CC BY
13
Н. Т. Путилина
Обесфеноливание сточных вод коксохимических заводов :путем применения чистых культур фенолразрушающих
микробов
Из Украинского института коммунальной гигиены
Для очистки фенольных вод предложено несколько методов, разработанных в лабораторных условиях. Из них биологический метод наиболее перспективен.
В настоящее время разработка биологического способа разрушения фенола в сточных водах ведется в двух направлениях: М. М. Калабина и Н. А. Базякина предлагают производить совместную очистку фенольных сточных вод с городскими сточными водам« на биологических станциях; Егорова и автор этой статьи предложили использовать для разложения фенола чистые культуры фенолразрушающих микробов. Егорова выделила высокоактивные культуры термофильных микробов, способных разрушать фенол при температуре 50—60°. Почти в это же время, но независимо от Егоровой, Путилиной, Реберг, Хохолкиной и Мухиной, в Харьковском филиале Украинского института коммунальной гигиены была начата работа по выращиванию и выделению чистых культур мезо-фильных фенолразрушающих микробов (при температуре 8—46°) для обесфеноливания сточных вод (1945—1949).
Использование в работе методов направленной изменчивости микробов дало возможность вырастить высокоактивные, устойчивые, непатогенные чистые культуры мезофильных фенолразрушающих микробов, способных разлагать фенол в сточных водах до концентраций, не вызывающих хлорфенольный запах после хлорирования при начальном количестве фенола 200—1 ООО мг/л.
Выращенные нами культуры проверялись в Украинском институте микробиологии и эпидемиологии имени Мечникова и признаны непатогенными.
Возможность применения выращенных нами культур для обесфеноливания сточных вод в нестерильных условиях была проверена первый раз на малой лабораторной установке, состоящей из аквариума и биологического фильтра. Проведенная работа показала, что выращенные нами микробы полностью разрушали фенол при прохождении феноль-ной воды через эту установку; полное разрушение фенола достигалось и при использовании одного аквариума; микробы устойчивы к посторонним загрязнениям, и аэрация ускоряла процесс обесфеноливания.
Способ был проверен, на лабораторной установке промышленного типа, а затем и на промышленных установках.
Работа производилась комплексно Государственным^ институтом проектирования коксохимических заводов (инженер Л. В. Удовиченко), Харьковским филиалом Украинского института коммунальной гигиены (Н. Т. Пушлина, Т. В. Ширяева) и коксохимическим заводом (Э.М. Та-г.адзе и Н. Я. Суворова). Основным аппаратом, в котором происходил процесс обесфеноливания, был аэротенк емкостью 75 л. Вода ¡из аэро-тенка выходила с остаточным содержанием фенола 1,4—5,5 мг/л. Установка нормально работала при наличии сотен миллионов фенолразрушающих микробов в 1 мл, скорости поступления воды 10 л/час и меньше, концентрации фенола в поступающей воде до 700 мг/л, количестве аммиака до 2 000 мг/л, рН не выше 9. При таких условиях максимальная производительность установки составляла 2 240 г/м3 в сутки. При повышении нагрузки до 12 л/час наблюдались срывы в работе аэротенка, которые вызывались, повидимому, образованием недоокисленных соединений.
Проведенная работа показала, что применение способа обогащения аэротенков чистыми культурами фенолразрушающих микробов («микробный способ») можно рекомендовать для проверки его на вновь выстроенной промышленной установке.
В 195! г. впервые этот способ был применен на двух промышленных предприятиях — смолоразгонном и коксохимическом заводе. На смолоразгонном заводе обогащался аэротенк-смеситель оригинальной конструкции инженера-конструктора Н. О. Григорука, на коксохимическом заводе — аэротенк обычного типа. Установка на смолоразгонном заводе является более совершенной.
Работа обесфеноливаюшей установки на смолоразгонном заводе изучалась инженерами Л. А. Тумаркиным, И. Г. Антыпко, Г. Е. Гавриловен, А. 3. Маруга, В. В. Никитепко.
