Очистка воды и стоков от формальдегида — это одно из наших направлений. Во многих промышленных стоках формальдегид используется в качестве ключевого химиката в органическом синтезе, включая: синтез специальных химикатов, таких как пентаэритрит   и этиленгликоль, синтетических смол, бумажной продукции, лекарственных средств и лекарств, моргах и патологоанатомических отделениях и других, слишком многочисленных, чтобы перечислять их все. Поэтому стоки, возникающие в результате этих применений, могут содержать значительные количества формальдегида. В экспериментах по биодеградации образца сточных вод, содержащего формальдегид в диапазоне от 31,5 до 125  мг/л, в конце цикла (16 дней) был обнаружен остаточный формаалин  (раствор газообразного формальдегида в воде) в диапазоне от 40% до 85% соответственно, что показывает ингибирующий эффект формалина, который увеличивается с увеличением концентрации формалина . Биодеградация формалина снижается при концентрациях выше 300  мг/л. В настоящем документе описан метод преобразования формальдегида в легко биоразлагаемое вещество. При коммерческом производстве смол из фенола и формалина реакция никогда не бывает полностью количественной. В результате на этапе дегидратации из сточных вод отгоняются фенол и формалин. Фенол токсичен для нескольких биохимических реакций. Однако биологическое преобразование фенола в нетоксичное вещество возможно с помощью специализированных микробов. Преобразование фенола ингибируется присутствием формальдегида. Биотрансформация фенола в сточных водах, содержащих высокие концентрации формальдегида, началась вскоре после обработки сточных вод расчетным количеством сульфита натрия. Считается, что сульфит натрия реагирует с формальдегидом, образуя бисульфит формальдегида натрия, который не только нетоксичен для микроорганизмов но и является биоразлагаемым веществом. Из измерений РК до и после добавления сульфита натрия авторы заметили, что растворенный кислород в сточных водах, содержащих формальдегид, не зависит от добавления расчетного количества сульфита натрия, которого как раз достаточно для потребления измеренного количества формальдегида в этих стоках.

Формальдегид и фенол являются ключевыми прекурсорами в промышленном производстве смол. Формальдегид находит множество вариантов использования благодаря своей высокой реакционной способности, бесцветной природе, стабильности, чистоте в коммерческой форме и низкой стоимости. Он служит смолообразователем, отвердителем, синтетическим агентом, дезинфицирующим средством, фунгицидом и консервантом. В химическом синтезе он действует как своего рода химическая «кнопка», с помощью которой похожие и разные радикалы и молекулы могут быть связаны вместе с метиленовой группой. Сообщается, что формалин реагирует с сульфитом натрия, образуя формальдегид-бисульфит натрия.

Происхождение фенолов в окружающей среде является как антропогенным, так и искусственным. Антропогенными источниками являются лесные пожары, естественные стоки с городских территорий, где асфальт используется в качестве связующего материала, и естественный распад лигноцеллюлозных материалов. Искусственными источниками являются промышленные отходы, полученные в результате процессов добычи и обогащения ископаемого топлива, химических производственных процессов, таких как заводы по производству фенола, фармацевтическая промышленность, деревообрабатывающая промышленность и заводы по производству пестицидов. Сообщается, что фенол токсичен для большинства микроорганизмов. Микробная деградация фенольных сточных вод была задокументирована несколькими авторами. Сообщалось, что хлор может реагировать с фенолами с образованием моно-, ди- или трихлорфенолов, которые придают воде привкус и запах . Хлорированные фенолы часто обнаруживаются в очищенных сточных водах. Эти соединения были обнаружены в рыбе и легко биоаккумулируются.

Основной целью данного исследования была оценка использования сульфита натрия для очистки сточных вод с высоким содержанием формальдегида. В настоящем документе описывается биодеградация как синтетических, так и промышленных сточных вод, содержащих фенол, формальдегид и смеси формальдегида и фенола. С ознированием стоков можно ознакомиттся на другой старнице нашего сайта.

Реагенты и химикаты

Фенол и формалин являются коммерчески доступными растворителями, а все другие использованные химикаты были химически чистыми.

