8750
.pdfООО Научно-информационный центр «ГЛОБУС»
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК N 18 ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ"
т. 1
Москва 2007
1
СОДЕРЖАНИЕ |
стр. |
1. Биологические, микробиологические |
методы очистки сточных |
вод....................................................... |
3 |
2.Электрокоагуляционные, электрофлотокоагуляционые, гальванокоагуляционные, прочие методы очистки сточных вод с использованием электрических полей……………………………………………27
3.Флотационные методы……………………-……………………………………………………………………………38
4.Окислительные и фотоокислительные методы очистки
сточных вод.............................................. |
40 |
5.Каталитические методы очистки сточных вод…………………………………………52
6.Мембранные и ультрафильтрационные методы очистки
сточных вод.............................................. |
55 |
2
1.БИОЛОГИЧЕСКИЕ, МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИК МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
НОМЕР ДОКУМЕНТА 2438
НАИМЕНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, ОБОРУДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛА Анаэробные биологические методы очистки моносточных вод
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМАЯ ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ Очистка сточных вод с получением биогаза, используемого в качестве топлива или для производства электроэнергии
ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ (РЕГЕНЕРИРУЕМЫЕ) ОТХОДЫ Сточные воды различных отраслей промышленности, загрязненные органическими соединениями
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Анаэробные биологические методы очистки применяются в различных
отраслях промышленности для очистки сточных вод, загрязненных органическими соединениями. Эти методы привлекательны для потребителей тем, что в процессе очистки сточных вод от органических загрязнений, что выражается в уменьшении концентрации ХПК, в качестве конечного продукта образуется биогаз, который можно сжигать, получая либо тепло, либо электричество.
Кроме того, при использовании анаэробных методов не образуется большого количества избыточного активного ила.
Фирма Enviro-Chemie GmbH является специалистом в области промышленной техники очистки сточных вод. Она проектирует и строит анаэробные очистные сооружения для очистки сточных вод в различных отраслях промышленности, в том числе и в пищевой. Особенную трудность для инженеров и технологов с точки зрения очистки представляют прежде всего сточные воды, имеющие однородный состав (загрязненные, например, в основном жирами) - так называемые моносточные воды.
В этом случае при проектировании очистных сооружений необходимо учитывать условия разложения микроорганизмами основного органического компонента, что и должно быть заложено в основу технологического процесса с целью достижения максимальной эффективности очистки при минимуме инвестиционных затрат, что является основой анаэробной очистки моносточных вод
При анаэробном преобразовании органических субстратов в метан под воздействием микроорганизмов (бактерии, анаэробный ил) должны быть последовательно реализованы 4 стадии разложения. Отдельные группы органических загрязнений (углеводы, протеины, липиды, жиры) в процессе гидролиза преобразуются сначала в соответствующие мономеры (сахара, аминокислоты, жирные кислоты). Далее эти мономеры в ходе ферментативного разложения (ацитогенеза) преобразуются в короткоцепочечные органические кислоты, спирты и альдегиды, которые затем окисляются дальше в уксусную кислоту, что связано с получением водорода.
Только после этого доходит очередь до образования метана на этапе метаногенеза (рис. 1). В качестве побочного продукта наряду с метаном образуется также и углекислый газ (CO2).
Все процессы преобразования тесно взаимосвязаны друг с другом и должны протекать в емкости анаэробного реактора в строго
установленном порядке, т.к. любое нарушение одного из промежуточных этапов приводит к нарушению всего процесса. Поэтому требуется точное проектирование очистных сооружений и их настройка на соответствующую сточную воду.
Для сточных вод с однородным составом на практике осуществляются далеко не все возможные реакции разложения. На так называемом
3
адаптивном этапе осуществляется выбор определенного пути разложения органических веществ в результате жизнедеятельности соответствующих микроорганизмов.
Рис. 1 Этапы разложения анаэробного преобразования
В зависимости от того, какой класс органических веществ преобладает в сточной воде, меняется состав биогаза и доля метана в нем (таблица 1). Углеводы в большинстве случаев разлагаются легко, однако они дают сравнительно меньшую долю метана. При разложении жиров и масел образуется большее количество биогаза с высоким содержанием в нем метана, однако, разлагаются они очень медленно. Кроме того, жирные кислоты, образующиеся как побочные продукты при разложении жиров и масел, могут препятствовать всему процессу разложения.
Таблица 1. Выход биогаза и доля метана в нем в зависимости от класса веществ
Класс |
Выход биогаза (нл/г |
Доля метана |
|
веществ |
субстрат) |
(%) |
|
Углеводы |
0,83 |
50 |
|
Белки |
0,72 |
71 |
|
Жиры/Масла |
1,43 |
70 |
Из данной таблицы следует, что для каждого типа моносточных вод очистные сооружения должны быть спроектированы индивидуально. Поэтому этапу проектирования и строительства очистных сооружений должен предшествовать определенный исследовательский этап, включающий в себя точный анализ сточной воды и опыты с оригинальной сточной водой, в процессе проведения которых определяются оптимальные условия разложения органических загрязнений, находящихся в сточной воде.