Основным аппаратом обесфеноливания сточных вод на этой установке является аэротенк-смеситель. Он состоит из двух отделений. Емкость каждого отделения 390 м\ Каждое отделение состоит из четырех галлерей-секций. Вода в аэротенке движется по замкнутой системе: проходя через четыре галлереи, основная масса воды возвращается в первую галлерею, часть же ее, равная количеству поступающей воды (10— 12 м3/час), удаляется из аэротенка через отверстие в конце четвертой галлереи. Вследствие этого вода, вновь поступающая в аэротенк, смешивается с обесфеноленной водой аэротенка и разбавляется ею. Перемешивание производится мешалкой типа пропеллера, помешенной в начале первой галлереи возле входного отверстия. Эта же мешалка сообщает воде поступательное движение в направлении от первой галлереи к четвертой. Конструкция а^ротенка-смесителя удобна тем, что работа установки допускает содержание в поступающей воде высоких концентраций фенола, резкие колебания концентраций фенола, а также содержание и друпих веществ.
Из аэротенка вода поступает во вторичный отстойник, а оттуда в пруд, который расположен вне заводской территории. Из этого пруда вода стекает в овраг ¡и по оврагу спускается в реку. Расстояние от завода до реки около двух километров.
Воздух в аэротенк подается турбовоздуходувкой. По пути к аэро-тенку воздух очищается от взвешенных частиц, проходя специальные фильтры. Количество подаваемого воздуха равнялось 2 ООО—3 500 м3/час. Питание микробов обеспечивается, кроме фосфора, солевым составом сточной воды. Фосфор добавляется в виде раствора суперфосфата из расчета 0,2—0,5 кг на 1 м3 воды, поступающей в аэротенк.
Характеристика работы установки дается в табл. 1 и 2.
Аэротенк был включен в работу 7.VI1.1951 г. ;и работал бесперебойно в течение 8 месяцев наблюдений.
За истекший период нами проведено два обследования работы аэротенка (табл. 2). Наши данные и данные систематического ежедневного контроля лаборатории смолоразгонного завода (табл. 1) показывают, что на установку поступает сточная вода с концентрацией фенола от 200 до 3 000 мг/л. Аэротенк доводит количество фенола в выходящей из него воде до 0,9—3,45 мг/л. При нормальной работе аэротенка количество ила составляет 0,4—0,5%. Количество микробов, учтенных на фенольном агаре, колеблется в пределах сотен миллионов в 1 мл.
Ил, взятый из отстойника (куда поступает обесфеноленная вода из аэротенка перед ее сбросом), содержит посторонние микробы и плесени. Возвращать такой ил в аэротенк, как это практикуется при биологической очистке на других установках, по нашему мнению, нельзя. В этом нет и необходимости, так как вместо ила в любой момент, если в этом будет ощущаться необходимость, может быть прибавлена свежая культура фенолразрушающих микробов.
Работа обесфеноливающей установки коксохимического завода изучалась инженерами Тавадзе и Романий.
Основной частью установки, в которой происходит процесс обесфе-ноливания сточной воды, является обычный аэротенк емкостью 85 м3.
Таблица 1. Обесфеноливание сточных вод „микробным" способом на установке смолоразгонного завода (по данным заводской лаборатории)
Дата Количество фенола в воде (в мг/л) рН воды Расход воз* духа в 1 в м3 час - (ежедневное измерение)4
поступающей в аэр >тенк обесфено-ленной поступающей в аэротенк обегфе П0лечн04й
Июль 1951 г. ... 200-2 820 0,98-3 8—9,5 7,*-8 2 000—3 500
Август....... 150-2 НО 0,6-3,45 8,4-9 7—7,9 2 000—3 000
Сентябрь ..... 200-2 620 0,9-3,22 8-9,6 7-8*2 1 250—? 000
Октябрь5...... 1086 3,25' 8,4-9,6 7,2-7,9 2 250-3000
Ноябрь....... 924 3,28» 8,6-9,6 7,5-7,9 2 240—3 000
Декабрь ...... 987 2,9 8,6-9,2 7,4-7,8 2 250-2 500
Январь 1952 г. . . . 1 057 2,693 8,2-9 7-7,8 2 000—2'700
Таблица 2. Характеристика работы по обесфеноливанию сточных вод в аэротенке-смесителе смолоразгонного завода „микробным" методом
Дата отбора проб Место О1бора проб Количество фенола в мг/л рН Цианиды Родани-ды Количество микробов в 1 мл по фенольному агару
9.УШ Вода, поступающая в аэротенк ...... 928 8,8 + + < 10
9.УШ Вода из четвертой секции аэротенка .... 1,85 7,8 _ Не обсле- 446С000С0
9ЛШ1 Вода из отстойника (на сброс)....... 3,45 — — довано * 1
9ЛШ1 Вода из контрольного пруда-отстойника . . 2 — — — 1 18 960 000 |
Примечание. Знак + указывает на наличие в испытуемой пробе циани стых и роданистых соединений.