Определение фенола

Метод бромирующей смеси для определения фенола был немного изменен автором, чтобы сделать его способным обнаруживать фенол при более низких концентрациях (стандартный  раствор фенола 0,5 мг/л обнаруживался точно). Модифицированный метод заключается в следующем: в  коническую колбу объемом 250 мл отберите пипеткой 25  мл бромирующей смеси и добавьте 25  мл воды, 5  мл концентрированной соляной кислоты и 5  мл калия

Результаты и обсуждение

В первом запуске использовались синтетические сточные воды с составом, показанным в Таблице 1. Фенол добавлялся в концентрациях от 11,8 до 146,7  мг/л, а эксперименты и контроль проводились в тех же экспериментальных условиях. Во всех случаях были получены данные с поправкой на семена. Результаты показаны на Рис. 1.

Теоретические расчеты БПК для указанных выше концентраций фенола хорошо согласуются с измеренным конечным углеродистым БПК (таблица 2), что указывает на полную утилизацию фенола за 9  дней.

Выводы

В случае сточных вод, содержащих фенол, биодеградация представляется разумным способом обработки. Наблюдалось как ингибирование при более высоких концентрациях, так и полное удаление при более низких концентрациях. Похоже, что 9  дней — это удобное время для достижения удовлетворительной биодеградации.

В случае использования формалина в качестве сточной воды наблюдалось как временное ингибирование при более низких концентрациях, так и почти полная инактивация при более высоких концентрациях. Добавление расчетных количеств ,чтобы избежать любого расхода.

Применение формальдегида

Формальдегид (ФА) является важным химическим сырьем, широко используемым в различных областях, таких как химическое производство, обработка древесины, текстильная промышленность и консерванты. Диапазон концентрации ФА в сточных водах, сбрасываемых при производстве и использовании ФА, варьируется, как правило, в диапазоне 100–10 000 мг/л. ФА подавляет репродуктивную функцию как у животных, так и у людей, вызывая увеличение частоты нарушений менструального цикла, воспалительных заболеваний репродуктивного тракта и бесплодия. ФА также увеличивает риск самопроизвольных абортов и неблагоприятных последствий развития во время беременности, таких как низкий вес при рождении у потомства. Более того, соединение ФА умеренно токсично для водных организмов. LC50 ракообразного Daphnia magna находится в диапазоне 50–60 мг/дм ³. LD50 FA (у крыс, перорально) составляет 100 мг/кг [12], что представляет значительный риск для здоровья человека, окружающей среды и экосистемы. FA классифицируется как известный канцероген для человека Международным агентством по изучению рака (IARC) и ассоциируется с раком носовых пазух, раком носоглотки, раком мозга, раком простаты и развитием лейкемии, особенно миелоидной лейкемии. Поскольку метанол (MeOH) является ингибитором полимеризации в водных растворах FA, обычно сточные воды FA содержат MeOH, который является сильным нейротоксичным веществом со значительным анестезирующим эффектом. Косубстрат в сточных водах FA, MeOH является органическим загрязнителем и, возможно, играет роль кометаболизма в процессе биодеградации.

Согласно исследованию Хохрайтера и Ригга, концентрация FA в водной среде, которая может быть усвоена без ущерба для экосистемы, составляет 1,61 мг/л. Национальный стандарт по комплексному сбросу сточных вод Китая (GB 8978-1996) предусматривает вторичный критерий выбросов для FA в размере 2 мг/л. Эффективная очистка должна быть проведена до того, как сточные воды FA будут сброшены в окружающую среду из-за строгих стандартов выбросов FA.

Методы очистки сточных вод от формальдегида

В настоящее время очистка сточных вод FA в основном включает методы окисления биологические методы и методы адсорбции. Методы химического окисления имеют высокую эффективность удаления, но эксплуатационные расходы высоки, и может образовываться вторичное загрязнение, что нарушает концепцию энергосбережения и защиты окружающей среды. Метод адсорбции может применяться только для очистки сточных вод с низкими концентрациями FA из-за ограниченной адсорбционной способности, а сложность регенерации адсорбента представляет собой проблему.

