СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F3/34 E02B15/04 

Предполагаемое изобретение относится к области очистки сточных вод от органических загрязнений с использование активного ила, в частности к очистке хозяйственно-бытовых сточных вод, сточных вод мясо-молочных производств и других предприятий пищевой промышленности, а также нефте-маслосодержащих сточных вод.

Известен способ биологической очистки сточных вод в аэротенке с использованием активного ила, включающий заполнение аэротенка водой, аэрацию воды и создание условий для наиболее быстрого роста культур активного ила [1]
Известный способ не поддается целенаправленному регулированию эффективности очистки сточных вод, т.к. процесс роста активного ила происходит спонтанно и в большой степени зависит от условий, а именно от температуры воды и наличия в ней питательных веществ. Кроме того, этот способ весьма трудоемок, так как требуется непрерывный контроль содержания культур активного ила и его применение связано с необходимостью больших затрат времени на запуск аэротенка в работу, что как следствие предопределяет сравнительно низкую производительность процесса очистки сточных вод.

Известен также способ биологической очистки сточных вод в аэротенке с использованием активного ила и биостимулятора, при этом в качестве биостимулятора используют экстракт активного ила [2]
Недостатки известного способа заключаются в высоких материальных, энергетических и трудовых затратах на получение экстракта активного ила, т.к. производят осаждение, обезвоживание, термообработку активного ила, разделение автолизата от механических примесей. Кроме того, известный способ имеет ограниченное применение только на действующих очистных сооружениях, где произошло накопление в больших объемах активного ила и возможно его использование для получения экстракта. При запуске аэротенков в работу такой способ не может быть использован. Существенным недостатком этого способа является вторичное загрязнение воды экстрактом, т.е. растворенными органическими соединениями, которые лишь только частично окисляются культурами активного ила, что определяет невысокую эффективность и качество очистки сточных вод. Такого рода биостимулятор не оказывает защитного действия на культуры активного ила в случае поступления в воду солей тяжелый металлов, гербицидов, пестицидов и др.

Целью предполагаемого изобретения является увеличение эффективности и качества очистки сточных вод, сокращение сроков запуска объектов биологической очистки, например, аэротенков и биофильтров, в эксплуатацию, расширение возможности использования биологической очистки в условиях низких температур и защита культур активного ила и биологической пленки от воздействия вредных веществ, например, солей тяжелых металлов, гербицидов и пестицидов.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе биологической очистке сточных вод с использованием активного ила или биологической пленки и биостимулятора в качестве последнего в сточные воды вводят щелочной экстракт торфа, бурого или окисленного каменного угля.

Состав экстракта представляет собой гумат натрия, гумат калия или гумат аммония, т.е. соли одновалентных катионов гуминовых кислот.

Гумат натрия, гумат калия и гумат аммония каждый в отдельности или в различной комбинации являются биостимуляторами роста микроорганизмов и простейших организмов. Увеличение скорости роста культур сопровождается повышением скорости окисления органических примесей в сточных водах, при этом усиливаются адгезионные и флокулирующие свойства активного ила. Интенсификация процессов жизнедеятельности культур делает их маловосприимчивыми к температуре воды, что позволяет осуществлять окисление органических примесей при температуре ниже 6^oC. Являясь сложными солями одновалентных катионов, гуматы связывают ионы тяжелых металлов, защищая тем самым культуры микроорганизмов и простейших организмов от неблагоприятного на них воздействия. Один из возможных механизмов связывание ионов тяжелых металлов можно представить в виде реакции:

где Me^k+ символ катионов тяжелых металлов.

При этом гуматы блокируют воздействие гербицидов и пестицидов на микробные клетки т простейшие организмы.

Способ биологической очистки сточных вод осуществляют следующим образом.

При запуске аэротенка в работу его заполняют сточной жидкостью и добавляют раствор гумата. Затем воду аэрируют до появления хлопков активного ила и по достижении концентрации активного ила 2-5 г/л аэротенк вводят в режим постоянной работы. При запуске аэротенка в работу на потоке его заполняют сточной жидкостью и в течение всего периода запуска, дозируют и вводят в сточную жидкость раствор гуматов.

