Технология приготовления адсорбента для биологической очистки сточных вод от фенола
Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта
Стадии и химизм процесса
Блока очистки от фенолов, где проходит:
- стадия охлаждения стока, поступающего с установки очистки от азота аммонийного и сульфидов, с температуры 80 °С до температуры 28÷32 °С промышленной оборотной водой;
- стадия бактериодеструкции фенола;
- стадия озонирования;
Процесс усвоения микроорганизмами органических и неорганических веществ включает в себя:
- сорбцию органического (фенолы, нефтепродукты, азотсодержащие соединения и др.) и неорганического вещества (соли), растворённого кислорода из стока на поверхности клетки;
- диффузию вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки;
- метаболизм диффундированных продуктов, в ходе которого за счет получения энергии и синтеза клеточного материала наблюдается прирост биомассы и выделение продуктов биоокисления - диоксида углерода.
Кроме фенолов биокислению подвергаются альдегиды, спирты, нефтепродукты.
Окисление алканов и нафтенов может проходить по цепи реакции:
Предельные углеводороды → спирты → кетосоединения → жирные кислоты → СО2 + Н2О
По возрастающей трудности окисления углеродные атомы с разной степенью замещения водорода располагаются в ряд:
=СН˂ -СН2 ˂ -СН3˂ -С˗
Спирты окисляются легче алканов, соответствующих им. Первичные спирты до С10 окисляются легко, при числе углеродных атомов 16 окисление незначительно. Окисление спиртов может протекать по реакции:
Первичный спирт → альдегид → кислота → СО2 + Н2О
Моно- и дифенолы, крезолы, большинство ароматических соединений расщепляются бактериями сначала до пирокатехина или протокатеховой кислоты, затем до муконовой кислоты,
с последующим ее окислением до углекислого газа и воды:
с последующим окислением промежуточных продуктов до углекислого газа и воды.
Кроме органического вещества для синтеза требуется фосфор (в форме Н3РО4), азот – предусмотрено приготовление солевого раствора для обеспечения питания биомассы. Отсутствие или недостаток питательных веществ приводит к ухудшению физических и биохимических свойств биомассы.
Описание технологического процесса
3.2.2. Блок очистки стоков от фенолов
Очистка стока от фенолов происходит в колоннах биологической очистки К-2/÷4, заполненных коксом (некондиционный отход литейного кокса фракцией – 20÷50 мм), в порах которого закреплена биомасса штаммов бактерий Pseudomonas auruginosa XP-25 (Pseudomonas putida-131). Кокс обеспечивает наличие развитой поверхности контакта загрязненного стока с микроорганизмами. Для протекания процесса бактериодеструкции и для дыхания микроорганизмов в колонны К-2/1÷4 подается воздух и солевой подпиточный раствор.
Уничтожение бактерий, вынесенных с потоком очищенного стока из колонн биоочистки, происходит на блоке озонирования. Также стадия озонирования предназначена для очистки стока от фенолов озоном в период останова узла биологической очистки. Реакция окисления идет многоступенчато по аналогии окислению фенола кислородом.
3.2.2.1. Влияние отдельных факторов технологического процесса на очистку стока от фенолов
Влияние температуры
Поддержание температуры стока в пределах 28÷32 °С необходимо для нормальной жизнедеятельности бактерий рода Pseudomonas. При снижении температуры снижается скорость биоокисления, при температуре стока выше 35 °С биомасса может погибнуть.
Влияние рН стока
рН должен быть в пределах 7,5÷8,0, выше и ниже данного диапазона деятельность микроорганизмов резко снижается, это объясняется влиянием активной реакции на ход ферментативных процессов в клетке, на изменение степени проникновения питательного вещества в клетку.
Концентрация растворенного кислорода в стоке
Необходимую концентрацию кислорода в стоке обеспечивает непрерывная подача воздуха в колонны с биомассой. Скорость растворения кислорода должна быть равной скорости потребления его бактериями, иначе может произойти временное или местное истощение содержания кислорода, что приведет к нарушению обмена веществ клетки и снижению скорости окисления загрязнений. При недостаточной аэрации микроорганизмы, составляющие биомассу, испытывают кислородное голодание и гибнут, происходит отторжение биомассы от поверхности носителя – кокса с последующим выносом её из колонны.
Влияние расхода подпиточного солевого раствора
Для поддержания постоянной активности микроорганизмов в колоннах К-2/1÷4 необходим ввод солей (КН2РО4+Nа2НРО4). Отсутствие или недостаток питательных веществ приводит к ухудшению физических и биохимических свойств биомассы.