Биодеградация считается эффективной и применимой технологией для удаления FA из окружающей среды. Существует множество процессов биологической очистки сточных вод FA. Аэробные процессы имеют недостатки, такие как низкая толерантность к FA, высокое потребление энергии, большое количество активированного ила отходов и образование вторичного загрязнения из-за аэрации пузырьками. Поскольку анаэробные микроорганизмы могут переносить токсичные вещества и обладают значительно превосходящей способностью или разлагать тугоплавкие органические вещества в сточных водах, многие ученые провели обширные исследования анаэробных процессов. Однако анаэробные процессы обычно требуют длительного времени очистки из-за медленного размножения анаэробных микробов. Качество сточных вод часто не соответствует требованиям стандартов сброса, и последующая очистка требуется из-за наличия в сточных водах продуктов неполного разложения. Кроме того, могут присутствовать некоторые запахи или токсичные газы, что приводит к крайне неприятной рабочей среде. Независимо от того, был ли принят традиционный аэробный процесс с пузырьковой аэрацией или анаэробный процесс для очистки сточных вод FA, цель высокоэффективного удаления FA при высокой загрузке FA не была достигнута без образования вторичного загрязнения. Таким образом, существует необходимость в разработке нового биологического процесса для эффективной очистки сточных вод FA. Кроме того, не был достигнут консенсус относительно некоторых аспектов очистки сточных вод FA, таких как концентрация FA, необходимая для ингибирования биологической активности, путь деградации и промежуточные продукты деградации. Более того, деградация FA в присутствии метанола в качестве косубстрата не была зарегистрирована и требует дальнейшего изучения для эффективной очистки сточных вод FA.

Мембранно-аэрируемый биопленочный реактор (МАБР) — это новый тип технологии очистки сточных вод, который объединяет газоразделительный мембранный процесс и биопленочный процесс. Газопроницаемая гидрофобная полая волокнистая мембрана используется не только для аэрации без пузырьков, но и в качестве носителя для биопленки [30]. По сравнению с традиционной системой аэрации, МАБР обладают характеристиками высокой эффективности переноса кислорода, гетерогенного массопереноса и стратификации биопленки. В МАБР кислород доставляется в воду в форме молекул, поэтому можно улучшить скорость использования кислорода и избежать возникновения вторичного загрязнения, что потенциально снижает стоимость эксплуатации реактора. Микробные сообщества в МАБР обильны, поскольку в биопленке могут одновременно образовываться аэробные, бескислородные и анаэробные зоны, что приводит к значительным преимуществам для большинства тугоплавких органических соединений. Технология MABR становится все более важной и широко используется в очистке сточных вод для удаления азота и тугоплавких органических соединений, таких как концентрат обратного осмоса угля, сточные воды нефтяных месторождений, смешанные фармацевтические сточные воды, сточные воды тетрабромбисфенола А, сточные воды п -нитрофенола и фильтрат свалок. Осуществимость и превосходство технологии MABR были доказаны.

Для эффективной очистки сточных вод с содержанием жирных кислот без вторичного загрязнения был построен MABR для оценки эффективности очистки, анализа кинетики разложения жирных кислот и исследования пути разложения жирных кислот в присутствии косубстрата MeOH.

При очистке сточных вод, содержащих формальдегид, методом, который включает введение сточных вод в биологический дигестор, в который также вводится другой поток, содержащий азотсодержащее соединение, в частности аммиак или соль аммония, сложность процесса, вызванная образованием тугоплавких аддуктов формальдегида с азотсодержащим соединением (в частности гексаметилентетрамином), сводится к минимуму путем введения сточных вод и азотсодержащего соединения в дигестор двумя отдельными потоками вместо того, чтобы позволять двум потокам смешиваться в линии подачи дигестора или в предварительном пруду-отстойнике. Метод особенно применим в системах, в которых аммиак или какой-либо другой источник ионов аммония вводится в дигестор в качестве питательного вещества для содержащейся биомассы.

