СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, АЗОТА И ФОСФОРА
METHOD FOR PURIFICATION OF SEWAGE FROM ORGANIC COMPOUNDS, NITROGEN AND PHOSPHORUS

Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод от органических соединений, соединений азота и фосфора путем обработки активным илом с разделением мембранной фильтрацией.
Известен способ биологической очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора, заключающийся в обработке сточных вод активным илом в три стадии: стадии анаэробной обработки вод с перемешиванием, стадии аэробной обработки с помощью иммобилизованных на крупнозернистом полимерном носителе микроорганизмов во взвешенном состоянии, стадии мембранной фильтрации на половолоконных мембранах. При этом камеры, где происходят аноксичный, аэробный процессы и процесс мембранной фильтрации, сообщены между собой. Предусматривается рециркуляция активного ила со стадии мембранной фильтрации на стадию анаэробной обработки для достижения определенной концентрации активного ила (см. патент ЕР №1484287 А1 от 31.01.2003 г., опубл. 07.08.2003 г., ИСМ 038 от 08.12.2004 г. МПК C02F 3/12).
Недостатком известного способа является недостаточно высокая степень очистки от трудноокисляемых органических соединений из-за отсутствия стадии доочистки, азота нитратного и фосфора из-за отсутствия разделения процесса на анаэробный - для удаления фосфора и аноксичный - для удаления азота нитратного и повышенной концентрации растворенного кислорода на аноксичной стадии, т.к. именно на нее подается иловая смесь из аэробной стадии, насыщенная кислородом, что приводит к торможению процесса денитрификации.
Известен способ биологической очистки бытовых сточных вод от органических соединений, соединений азота и фосфора в присутствии тонкодисперсного носителя с иммобилизованными микроорганизмами; очищаемую воду обрабатывают в зоне денитрификации в присутствии тонкодисперсного носителя с денитрифицирующими микроорганизмами и в последующей зоне нитрификации в присутствии тонкодисперсного носителя с нитрифицирующими микроорганизмами. Обработанную таким образом воду подвергают мембранной сепарации. Иловую смесь из зоны нитрификации рециркулируют в зону денитрификации (см. патент JP №3385306 В2, с приоритетом 26.02.98 г., опубл. 10.03.2003 г., МПК С02Р 3/10, 3/34).
Недостатком известного способа является низкая степень очистки от трудноокисляемых органических соединений из-за отсутствия ступени доочистки, фосфора из-за отсутствия анаэробной стадии, предназначенной именно для его удаления, азота нитратного из-за повышенной концентрации растворенного кислорода в зоне денитрификации, что приводит к торможению процесса денитрификации.
Известен способ биологической очистки бытовых сточных вод от органических соединений и взвешенных веществ, заключающийся в предварительном удалении из стоков крупных механических примесей на решетке, аэробной обработке очищаемой воды в аэротенке с подачей в него воздуха и поддержании концентрации активного ила 5-50 г/л. Иловая смесь из аэротенка подается в камеру мембранной сепарации на половолоконные мембраны с диаметром пор 0,01-1,0 мкм либо на мембраны, установленные непосредственно в аэротенке. Предусматривается рециркуляции иловой смеси в голову процесса. Очищенные сточные воды подвергают фильтрации через фильтры с песчаной загрузкой и активированного угля и далее UF-облучению для окончательного обеззараживания (см. патент DE №10105221 А1, с приоритетом 02.02.2001 г., опубл. 08.08.2002 г., МПК C02F 3/12).
Недостатком известного способа является недостаточно высокая степень очистки от соединений азота и фосфора из-за отсутствия анаэробной и аноксичной стадий, предназначенных именно для удаления этих загрязнений.
Известен способ биологической очистки сточных вод от органических соединений и взвешенных веществ, а также соединений азота и фосфора, заключающийся в ступенчатой обработке очищаемых вод активным илом в биологическом реакторе, где (в зависимости от состава сточных вод) поддерживают анаэробные, аноксичные и аэробные условия с изменяющейся в сторону уменьшения нагрузкой по БПК 0,01-1,0 кг/кг ила в сутки (преимущественно 0,02-0,6 кг/кг ила в сутки). Длительность процесса биологической очистки 2-120 минут (преимущественно - 20-90 мин). Смесь воды и активного ила подвергают мембранному разделению на половолоконных мембранах с рециркуляцией 5-300% объема активного ила на стадию обработки активным илом и отведением очищенной воды (см. заявку RU №2004136167 от 23.04.03 г. с приоритетом DE от 10.05.02 г., МПК C02F 3/06, 3/12, опубл. 27.08.05 г.).
