СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО НИТЧАТОГО ВСПУХАНИЯ АКТИВНОГО ИЛА Российский патент 1997 года по МПК C02F3/34 C02F3/12 

Изобретение относится к способам биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод, сопровождающейся ухудшением седиментационных свойств активного ила, и предназначено для подавления или предупреждения бактериального нитчатого вспухания активного ила на биологических очистных сооружениях с повышенными нагрузками по органическим загрязнениям, чрезмерным накоплением нитчатых бактерий в активном иле и избыточным выносом взвешенных веществ из вторичных отстойников. Способ может быть использован при интенсификации процесса очистки сточных вод.

Известен способ биологической очистки сточных вод, заключающийся в том, что для повышения эффективности процесса очистки путем повышения минерализующей способности активного ила и предотвращения его вспухания в аэротенки вводят биомассу бактерий рода Achromobacter штамм 182 (1).

Основным недостатком этого способа является необходимость постоянного внесения биомассы бактерий в аэротенк. Применение способа предполагает изменение биоценоза активного ила без улучшения экологических условий его жизнедеятельности, т.е. не устраняет основной причины возникновения и развития вспухания.

Недостатками являются частое (2 7 суток) внесение биомассы бактерий в аэротенк, необходимость иметь на очистных сооружениях постоянно действующий ферментер для выращивания бактериальной массы с циклом выращивания 48 ч и подогревом воды до 20 28^oC в зимнее время. Применение способа хотя и значительно (в 3,4 3,7 раза) снижает иловый индекс (до 200 250 мг/л), но не обеспечивает достижения уровня, характерного для хорошо оседающего ила (не более 100 мг/л).

Известен способ улучшения свойств ила к осаждению, заключающийся в том, что к традиционной очистке сточной воды в аэротенке и ее отстаиванию во вторичном отстойнике добавляются сооружения по смешиванию отстоявшейся воды с химическим реагентом, включающим формующий агент и флокулянт, оборудование для дополнительной подачи и перемешивания воздуха, смеситель для сточной воды из аэротенка и воды с реагентом, флотатор для разделения активного ила и сточной воды посредством всплывания насыщенного воздухом активного ила (2).

Недостатками этого способа являются необходимость строительства трех дополнительных емкостей, сравнимых по объему с вторичными отстойниками, увеличение расходов воздуха и электроэнергии, выражающееся в оснащении очистных сооружения дополнительными воздуходувкой и насосами. Кроме того, флотационное разделение активного ила и очищенной сточной воды являются процессом с очень узким диапазоном изменения рабочих параметров среды: при незначительном увеличении или уменьшении соотношения между количеством подаваемого воздуха и индексом активного ила происходит нарушение режима всплывания и ухудшение работы системы очистки. Поскольку часть иловой массы непрерывно возвращается после смешения с реагентом в аэротенк, происходит постоянное накопление химического реагента в активном иле, что как и во всех случаях использования реагентов через определенный промежуток времени приводит к ухудшению окислительных свойств ила. Основным недостатком является то, что способ не устраняет причины, вызывающие развитие нитчатых бактерий и ухудшение седиментации активного ила, а, следовательно, происходит постоянное возобновление вспухания и вынос взвешенных веществ из вторичного отстойника на заключительной стадии очистки.

Известен метод очистки сточных вод активным илом в аэротенке, когда для ускорения скорости седиментации активного ила на различных стадиях процесса очистки добавляется морская вода (3).

Основным недостатком этого метода является создание постоянной зависимости скорости седиментации активного ила, а значит и качества очистки, от поступления на очистные сооружения морской воды. Использование метода предполагает либо строительство очистных сооружений вблизи морского побережья, что ограничивает географию применения этого метода, либо добавление в пресную воду дозированного количества солей, что требует дополнительного использования значительных объемов пресной воды для получения раствора и установки устройства дозации с автоматическим контролем поддержания концентрации солей. Поддержание указанной в патенте концентрации солей в аэротенке является трудновыполнимой задачей, так как приток сточных вод и концентрация загрязнений в течение суток изменяется в 3 и более раз. Также использование морской воды приводит к частичной гибели активного ила и уменьшению его биомассы за счет увеличения осмотического давления на пресноводные организмы ила.

Известен способ подавления вспухания активного ила, заключающийся во внесении во вспухающий активный ил ила с илистыми червями Aelosoma в количестве 4 5 баллов при соотношении активного ила и ила с Aelosoma от 3 1 до 2 1 (4).