История изобретения очистки от формальдегида

Это изобретение относится к биологической очистке методами, включающими обработку либо анаэробными, либо аэробными микроорганизмами. Более конкретно, оно относится к очистке сточных вод, содержащих формальдегид, в ходе которой формальдегидсодержащие сточные воды вводятся в подходящий биологический реактор вместе со вторым, азотистым потоком, который содержит любой из нескольких типов соединений азота, как будет более подробно объяснено ниже. В частности, однако, изобретение относится к очистке формальдегидсодержащих сточных вод в системе, в которой соединение азота, например аммиак, вводится в реактор вместе со сточными водами с целью подачи азотного питательного вещества для содержащейся биомассы.

Станции биологической очистки сточных вод включают три основных типа: (a) аэробные системы, (b) анаэробные системы и (c) комбинированные системы, в которых за первой анаэробной стадией следует вторая аэробная стадия. Аэробные системы по своей сути, по крайней мере в некоторой степени, обратно смешиваются турбулентностью, создаваемой воздухом, который необходим для процесса и который обычно барботируется в нижнюю часть емкости дигестора. Анаэробные системы включают как дигесторы с обратным смешением, так и другие, особенно включая определенные типы анаэробных фильтров, которые приближаются к условиям работы с однократным прохождением. Особенно полезный тип анаэробного фильтра работает с рециркуляцией сточной жидкости обратно на вход фильтра, в результате чего в дигесторе анаэробного фильтра получается среда обратного смешения. Такой рециркуляционный анаэробный фильтр обратного смешения описан в бельгийском патенте.

До недавнего времени сточные воды, которые обрабатывались методами биологического сбраживания, были из природных, в отличие от промышленных, источников, примером чего являются городские сточные воды. Понятно, что большая часть опубликованных технологий в этой области говорила об отходах с предприятий пищевой промышленности и скотобоен, например, как о промышленных отходах, но будет видно, что это по сути природные материалы, хотя в некоторых случаях они могут иметь чрезвычайно высокую концентрацию, что создает некоторые трудности при обработке. Стоки от синтетической химической промышленности, которые не имеют природного происхождения, не обрабатывались биологическими методами до недавнего времени, и даже сейчас биологическая обработка таких материалов находится в зачаточном состоянии. Только недавно, например, было уделено внимание попыткам биологической обработки таких соединений, как формальдегид и фенол, оба из которых считались биоцидными или биостатическими.

Хотя сейчас становится понятно, что формальдегид, в частности, на самом деле поддается биологическому усвоению в автономной канализации, пока еще не осознали, что его переработка требует каких-либо особых соображений, кроме (возможно, по крайней мере) очевидного избегания таких чрезмерно высоких концентраций, которые перегружают биомассу. Существует также теперь общепризнанное соображение, что формальдегид и другие синтетические химикаты требуют, в отличие от веществ природного происхождения, включения питательных веществ биомассы, особенно азота и фосфора, в сточные воды, которые должны быть очищены. Природные материалы, такие как сточные воды, отходы пищевой промышленности и отходы скотобоен, обычно включают в себя достаточное количество питательных веществ биомассы, так что дополнительные питательные вещества не являются необходимыми.

Таким образом, биологическое сбраживание сточных вод, содержащих формальдегид, обычно, если не всегда, требует включения питательных веществ биомассы, включая, в частности, источник азота, в сточные воды, которые должны быть очищены. Такие азотистые питательные вещества могут включать аммиак (что особенно выгодно из-за его низкой стоимости и простоты распределения) или, в качестве альтернативы, его очевидные эквиваленты, например, гидроксид аммония, соли аммония, мочевину и т. д. Такие дополнительные питательные вещества, когда они используются, обычно, в предшествующем уровне техники, были удобно включены в сточные воды до того, как они были введены в биологический дигестор. Для этого есть несколько причин. Например, примешивание питательных веществ в сточные воды облегчается, когда это делается как можно дальше вверх по течению от входа дигестора. То есть, проходя через насосы, изгибы трубопровода и т. д. вместе, сточные воды и питательные вещества тщательно перемешиваются без необходимости специального оборудования для смешивания. Кроме того, биологические системы часто включают в себя пруд-накопитель или эквивалентный уравнительный резервуар перед самим биологическим дигестором с целью сглаживания нежелательных скачков органической нагрузки на систему. Такие пруды-накопитель или резервуары могут быть сделаны для выполнения функции измерения, и здесь снова есть практические преимущества в добавлении измеренного количества питательных веществ в измеренное количество сточных вод, когда они поступают в эти емкости для хранения. Подводя итог, практические соображения приводят к тому, что обычный специалист в этой области должен смешивать питательные вещества, включая, в частности, азотную часть питательных веществ, со сточной водой задолго до того момента, когда они попадают в биологический дигестор. Эти же соображения применимы независимо от того, является ли система пищеварения аэробной, анаэробной или комбинацией этих двух.