Вытекающая из аэротенка вода направляется в отстойник, а оттуда сбрасывается в овраг и затем попадает в реку. Расстояние от завода до реки приблизительно два километра.
Установка пущена 28.VI. 1951 г. По данным лаборатории коксохимического завода, поступающая в аэротенк вода характеризуется относительным постоянством концентрации фенола, аммиака, а также рН.
1 Два раза остаточный фенол повышался до 11,5 мг/л и до 21,5 мг/л. Это было вызвано пуском в аэротенк воды с концентрацией фенола 6 300 мг/л. Поступление воды было прекращено, пока работа аэротенка наладилась (8 дней).
2 Один раз остаточный фенол повышался до 15,5 мг/л.
3 Остаточный фенол повышался два раза (до 21 мг/л и до 12 мг/л).
4 Количество подаваемого воздуха постепенно снижается. Это связано с изнашиваемостью плит.
5 С октября 1951 г. по январь 1952 г. представлены средние данные содержания фенола. '
В этой воде количество фенола находится в пределах 300—400 мг/л. Температура в летние месяцы колебалась от 37° до 46°, в осенние месяцы— от 20° до 37°. Концентрация фенола в воде аэротенка, по данным той же лаборатории, снижается постепенно от первой секции к третьей. Так, в конце первой секции количество фенола снижается до 14 мг/л, во второй секции — до 3—0,4 мг/л. В дальнейшем снижение фенола уже незначительно. Вода, выходящая из аэротенка, содержит 0—3,5 мг/л фенола.
Работа установки была обследована нами совместно с представителем областной санитарно-эпидемиологической станции (Н. Е. Дорофеев) три раза. Данные этих обследований приведены в табл. 3. Нами
Таблица 3. Обесфеноливание сточных водна установке коксохимического
завода
Место отбора проб Количество микробов в 1 мл Количество фенола в 1 мг/л Количество роданистых
на феноль-ном агаре на мисо-пептонном агаре соед нении в мг/л
Вода, поступающая в аэротенк <10 <10 380-297 54—210
Вода из аэротенка ...... Вода из отстойника, идущая на сброс ......... Сотни миллионов Миллионы Сотни миллионов Миллионы 0,4—'3,68 40-182
Вода из притока ручья . . . Вода из реки ниже впадения промышленных стоков ЗСО м Вода из реки выше впадения промышленных стоков ЗиО м 1 000-7 940 000 Десятки тысяч 1 000-2 250 2 600 000 —3040 иоо • Сотни тысяч 90-13 500 0,1—1,5 0-0,04 0 4,2-8,1 0 0
Вода из отстойников..... Сотни тысяч Десятки миллионов — —
установлено, что в обесфеноленных этим способом водах с остаточным фенолом 3 мг/л и меньше хлорфенольный запах после хлорирования отсутствует. Однако необходимо подтверждение этого специальными исследованиями.
Так как обесфеноленная «микробным» способом вода содержит большое количество микробов (сотни миллионов), то она имеет высокую окисляемость. В настоящее время ведутся работы по изысканию способа снижения этого показателя.
Максимальная производительность аэротенка-смесителя 1 800 г/м3 в сутки, а обычного аэротенка 1 400 г/м3 в сутки. Изучение работы этих установок продолжается.
Выводы
1. Применением методов направленной изменчивости выращены активные мезофильные чистые культуры фенолразрушающих микробов, способные разрушать фенол в сточных водах до отсутствия хлорфеноль-ного запаха в этих водах после их хлорирования.
2. Разработан метод применения чистых культур фенолразрушающих микробов для обесфеноливания сточных вод коксохимических заводов. Одновременно по инициативе Государственного института проектирования коксохимических заводов были запроектированы и введены в эксплоатацию две промышленные установки для обесфеноливания сточных вод коксохимических заводов биологическим методом.
3. «Микробный» метод дал вполне удовлетворительные результаты.