Недостатком известного способа является необходимость внесения большого количества ила с Aelosoma для подавления вспухания. При соотношении 2 1 необходимо порядка 4,5 и ила с Aelosoma для подавления вспухания на очистных сооружениях мощностью 100000 м³/сут (ежедневный прирост активного ила на подобных сооружениях составляет в среднем 9 т). Реализация этого способа на действующих очистных сооружениях потребует сооружения специальной установки объемом несколько меньшей действующих аэротенков и значительными затратами на капитальное строительство, подвода к установке дополнительного количества сточной воды и воздуха. Способ предполагает постоянное внесение значительных объемов ила с Aelosoma в аэротенк, так как илистый червь Aelosoma не достигает большой численности в обычном активном иле.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ предотвращения вспухания ила под действием нитевидных бактерий в аэробных условиях путем добавления в воду иода, раскрытый в заявке Японии (5).

Технический результат изобретения состоит в сокращении численности и антогонистическом вытеснении нитчатых бактерий из биоценоза активного ила. Значительно снижается эффект воздействия токсических веществ на активный ил, обеспечивается высокий уровень функциональной активности биоценоза активного ила, улучшаются его седиментационные свойства и эффективность очистки сточных вод в присутствии различных токсикантов. Реализация способа не требует остановки очистных сооружений и значительных финансовых затрат. Причинно-следственная связь заключается в создании максимально благоприятных условий в аэротенках для жизнедеятельности обычной сапрофитной микрофлоры активного ила и совершенствования ее ферментативной активности методом химического мутагенеза, что повышает ее способность антагонистически вытеснять нитчатые бактерии.

Соотношение мелкопузырчатой и среднепузырчатой системой аэрации в пропорции 60 и 40% соответственно определено расчетно-аналитическим путем. Увеличение концентрации активного ила во взвешенном и прикрепленном состоянии требует максимального насыщения сточных вод кислородом воздуха, что достигается использованием мелкопузырчатых аэраторов. Необходимость одновременного интенсивного перемешивания сточной воды в аэротенке и снабжения кислородом прикрепленной на носителях биомассы активного ила во всех частях конструкций и омывания всех частей конструкций для предотвращения образования застойных зон требует использования среднепузырчатой аэрации.

Рабочая концентрация активного ила методом наращивания ее на носителях повышается в 1,5 2 раза в сравнении с обычно используемой. Двукратное повышение концентрации активного ила приводит к усилению биоокислительной способности ила без угнетения его жизнедеятельности в результате перенаселения. При наращивании большего объема ила создается повышенное уплотнение биомассы, затрудняется его перемешивание, дыхательные ферменты активного ила блокируются, биоокисление ухудшается.

Для улучшения генетических свойств активного ила используются супермутагены нитрозоалкилмочевины в микроконцентрациях не превышающих 0,08% что гарантирует получение положительных мутаций. Обработке подвергается незначительная доля активного ила, взятого из аэротенков в количестве 0,0001 - 0,0002% от общего его содержания в аэротенках, для того, чтобы основной результат был получен за счет механизма естественного отбора и самопроизвольного совершенствования окислительных свойств активного ила.

Для увеличения численности возникающих изменений в биоценозе активного ила и улучшения получаемого результата перед внесением активного ила в аэротенк применяется его подращивание в течение 10 12 ч на разбавленных сточных водах, повторная обработка парааминобензойной кислотой в концентрации 0,05 0,07% и подращивание 3 5 ч. Численные величины концентраций и продолжительность временного интервала определяются опытным путем по максимуму эффективности подавления вспухания в системе.

Увеличение времени нахождения обработанного активного ила в аэротенке достигается его внесением в зону поступления возвратного ила.

Сущность изобретения состоит в том, что одновременно повышается аэробность аэротенков за счет использования мелкопузырчатых аэраторов и интенсивного перемешивания иловой смеси с помощью среднепузырчатых аэраторов, повышается окислительная мощность аэротенков за счет наращивания дополнительной биомассы ила на носителях и методом химического мутагенеза интенсифицируется ферментативное окисление загрязнений у сапрофитной микрофлоры активного ила, что в совокупности повышает ее устойчивость и позволяет конкурентно вытеснять из биоценоза ила нитчатые формы бактерий.

Пример. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Для повышения аэробности аэротенка, обеспечения массопереноса растворенного кислорода в бактериальные клетки с повышенной ферментативной активностью и создания условий нормальной оксигенации сапрофитной микрофлоры аэротенк оснащается на 60% аэраторами мелкопузырчатой аэрации с размером пузыря воздуха 0,5 1,0 мм и на 40% аэраторами среднепузырчатой аэрации с размером пузыря воздуха 1,0 2,5 мм. Аэратор представляет собой цилиндрическое или плоское устройство из пористого материала (нетканая иглопробивная синтетика, экструзионный полиэтилен, порошковый титан, стальной прокат, резина с добавлениями пластика). Установка аэраторов в аэротенке выполняется дискретно, таким образом, что каждый аэратор имеет свою систему подачи воздуха с возможностью регуляции количества воздуха. В объеме аэротенка аэраторы устанавливаются на максимально возможной глубине, лимитируемой давлением воздуха в системе. Крупнопузырчатая система аэрации обеспечивает интенсивное перемешивание иловой смеси в аэротенке. Необходимое количество аэраторов определяется индивидуально для каждых очистных сооружений в зависимости от нагрузки на аэротенк по таким показателям как БПК, ХПК, нерастворимые вещества, количеству сточных вод и коэффициенту неравномерности их поступления, периоду аэрации и т.д.