Однако недавно было замечено, что при очистке сточных вод, содержащих формальдегид, были случаи, когда химическая потребность в кислороде в выходной жидкости из реактора начинала увеличиваться до нежелательно или неприемлемо высокого уровня, даже если биомасса оставалась в хорошем состоянии, когда не было никакого всплеска концентрации органических веществ в подаваемых сточных водах и когда не было известных примесей неприемлемых уровней тяжелых металлов или других веществ, неблагоприятных для активности биомассы в системе. Настоящее изобретение направлено на средства, которые были обнаружены для борьбы с этим состоянием.

Соответственно, целью настоящего изобретения является предоставление улучшенного способа проведения биологического сбраживания сточных вод, содержащих формальдегид. Еще одной целью является предоставление способа смягчения нежелательных условий, которые иногда возникают, когда потребность в кислороде в отводе дигестора увеличивается в дигесторах, обрабатывающих формальдегидсодержащие сточные воды. Конкретной целью является повышение эффективности обработки в биологических системах сбраживания, в которые вводятся как формальдегидсодержащие сточные воды, так и поток, содержащий азотистое соединение, как будет более подробно объяснено ниже. Другие цели будут очевидны из следующего подробного описания и примеров.

Описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, теперь было обнаружено, что ранее необъясненное снижение эффективности биологических систем, обрабатывающих сточные воды, содержащие формальдегид, иногда вызвано очень быстрой реакцией формальдегида с аммиаком, солями аммония, амидами, такими как мочевина, или первичными или вторичными аминами с образованием продуктов, которые, хотя и не обязательно биоцидны или биостатичны по отношению к биомассе в дигесторе, неожиданно устойчивы к биологическому пищеварению. Это особенно касается случая, когда азотистым соединением является аммиак или эквивалентный источник аммонийной группы, который немедленно реагирует с любым присутствующим формальдегидом с образованием гексаметилентетрамина, особенно в щелочных условиях. Эта нежелательная реакция происходит особенно в системах, в которых аммиак или другой эквивалентный источник ионов аммония используется в качестве источника азотного питательного вещества для организмов биомассы. Аналогичные реакции конденсации между формальдегидом и другими азотистыми материалами, включая первичные и вторичные амины, а также амиды, как показано на примере мочевины, также могут иметь место с результатами, которые различаются по степени тяжести в зависимости от биологической устойчивости конкретного продукта конденсации формальдегида, который образуется. Некоторые из этих продуктов конденсации менее устойчивы к биологическому перевариванию, чем другие, причем их устойчивость к перевариванию обусловлена ​​в некоторых случаях стабильностью молекулы, как в случае гексаметилентетрамина, а в других случаях - образованием нерастворимых полимеров, которые сопротивляются перевариванию из-за их твердого состояния. Конкретный пример этой последней категории наблюдался при очистке сточных вод, содержащих смесь формальдегида и первичных диаминов, как показано на примере гексаметилендиамина, причем полученный таким образом твердый полимерный продукт реакции устойчив к воздействию биомассы.

В соответствии с настоящим изобретением, вышеописанные трудности со стоками, содержащими как формальдегид, так и азотистый материал, такой как аммиак, устраняются путем предотвращения смешивания потока азотистого материала с формальдегидсодержащими сточными водами до тех пор, пока формальдегидсодержащие сточные воды не будут смешаны с жидкостью, содержащейся в дигесторе, в результате чего концентрация формальдегида будет по существу соответствовать концентрации, существующей в выпускном отверстии дигестора. Благодаря этому способу конкуренция между формальдегидом и организмами биомассы за азот снижается, микроорганизмы получают возможность поглощать и использовать большую часть азота до того, как он будет извлечен из системы путем реакции с формальдегидом. В основном, настоящее усовершенствование процесса можно суммировать как введение формальдегидсодержащих сточных вод и азотистого потока по отдельности в дигестор в двух или более отдельных точках впрыска, причем азотистый поток впрыскивается в точке, где жидкое содержимое дигестора находится в условиях концентрации в выпускном отверстии или близко к ним.

