form near pulsating bubbles (4). Such intense impacts in the cavitation field lead to the destruction of bacterial cells and covers and the release of bioflocculants of activated sludge microorganisms, which we use for reagent (physico-chemical) wastewater treatment.
Эффект выделения биофлокулянтов при обработке ультразвуком, выражаемый увеличением эффективности очистки сточных вод, зависит от продолжительности обработки и частоты акустических колебаний.The effect of the release of bioflocculants during sonication, expressed by an increase in the efficiency of wastewater treatment, depends on the duration of the treatment and the frequency of acoustic vibrations.
Так, при использовании пьезоэлектрического генератора с частотой излучения 22,0 кГц активный ил обрабатывали в течение 3; 3,5; 4;5; 5,5; 6;7; 8; 9; 9,5; 10; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22 и т.д. 30 минут. При использовании пьезоэлектрического генератора с частотой излучения 28,0 кГц активный ил обрабатывали в течение тех же интервалов времени за исключением интервала в 3,5 минут. В результате было установлено, что продолжительность обработки АИ для достижения максимального эффекта выделения биофлокулянтов меняется в зависимости от частоты. Так, максимальный эффект выделения биофлокулянтов, оцениваемый эффективностью очистки сточных вод, при использовании излучения частотой 22,0 кГц наблюдался при обработке продолжительностью 7-9,5 минут, а при использовании излучения частотой 28,0 кГц тот же эффект наблюдался при более сокращенной продолжительности обработки 5,5-7,5 минут. Значительное ухудшение качества очистки сточных вод наблюдалось при использовании активного ила, обрабатываемого в течение 14 минут и более при частоте 22,0 кГц или обрабатываемого в течение 11,0 минут и более при частоте 28,0 кГц. Сочетание факторов, влияющих на степень выделения биофлокулянтов и эффективность очистки, характеризовали понятием жесткость режима кавитационной обработки, которая определяет сочетание продолжительности воздействия с частотой ультразвуковых колебаний пьезоэлектрического генератора. Под жесткостью режима принят параметр, связывающий частоту ультразвуковых колебаний генератора и продолжительность обработки и определяемый по формуле:So, when using a piezoelectric generator with a radiation frequency of 22.0 kHz, activated sludge was treated for 3; 3.5; 4; 5; 5.5; 6; 7; 8; 9; 9.5; 10; eleven; 11.5; 12; 13; fourteen; fifteen; 16; 17; eighteen; 19; twenty; 21; 22 etc. 30 minutes. When using a piezoelectric generator with a radiation frequency of 28.0 kHz, activated sludge was treated for the same time intervals except for an interval of 3.5 minutes. As a result, it was found that the duration of AI treatment to achieve the maximum effect of the release of bioflocculants varies depending on the frequency. Thus, the maximum effect of the release of bioflocculants, assessed by the efficiency of wastewater treatment, when using radiation with a frequency of 22.0 kHz was observed during treatment lasting 7-9.5 minutes, and when using radiation with a frequency of 28.0 kHz, the same effect was observed with a shorter treatment time 5.5-7.5 minutes. A significant deterioration in the quality of wastewater treatment was observed when using activated sludge treated for 14 minutes or more at a frequency of 22.0 kHz or treated for 11.0 minutes or more at a frequency of 28.0 kHz. A combination of factors affecting the degree of isolation of bioflocculants and cleaning efficiency was characterized by the concept of rigidity of the cavitation treatment mode, which determines the combination of the duration of exposure with the frequency of ultrasonic vibrations of the piezoelectric generator. Under the stiffness of the mode, a parameter is adopted that relates the frequency of the ultrasonic vibrations of the generator and the processing time and is determined by the formula
гдеWhere
τ - продолжительность обработки, час;τ - processing time, hour;
ƒ - частота ультразвуковых колебаний генератора, кГц.ƒ - frequency of ultrasonic oscillations of the generator, kHz.
Понятие жесткость режима принимали по аналогии с термином жесткость стерилизации (жесткость тепловой обработки), которая принимается как произведение продолжительности обработки на интенсивность прогрева (температура), или жесткость обработки = продолжительность обработки, час × температура, °C (5,6).The notion of regime rigidity was taken by analogy with the term sterilization rigidity (heat treatment rigidity), which is taken as the product of the treatment duration and the heating intensity (temperature), or treatment rigidity = treatment duration, hour × temperature, ° C (5.6).
