СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2001 года по МПК C02F3/02 C02F103/32 

Изобретение относится к области химии, а именно к способам очистки промышленных сточных вод различных видов производств методом биохимической очистки, и может быть использовано на предприятиях нефтехимической, легкой, пищевой и других отраслей промышленности.

Биохимические методы очистки сточных вод благодаря их экологичности, технологичности и экономичности активно развиваются и внедряются, однако в процессе их практического использования при очистке промышленных стоков установлено, что их эффективность значительно снижается из-за неравномерного поступления сточных вод на очистные сооружения. Как показали наши наблюдения и исследования очистных сооружений в г. Ставрополе в течение 1999 года, это наблюдается в весенние и в осенние паводки или в случаях каких-либо неполадок и аварий на предприятиях. В этих случаях погибает много микроорганизмов, так как активный ил с микроорганизмами уносится потоками воды. В случае аварий на промышленных предприятиях наблюдаются залповые выбросы сточной воды и в этот период наблюдаются колебания в поступлениях сточной воды ±30% от производительности очистной установки. При этом уносятся с потоками различные биогенные подпитки и микроэлементы, так необходимые для строительства клеток микроорганизмов.

Известен способ и установка для очистки сточных вод, в которых биологическая очистка осуществляется с нитрификацией сточных вод с одновременной денитрификацией неокисленных срочных вод в реакторе с псевдоожиженным слоем, при этом биологическую обработку ведут под давлением с последующим его снижением до величины давления окружающей среды [Пат. РФ N 2135420, С 02 F 3/02, 3/30, от 27.08.99. Бюл N 24]. Способ обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов, но требует специального оборудования и приспособлений.

Известен биологический активатор для ферментов процесса биологической очистки, содержащий в качестве носителя глину, содержащую каолинит, с присоединенными катионами Ca или Mg, а также Fe, Zn, Cu в заданных соотношениях [Заявка РФ N 97116851/25, C 02 F 11/00, от 20.07.99., Бюл N 20]. Но активатор в этом процессе дорогостоящий и труднодоступен для широкого промышленного применения.

Наиболее близким к предлагаемому способу является биохимический способ очистки промышленных сточных вод, предусматривающий их обработку активным илом, включающим различные классы и виды биоценоза аэробных микроорганизмов, образующих скопления в виде слизистых капсул, называемых "зоогелями" [Яковлев С. В. , Скирдов И.В., Швецов В.Н. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1985. - 208 с.]. Недостатком способа является слабый тепло-массообмен по всему объему аппарата - аэротенка между кислородом воздуха, микроорганизмами и вредностями сточной воды и как следствие низкая степень очистки сточных вод, чему также способствует снижение активности микроорганизмов при резком колебании в подаче сточных вод ±30% на очистные сооружения, особенно при их "залповых выбросах". Все это увеличивает время очистки и требует добавления или обновления активного ила.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение степени очистки сточных вод, сокращение времени очистки, увеличение экономичности процесса очистки за счет активизации жизнедеятельности микроорганизмов и их воспроизводства.

Технический результат заявляемого способа достигается тем, что биохимическая очистка сточных вод осуществляется обработкой их активным илом при одновременной аэрации сточной воды кислородом воздуха, при этом в аэротенк с активным илом ежесуточно вводится подогретый до 30-50^oC 1 мМ раствор аммонийной селитры в количестве 0,002-0,003% от объема аэротенка.

Отличительным признаком заявляемого способа по отношению к прототипу является систематическое введение в активный ил биогенной подпитки - NH₄NO₃, так как сложные химические и биологические превращения при очистке сточных вод происходят за счет ферментов, выделяемых микроорганизмами, при этом их клеткам необходимы микроэлементы: азот, входящий в состав белков клеток, калий, фосфор, легко усваиваемые протоплазмой их клеток.

В теплой сточной воде при 30-50^oC в результате гидролиза и диссоциации NH₄NO₃ легко разлагается на активный катион NH₄ ⁺ и анион NO₃ ^- согласно реакции

При этом катион NH₄ ⁺ легко усваивается протоплазмой клеток микроорганизмов в ходе их жизнедеятельности, а анион NO₃ ^- восстанавливается под действием фермента нитратредуктозы до физиологически усвояемой формы. В качестве NH₄NO₃ предлагается использовать отходы производства аммонийной селитры, соответствующих заводов. Заявляемые концентрация и количество биогенной подпитки необходимы и достаточны для активизации воспроизводства и жизнедеятельности микроорганизмов и не создают условий для образования недопустимых примесей и загрязнений в очищенной воде.

Как показали экспериментальные исследования в лабораторных и в промышленных условиях при количестве биогенной подпитки менее 0,002% от объема аэротенка активность не увеличивается, а при повышении подпитки более 0,003% аммонийной селитры приводит к появлению следов нитратов в очищенной воде. Возможность практического использования заявляемого способа иллюстрируется примером его конкретного выполнения.

Пример
Исходную сточную воду с нефтехимзавода с ХПК - 783 мг O₂/л, БПК - 450 мг O₂/л в течение суток подавали одновременно в два аэротенка с активным илом, первый из которых являлся контрольным, в нем очистка велась без биогенной подпитки. Во второй аэротенк вводили разбавленный 1 мМ раствор NH₄NO₃ в течение суток с температурой 30-50^oC.

В таблице представлены сравнительные данные по эффективности очистки сточных вод в 1-м и 2-м аэротенках.

Как показали сравнительные экспериментальные результаты в таблице, эффективность очистки значительно выше при использовании биогенной подпитки, что дает основание для использования эффективного и доступного в выполнении заявляемого способа в промышленности.

Изобретение относится к области химии, а именно к способам очистки промышленных сточных вод различных видов производств методом биохимического окисления и разложения сложных органических и неорганических веществ. Сточные воды обрабатывают активным илом при аэрации кислородом воздуха. При этом в аэротенк с активным илом ежесуточно вводится подогретый до 30-50^oС 1 мМ раствор аммонийной селитры в количестве 0,002-0,003% от объема аэротенка в качестве биогенной подпитки. Технический эффект - повышение степени очистки, экологичности, экономичности и сокращение времени очистки. 1 табл.

Способ биохимической очистки сточных вод, включающий их обработку активным илом при аэрации кислородом воздуха, отличающийся тем, что ежесуточно в активный ил вводят подогретый до 30-50^oС 1мМ раствор аммонийной селитры в количестве 0,002-0,003 % от объема аэротенка.