Недостатком известного способа является отсутствие возможности удаления из сточных вод трудноокисляемых органических соединений - нефтепродуктов, СПАВ и др., недостаточно высокая степень очистки от органических соединений из-за низкой продолжительности процесса биологической очистки и возможности накопления продуктов распада в биореакторе; последнее приводит к быстрому забиванию мембран и необходимости их частых промывок.
Известен способ биологической очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, заключающийся в обработке ее на анаэробной стадии активным илом для удаления фосфатов в течение 10 мин - 4 часов, на аноксичной стадии - для денитрификации с рециркуляцией денитрифицированной иловой смеси на предыдущую анаэробную стадию. На первой аэробной стадии очистки воду насыщают кислородом, подвергая ее аэрации, а богатую азотом нитрата иловую смесь рециркулируют на аноксичную стадию; эта иловая смесь, по сути, объединяется с иловой смесью анаэробной стадии для денитрификации. На второй аноксичной стадии происходит дальнейший процесс денитрификации при перемешивании очищаемой воды с образованием элементарного азота. Длительность обеих стадий аноксичной обработки составляет 20-90 минут.
На второй аэробной стадии наряду с обработкой воды аэрацией происходит мембранная сепарация очищаемой воды с отделением активного ила и очисткой поверхности мембран от его частиц; предусматривается рециркуляция иловой смеси со второй аэробной стадии обработки на стадию деаэрации, предшествующую стадии анаэробной обработки, для уменьшения концентрации кислорода в иловой смеси. Длительность обеих стадий аэробной обработки составляет 2-10 часов.
На следующей стадии очистки предусматривается непрерывное дозирование порошкообразного активированного угля (ПАУ) и мониторинг его концентрации, обработку очищаемой воды ведут при перемешивание ее с ПАУ при концентрации его 10-15 г/л для удаления трудноокисляемых органических веществ с мембранной сепарацией.
Очищенную воду подвергают обеззараживанию (см. патент US №6863818 В2 с приор. 11.02.03 г., опубл. 08.03.05 г., МПК C02F 3/00).
Недостатками известного способа являются:
- низкая степень удаления окисленных форм азота, обусловленная торможением процесса денитрификации на аноксичной стадии, из-за подачи иловой смеси, обогащенной кислородом, с первой аэробной стадии. Повышение концентрации растворенного кислорода в среде свыше 1,0 мг/л приводит к снижению скорости денитрификации в 2-4 раза при концентрациях окисленных форм азота в пределах ПДК для рыбохозяйственного водоема;
- низкая степень удаления фосфора вследствие глубокого гликолиза органических соединений с образованием низкомолекулярных кислот, сопровождающегося снижением рН иловой среды, из-за проведения анаэробного процесса в течение достаточного длительного времени - 4 часов; более того, при низком рН происходит как торможение процессов нитрификации на аэробной и денитрификации на анаэробной стадии очистки, так и процесса денитрификации на аноксичной стадии из-за недостаточного количества легкоокисляемых органических соединений. Проведение процесса анаэробной обработки в течение 10 минут не обеспечивает гликолиза, образования низкомолекулярных жирных кислот, необходимых для фосфатаккумулирующих микроорганизмов;
- отсутствие возможности глубокого удаления трудноокисляемых органических соединений, например нефтепродуктов, СПАВ, фенолов и др. при указанных параметрах процесса и последовательности аноксичных и аэробных стадий;
- длительность процесса, составляющая 6,5-19,5 часов;
- сложность процесса, обусловленная его многостадийностью - наличием двух стадий аэробной обработки с рециркуляцией иловой смеси с первой стадии на аноксичную и двух стадий аноксичной обработки;
- неоправданно высокая стоимость процесса как за счет его многостадийности, так и за счет большого расхода активированного угля при непрерывной его подаче, обусловленного низкой эффективностью очистки на стадии биологической обработки от трудноокисляемых органических соединений.