Подробное описание изобретения

Подробности анаэробных, аэробных и комбинированных анаэробно-аэробных систем сбраживания, как уже известно в данной области, выходят за рамки настоящего изобретения, применение которого включает только способ введения в эту систему любых азотистых материалов, например аммиака, которые должны быть добавлены в дигестор, будь то азотистый материал питательным веществом биомассы, как в случае аммиака, или компонентом сточных вод, как в случае аминов или амидсодержащих остатков, образующихся в промышленных химических процессах. Однако в терминах аппарата, обычно используемого в промышленности для биологического сбраживания, применение изобретения можно объяснить более конкретно следующим образом:

Что касается самой формальдегидной сточной воды, то не будет никаких изменений по сравнению с тем, как она будет обрабатываться в соответствии с предшествующим уровнем техники. Например, чрезмерно высокая химическая потребность в кислороде в материале, подаваемом в дигестор, уже известна в предшествующем уровне техники как неблагоприятный фактор, и разбавление, необходимое для предотвращения шока биомассы, будет продолжаться с включением настоящего усовершенствования в процесс или без него. Аналогичным образом, обычной практикой является смешивание нескольких потоков, когда данная промышленная установка производит более одной сточной воды, требующей очистки, для поддержания относительно постоянного состава на входе дигестора, и эта практика будет продолжена при использовании настоящего изобретения. Такое смешивание часто влечет за собой использование пруда-отстойника выше по течению от самого дигестора с целью устранения скачков как в концентрации субстрата, так и в объемной скорости подачи в дигестор. Применение настоящего изобретения к таким технологическим аппаратам по существу заключается в простом удержании азотсодержащего потока вне потока сточных вод, содержащих формальдегид, во время его удерживания в любом из этих аппаратов предварительного удерживания и/или смешивания или прохождения через них, и, вместо этого, в подаче азотсодержащего потока непосредственно в сам биологический реактор.

Когда азотный поток является относительно небольшим и добавляется в дигестор с целью обеспечения питательных веществ для содержащихся в нем микроорганизмов, он будет вводиться с относительно низкой скоростью, контролируемой любым из многих методов, известных в предшествующем уровне техники, чтобы поступать в дигестор в установленной пропорции к химической потребности в кислороде сточных вод, которые также поступают в дигестор. Например, существуют эмпирические правила, известные в данной области техники для контроля этой пропорции, включая, например, широко признанный принцип, согласно которому соотношение химической потребности в кислороде:азота:фосфора должно быть приблизительно 100:5:1. Подробности, касающиеся таких принципов, выходят за рамки настоящего изобретения.

Однако, когда азотный поток сам по себе является сточными водами значительного объема по сравнению со сточными водами, содержащими формальдегид, может оказаться целесообразным использовать отдельную систему емкостей для хранения, смесительных аппаратов и т. д. для управления потоком и концентрацией азотного потока таким же образом, как это иногда требуется для самих сточных вод, содержащих формальдегид. Однако это снова выходит за рамки настоящего изобретения, которое заключается исключительно в способе введения азотного потока в дигестор, а не в скорости его введения, ни в методе или методах, используемых для предотвращения скачков объемной нагрузки или нагрузки органического субстрата, все из которых уже понятны в данной области.

