Возросшее за последние 20 лет загрязнение рек и flpyi i водных источников требует разработки методов глубок! очистки сточных вод, эффективность которых существенно пр вышает возможности обычных механо-биологических способов. В качестве перспективных способов очистки предлагаются раз — , личные физико-химические процессы, снижающие концентрации ■ токсичных и стойких к биологическому разложению примесей. 1 а также азот — и фосфорсодержащих соединений. Иногда гово рят о третьей стадии обработки, подразумевая под этим вкль! ченне таких процессов в общий цикл очистки. Ниже буд рассматриваться некоторые примеры глубокой очистки с ш пользованием активного угля.

Обработка активным углем после биологической очистт Первая промышленная установка, в которой механо-биологич! екая очистка городских сточных вод дополнялась адсорбцпе; на активном угле, была испытана на озере Тахо в Калифо} нии. Эта установка является классическим прототипом дл;: многочисленных проектов водоочистки, разработанных с моме!. та ее запуска. Основная цель сооружения установки состоял;; в предотвращении чрезмерного загрязнения озера, входящего б зону отдыха людей. В другом районе земного шара, в Впнд — хуке (Южная Африка), очистка канализационных стоков ак­тивным углем производилась для увеличения запасов питьевой воды. В 1966 г. была построена промышленная установк для дополнительной очистки городских стоков в Помоие (Ка лифорния). В первых двух случаях очистке активным угле; предшествовали коагуляция фосфатов и удаление аммиака, Помоне же стоки не подвергались предварительному фильтро ванию и поэтому первый адсорбер приходилось ежедневно про мывать обратным потоком.

Из сравнения этих установок, использующих активны: уголь, видно, что результаты в значительной степени завися от назначения установки и условий процессов (табл. 9.3) В принципе, при сравнительно небольшом начальном загрязне нии городских сточных вод достаточно времени контакта око ло 30 мин; напротив, при обработке промышленных стоков не обходимое время контакта составляет не менее 1 ч. При сред ней степени загрязнения (ХПК 30—40 мг/л) активный угол’ обеспечивает почти 75 %-ную очистку; расход угля составляе; 30—50 г/м3. Поэтому соответствующие способы реактивировз ния играют чрезвычайно важную роль в глубокой очистке на нализационных стоков (см. гл. 10).

Применение активного угля без предварительной биологиче ской очистки. Параллельно с использованием активного угля дл* г* дополнительной очистки сточных вод, следующей за биологиче­ской очисткой, предпринимались попытки ограничиться лиШь одной физикохимической обработкой. Примером такой системы

6 Зак. 806

Может служить пилотная установка в Вашингтоне (Федераль ный округ Колумбия). Процесс обработки сточных вод на это установке включает следующие стадии: обработка известью — фильтрование — ионный обмен — адсорбция на активном угл (табл. 9.4). Пока еще не доказано, что этот довольно продол

* ТОС— Total Organic Carbon — общее содержание органического углерода.

Жительный процесс обладает значительными преимуществам;! по сравнению с другими процессами. Кроме того, обработка известью и удаление образующихся при этом твердых частии требует довольно больших затрат.

Сочетание адсорбционного и биологического разложения. Поскольку практически все угольные фильтры проявляют тен­денцию к заражению в процессе водоочистки, т. е. служат пи­тательной средой для некоторых микроорганизмов, в последние годы появились многочисленные описания процессов, сочетаю­щих физико-химический процесс адсорбции с биологическим разложением микроорганизмами. При этом микроорганизмы могут размножаться на активном угле. Так, Дюпон [35] пред­ложил добавлять в аэротенки с активным илом порошковыг активный уголь в количестве 0,3—0,5 г/л стоков химического производства. Уголь поглощает вещества, оказывающие вредное действие на микроорганизмы, и одновременно служит для них питательной средой. Кроме того, добавление угля повышает коагуляционную и осаждающую способность активного иля Ниже показано влияние добавок порошкового активного уп (0,4 г/л) в аэротенки с активным илом:

На входе На выходе На выходе

Без угля с углем

TOC o "1-3" h z БПК, мг/л 148-156 32 6

Степень разложения по БПК, % — 79 96

ХПК, мг/л 351 154 53

Степень разложения по ХПК, % — 56 85

На одном из предприятий по производству текстильных во­локон производительность установки с активным илом возрос^3 на 40 % вследствие добавления порошкового угля в количестве 50—300 млн-1 [36].

Перотти [37] сообщал о процессе, в котором в качестве среды для микроорганизмов применялся зерненый активный уголь. Такой активный материал, содержащий свыше 1 млн бактерий на 1 г угля, обладал большей скоростью разложения, чем «чистый» активный ил или «чистый» активный уголь. Ниже указана степень снижения ТОС после адсорбционной и биологической очистки сточных вод:

Из этих данных видно, что комбинация адсорбционной очистки активным углем с биологической очисткой дает синер — гетический эффект. Подобные наблюдения были сделаны в процессах «Зимпо» [38] и «Биокарбон» Рурского союза [39]. В процессе «Катокс» [40], использующем адсорбцию и катали­тическое окисление, часто наблюдалось дополнительное биоло­гическое разложение.

Особый случай представляет процесс «Гидро-Интеграл» [41], использующий специфический углеродный материал. Промышленные активные угли обычно содержат макропоры с размерами 1 —100 нм, тогда как фильтрующий материал в процессе «Гидро-Интеграл» содержит более крупные поры. Благодаря этому значительно облегчается размножение микро — ‘ бов, которые имеют размеры около 500—1000 нм. Кроме того, следует заметить, что такой процесс биологического разложе­ния включает также стадию массопереноса примесей сточных вод и продуктов их разложения. Процесс «Гидро-Интеграл» обеспечивает за время контакта около 15 мин удельную ско­рость снижения БПК от 3,0 до 7,5 кг/(м3-сут).

Ускорение биологического разложения содержащихся в воде примесей наблюдается также и при использовании тонкопорис — тых промышленных активных углей и объясняется, по-видимо — МУ, концентрированием экзоэнзимов (активных веществ, выде — !яемых бактериями в окружающую среду) на внутренней по — 3ерхности пор. Следует добавить, что плохо разлагающиеся вещества в адсорбированной форме испытывают воздействие ‘°ляризующих сил, способствующее разрушению их молекуляр- т структуры.