способ очистки концентрированных сточных вод

Формула изобретения

Способ очистки концентрированных сточных вод, содержащих ароматические углеводороды и их производные, включающий аэробную обработку штаммами бактерий Pseudomonas sp.ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp.ВКЛМВ-3892, отличающийся тем, что перед стадией аэробной обработки проводят предварительную очистку сточных вод от пероксидов и альдегидов путем последовательных этапов обработки сточных вод раствором щелочи до величины рН не менее 9,5, разгонки обработанного потока при температуре куба колонны не менее 98°С и времени пребывания не менее 0,2 ч, причем на стадию аэробной обработки направляют кубовый продукт колонны, а верхний продукт колонны направляют на утилизацию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

В химическом и нефтехимическом синтезе на стадиях дегидратации, дегидрирования, окисления органических соединений при удалении реакционной воды или отмывке реакционной массы водой могут образовываться концентрированные сточные воды, содержащие токсичные кислородсодержащие соединения, в том числе пероксиды, низшие альдегиды, органические кислоты, фенолы и другие производные ароматических углеводородов, плохо отделяемые от воды, в том числе, не поддающиеся гравитационному разделению из-за близких значений плотностей составляющих компонентов и разных температурных коэффициентов в изменении плотностей.

Концентрированные сточные воды подобного состава плохо поддаются биологической очистке из-за высокого уровня загрязнений (химическое потребление кислорода (ХПК) до 60 г/л) и присутствия таких компонентов, как пероксиды, низшие альдегиды и ароматические соединения, которые, поступая в очистные сооружения, в результате своей токсичности создают стрессовые ситуации и оказывают губительное действие на микрофлору (Илялетдинов А.Н., Алиева Р.М. "Микробиология и биотехнология очистки промышленных сточных вод". Алма-Ата, Гылым, 1990, стр.17-23).

Известен способ биологической очистки пероксидсодержащих сточных вод, включающий этап ферментативной предобработки, на которой уменьшают основное количество пероксидов, две стадии анаэробной обработки: 1) гидролиз, где разрушаются остатки пероксидов, 2) метановую ферментацию и заключительную аэробную стадию. Источником ферментов, в частности каталазы, является активный ил аэробной стадии, который после отделения от сточной воды путем седиментации насосом подается на стадию ферментативной обработки, где бактерии погибают под воздействием пероксидов, а выделившиеся при этом ферменты, в частности каталаза, разрушают пероксиды, при этом мертвые бактерии утилизируются на стадии метановой ферментации (Патент США 4663043, С 02 F 003/28, опубл. 1987). Недостатками способа являются большие затраты времени на его осуществление, особенно на метановой стадии - 3-5 дней, невозможность применения его для обработки сточных вод, содержащих наряду с пероксидами высокие концентрации органических веществ, включая фенол и другие производные ароматических углеводородов, из-за плохих седиментационных свойств высоконагруженной микрофлоры, осуществляющей очистку, поскольку известно, что высокие концентрации фенольных соединений (>880 мг/л) нарушают структуру микрофлоры, переводя ее из состояния флокул в диспергированное состояние (Bieszkiewicz E., Kuczynska A. Effect of Phenolic Tar on the Work of Activated Sludge, ACTA Microbiologica Polonica, 1987, Vol.36, No 1/2, pp.143-149), что делает невозможным подачу активного ила со стадии аэробной очистки на стадию ферментации после его отделения седиментацией.

Наиболее близким из числа известных по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий биологическую, аэробную обработку в биореакторе сложных по составу концентрированных сточных вод, содержащих фенолы и другие ароматические углеводороды, введение в биореактор микроорганизмов с повышенной деструктивной активностью по отношению к фенолам и другим ароматическим соединениям - штаммов Pseudomonas sp. ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp. ВКЛМВ-3892, поддержание оптимальных для жизнедеятельности микроорганизмов условий по температуре (28-30°С), рН (6,5-7,5), концентрации растворенного кислорода (не менее 2 мг/л), концентрации биогенных веществ (из расчета биологическое потребление кислорода (БПК_П):N:Р=100:5:1,3) (Патент РФ №1686799, С 02 F 3/34, опубл. 1992). Эффект очистки сточных вод, содержащих фенолы и другие ароматические соединения, характеризующихся по общему уровню загрязнения по ХПК до 30 г/л, данным способом составляет 83,7%. Недостатком способа является его низкая эффективность при обработке сточных вод, содержащих пероксиды и низшие альдегиды, являющихся токсикантами для бактерий.

Задачей изобретения является разработка способа биологической очистки концентрированных сточных вод, содержащих ароматические углеводороды и их производные, а также пероксиды и альдегиды.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе биологической очистки концентрированных сточных вод, содержащих ароматические углеводороды и их производные, пероксиды и альдегиды, включающем аэробную обработку штаммами бактерий Pseudomonas sp. ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp. ВКЛМВ-3892 и поддержание условий их жизнедеятельности по рН, температуре, растворенному кислороду и содержанию биогенных веществ, перед аэробной обработкой осуществляют предварительную стадию обработки сточных вод для удаления пероксидов и альдегидов. Стадия предварительной обработки сточных вод для удаления пероксидов и альдегидов включает этап регулирования рН щелочью до величины не менее 9,5 и этап разгонки при следующих условиях: температура в кубе колонны не менее 98°С, время пребывания сточных вод в колонне не менее 0,2 часа. Кубовую жидкость колонны предварительной обработки после охлаждения до температуры 30-35°С и с рН, скорректированным до величины 7,0-8,5, подают на стадию аэробной биологической очистки, использующей специализированное микробное сообщество, где в качестве микроорганизмов используют штаммы бактерий Pseudomonas sp. ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp. ВКЛМВ-3892, а верхний продукт колонны разгонки направляют на утилизацию.