Последовательно с установкой системы аэрации в аэротенк устанавливаются объемные конструкции носители биомассу активного ила с большой поверхностью для образования биопленки и увеличения общей концентрации активного ила в 1,5 -2 раза от имеющейся. В качестве несущей поверхности используются различные синтетические материалы с максимальными объемными характеристиками, например синтетическая объемная нить или синтетические полотнища. Синтетические объемные материалы закрепляются во внутреннем объеме носителя таким образом, чтобы обеспечить максимальное их количество при сохранении проницаемости для потока сточной воды.

После выполнения указанных мероприятий осуществляется стимулирование генетических свойств гелеобразующих бактерий активного ила химическим мутагенами, что позволяет придать им повышенную ферментативную активность и способность конкурентного подавления нитчатых, аллохтонных и патогенных бактерий, присутствующих в активном иле. В качестве мутагенов используются нитрозоалкилмочевины в концентрации 0,04 0,08% Микрофлора активного ила, взятого из аэротенков в количестве 0,00001 0,00002% от общего его содержания в аэротенках, обрабатывается мутагеном в течение 3 4 ч, подращивается 10 - 12 ч на разбавленных сточных водах. Эффект обработки закрепляется парааминобензойной кислотой в концентрации 0,07% Обработанный активный ил подращивается еще 3 5 ч и вносится в аэротенк или регенератор в зоне поступления возвратного ила.

Способ применен на действующих сооружениях полной биологической очистки г. Камышин мощностью 100000 м³/сутки. Было полностью подавлено бактериальное нитчатое вспухание в течение 1 месяца после завершения всех мероприятий по реализации способа, включающих определение соответствия имеющейся системы аэрации расчетным показателям и последующей корректировки расходов воздуха, изготовление и установку носителей биомассы с общим количеством синтетической объемной нити 7400 м и выполнение обработки биоценоза активного ила нитрозоалкилмочевиной.

Результаты изменения качества очистки сточных вод при применении предлагаемого способа представлены в таблице.

Использование: изобретение относится к способам биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод, сопровождающейся ухудшением седиментационных свойств активного ила, и предназначено для подавления или предупреждения бактериального нитчатого вспухания активного ила на биологических очистных сооружениях с повышенными нагрузками по органическим загрязнениям, чрезмерным накоплением нитчатых бактерий и избыточным выносом взвешенных веществ из вторичных отстойников; изобретение может быть использовано при интенсификации процесса очистки сточных вод. Сущность изобретения: аэротенки последовательно оснащаются смешанной системой аэрации в пропорции 60% мелкопузырчатой, 40% среднепузырчатой, после чего устанавливаются объемные конструкции - носители биомассы, обеспечивающие увеличение концентрации активного ила в 1,5 - 2 раза от имеющейся, затем активный ил в количестве 0,0001 - 0,0002% от общего содержания в аэротенках обрабатывается нитрозоалкилмочевиной в концентрации 0,04 - 0,08% в течение 3 - 4 ч, подращивается 10 - 12 ч на разбавленных сточных водах, повторно обрабатывается парааминобензойной кислотой в концентрации 0,05 - 0,07% и подращивается 3 - 5 ч, после чего вносится в аэротенк в зоне поступления возвратного ила. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ подавления бактериального нитчатого вспухания активного ила, включающий аэрацию и обработку активного ила химическим препаратом, отличающийся тем, что аэрацию осуществляют в аэротенках по смешанной системе, из химических препаратов используют нитрозоалкилмочевину и дополнительно устанавливают объемные конструкции носителей биомассы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аэротенки оснащаются смешанной системой аэрации в пропорции: 60% мелкопузырчатой и 40% среднепузырчатой. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что носители биомассы устанавливаются в количестве, обеспечивающем увеличение концентрации активного ила в 1,5 2 раза от имеющейся. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активный ил в количестве 0,0001 0,0002% от общего содержания в аэротенках обрабатывается нитрозоалкилмочевиной в концентрации 0,04 0,08% в течение 3 4 ч, подращивается 10 12 ч на разбавленных сточных водах, затем дополнительно обрабатывается парааминобензойной кислотой в концентрации 0,05 0,07% и подращивается 3 5 ч, после чего вносится в аэротенк в зоне поступления возвратного ила.