По воспроизведенным в сопоставимых условиях данным содержание в очищенной воде составляет: БПК 3,0-4,0 мг/л, общего азота 15,0-16,0 мг/л, в том числе азота органического 2,0-2,4 мг/л, азота аммонийного - 0,8-1,2 мг/л, азота нитритного 0,02-0,08 мг/л, азота нитратного 10,0- 12,0 мг/л, фосфора 0,3-0,6 мг/л, нефтепродуктов 0,1-0,3 мг/л, СПАВ 0,5-0,8 мг/л, фенолов 0,005-0,01 мг/л, т.е. качество очищенной сточной воды не соответствует требованиям на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения. Длительность обработки сточных вод на всех стадиях составляет 6,5-19,5 часов.
Техническим результатом заявляемого способа биологической очистки сточных вод от органических загрязнений, азота и фосфора является повышение степени очистки от азота и фосфора, расширение диапазона удаляемых трудноокисляемых органических соединений, упрощение и сокращение длительности и стоимости процесса.
Технический результат достигается тем, что в способе биологической очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора, включающем гидравлически сообщенные анаэробную, аноксичную, аэробную стадии обработки активным илом с мембранной сепарацией, стадию деаэрации, предшествующую стадии анаэробной обработки, стадию обработки порошкообразным активированным углем с мембранной сепарацией, рециркуляцию иловой смеси со стадии аэробной обработки на стадию деаэрации и рециркуляцию иловой смеси с аноксичной стадии на анаэробную,
очищаемую воду после последовательных анаэробной стадии при нагрузке на активный ил по БПК 2,0-4,0 мг/г.ч. и аноксичной стадии при нагрузке на активный ил по азоту 3,5-4,5 мг/г·ч. и по БПК 8-13 мг/г·ч. подают непосредственно на стадию аэробной обработки с мембранной сепарацией при нагрузке на активный ил по азоту 0,8-1,2 мг/г·ч., по нефтепродуктам 0,5-0,7 мг/г·ч., по СПАВ 0,16-0,22 мг/г·ч. и по фенолам 0,18-0,25 мг/г·ч., на стадию аноксичной обработки направляют 80-90% рециркулируемой иловой смеси со стадии деаэрации, обработку воды ПАУ осуществляют при поддержании концентрации растворенного кислорода до 4,0 мг/л за счет подачи сжатого воздуха, поддержании концентрации ПАУ 20-30 г/л при одноразовой его загрузке и нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам 0,35-0,45 мг/г·ч, по СПАВ 0,06-0,07 мг/г·ч и по фенолам 0,02-0,024 мг/г·ч.
Способ осуществляют следующим образом:
исходную сточную воду со следующими показателями: БПК - 200-250 мг/л, азот общий - 30-35 мг/л, фосфор - 3,0-4,0 мг/л, нефтепродукты - 10-15 мг/л, СПАВ - 4,0-5,0 мг/л, фенолы - 3,0-5,0 мг/л, взвешенные вещества - 120-150 мг/л и рециркулируемую иловую смесь со стадии деаэрации и аноксичной стадии подают на анаэробную стадию очистки. При этом на стадии деаэрации происходит удаление растворенного кислорода, тормозящего процесс на последующей аноксичной стадии, а на аноксичной стадии происходит удаление азота нитратного, наличие которого тормозит процесс биоудаления фосфора.
На анаэробной стадии, в отсутствии растворенного кислорода и нитратов, но при наличии легкоокисляемых органических соединений и нагрузке на активный ил по БПК 2,0-4,0 мг/г·ч осуществляется гликолиз легкоокисляемых веществ до образования низкомолекулярных жирных кислот с развитием фосфатаккумулирующих микроорганизмов т.е. идет процесс глубокого биологического удаления фосфора до 0,2 мг/л.
На этой стадии при нагрузке на активный ил по БПК ниже 2 мг/г·ч. - 1,5 мг/г·ч несколько повышается степень очистки по фосфору, но при этом увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты и уменьшается количество органических соединений, необходимых для стадии денитрификации (см. таблица 1, п.4).
При нагрузке на активный ил по БПК выше 4,0 мг/г·ч - 5,0 мг/г·ч происходит резкое ухудшение степени очистки воды от фосфора из-за низкой степени гликолиза, а, следовательно, низкой концентрации образующихся низкомолекулярных жирных кислот (см. таблица 1, п.5).
