СПОСОБ ГЛУБОКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1995 года по МПК C02F3/30 

Изобретение относится к биологической очистке хозяйственно-бытовых, городских и близких к ним по составу и количеству загрязняющих веществ промышленных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности при новом строительстве и реконструкции действующих очистных станций с аэротенками.

Известен способ очистки сточных вод, реализованный в универсальных сборных станциях биологической очистки, согласно которому сточные воды проходят приемную камеру, песколовки и измерительный лоток, анаэробную обработку и двухступенчатую аэробную обработку с использованием носителей микроорганизмов в виде "ершей" и керамзита [1]
Недостатками этого способа являются низкая степень очистки, а также нестабильность качественного состава очищенной воды за счет неравномерности расхода и состава сточных вод, подаваемых на очистку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является способ глубокой биологической очистки сточных вод, согласно которому сточные воды подвергают анаэробному первичному отстаиванию с использованием носителя микроорганизмов на каркасе, двухступенчатую аэробную обработку с использованием пористого носителя микроорганизмов на первой ступени и носителя микроорганизмов на каркасе (ершовый носитель) на второй ступени с последующим отводом осветленной воды и осадка [2]
Недостатками этого способа являются низкая степень очистки от органики, нефтепродуктов, фенолов, ионов тяжелых металлов, фосфатов, различных форм азота, сульфатов, а также хлорорганики, образовавшейся в результате хлорирования.

Технический результат, полученный от использования предложенного способа, заключается в повышении степени очистки сточных вод до ПДК, установленных для воды водоемов рыбохозяйственного пользования по содержанию органических соединений, нефтепродуктов, фенолов, ионов тяжелых металлов, фосфатов, форм азота (NH₄⁺, NO₂, NO₃), сульфатов, удалении хлорорганики, образовавшейся в результате хлорирования, а также в получении стабилизированного осадка с повышенными удобрительными свойствами (обогащен азотом, фосфором и микроэлементами).

Способ осуществляют следующим образом.

Сточную воду подают на стадию анаэробного первичного отстаивания, где в качестве носителя микроорганизмов используют каркасный или пористый носитель в сочетании с дополнительным носителем в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, после чего стабилизированный осадок удаляют, а жидкую фазу направляют на двухстадийную аэробную обработку с использованием на первой ступени пористого носителя для закрепления микрофлоры в сочетании с дополнительными носителем в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, а на второй ступени каркасного или пористого носителя, модифицированного микроводорослями (хлореллой и/или сценодесмусом) в сочетании с дополнительным носителем в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и природных пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, с последующей стадией отвода осветленной воды, на которой для закрепления микрофлоры используют носитель в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и природных пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, причем в качестве известьсодержащих осадочных пород используют известняк и/или доломит и/или кальцит.

Предложенный способ глубокой биологической очистки сточных вод основан на сочетании анаэробных и аэробных биологических процессов с использованием взвешенных и прикрепленных культур микроорганизмов с физико-химическими процессами, обусловленными применением в качестве части носителей микроорганизмов в виде глинусодержащих и химически активных природных материалов.

Анаэробное первичное отстаивание с использованием прикрепленных культур служит для изменения состава сточных вод за счет восстановления некоторых трудноокисляемых органических веществ в легкоокисляемые, изъятия взвешенных веществ и стимуляции деятельности факультативных микроорганизмов при дальнейшей очистке, восстановления сульфатов, хроматов.

Аэробную очистку ведут по двухступенчатой схеме с использованием фиксированной биомассы. Направление и степень интенсификации биологической очистки в значительной мере определяются выбором материала носителя. Носитель активно влияет на окружающую среду, стимулирует микробный метаболизм, защищает клетки от действия неблагоприятных факторов и способствует длительному сохранению их биохимической активности.

Материал носителей должен иметь развитую поверхность, достаточную прочность, не быть токсичным, не подвергаться биохимической деградации, удобным в конструировании и иметь низкую стоимость.

Исходя из изложенного, на стадиях анаэробного первичного отстаивания и второй ступени аэробной обработки в качестве носителя используют каркасный (в виде ершей из лавсана или капрона) или пористый (из керамзита) в сочетании с дополнительным носителем в виде глинусодержащих и химически активных пористых известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, а на первой ступени аэробной обработки пористый носитель керамзит в сочетании с дополнительным носителем в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, причем каркасный или пористый носитель второй ступени аэробной обработки модифицируют микроводорослями (хлореллой и/или сценодесмусом), а дополнительный носитель в виде глинусодержащих и химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия используют также на стадии отвода осветленной воды.