При эксплуатации аэротенка раствор гумата вводят в исходную жидкость и осуществляют окисление органических веществ обычным путем.

При запуске и работе биофильтров раствор гуматов вводят в исходную сточную жидкость.

Пример 1
Изучалось влияние раствора гумата натрия на рост активного ила при комнатной температуре. В сточную жидкость с концентрацией органических примесей от 200 до 700 мг/л по БПК₅ вводился 5% раствор гумата натрия, при этом его концентрация в сточной жидкости составляла 0,007-0,01 г/л.

Сточная жидкость подвергалась аэрации в течение 72 часов и определялся прирост активного ила с фиксированием характера хлопков, количества, видов и размеров простейших- и микроорганизмов.

Проводился контрольный анализ активного ила при тех же условиях, но без введения биостимулятора.

Эффективность роста активного ила определялась по формуле:

где Co исходное содержание активного ила в воде,
Си содержание активного ила после обработки.

Если в контрольной пробе содержание активного ила увеличивалось в среднем на 5% то в пробе с биостимулятором на 37% Скорость прироста активного ила с биостимулятором во всех случаях в 7,4-8,2 раза превышала скорость прироста активного ила без биостимулятора.

Пример 2
В опытный аэротенк вводили раствор гумата так, что его концентрация составляла 0,007-0,01 г/л. Аэротенк без введения гумата служил контролем. Концентрация активного ила в опытном и контрольном аэротенках составляла 2 г/л. Время аэрации составляло 5 часов. В пробах воды определяли содержание органических примесей (БПК₅). Результаты представлены в таблице 1.

Из результатов, приведенных в таблице 1 следует, что введение гумата ускоряет процесс биологической очистки сточных вод и сокращает необходимое время ее обработки, что позволяет уменьшить объем аэротенка.

В случае введения в воду гумата активный ил представлен бурыми мелкими хлопками. Хлопки хорошо оседают, и жидкость после их оседания становится прозрачной.

Под микроскопом наблюдаются многочисленные крупные особи коловраток, нематод, добо и др. простейших организмов, а также укрупные формы микроорганизмов.

Активный ил введения в воду гумата представлен светло-бурыми рыхлыми хлопьями. Активный ил медленно оседает и вода слабо опалесцирует. Под микроскопом наблюдаются мелкие особи простейших организмов и мелкие формы микроорганизмов.

Пример 3
Запуск аэротенков в работу в зимнее время при температуре сточной воды от 6 до 12^oC связан необходимостью внесения активного ила с других объектов биологической очистки.

В тех же условиях введения гумата в аэротенк позволяет сформировать и нарастить активный ил в течение 6-8 суток без каких-либо дополнительных затрат. При этом установлено, что эффективность работы аэротенков в зимний период возрастает не менее чем на 25-30%
Пример 4
В опытный биофильтр подавали сточную воду с БПК₅ 200 мг/л. Эффективность очистки воды без биостимулятора составлена 76% и БПК₅ снизилось до 48 кг/л. При введении в сточную воду гумата натрия при концентрации 0,007 мг/л БПК₅ снизилось до 8 мг/л, т.е. эффективность очистки возрастала до 96%
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет увеличить эффективность очистки сточных вод, ускорить процесс роста активного ила, сократить сроки запуска объектов биологической очистки в эксплуатацию, сократить габариты очистных сооружений и уменьшить необходимые для размещения оборудования производственные площади, расширить возможности использования биологической очистки в условиях низких температур.

Использование: очистка сточных вод. Сущность: в сточные воды вводят активный ил, а также щелочной экстракт торфа и/или бурого или окисленного каменного угля. 1 табл.

Способ биологической очистки сточных вод, предусматривающий введение в сточные воды активного ила и биостимулятора, отличающийся тем, что в качестве биостимулятора используют щелочной экстракт торфа и/или бурого или окисленного каменного угля.