СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗУ Российский патент 1995 года по МПК C02F3/34 C02F3/02 

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, содержащих нитроцеллюлозу (НЦ).

Известен способ частичной утилизации азота нитроцеллюлозы без влияния на углеродную основу НЦ. Установлено, что при этом происходит усвоение не непосредственно азота НЦ, а усвоение частично гидролизованного азота [1]. В данном способе сточные воды, которые подвергали очистке, снабжали источником фосфора, микроэлементов и биоценозом микроорганизмов, полученных в результате естественной селекции. Вышеуказанный биоценоз микроорганизмов культивировали на данной питательной среде до очистки от НЦ. Соотношение биоценоза к сточной воде 1:1000 - 5000.

Способ, наиболее близкий по сущности к заявляемому изобретению, взятый в качестве прототипа [2], заключается в комбинации химического и биологического методов. При этом первым шагом трансформации нерастворимых - частиц НЦ является щелочной гидролиз до получения растворимых продуктов с последующей их утилизацией при помощи микроорганизмов.

Недостатками данного способа являются использование предварительного щелочного гидролиза, который усложняет и увеличивает стоимость технологического процесса очистки сточных вод. Кроме того, в процессе щелочного гидролиза выделяются токсичные вещества распада НЦ, в частности, окись азота.

Способ включает два этапа биологической очистки и предусматривает использование как анаэробных, так и аэробных микроорганизмов, что также увеличивает сроки очистки сточных вод и усложняет технологию переработки.

Для устранения перечисленных недостатков авторами предлагается способ, заключающийся в обработке сточных вод, содержащих НЦ, микроорганизмами родов Pseudomonas и Bacillus, при котором данные микроорганизмы вносятся в количестве 10³ - 10⁴ клеток на 1 мг сухой НЦ.

Биоценоз микроорганизмов, преимущественно состоящий из бактерий родов Pseudomonas и Bacillus, культивируют периодически или непрерывно на сточных водах, содержащих НЦ, источники фосфора, микроэлементы.

Выращивание осуществляют в условиях перемешивания со скоростью 200-1000 об/мин, аэрации кислородсодержащим газом, в частности воздухом, при температуре 30-36^оС, значении рН в интервале 5,5-7,2, предпочтительнее 6,8-7,0, причем исходное количество микроорганизмов составляет 10³ - 10⁴ кл на 1 мг НЦ и проводится в течение 15-25 сут до очистки данной сточной воды от НЦ не менее чем на 75%.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Биологический способ предназначается для очистки сточных вод, содержащих НЦ.

Использовали биоценоз преимущественно родов Bacillus, Pseudomonas, который вводили в ферментер типа Марубиши рабочим объемом 12 л по периодической схеме. рН поддерживали на уровне 7,0-7,4 с помощью раствора КОН. Субстрат подавали в количестве 1000 мг НЦ/л. Использовали минеральную среду следующего состава, мг/л водопр. воды: аммоний сернокислый 2000; калий хлористый 370; магний сернокислый 720; железо сернокислое 12,6; марганец сернокислый 12; кислота фосфорная, 85% - 0,5 мл/л.

В качестве ростового фактора добавляли дрожжевой автолизат в количестве 0,5% от общей массы.

Параметры процесса: температура 30-32^оС; режим работы мешалки 600-1000 об/мин; подача воздуха 1 л/мин.

Продолжительность процесса 7 сут.

При таком способе обработки сточных вод, содержащих НЦ, степень очистки достигала 70-75%
П р и м е р 2. Использовали биоценоз преимущественно родов Bacillus, Pseudomonas, который культивировали в колбах на качалке на среде без ростовых факторов, содержащей в качестве единственного источника азота и углерода нитроцеллюлозу.

Состав среды, г/л водопроводной воды: калий фосфорнокислый однозамещенный 6,0; натрий фосфорнокислый двухзамещенный 7,0; магний сернокислый 0,7; нитроцеллюлоза 10,0.

Температура процесса 32-34^оС; рН среды 5,0-5,0, длительность процесса 7-10 сут.

Степень очистки достигала 70-75%.

Результаты проведенных экспериментов по данному способу очистки приведены в таблице.

Как видно из таблицы, повышение температуры среды выше 36^оС и понижение ниже 30^оС снижает степень очистки почти в 40 раз.

Снижение значения рН до 5,0 вызывает понижение активности микроорганизмов и уменьшение степени очистки в 2 раза, а повышение рН до 7,5 - полную инактивацию деятельности микроорганизмов.

Снижение уровня растворенного кислорода в среде недопустимо, так как вызывает гибель микробных клеток, а повышение растворенного кислорода (РО₂) до 3,0 снижает степень очистки сточной воды примерно в 2 раза.

Оптимальная длительность культивирования составляет 15 сут.

За меньшее время микроорганизмы не успевают потребить такой труднодоступный источник углерода как НЦ. При культивировании в течение 25 и более суток происходит гибель микробных клеток за счет полного потребления питательных веществ.

Предлагаемый способ биологической очистки сточных вод, содержащих НЦ, исключает образование токсичных веществ распада НЦ, упрощает технологию переработки и уменьшает сроки очистки сточных вод.

Использование: очистка сточных вод, содержащих нитроцеллюлозу /НЦ/. Сущность применения: заключается в обработке обогащенной кислородом водной суспензии НЦ микроорганизмами родов Pseudomonas, Baci llus в исходном колличестве 10³-10⁴ кл на 1 мг нитроцеллюлозы в пересчете на сухой остаток при перемешивании в течение 15-25 сут, со скоростью 200-1000 об/мин, значениях pH 5,5-7,2 и температуре 30-36°С, при этом содержание растворенного кислорода должно составлять 1-3 мг/л, а микроорганизмы используются с источниками, содержащими фосфор, калий и микроэлементы. 1 табл.

СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗУ, включающий культивирование микроорганизмов в обогащенных кислородом сточных водах, отличающийся тем, что используют микроорганизмы родов Pseudomonas и Bacillus в исходном количестве 10³ - 10⁴ клеток на 1 мг сухой нитроцеллюлозы, культивирование осуществляют при перемешивании в течение 15 - 25 сут с со скоростью 200 - 1000 об/мин при значениях pH 5,5 - 7,2 и температуре 30 - 36^oС с дополнительным введением минеральных источников, содержащих фосфор, калий и микроэлементы, при этом содержание растворенного кислорода составляет 1 - 3 мг/л.