Использование дополнительного глинусодержащего и химически активного носителя на вышеперечисленных стадиях очистки позволяет создавать в одном сооружении зоны с различными окислительно-восстановительными условиями и различным содержанием бикарбонатного иона, т.е. воспроизвести многообразие биологических и физико-химических процессов, происходящих в природе, обеспечивающее глубокое изъятие практически всех загрязнений, присутствующих в сточных водах.

Модификацию носителя микроводорослями на второй ступени аэробной обработки осуществляют после бактериального заселения носителя. Например, во вторую ступень с наполнителем подают биологически очищенную сточную воду и воздух. Через неделю после того, как произошло заселение наполнителя бактериями, прекращают подачу обрабатываемой сточной воды, аэротенк работает на контакте. В него в месте подачи сточной воды вводят микроводоросли в количестве 100000 клеток/мл для затравки. Через 3 ч аэрации водоросли прикрепляются к носителю, заселенному микроорганизмами, и в этот аэротенк возобновляют подачу обрабатываемой сточной воды.

Модификация носителя микроводорослями позволяет совместить во второй ступени аэробной обработки процессы, проходящие в аэротенке с прикрепленной микрофлорой и в аэрируемом биопруду.

П р и м е р. Очистке подвергают сточные воды следующего состава, мг/л: БПК 250; ХПК 400; азот аммонийный 30; фосфор 3,5; сульфаты 500; медь 0,3; цинк 1,9; никель 0,2; железо 2; свинец 0,03; хром шестивалентный 0,04; нефтепродукты 5; СПАB 5; фенолы 0,02;
По условиям спуска в водоем очищенная сточная вода должна иметь следующий состав, мг/л: БПК 3; ХПК 15; азот аммонийный 0,39; азот нитратов 9,1; фосфаты 0,25; нефтепродукты 0,05; фенолы 0,01; СПАВ 0,1; медь 0,001; цинк 0,01; никель 0,01; железо 0,12; сульфаты 300; хром⁺⁶ 0,01; свинец 0,01; хлорорганика отсутствие 0,001; хром⁺³ 0,005.

Сравнение результатов очистки предложенного и известного способов приведено в таблице.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить степень очистки воды
по ХПК на 100% БПК на 30% нефтепродуктам на 50% фенолу в 5 раз, хлорорганике в 500 раз, фосфатам в 2 раза, сульфатам в 5 раз, ионам тяжелых металлов более чем в 10 раз, NH₄⁺, NO₂, NO₃ на 20% при сохранении тех же объемов сооружений.

Осадок, полученный в результате обработки, обладает повышенными удобрительными свойствами, обогащен азотом, фосфором и микроэлементами.

Использование: при очистке хозяйственно-бытовых, городских и близких к ним по составу и количеству загрязняющих веществ промышленных сточных вод. Сущность изобретения: сточную воду подвергают первичному анаэробному отстаиванию, где в качестве носителя микроорганизмов (НМ) используют каркасный или пористый НМ в сочетании с дополнительным НМ в виде химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, после чего стабилизированный осадок удаляют, а жидкую фазу направляют на двухступенчатую аэробную обработку с использованием на первой ступени пористого НМ в сочетании с дополнительным НМ в виде химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, а на второй ступени - каркасного или пористого НМ, модифицированного микроводорослями в сочетании с дополнительным НМ в виде химически активных природных известьсодержащих осадочных пород и природных пористых минералов на базе алюмосиликатов калия, с последующей стадией отвода осветленной воды, на которой для закрепления микрофлоры используют НМ в виде химчески активных природных известьсодержащих осадочных пород и природных пористых минералов на базе алюмосиликатов калия. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ГЛУБОКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий подачу сточной воды, анаэробное первичное отстаивание с использованием носителя микроорганизмов, двухступенчатую аэробную обработку с использованием пористого носителя на первой ступени и носителя микроорганизмов на второй, отличающийся тем, что на стадиях анаэробного первичного отстаивания и второй ступени аэробной обработки используют каркасный или пористый носитель, носитель второй ступени модифицируют микроводорослями, а на стадиях анаэробного первичного отстаивания, аэробной обработки первой и второй ступеней и отвода осветленной воды используют дополнительные носители микроорганизмов, в качестве которых используют глинусодержащие и химически активные природные известьсодержащие осадочные породы и природные пористые минералы на базе алюмосиликатов калия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве микроводорослей используют хлореллу и/или сценодесмус. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве известьсодержащих осадочных пород используют известняк, и/или доломит, и/или кальцит.