Принятое авторами понятие жесткость режима кавитационной обработки адекватным образом описывает и определяет необходимый режим обработки активного ила ультразвуком вне зависимости от имеющегося в наличии пьезоэлектрического генератора и его частоты. Так, в нашем случае жесткость режима обработки соответствовала следующим значениям частоты ультразвуковых колебаний и продолжительности:The notion accepted by the authors of the rigidity of the cavitation treatment mode adequately describes and determines the necessary treatment regime for activated sludge by ultrasound, regardless of the availability of the piezoelectric generator and its frequency. So, in our case, the rigidity of the processing mode corresponded to the following values of the frequency of ultrasonic vibrations and duration:
*Расчет жесткости режима осуществлялся описанным ниже образом:* The calculation of the stiffness of the regime was carried out as described below:
Для обработки частотой 22,0 кГцFor processing at 22.0 kHz
- 22,0×3,5:60=1,3 кГц·час- 22.0 × 3.5: 60 = 1.3 kHz
- 22,0×4,0:60=1,5 кГц·час- 22.0 × 4.0: 60 = 1.5 kHz
-22,0×5,5:60=2,0 кГц·час и так далее-22.0 × 5.5: 60 = 2.0 kHz · hour and so on
Для обработки частотой 28,0 кГцFor processing at 28.0 kHz
- 28,0×3,0:60=1,4 кГц·час- 28.0 × 3.0: 60 = 1.4 kHz
- 28,0×4,0:60=1,9 кГц·час- 28.0 × 4.0: 60 = 1.9 kHz
- 28,0×5,5:60=2,56 кГц·час и так далее- 28.0 × 5.5: 60 = 2.56 kHz · hour and so on
**Расчет необходимой продолжительности воздействия с учетом необходимой жесткости производили обратным образом:** The calculation of the necessary duration of exposure, taking into account the necessary rigidity, was performed in the opposite way:
- для получения жесткости 3,3 кГц·час необходимо обрабатывать ультразвуком частотой 22,0 кГц - 3,3:22,0×60=9 минут,- to obtain a stiffness of 3.3 kHz · hour, it is necessary to process with ultrasound at a frequency of 22.0 kHz - 3.3: 22.0 × 60 = 9 minutes,
- для получения той же жесткости 3,3 кГц · час необходимо обрабатывать ультразвуком частотой 28,0 кГц - 3,3:28,0×60=7 минут.- to obtain the same stiffness of 3.3 kHz · hour, it is necessary to process with ultrasound at a frequency of 28.0 kHz - 3.3: 28.0 × 60 = 7 minutes.
Адекватность использования понятия жесткости режима наблюдалась во всех исследованных диапазонах продолжительности обработки и частоты ультразвуковых колебаний, рассчитанные параметры жесткости режима акустической кавитационной обработки активного ила обусловливали идентичные показатели очистки в рамках одного диапазона жесткости режима для разных частот и продолжительности ультразвуковой обработки сточных вод в соответствии с приведенной выше таблицей.The adequacy of the use of the concept of regime stiffness was observed in all studied ranges of treatment duration and frequency of ultrasonic vibrations, the calculated stiffness parameters of acoustic cavitation treatment of activated sludge determined identical cleaning indicators within the same regime stiffness range for different frequencies and duration of wastewater ultrasonic treatment in accordance with the above a table.
Выбор и использование акустической кавитационной обработки активного ила жесткостью режима 2,5-3,5 кГц·час обусловлен результатами экспериментов по очистке сточных вод активным илом, обработанным акустической кавитацией различной жесткостью режима (фиг.3).The choice and use of acoustic cavitation treatment of activated sludge with a regime hardness of 2.5-3.5 kHz · hour is due to the results of experiments on wastewater treatment with activated sludge treated with acoustic cavitation with different regime hardness (Fig. 3).