Настоящий метод лучше всего применять в тех системах сбраживания, где есть существенное обратное смешивание, при котором содержащаяся жидкость имеет одинаковую или приблизительно одинаковую концентрацию органических веществ в сточной или отводящей жидкости, измеряемую химической потребностью в кислороде. Например, аэробный дигестор будет иметь внутреннее обратное смешивание из-за перемешивающего эффекта воздуха, который в него впрыскивается. Кроме того, аэробные дигесторы также часто снабжаются средствами для сильного механического перемешивания. Анаэробные дигесторы, когда они являются резервуарными, в значительной степени внутренне перемешиваются выделяющимися газами пищеварения и также могут быть снабжены механическим перемешиванием для подвешивания биомассы, так что здесь снова жидкое содержимое дигестора имеет приблизительно одинаковую концентрацию органической нагрузки.

Анаэробные фильтры иногда не очень хорошо обратно смешиваются, поскольку внутренняя насадка ограничивает такое внутреннее обратное смешивание, если не предусмотрена рециркуляция. Рециркулирующие анаэробные фильтры типа, описанного в бельгийском патенте 828,916, действительно имеют высокую степень обратного смешивания, поскольку сточные воды фильтра рециркулируются на вход в значительных пропорциях относительно скорости, с которой вводятся свежие сточные воды, например, часто 10 частей или более рециркулированной выходной жидкости на часть свежевведенных сточных вод. Такие анаэробные фильтры особенно адаптированы для использования с настоящим усовершенствованием процесса.

В системе сбраживания, которая не является системой обратного смешивания, например, в нерециркуляционном анаэробном фильтре или в лагуне, в которой поток однонаправленный, некоторые, по крайней мере, преимущества настоящего метода могут быть реализованы путем введения азотистого потока через множество точек впрыскивания, расположенных вдоль потока сточных вод через дигестор, в результате чего будет по крайней мере некоторая улучшенная возможность для содержащихся микроорганизмов поглощать азотистый материал до того, как он полностью прореагирует с присутствующим формальдегидом. Однако системы обратного смешивания являются предпочтительными или флотатор для очистки сточных вод.

При применении настоящего метода к аэробному дигестору рекомендуется, чтобы азотный поток вводился в содержащуюся жидкость таким образом, чтобы он хорошо распределялся по дигестору как можно быстрее. Например, если используются механические мешалки, его можно вводить в непосредственной близости по крайней мере от одной из мешалок. В качестве альтернативы его можно вводить вблизи воздушного барботера. Если дигестор имеет значительный диаметр, например, 50 футов или более в диаметре, полезно вводить около 25% азотного потока в каждый квадрант дигестора, особенно если в каждом квадранте есть отдельная мешалка и/или воздушный барботер, как это часто бывает. Введение только в одной точке осуществимо, но предпочтительно использовать несколько точек.

При использовании метода с анаэробным реактором резервуарного типа, не содержащим рециркуляцию, выгодно вводить азотный поток либо в центральную часть сосуда, либо через несколько точек впрыска, расположенных по всей его внутренней части и предпочтительно простирающихся внутрь на некоторое расстояние от стенок, чтобы облегчить смешивание с содержимым сосуда.

В случае рециркуляционного анаэробного фильтра удобно вводить азотный поток в линию рециркуляции, где, как будет понятно, он смешивается с жидкостью, которая, по существу, соответствует составу очищенного фильтра и, следовательно, имеет низкое содержание формальдегида по сравнению с исходными очищаемыми сточными водами. В качестве альтернативы, конечно, можно вводить азотный поток в сам фильтр, но из соображений конструкции трубопровода, смешивания жидкостей и т. д. предпочтительнее вводить в систему рециркуляции.

Хотя будет показано, что возможны многие вариации, следующие примеры приведены для дополнительной иллюстрации практического применения изобретения.

ПРИМЕР 1

Поток сточных вод, состоящий в основном из водных стоков с завода по производству органических химикатов и имеющий общую химическую потребность в кислороде 7200 миллиграммов кислорода на литр и содержащий приблизительно 0,3% по весу растворенного формальдегида, непрерывно вводился в квадратный аэробный дигестор с плоским дном глубиной приблизительно 11,5 футов со сторонами длиной около 128 футов вверху и 83 фута внизу. Дигестор как аэрировался, так и перемешивался четырьмя высокоскоростными поверхностными аэраторами обычной конструкции, по одному такому агитатору располагалось в каждом квадранте сосуда дигестора. Время удержания жидкости в дигесторе составляло приблизительно 4,6 дня. Перед поступлением в аэробный дигестор сточные воды проходили через фильтры, выдержку, смешивание и нефтеотделение, так что они были свободны от масла и взвешенных твердых частиц, а также не подвергались резким скачкам концентрации органических веществ.