В процессе проектирования анаэробных очистных сооружений для сточной воды, состав загрязнений которой недостаточно известен, а
4
также неизвестно насколько легко разлагаются эти загрязнения биологическим путем, нужно действовать следующим образом.
- Контроль производственного процесса Совместно с сотрудниками промышленного предприятия нужно выявить
источники загрязнения сточной воды на производстве. При анализе производственных процессов могут быть выявлены специфичные загрязнения сточной воды.
- Анализ особых примесей Для выявления степени загрязнения определяется концентрация
химического потребления кислорода (ХПК). Если на основании производственного процесса уже заранее известны определенные примеси, то нужно отдельно определить их концентрацию в сточной воде. Помимо этого анализируется наличие питательных веществ (азот, фосфор) и микроэлементов в сточной воде для расчета потребности анаэробного активного ила в питательных веществах. Нужно знать также концентрацию токсичных для микроорганизмов веществ таких, как, например, тяжелых металлов или дезинфицирующих веществ.
- Расчет параметров очистных сооружений с помощью лабораторных опытов и пилотных установок Для получения точных параметров очистных сооружений во время
лабораторных/пилотных опытов дополнительно проверяется степень очистки усредненных проб сточных вод. В зависимости от продолжительности этапа адаптации подобные опыты могут длиться от нескольких недель до нескольких месяцев. Однако они помогают сэкономить затраты на расчеты и строительство анаэробных очистных сооружений.
Результатом завершения этих предварительных исследований должна стать обширная исходная база для расчета параметров сооружений по очистке моносточных вод.
Примеры.
Фирма Enviro-Chemie GmbH реализовала несколько анаэробных реакторов для очистки моносточных вод, образующихся в пищевой и перерабатывающей промышленности на действующем производстве.
Два таких очистных сооружения представлены далее как примеры успешного осуществления проектов.
Пример 1. Сточная вода промышленного предприятия по производству жирных кислот из растительных масел В процессе производства растительные масла расщепляются под
действием высокого давления и температуры. Образующиеся при этом жирные кислоты отделяются от глицерина и разделяются на фракции путем дистилляции и ректификации. Разделенные на фракции продукты продаются для изготовления поверхностно-активных веществ.
- Продукты расщепления липидов При замене исходного сырья и промывке оборудования в сточную воду
попадают остатки масел и продукты их расщепления. Таким образом, для сточной воды характерны высокие и колеблющиеся концентрации ХПК вплоть до максимального значения 100.000 мг ХПК/л. Сточная вода первоначально проходит через жироловку, где улавливаются нерастворенные остатки технологического сырья.
В ходе проведенных анализов был установлен ярко выраженный недостаток питательных веществ. Способность к биологическому разложению органических примесей в сточной воде была оценена в принципе как хорошая, однако, в ходе лабораторного опыта при высоких концентрациях в реакторе произошло подавление процесса образования метана, и повысилась концентрация ацетата и пропионата (органических кислот, как промежуточных продуктов ацидогенеза). Во избежание этих помех при расчете параметров промышленных очистных сооружений было установлено ограничение максимальной нагрузки на единицу объема. Для поддержки процесса очистки в реактор дозируются питательные вещества и микроэлементы.
5
Фото 2. Анаэробные очистные сооружения для химической промышленности
Метанреактор представляет собой реактор с частично неподвижным слоем, который оборудован дополнительным внешним отстойником со скребком для обратной подачи анаэробного ила в метанреактор.
Для осуществления контроля за ходом процесса разложения органики ежедневно проводятся анализы концентрации ацетата и пропионата в анаэробном реакторе, а также поддержание баланса биогаза.
На фото 3 представлены промышленные очистные сооружения. Метанреактор имеет объем примерно 1000 м3. На правой фотографии на переднем плане показаны производственное здание, накопитель избыточного активного ила (цилиндрический) и отстойник (прямоугольное здание с изоляционным кожухом). На левой фотографии на заднем плане - дистилляционная колонна перерабатывающего предприятия.
Пример 2. Сточная вода пищевой промышленности с высоким содержанием сахарозаменителей При производстве продуктов пищевой и вкусовой промышленности, не
содержащих сахара, например, производство жевательной резинки, образуется сточная вода, загрязненная большим количеством сахарозаменителей (сахарные спирты, аспартам). В процессе обследования одного из таких предприятий специалисты Enviro-Chemie установили, что в сточной воде находятся также и ароматические вещества, такие как ментол.
Рис. 3.
Слева - манит, как пример сахарозаменителя - сахарного спирта. Справа - ментол как пример ароматического вещества.