Отмечено, что обработка активного ила кавитацией жесткостью режима 1,1-2,0 кГц·час; 2,5-3,5 кГц·час; 4,0-4,7 кГц·час в целом улучшала показатели очистки сточных вод. Однако наилучшие результаты достигались при использовании активного ила кавитационной обработки жесткостью режима 2,5-3,5 кГц·час, что давало максимальные показатели очистки сточных вод - 93,1% по взвешенным веществам; 46,5% по концентрации белка и 62,8% по показателю БПК5 (фиг.3). Акустическая кавитационная обработка активного ила жесткостью режима 1,1-2,0 кГц·час, 4,0-4,7 кГц·час и 5,1-11,0 кГц·час привела к неудовлетворительным результатам очистки сточных вод, что объясняется, по-видимому, в одном случае недостаточным временем для разрушения клеточной оболочки (в случае 1,1-2,0 кГц·час) и в другом случае избыточной жесткостью режима, нарушающей естественные биофлокулянты активного ила (в случае 4,0-4,7 кГц·час и 5,1-11,0 кГц·час).It was noted that the treatment of activated sludge by cavitation with a regime hardness of 1.1–2.0 kHz · hour; 2.5-3.5 kHz · hour; 4.0-4.7 kHz · hr generally improved wastewater treatment performance. However, the best results were achieved using activated sludge cavitation treatment with a regime hardness of 2.5–3.5 kHz · h, which gave maximum wastewater treatment indicators of 93.1% for suspended solids; 46.5% by protein concentration and 62.8% by BOD 5 (Fig. 3). Acoustic cavitation treatment of activated sludge with a regime hardness of 1.1–2.0 kHz · h, 4.0–4.7 kHz · h and 5.1–11.0 kHz · h led to unsatisfactory wastewater treatment results, which explains apparently, in one case, insufficient time for destruction of the cell wall (in the case of 1.1-2.0 kHz kHz · hour and 5.1-11.0 kHz · hour).
Причем акустическая кавитационная обработка, жесткость режима которой превышала 5,1 кГц·час, во всех случаях показывала результаты очистки, худшие или сопоставимые с результатами очистки необработанным активным илом, что объясняется, очевидно, начавшимися процессами разрушения, денатурации и потери нативных свойств биополимеров активного ила в результате такой кавитационной обработки. Полученные данные свидетельствует о том, что акустическую кавитационную обработку активного ила необходимо нормировать по жесткости режима для достижения планируемого технического результата, в ином случае она может привести к результатам, нивелирующим целесообразность ее применения.Moreover, acoustic cavitation treatment, the rigidity of which exceeded 5.1 kHz · h, in all cases showed cleaning results that were worse or comparable with the results of cleaning with untreated activated sludge, which is obviously due to the onset of processes of destruction, denaturation and loss of native properties of activated sludge biopolymers as a result of such cavitation treatment. The data obtained indicate that the acoustic cavitation treatment of activated sludge must be normalized by the severity of the regime to achieve the planned technical result, otherwise it can lead to results that level the feasibility of its use.
Кроме того, установлено, что использование для реагентной обработки АИ, обработанного акустической кавитацией, не ограничивается эффектами, связанными с осветлением суспензии сточных вод и осаждением взвешенных веществ СВ. Отмечено (фиг.3) снижение не только показателей, обусловленных наличием в воде осаждаемой фракции, но и показателей содержания растворенных веществ и белка в системе за счет эффективно выделяемых бактериями экзополимеров. Причем наилучшие значения извлечения растворенных веществ и азотсодержащих компонентов достигнуты при использовании активного ила, обработанного с жесткостью 2,5-3,5 кГц·час.In addition, it was found that the use of reagent-treated AI cavities treated with acoustic cavitation is not limited to the effects associated with clarification of a suspension of wastewater and the deposition of suspended solids CB. It was noted (Fig. 3) a decrease not only in terms of the presence of a precipitated fraction in water, but also in terms of the content of dissolved substances and protein in the system due to exopolymers effectively released by bacteria. Moreover, the best values of the extraction of dissolved substances and nitrogen-containing components are achieved using activated sludge treated with a hardness of 2.5-3.5 kHz · hour.
Таким образом, предлагаемый способ физико-химической очистки сточных вод позволяет не только отделять взвешенные вещества сточных вод, но и осуществлять биосорбцию растворенных веществ и азотсодержащих компонентов сточных вод. При этом достигнута довольно высокая эффективность очистки по целому ряду показателей, получен дополнительный высококачественный белковый продукт, кормовая ценность которого обусловлена извлеченными ценными компонентами сточных вод пищевых производств.Thus, the proposed method of physico-chemical wastewater treatment allows not only to separate suspended wastewater substances, but also to carry out the biosorption of dissolved substances and nitrogen-containing wastewater components. At the same time, a rather high cleaning efficiency was achieved for a number of indicators, an additional high-quality protein product was obtained, the feed value of which is due to the extracted valuable components of the wastewater of food production.