После завершения анаэробной обработки иловую смесь подают на стадию аноксичной обработки, куда поступает до 80-90% рециркулируемой иловой смеси, содержащей нитраты, со стадии деаэрации. Процесс денитрификации нитратов на аноксичной стадии до молекулярного азота протекает эффективно при отсутствии растворенного кислорода, который удаляется на стадии деаэрации, при наличии легкоокисляемых органических соединений, поступающих с анаэробной стадии, и при нагрузке на активный ил по БПК 8-13 мг/г·ч и по азоту 3,5-4,5 мг/г·ч.
На этой стадии при нагрузке на активный ил по БПК ниже 8,0 мг/г·ч - 7,0 мг/г·ч и по азоту ниже 3,5 мг/г·ч - 3,0 мг/г·ч несколько повышается степень очистки по соединениям азота, в частности нитратам, но при этом увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты (см. таблица 1, п.4).
При нагрузке на активный ил по БПК свыше 13,0 мг/г·ч - 14,0 мг/г·ч и по азоту свыше 4,5 мг/г·ч - 5,0 мг/г·ч происходит резкое ухудшение степени очистки воды от соединений азота (см. таблица 1, п.5).
При подаче иловой смеси, рециркулируемой со стадии деаэрации на аноксичную стадию в количестве менее 80%, увеличивается концентрация нитратов на анаэробной стадии и снижается эффективность удаления фосфора; при увеличении количества рециркулируемой иловой смеси выше 90% степень очистки от фосфора также снижается за счет уменьшения количества подаваемого на анаэробную стадию активного ила.
Далее иловую смесь подают на аэробную стадию с мембранной сепарацией (куда подают кислород), для окисления оставшихся органических соединений, в том числе и трудноокисляемых, и осуществления процесса нитрификации при нагрузке на активный ил по азоту 0,8-1,2 мг/г·ч, по нефтепродуктам 0,5-0,7 мг/г·ч, по СПАВ 0,16-0,22 мг/г·ч и по фенолам 0,18-0,25 мг/г·ч.
На этой стадии при нагрузках на активный ил по азоту ниже 0,8 мг/г·ч, - 0,7 мг/г·ч, по нефтепродуктам ниже 0,5 мг/г·ч - 0,40 мг/г·ч, по СПАВ ниже 0,16 мг/г·ч - 0,14 мг/г·ч и по фенолам ниже 0,18 мг/г·ч - 0,12 мг/г·ч несколько повышается степень очистки по соединениям азота и трудноокисляемым органическим соединениям, но при этом неоправданно увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты (см. таблица 1, п.4).
При нагрузках на активный ил по азоту свыше 1,2 мг/г·ч - 1,5 мг/г·ч, по нефтепродуктам свыше 0,7 мг/г·ч - 0,9 мг/г·ч, по СПАВ свыше 0,22 мг/г·ч - 0,4 мг/г·ч и по фенолам свыше 0,25 мг/г·ч - 0,3 мг/г·ч происходит резкое ухудшение степени очистки воды от соединений азота и трудноокисляемых органических соединений (см. таблица 1, п.5).
Длительность аэробной стадии составляет 2,5-4,5 часа.
Биологически очищенная вода соответствует нормативам ПДК по соединениям азота и фосфора и имеет следующий состав:
общий азот - 7,5-10,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,1-1,23 мг/л, азот аммонийный - 0,25-0,39 мг/л, азот нитратный - 6,0-9,0 мг/л, азот нитритный - 0,018-0,02 мг/л, фосфор - 0,18-0,2 мг/л, БПК - 2,0-3,0 мг/л, нефтепродукты - 0,4-0,6 мг/л, СПАВ - 0,2-0,5 мг/л, фенол - 0,06-0,08 мг/л.
Биологически очищенная вода отделяется от активного ила мембранной сепарацией с использованием половолоконных мембран и направляется на стадию обработки воды ПАУ перемешиванием с мембранной сепарацией - стадию доочистки. На этой стадии концентрацию растворенного кислорода поддерживают 3,0-4,0 мг/л за счет подачи сжатого воздуха, концентрацию активированного угля - 20-30 г/л при одноразовой его загрузке и нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам 0,35-0,45 мг/г·ч, по СПАВ 0,06-0,07 мг/г·ч и по фенолам 0,02-0,024 мг/г·ч.