Для обеспечения питательными веществами биомассы, содержащейся в дигесторе, в трубу, по которой сточные воды поступали в дигестор, непрерывно добавлялся поток аммиака. То есть, аммиак подмешивался в сточные воды до того, как они контактировали с биомассой, содержащейся в дигесторе, и до того, как они подмешивались в жидкое содержимое дигестора. Сточные воды по пути в дигестор находились в смеси с аммиаком в течение примерно 3,6 минут, прежде чем они попали в дигестор.

Работая описанным выше способом, дигестор производил стоки с химической потребностью в кислороде до 300 мг кислорода на литр, но время от времени наблюдалось увеличение до более чем 450 мг кислорода на литр, а иногда и до 800 мг на литр без известных изменений в составе подаваемых сточных вод. Исследование сточных вод в этот период высокой химической потребности в кислороде показало, что гексаметилентетрамин, отсутствовавший в подаваемых сточных водах и ранее не известный как компонент стоков, присутствовал в стоках в концентрации около 325 ppm. В течение этого периода было установлено, что биомасса в дигесторе находилась в удовлетворительном состоянии, но было очевидно, что она не воздействовала на гексаметилентетрамин.

Скорость добавления аммиака в сточные воды была и продолжает быть примерно 2,4 весовых частей аммиака на 100 частей химической потребности в кислороде в подаваемых сточных водах. Вместе с аммиаком также добавлялось 0,76 весовых частей фосфорной кислоты на 100 частей химической потребности в кислороде в сточных водах.

После того, как гексаметилентетрамин был обнаружен в сточных водах, как объяснялось выше, режим добавления аммиака был изменен. Вместо того, чтобы вводить его в сточные воды, закачиваемые в дигестор, аммиак, в общем количестве, которое было по существу таким же, как и до изменения, был разделен на четыре равные порции, каждая из которых была введена в дно дигестора в непосредственной близости от одного из четырех аэраторов-мешалок. Менее чем через 24 часа было отмечено снижение химической потребности дигестора в кислороде, и содержание гексаметилентетрамина в сточных водах также начало неуклонно снижаться. Примерно через 15 дней работы таким образом химическая потребность в кислороде сточных вод дигестора составила приблизительно 185 миллиграммов кислорода на литр, а содержание гексаметилентетрамина составило приблизительно 6 ppm. Концентрация гексаметилентетрамина впоследствии оставалась ниже примерно 10 ppm в течение длительных периодов работы, например, в течение месяцев.

ПРИМЕР 2

В небольшом экспериментальном масштабе были проведены испытания поведения сточных вод, содержащих формальдегид и примерно такого же состава, как описано в примере 1, когда они смешивались с другими сточными водами, содержащими примерно 0,3% гексаметилендиамина. Когда смесь была такой, что содержание гексаметилендиамина в смеси составляло около 150 ppm или больше, было замечено образование мутного осадка, особенно всякий раз, когда содержание формальдегида было относительно высоким, например, выше примерно 5-8 граммов на литр. Твердый осадок устойчив к биологическому разложению. Такая часть продукта конденсации гексаметилендиамина и формальдегида, которая остается в растворе, разлагается медленно, особенно в анаэробных условиях. В аэробных условиях разложение растворенного материала, измеряемое по содержанию гексаметилендиамина в сточных водах дигестора, было сравнительно высоким. Был сделан вывод о том, что гексаметилентетрамин, образующийся при добавлении аммиака, как в примере 1, особенно устойчив к биологическому разложению, тогда как продукты конденсации формальдегида с органическими аминами, образующиеся из гексаметилендиамина, не столь устойчивы в растворе, но все же представляют проблему из-за образования твердых осадков. Промышленная установка обратного осмоса очистит воду и стоки для их повторного использования. 

Звоните нам! Наш опыт в Вашем распоряжении!  

 ☎ +7 (926) 185-09-66