Способ осуществляется следующим образом. Сначала активный ил (АИ) концентрируют до содержания сухого вещества 7-10 г/л, для этого АИ направляют в аппарат 1. В аппарате 1 осуществляют концетрирование АИ путем отстаивания, или декантации, или сгущения, или центрифугирования, или фильтр-прессования. Затем в камере 2 проводят акустическую кавитационную обработку АИ с помощью пьезоэлектрического генератора 3, установленного на дне камеры 2 и генерирующего ультразвуковые колебания (фиг.1). Обработку АИ акустической кавитацией осуществляют жесткостью режима, находящейся в интервале 2,5-3,5 кГц·час. Обработанный АИ через дозатор 4 поступает в камеру 5 смешения, куда поступают также неочищенные сточные воды (СВ), причем соотношение АИ:СВ составляет 1:2. В камере 5 смешения СВ и АИ перемешивают, для этого используют гидравлические и механические смесители. Затем осуществляют осаждение в камере 6 хлопьеобразования с выделением осадка. Очищенная вода (ОВ) поступает на доочистку, а осадок обезвоживают и направляют на дальнейшее использование в качестве белкового компонента для стартовых и продукционных кормов для рыб, с/х животных и птиц.The method is as follows. First, activated sludge (AI) is concentrated to a dry matter content of 7-10 g / l, for this, AI is sent to
Пример 1Example 1
500 мл предварительно декантированного активного ила с содержанием сухого вещества 9,1 г/л обрабатывают акустической кавитацией жесткостью режима 2,9 кГц·час (в течение 8,0 минут при частоте УЗ-колебаний 22 кГц). Обработанную суспензию смешивают с 1000 мл сточной воды рыбообрабатывающего предприятия с показателями БПК5 169,3 мгO2/л и 5880,0 мг/л по взвешенным веществам. Перемешивание смеси сточной жидкости и активного ила - механическое. Образовавшийся в результате осадок отделяют отстаиванием в течение 60-120 минут. БПК5 очищенной воды составляет 64,8 мгO2/л и 542,1 мг/л по взвешенным веществам, т.е. степень очистки составила 61,7% по БПК5 и 90,8% по взвешенным веществам.500 ml of pre-decanted activated sludge with a dry matter content of 9.1 g / l is treated with acoustic cavitation with a mode hardness of 2.9 kHz · hour (for 8.0 minutes at a frequency of ultrasonic vibrations of 22 kHz). The treated suspension is mixed with 1000 ml of wastewater from a fish processing enterprise with BOD5 values of 169.3 mgO 2 / L and 5880.0 mg / L for suspended solids. Mixing a mixture of wastewater and activated sludge is mechanical. The resulting precipitate is separated by settling for 60-120 minutes. BOD 5 of purified water is 64.8 mgO 2 / L and 542.1 mg / L for suspended solids, i.e. the degree of purification was 61.7% for BOD 5 and 90.8% for suspended solids.
Пример 2Example 2
Сточную воду с БПК5 197,7 мгO2/л и концентрацией взвешенных веществ 6150 мг/дм3 смешивают раздельно с предварительно декантированным активным илом с содержанием сухого вещества 8,0 г/л, обработанным акустической кавитацией с различной жесткостью режима 3,5 кГц·час (в течение 9,5 минут при частоте УЗ-колебаний 22 кГц), 7,3 кГц·час (в течение 20,3 минут при частоте УЗ-колебаний 22 кГц), а также при 9,1 кГц·час (в течение 19,5 минут при частоте УЗ-колебаний 28 КГц). Очищенная вода характеризовалась БПК5 63,5 мгO2/л (для жесткости 3,5 кГц·час), 112,7 мгO2/л (для жесткости 7,3 кГц·час) и 117,5 мгO2/л (для жесткости 9,1 кГц·час). Остаточные