На этой стадии за счет совокупности вышеописанных приемов создаются условия для доокисления оставшихся в воде органических соединений и удаления трудноокисляемых органических соединений (см. таблицу 1, п.1-3).
При нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам ниже 0,35 мг/г·ч, - 0,25 мг/г·ч, по СПАВ ниже 0,06 мг/г·ч - 0,05 мг/г·ч и по фенолам ниже 0,02 мг/г·ч - 0,015 мг/г·ч повышается степень очистки от трудно-окисляемых органических соединений, но при этом неоправданно увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты (см. таблица 1, п.4).
При нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам свыше 0,45 мг/г·ч, - 0,6 мг/г·ч, по СПАВ свыше 0,07 мг/г·ч - 0,08 мг/г·ч, по фенолам свыше 0,024 мг/г·ч - 0,036 мг/г·ч происходит снижение степени очистки от трудноокисляемых органических соединений (см. таблица 1, п.5).
Длительность процесса на стадии обработки воды ПАУ с мембранной сепарацией составляет 1,7-2,0 часа.
Очищенная от трудноокисляемых органических веществ вода отделяется от ПАУ мембранной сепарацией на половолоконных мембранах и направляется на сброс в водоемы рыбохозяйственного назначения.
Общая длительность процесса очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора составляет 5,0-9,0 часа.
Очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 7,0-10,0 мг/л, в т.ч. азот органический - 0,59-0,732 мг/л, азот аммонийный - 0,25-0,39 мг/л, азот нитратный - 6,0-9,0 мг/л, азот нитритный - 0,018-0,02 мг/л, фосфор - 0,18-0,2 мг/л, БПК - 1,0-1,5 мг/л, нефтепродукты - 0,03-0,05 мг/л, СПАВ - 0,03-0,05 мг/л, фенолы - 0,0008-0,001 мг/л.
Данные, свидетельствующие о преимуществе заявляемых параметров способа очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора, приведены в таблице 1.
Пример 1
Исходную сточную воду с содержанием: БПК - 200 мг/л, азота общего - 30 мг/л, фосфора - 3,0 мг/л, нефтепродуктов - 10 мг/л, СПАВ - 4,0 мг/л, фенола - 3,0 мг/л, взвешенных веществ - 120 мг/л совместно с рециркулируемой иловой смесью со стадии деаэрации и аноксичной стадии подают на анаэробную стадию.
На стадии деаэрации происходит удаление растворенного кислорода, тормозящего процесс на последующей аноксичной стадии, а на аноксичной стадии происходит удаление азота нитратного, наличие которого тормозит процесс биологического удаления фосфора.
На анаэробной стадии обработку воды осуществляют при нагрузке на активный ил по БПК 2,0 мг/г·ч при перемешивании в отсутствии растворенного и связанного кислорода. Длительность процесса на анаэробной стадии составляет 90 мин.
Далее образующуюся смесь подают на стадию аноксичной обработки совместно с 80% рециркулируемой иловой смеси со стадии деаэрации для денитрификации, которую ведут при отсутствии растворенного кислорода при нагрузке на активный ил по БПК 8,0 мг/г·ч и по азоту 3,5 мг/г·ч. Длительность процесса на аноксичной стадии составляет 1 час.
Далее образующуюся смесь подают на стадию аэробной обработки для окисления трудноокисляемых органических соединений и нитрификации, которую ведут при нагрузке на активный ил по азоту 0,8 мг/г·ч, по нефтепродуктам 0,5 мг/г·ч, по СПАВ 0,16 мг/г·ч и фенолам 0,18 мг/г·ч при подаче кислорода. Длительность процесса на аэробной стадии составляет 4,5 часа.
Биологически очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 7,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,232 мг/л, азот аммонийный - 0,25 мг/л, азот нитратный - 6,0 мг/л, азот нитритный - 0,018 мг/л, фосфор - 0,18 мг/л, БПК - 2,0 мг/л, нефтепродукты - 0,4 мг/л, СПАВ - 0,2 мг/л, фенолы - 0,06 мг/л.