Предварительная обработка сточных вод, включающая регулирование рН и разгонку, позволяет снизить содержание пероксидов до величины менее 0,001% и низших альдегидов до величины менее 200 мг/л и осуществить затем эффективную аэробную биологическую очистку с использованием специализированного микробного сообщества, адекватного высоким нагрузкам по фенолам и другим производным ароматических углеводородов.

Отличительным признаком предложенного способа является дополнительная стадия предварительной обработки сточных вод для удаления пероксидов и альдегидов и условия ее осуществления, при этом она включает этап регулирования рН исходных сточных вод щелочью до величины не менее 9,5 и этап разгонки обработанных щелочью сточных вод, осуществляемый в колонне при следующих условиях: температура в кубе колонны не менее 98°С, время пребывания сточных вод в колонне не менее 0,2 часа, после чего кубовую жидкость колонны предварительной обработки после охлаждения до температуры 30-35°С и с рН, скорректированным до величины 7,0-8,5, подают на стадию аэробной биологической очистки сточных вод, а верхний продукт колонны разгонки направляют на утилизацию.

Наличие отличительных от прототипа признаков показывает соответствие заявляемого способа критерию патентоспособности "новизна", а достижение эффекта от введения существенных отличительных признаков, не имеющихся в аналогичных способах, соответствие критерию "изобретательский уровень".

"Промышленная применимость" подтверждается примером, приводимым ниже.

Пример 1

В сточную воду, имеющую следующую характеристику, г/л: ХПК 60,0; фенол 3,5; метилфенилкарбинол (МФК) 1,5; ацетофенон (АФ) 3,5; пропиленгликоль (ПГ) 3,4; гидропероксид этилбензола (ГПЭБ) 9,4; пероксид водорода 4,7; этаналь 3,0; пропаналь 1,5; рН 4,0 добавляют 25%-ный раствор натриевой щелочи, контролируя и доводя рН смеси до 9,5. Сточную воду, обработанную щелочью, подают в куб колонны разгонки, температуру в кубе колонны поддерживают 98°С, время пребывания сточной воды в колонне 0,2 ч, давление в верхней части колонны атмосферное, пары, выходящие из верхней части колонны в количестве 10% от питания колонны, конденсируют, и дистиллят, имеющий следующую характеристику, г/л: ХПК 250,0; фенол 2,0; МФК 16,0; АЦ 60,0; ПГ отс.; этаналь 28,0; пропаналь 14,9; ГПЭБ отс.; пероксид водорода 0,1; рН 5,6, отправляют на утилизацию. Кубовую жидкость, имеющую следующую характеристику, г/л: ХПК 30,7, фенол 3,3; МФК 3,3; АЦ 2,5; ПГ 3,7; ГПЭБ отсутствие; пероксид водорода 0,01; этаналь 0,19; пропаналь 0,01; рН 9,6, охлаждают до температуры 30°С и подают в биореактор на всас циркуляционного насоса, куда также добавляют кислоту в количестве, обеспечивающем рН в биореакторе 7,0-8,5, и биогенные вещества из расчета БПК_П.:N:Р=100:5:1,3. Вносят в биореактор биомассу штаммов бактерий Pseudomonas sp. ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp. ВКЛМВ-3892. Смесь в биореакторе аэрируют, обеспечивая концентрацию растворенного кислорода не менее 2 мг/л. Процесс очистки ведут с возвратом биомассы при D=0,05 ч^-1. Эффективность снижения концентрации загрязнений на стадии аэробной очистки в биореакторе следующая, %: по ХПК 83,8; по фенолу 98,8; по МФК 98,0 по АЦ 97,5 по ПГ 85,0.

Пример 2

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но рН сточной воды доводят до 10,5. При этом эффективность снижения загрязнений на стадии аэробной очистки в биореакторе следующая, %: по ХПК 84,0; по фенолу 98,9; по МФК 98,2; по АЦ 97,5; по ПГ 85,0.

Пример 3

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но время пребывания сточной воды в колонне составляет 0,4 часа. При этом эффективность снижения загрязнений на стадии аэробной очистки в биореакторе следующая, %: по ХПК 84,5; по фенолу 98,9; по МФК 98,2; по АЦ 97,5; по ПГ 85,0.

Пример 4

Способ осуществляют так же, как описано в примере 1, но температура куба колонны составляет 104°С. При этом эффективность снижения загрязнений на стадии аэробной очистки в биореакторе следующая, %: по ХПК 85,0; по фенолу 99,0; по МФК 98,4; по АЦ 97,9; по ПГ 85,0.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность очистки концентрированных сточных вод, содержащих наряду с ароматическими углеводородами и их производными такие микробные токсиканты, как пероксиды и альдегиды, специальным микробным сообществом, упростить технологию биологической очистки и снизить затраты при очистке указанных сточных вод.

Обработка сточных вод при температуре в кубе колонны менее 98°С, или при времени обработки сточных вод менее 0,2 часа, или до рН менее 9,5 приводит к существенному снижению эффективности разложения пероксидов и снижению эффективности аэробной стадии очистки.