концентрации взвешенных веществ составили 485,0 мг/дм3 (для жесткости 3,5 кГц·час), 2970 мг/дм3 (для жесткости 7,3 кГц·час) и 3210 мг/дм3 (для жесткости 9,1 кГц·час). Таким образом, наилучшие показатели очистки наблюдались в реализованном способе при использовании активного ила, обработанного кавитационным режимом жесткостью 3,5 кГц·час, для которого степень очистки составляла 67,9% по БПК5, 92,1% по взвешенным веществам. Показатели очистки представлены в таблице (фиг.4).Wastewater with BOD 5 197.7 mgO 2 / l and a suspended solids concentration of 6150 mg / dm 3 are mixed separately with pre-decanted activated sludge with a dry matter content of 8.0 g / l, treated with acoustic cavitation with different hardness of 3.5 kHz · Hour (within 9.5 minutes at a frequency of ultrasonic vibrations of 22 kHz), 7.3 kHz · hours (within 20.3 minutes at a frequency of ultrasonic vibrations of 22 kHz), as well as at 9.1 kHz · hour ( for 19.5 minutes at a frequency of ultrasonic vibrations of 28 KHz). The purified water was characterized by BOD 5 63.5 mgO 2 / l (for hardness 3.5 kHz · h), 112.7 mgO 2 / l (for hardness 7.3 kHz · h) and 117.5 mgO 2 / l (for hardness 9.1 kHz · h). The residual concentrations of suspended solids were 485.0 mg / dm 3 (for hardness 3.5 kHz · h), 2970 mg / dm 3 (for hardness 7.3 kHz · h) and 3210 mg / dm 3 (for hardness 9.1 kHz · hour). Thus, the best cleaning performance was observed in the implemented method when using activated sludge treated with a cavitation regime of hardness 3.5 kHz · h, for which the degree of purification was 67.9% for BOD 5 , 92.1% for suspended solids. The cleaning indicators are presented in the table (figure 4).
ЛитератураLiterature
1. Технический справочник по обработке воды: в 2 т. Т 1: Пер. с фр. - СПб.: Новый журнал, 2007.1. Technical reference for water treatment: in 2 tons. T 1: Trans. with fr. - St. Petersburg: New Journal, 2007.
2. Ксенофонтов Б.С. Интенсификация очистки сточных вод химических производств с использованием биофлокулянтов. // Безопасность жизнедеятельности, №10, 2009 - с.18-20.2. Xenophon B.S. Intensification of wastewater treatment in chemical industries using bioflocculants. // Life safety, No. 10, 2009 - p. 18-20.
3. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988, 112 с.3. Gvozdev V.D., Ksenofontov B.S. Industrial wastewater treatment and sludge recovery. - M.: Chemistry, 1988, 112 p.
4. Большая советская энциклопедия: В 30 т. - М.: ″Советская энциклопедия″, 1969-1978.4. The Great Soviet Encyclopedia: In 30 vols. - M.: ″ Soviet Encyclopedia ″, 1969-1978.
5. Соклаков В.В. Оптимизация режимов стерилизации рыбных консервов по показателям пищевой ценности. Дисс… канд. техн. наук. - Калининград, 2002. 188 с.5. Soklakov VV Optimization of sterilization regimes for canned fish according to nutritional indicators. Diss ... cand. tech. sciences. - Kaliningrad, 2002.188 s.
6. Швидкая 3.П. Влияние жесткости тепловой обработки на структурные свойства мышечной ткани рыб с повышенным содержанием влаги. // Исслед. по технол. нов. объектов промысла. Владивосток, 1980. - С.45 - 48.6. Shvidkaya 3.P. The effect of heat treatment rigidity on the structural properties of muscle tissue of fish with a high moisture content. // Research. by technol. new objects of fishing. Vladivostok, 1980 .-- P. 45 - 48.