Поскольку опыт биологического разложения сахарозаменителей отсутствует, а ментол в высоких концентрациях имеет дезинфицирующее
6
действие, в предварительных опытах были исследованы возможности биологического разложения органических загрязнений сточной воды. При этом выяснилось, что полного анаэробного разложения не происходит. Ситуация осложнялась еще и тем, что из-за отсутствия достаточной буферной емкости потребовалось добавление щелочи для стабилизации значения pH в анаэробном реакторе. Кроме того, потребовалось дозирование питательных растворов. В процессе дальнейших исследований была успешно проведена аэробная биологическая доочистка предварительно обработанной сточной воды с целью достижения требуемого Заказчиком качества очистки сточных вод. На основании результатов предварительных исследований была реализована в производственном масштабе схема очистки, представленная на рис.4.
Рис. 4. Комбинированная анаэробная / аэробная биологическая установка очистки сточных вод
Для накопления и усреднения залповых сбросов используется усреднитель. За метанреактором следует один из аэробных реакторов биологической очистки. Питательные вещества подаются по потребности в готовом растворе "Enviplus". Регулирование значения pH осуществляется путем добавления щелочи натрия.
Фото 5. Биологические анаэробно-аэробные очистные сооружения на одном из заводов по производству жевательной резинки
Таким образом, для успешной реализации промышленных анаэробных очистных сооружений для очистки моносточных вод необходим точный анализ сточной воды и продукции промышленного предприятия. Предварительные лабораторные и пилотные исследования дают критерии
7
для расчета параметров системы очистки и исключают излишние затраты на этапе проектирования и строительства очистных сооружений. Для каждого типа сточных вод должны быть разработаны индивидуальные решения, обеспечивающие стабильную работу очистных сооружений
ОРГАНИЗАЦИЯ-РАЗРАБОТЧИК Энвиро Хеми ГмбХ (Enviro-Chemie GmbH) - Германия
АВТОР СТАТЬИ Маркус Энгельгарт (Markus Engelhart)
АДРЕС Представительство в России: 620026, г.Екатеринбург, ул. Белинского, д. 83, 6 этаж, южное крыло; тел. (343)228-25-78, факс (343)228-25-79; E-mail: info@enviro-chemie.ru
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ Журнал «Пищевая промышленность», № 3, 2003 г. ВИД ОБРАБОТКИ Сайт в Интернете www.enviro-chemie.ru (публикации)
НОМЕР ДОКУМЕНТА 2439
НАИМЕНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, ОБОРУДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛА Опыт применения анаэробных и аэробных методов биологической очистки сточных вод в России
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМАЯ ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ Очистка сточных вод в пищевой, химической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности
ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ (РЕГЕНЕРИРУЕМЫЕ) ОТХОДЫ Сточные воды, загрязненные органическими соединениями
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Для очистки сточных вод от органических загрязнений используются
два основных биологических метода – анаэробный и аэробный Мировой опыт использования анаэробных методов очистки сточных вод
не раз подтверждал эффективность их применения, особенно для сильно загрязненных сточных вод со значением ХПК более 2000 мг/л. Разработанные фирмой Enviro Chemie GmbH (Германия) очистные сооружения серии Биомар® являются дополнительным тому подтверждением Для России характерно использование аэробных методов очистки
сточных вод. Анаэробные методы реализованы лишь на нескольких предприятиях: Клинский пивзавод, завод йогуртов «Эрманн», пизавод «Эфес».