Биологически очищенную воду подают на стадию обработки ПАУ с мембранной сепарацией при перемешивании - стадию доочистки от трудноокисляемых органических соединений. Процесс ведут при нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам 0,35 мг/г·ч, по СПАВ 0,06 мг/г·ч и по фенолам 0,02 мг/г·ч, концентрации растворенного кислорода 3,0 мг/л, активированного угля 20 г/л при одноразовой его загрузке. Длительность процесса доочистки составляет 1,5 часа.
После доочистки очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 7,0 мг/л, в т.ч. азот органический - 0,732 мг/л, азот аммонийный - 0,25 мг/л, азот нитратный - 6,0 мг/л, азот нитритный - 0,018 мг/л, фосфор - 0,18 мг/л, БПК - 1,0 мг/л, нефтепродукты - 0,03 мг/л, СПАВ - 0,03 мг/л, фенолы - 0,0008 мг/л.
Пример 2
Процесс ведут аналогично примеру 1, при следующих параметрах процесса:
исходную сточную воду с содержанием: БПК - 225 мг/л, азота общего - 32,5 мг/л, фосфора - 3,5 мг/л, нефтепродуктов - 12,5 мг/л, СПАВ - 4,5 мг/л, фенолов - 4,0 мг/л, взвешенных веществ - 125 мг/л совместно с рециркулируемой иловой смесью со стадии деаэрации и аноксичной стадии подают на анаэробную стадию.
На анаэробной стадии обработку воды осуществляют при нагрузке на активный ил по БПК 3,0 мг/г·ч в отсутствии растворенного и связанного кислорода. Длительность процесса анаэробной обработки составляет 1 час.
На стадии аноксичной обработки совместно с 85% рециркулируемой иловой смеси денитрификацию ведут при отсутствии растворенного кислорода при нагрузке по БПК 10 мг/г·ч и по азоту 4,0 мг/г·ч. Длительность процесса аноксичной обработки составляет 0,7 часа.
На стадии аэробной обработки процесс ведут при нагрузке на активный ил по азоту 1,0 мг/г·ч, по БПК 5,0 мг/г·ч, по нефтепродуктам 0,6 мг/г·ч, по СПАВ 0,2 мг/г·ч и фенолам 0,21 мг/г·ч при подаче кислорода. Длительность процесса аэробной обработки составляет 3,0 часа.
Биологически очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 9,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,181 мг/л, азот аммонийный - 0,3 мг/л, азот нитратный - 8,0 мг/л, азот нитритный - 0,019 мг/л, фосфор 0,19 мг/л, БПК - 2,5 мг/л, нефтепродукты - 0,5 мг/л; СПАВ - 0,4 мг/л, фенолы - 0,07 мг/л.
На стадии обработки воды ПАУ - доочистке - процесс ведут при нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам 0,4 мг/г·ч, по СПАВ 0,065 мг/г·ч и фенолам 0,022 мг/г·ч, концентрации растворенного кислорода 3,5 мг/л, концентрации активированного угля 25 г/л при одноразовой его загрузке. Длительность процесса доочистки составляет 1,8 часа.
После обработки воды ПАУ - доочистке - очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 9,0 мг/л, в т.ч. азот органический - 0,681 мг/л, азот аммонийный - 0,3 мг/л, азот нитратный - 8,0 мг/л, азот нитритный - 0,019 мг/л, фосфор - 0,19 мг/л, БПК - 1,2 мг/л, нефтепродукты - 0,04 мг/л, СПАВ - 0,04 мг/л, фенолы - 0,0009 мг/л.
Пример 3
Процесс ведут аналогично примеру 1, при следующих параметрах процесса:
исходную сточную воду с содержанием: БПК - 250 мг/л, азота общего - 35 мг/л, фосфора 4,0 мг/л, нефтепродуктов - 15 мг/л, СПАВ - 5,0 мг/л, фенолов - 5,0 мг/л, взвешенных веществ - 125 мг/л совместно с рециркулируемой иловой смесью со стадии деаэрации и аноксичной стадии подают на анаэробную стадию.
На анаэробной стадии обработку воды осуществляют при нагрузке на ил по БПК 4 мг/г·ч в отсутствии растворенного и связанного кислорода. Длительность процесса анаэробной обработки составляет 0,5 часа.