Claims (2)
,
где
- жесткость режима, кГц · час,
τ - продолжительность обработки, час,
ƒ - частота ультразвуковых колебаний пьезоэлектрического генератора, кГц, и составляющей 2,5-3,5 кГц·час,
введение активного ила в сточные воды осуществляют в соотношении 1:2.1. A method of physico-chemical wastewater treatment, including the introduction into the wastewater as a coagulant of excess activated sludge pretreated with cavitation, precipitation, characterized in that the activated sludge is concentrated to a dry matter content of 7-10 g / l, then it is treated acoustic cavitation mode rigidity, determined by the formula:
,
Where
- stiffness of the mode, kHz · hour,
τ - processing time, hour,
ƒ is the frequency of ultrasonic vibrations of the piezoelectric generator, kHz, and a component of 2.5-3.5 kHz · hour,
the introduction of activated sludge into wastewater is carried out in a ratio of 1: 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013126761/05A RU2531931C1 (en) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | Method of physical and chemical wastewater treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013126761/05A RU2531931C1 (en) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | Method of physical and chemical wastewater treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2531931C1 true RU2531931C1 (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=53382147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013126761/05A RU2531931C1 (en) | 2013-06-05 | 2013-06-05 | Method of physical and chemical wastewater treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531931C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5164094A (en) * | 1987-05-19 | 1992-11-17 | Wolfgang Stuckart | Process for the separation of substances from a liquid and device for effecting such a process |
JPH05115900A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Ishigaki Mech Ind Co | Method and device for dehydration of sludge |
RU2073649C1 (en) * | 1995-01-11 | 1997-02-20 | Аркадий Алексеевич Денисов | Method of separating suspended matters from initial waste liquid in aerobic biological purification of waste water |
JPH09136090A (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-27 | Kyowa Exeo Corp | Method and device for treatment of drain |
RU2327651C2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-06-27 | Муниципальное унитарное предприятие "Водоканал" | Biochemical method of cleaning waste water |
RU2398705C2 (en) * | 2008-06-10 | 2010-09-10 | Юрий Васильевич Разумеенко | Self-propelled twin-hull wave-resistant complex |
WO2012005631A2 (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | Sidorov Sergei Mikhailovich | Hydrodynamic reactor |
-
2013
- 2013-06-05 RU RU2013126761/05A patent/RU2531931C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5164094A (en) * | 1987-05-19 | 1992-11-17 | Wolfgang Stuckart | Process for the separation of substances from a liquid and device for effecting such a process |
JPH05115900A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Ishigaki Mech Ind Co | Method and device for dehydration of sludge |
RU2073649C1 (en) * | 1995-01-11 | 1997-02-20 | Аркадий Алексеевич Денисов | Method of separating suspended matters from initial waste liquid in aerobic biological purification of waste water |
JPH09136090A (en) * | 1995-11-14 | 1997-05-27 | Kyowa Exeo Corp | Method and device for treatment of drain |
RU2327651C2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-06-27 | Муниципальное унитарное предприятие "Водоканал" | Biochemical method of cleaning waste water |
RU2398705C2 (en) * | 2008-06-10 | 2010-09-10 | Юрий Васильевич Разумеенко | Self-propelled twin-hull wave-resistant complex |
WO2012005631A2 (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | Sidorov Sergei Mikhailovich | Hydrodynamic reactor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cristóvão et al. | Fish canning industry wastewater treatment for water reuse–a case study | |
CN105198175B (en) | A kind of dimethoate pesticide produces the processing method of waste water | |
US9416036B2 (en) | Method for treating contaminated water | |
JP6446866B2 (en) | Shochu residue processing method and processing apparatus | |
Aboutaleb et al. | Investigation of effective treatment techniques for olive mill wastewater | |
Faisal et al. | The combination of air flotation and a membrane bioreactor for the treatment of palm oil mill effluent | |
US3738933A (en) | Process for the reduction of the biochemical oxygen demand of sewage and for the recovery of the inherent protein | |
JP2002102828A (en) | Method for treating waste containing oil and fat | |
RU2531931C1 (en) | Method of physical and chemical wastewater treatment | |
CN107827293A (en) | The handling process of highly salt containing organic waste water caused by a kind of marine products processing process | |
JP2018192383A (en) | Parlor waste water processing method and parlor waste water processing equipment | |
Shabbir et al. | Revitalization of wastewater from the edible oil industry | |
RU2683759C1 (en) | Method for preparation of waste water for agricultural use | |
CN106336082A (en) | Method for treating fungicide production waste water | |
US20210292195A1 (en) | Anolyte as an additive for wastewater treatment | |
CN212559892U (en) | Aluminum product waste water treatment system | |
de Melo Ribeiro et al. | Technologies for wastewater treatment from the fish processing industry: Reuse alternatives | |
US3432427A (en) | Reclaiming saline waters | |
Samarasiri et al. | Effect of lipid inhibition in anaerobic wastewater treatment: a case study using desiccated coconut wastewater | |
JP6413407B2 (en) | Processing method and processing device for washing waste water for food and beverage production equipment | |
RU2073649C1 (en) | Method of separating suspended matters from initial waste liquid in aerobic biological purification of waste water | |
CN111099761A (en) | Washing wastewater recycling system | |
CN109626724A (en) | A kind of textile waste treatment for reuse technique | |
JP2015029968A (en) | Method and apparatus for removing microorganism and organic matter in water | |
Sharma et al. | The treatment of dairy industry waste |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150606 |