При выборе технологической схемы необходимо оценить преимущества и недостатки анаэробного и аэробного методов очистки сточных вод Перечень параметров, позволяющих произвести эту оценку, составлен, исходя из многолетнего опыта применения фирмой Enviro Chemie GmbH биологических методов очистки сточных вод в различных отраслях промышленности
Аэробный метод очистки |
Анаэробный метод очистки |
Область и условия применения |
|
Только после предварительного осветления |
Можно применять без |
(отстаивания) |
предварительного осветления |
|
(отстаивания) |
Может применяться при невысоких |
Может применяться только при |
концентрациях загрязнения сточных вод |
высоких концентрациях загрязнения |
|
сточных вод (>2000 мг/л) |
Используется относительно холодная вода |
Используется относительно теплая |
8
|
вода (> 25ºC) |
Требуется предварительная нейтрализация |
Щелочные сточные воды |
для щелочных сточных вод |
обрабатываются без предварительной |
|
нейтрализации |
Особенности эксплуатации очистных сооружений |
|
Непрерывная подача сточных вод на |
Могут существовать продолжительное |
очистные сооружения |
время без поступления «свежих» |
|
сточных вод |
При жестких требованиях к качеству |
При жестких требованиях к качеству |
сточных вод требуется несколько ступеней |
сточных вод требуется аэробная |
аэробной очистки |
ступень доочистки |
Возможно интегрированное снижение |
Не наблюдается значительного |
содержания в сточной воде N и P |
снижения содержания в водt N и P |
Образуется большое количество избыточного |
Образуется мало избыточного |
активного ила |
активного ила |
При применении носителей биомассы большая |
Нет опасности засорения носителей |
опасность их засорения |
биомассы |
Небольшая объемная производительность |
Высокая объемная |
очистных сооружений, потребность в |
производительность очистных |
больших производственных площадях |
сооружений, потребность в малых |
|
производственных площадях |
Высокая трудоемкость обслуживания систем |
Почти не требуется технического |
аэрации, обезвоживающего оборудования и |
обслуживания |
т.д. |
|
Часто сильный неприятный запах |
Отсутствие запаха, т.к. система |
|
закрыта |
Отходы |
|
Проблема утилизации отходов – денежные |
Получение энергетически ценного |
затраты |
биогаза |
Меньшие инвестиционные затраты |
Часто значительные инвестиционные |
|
затраты |
Высокие эксплуатационные издержки |
Низкие эксплуатационные издержки |
Большая потребность в электроэнергии |
Небольшая потребность в |
|
электроэнергии |
Необходимы питательные вещества |
Не требуются питательные вещества |
Необходимость обезвоживания, |
Образуется очень мало избыточного |
транспортировки и размещения активного |
активного ила |
ила |
|
ОРГАНИЗАЦИЯ-РАЗРАБОТЧИК Энвиро Хеми ГмбХ
АВТОР СТАТЬИ Чеботаева М.
АДРЕС Представительство: Россия, 620026, г.Екатеринбург, ул. Белинского, д. 83, 6 этаж, южное крыло; тел. (343)228-25-78, факс (343)228-25-79; E-mail: info@enviro-chemie.ru
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ 7-ой Международный симпозиум «Чистая вода России-2003», Екатеринбург, апрель 2003 г.
МЕСТО ХРАНЕНИЯ ООО НИЦ "ГЛОБУС" ВИД ОБРАБОТКИ Тезисы докладов
НОМЕР ДОКУМЕНТА 2440
НАИМЕНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, ОБОРУДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛА
3-х ступенчатый метод биологической очистки сточных вод BIOMAR®.
НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМАЯ ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ Очистка сточных вод пивоваренных заводов и предприятий по
9
производству напитков с получением биогаза, используемого для производства пара или электроэнергии
ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ (РЕГЕНЕРИРУЕМЫЕ) ОТХОДЫ Сточные воды, содержащие органически примеси
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
На выставке Brau Beviale 2003 в Нюрнберге фирма Enviro-Chemie GmbH представила очистные сооружения, где применен 3-х ступенчатый метод очистки сточных вод BIOMAR®.
Данный метод эффективен для очистки сточных вод, образующихся на пивоваренных заводах и предприятиях, производящих напитки На первой ступени очистки органические загрязнения в анаэробных
условиях снижаются на 80-90%. Анаэробные бактерии преобразуют органические загрязнения в биогаз, который можно использовать для получения пара или электроэнергии. После первой ступени очистки сточная вода по качеству сравнима с бытовыми сточными водами, которые можно сбрасывать в городскую канализацию.
Если сточные воды требуется сбрасывать в поверхностные водоемы, то после 1-ой ступени очистки производится аэробная доочистка. При этом происходит окисление органических загрязнений, оставшихся в сточной воде после анаэробной ступени, и дальнейшее снижение загрязненности, благодаря чему сточная вода по степени очистки соответствует европейским нормам для сброса сточных вод в поверхностные водоемы. Более жесткие требования природоохранных органов к сбросу сточных вод в чувствительные экосистемы удается выполнить путем применения 3-ей ступени биологической очистки. На данной ступени аэробной очистки очищенные сточные воды фильтруются и затем обеззараживаются ультрафиолетом.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКЦИИ Степень очистки сточных вод - 99%.
СВЕДЕНИЯ О ВНЕДРЕНИИ, УРОВНЕ РАЗРАБОТКИ Описанный метод очистки был разработан проектно-строительным
предприятием среднего бизнеса и уже успешно реализован на 2-х российских заводах. В настоящее время на стадии реализации находятся проекты в Скандинавии и Польше.
3-х ступенчатые очистные сооружения для очистки сточных вод Biomar® с производственным зданием, выполненные в виде компактного сооружения
ОРГАНИЗАЦИЯ-РАЗРАБОТЧИК Enviro-Chemie GmbH (Германия)
АДРЕС, ТЕЛЕФОН Wasserund Abwassertechnik In den Leppsteinswiesen 9 D-64380 Rossdorf Germany; Tel. +49-6154-6998-0; Fax. +49-6154- 6998-11; E-mail: sales@enviro-chemie.de – головной офис
10