На стадии аноксичной обработки совместно с 90% рециркулируемой иловой смеси денитрификацию ведут при отсутствии растворенного кислорода, при нагрузке на ил по БПК 13 мг/г·ч и по азоту 4,5 мг/г·ч. Длительность процесса аноксичной обработки составляет 0,3 часа.
На стадии аэробной обработки процесс ведут при нагрузке на активный ил по азоту 1,2 мг/г·ч, по нефтепродуктам 0,7 мг/г·ч, по СПАВ 0,22 мг/г·ч и фенолам 0,25 мг/г·ч при подаче кислорода. Длительность процесса аэробной обработки составляет 2,2 часа.
Биологически очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 10,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,09 мг/л, азот аммонийный - 0,39 мг/л, азот нитратный - 9,0 мг/л, азот нитритный - 0,02 мг/л, фосфор - 0,2 мг/л, БПК - 3,0 мг/л, нефтепродукты - 0,6 мг/л, СПАВ - 0,5 мг/л, фенолы - 0,08 мг/л.
На стадии обработки воды ПАУ - доочистке - процесс ведут при нагрузке на ПАУ по нефтепродуктам 0,45 мг/г·ч, СПАВ 0,07 мг/г·ч и фенолам 0,024 мг/г·ч, концентрации растворенного кислорода 4,0 мг/л, концентрации активированного угля 2 г/л при одноразовой его загрузке. Длительность процесса доочистки составляет 2,0 часа.
После доочистки очищенная вода имеет следующий состав:
общий азот - 10 мг/л, в т.ч. азот органический - 0,59 мг/л, азот аммонийный - 0,39 мг/л, азот нитратный - 9,0 мг/л, азот нитритный - 0,02 мг/л, БПК - 1,5 мг/л, фосфор - 0,2 мг/л, нефтепродукты - 0,05 мг/л, СПАВ - 0,05 мг/л, фенолы - 0,001 мг/л.
Данные, свидетельствующие о преимуществе предложенного способа по сравнению с известным, приведены в таблице 2.
Только совокупность таких факторов, как: предлагаемая последовательность гидравлически сообщенных стадий, осуществление процесса аэробной обработки с мембранной сепарацией непосредственно после последовательных процессов деаэрации, анаэробной и аноксичной обработки с рециркуляцией иловой смеси со стадии дэаэрации на стадию аноксичной обработки, целесообразно выбранные параметры: нагрузка на активный ил, количество рециркулируемого активного ила, кислородный режим на каждой из стадий, позволяет решить поставленную задачу - повысить степень очистки от азота и фосфора, расширить диапазон удаляемых трудноокисляемых органических соединений и упростить и удешевить процесс как за счет исключения аэробной и аноксичной стадий с рециркуляцией иловой смеси на последнюю с аэробной стадии, так и за счет исключения введения дополнительного количества свежего ПАУ на стадии обработки им.
Предложенный способ очистки воды по сравнению с известным обеспечивает:
- повышение степени очистки по общему азоту до 7-10 мг/л по сравнению с 15-16 мг/л и по фосфору - до 0,18-0,2 мг/л по сравнению с 0,3-0,6 мг/л;
- расширение диапазона удаляемых специфических трудноокисляемых органических соединений и повышение степени очистки от них, в частности по СПАВ до 0,03-0,05 мг/л по сравнению с 0,5-0,8 мг/л в известном способе, а так же по фенолам и нефтепродуктам (см. таблицу 2);
- упрощение, сокращение длительности процесса до 5,0-9,0 часов по сравнению с 6,5-19,5 часами и сокращение стоимости за счет предлагаемой последовательности стадий обработки, их режимов и параметров, исключения одной аэробной и одной из двух аноксичных стадий, исключения введения дополнительного количества свежего порошкообразного угля на стадии обработки ПАУ - стадии доочистки; стоимость процесса сокращается в 1,5-2 раза.
Из таблицы 1 следует, что заявляемые параметры обеспечивают достижение качества очищенной воды по соединениям азота, фосфора, БПК и трудноокисляемым органическим соединениям, соответствующего ПДК на сброс в водоемы рыбохозяйственного назначения, запредельные же значения приводят к ухудшению требуемых показателей или значительному, в 1,5-2 раза возрастанию капитальных и эксплуатационных затрат.