СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ АММОНИЙНЫХ СОЛЕЙ, НИТРАТОВ И НИТРИТОВ Российский патент 2008 года по МПК C02F3/32 C02F101/16 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано на малых и крупных станциях очистки и доочистки городских сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод, предусматривающий обработку воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках с последующей ее доочисткой при помощи контакта с высшим водным растением - циперусом очереднолистным (Cyperus alternifolius) в проточном канале. Расход сточной воды в проточном канале устанавливают равным 100 л/(сут·м³), температуру воды в канале поддерживают в интервале 12-25°С, а каждые 20 дней из канала удаляют 15% биомассы циперуса [1].

Недостатком способа является невозможность его применения в холодное время года. Для создания в холодное время года оптимальной для развития циперуса очереднолистного температуры окружающей среды необходимо строительство специальных очистных сооружений оранжерейного типа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки сточных вод путем обработки воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках с последующей ее доочисткой при помощи контакта с высшим водным растением в проточном канале. В качестве высшего водного растения используют наяду мелкозубчатую (Najas microdon). Расход сточной воды в проточном канале устанавливают, исходя из условия, что на 1 кг массы растения приходится около 2,4 г азотистых веществ и 0,5 г фосфатов в сутки, а температуру воды в канале поддерживают 12-20°С, причем каждые 20 дней из бассейна удаляют 15% биомассы наяды мелкозубчатой [2].

К основным недостаткам известного способа относится сложность его применения на крупных станциях. При использовании наяды мелкозубчатой максимальная интенсивность поглощения загрязняющих веществ проявляется при расходе сточных вод 24 м³/сут на 1 м³ проточного канала. Однако для крупных станций очистки данный технологический параметр установить сложно, т.к. для этого потребуется снижение производительности сооружений или увеличение объема проточного канала. На крупных станциях расход сточных вод составляет более 40 м³/сут на 1 м³ проточного канала. При таком расходе значительно увеличивается скорость движения сточных вод и соответственно происходит вынос растений наяды, что приводит к снижению эффективности очистки сточных вод. На малых станциях недостатком является высокая плотность произрастания растений наяды мелкозубчатой (в 1 м³ объема бассейна в 2 раза выше, чем в предлагаемом способе), в результате чего она занимает большой объем рабочей зоны открытого канала, что приводит к снижению расхода стоков и снижению эффективности процесса очистки.

Задача изобретения - повышение эффективности процесса очистки городских сточных вод от аммонийных солей, нитратов и нитритов на малых и крупных станциях очистки.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе очистки сточных вод от аммонийных солей, нитратов и нитритов путем обработки воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках и доочистки ее при помощи контакта с высшим водным растением, доочистку воды осуществляют одновременно с очисткой во вторичных отстойниках. В качестве высшего водного растения используют целиком погруженную в толщу воды валлиснерию спиральную (Vallisneria spiralis) при плотности произрастания растения 7-14 кг в 1 м³ объема сооружения. Расход сточной воды устанавливают исходя из условия, что 1 кг массы растения поглощает около 2,71 г азотистых веществ.

Валлиснерия спиральная (Vallisneria spiralis) - это вечнозеленое многолетнее растение с ползучим корневищем и лентообразными листьями. Листья достигают длины до 50-60 см и собраны кустиками, от которых отходят побеги с молодыми растениями - «усы» (до 50 шт. в год). Растение неприхотливое в отношении температуры воды ((+14)-(+25)°С), реакции водной среды (pH 5-7), грунта и света. Для высаживания растения можно использовать песчано-гравийную смесь. Толщина слоя грунта может быть небольшой, вполне достаточно 2-3 см.

Валлиснерия спиральная снабжает воду кислородом и принимает активное участие в круговороте органических и неорганических веществ в воде. Растение сохраняет свою жизнедеятельность даже находясь в воде под слоем льда на поверхности бассейна.

Способ очистки осуществляют следующим образом.

Городские сточные воды, прошедшие очистку в аэротенках с активным илом, поступают во вторичные отстойники. В отстойниках высажены растения валлиснерии спиральной. Плотность произрастания растений 7-14 кг в 1 м³ объема бассейна. По мере движения воды растения валлиснерии поглощают растворенные в ней аммонийные соли, нитраты и нитриты, не извлекаемые системой биологической очистки. Расход сточной воды устанавливают исходя из условия, что на 1 кг массы растения приходится около 2,71 г азотистых веществ в сутки.

Эксплуатация сооружений осуществляется круглогодично при условии соблюдения оптимального для растений температурного режима от +14°С до +25°С. Необходимый температурный режим обеспечивается температурным режимом сточных вод, имеющим колебания в течение года от +12°С до +26°С. Так как теплая сточная вода, окружающая со всех сторон стебли погруженных в нее растений, сама поддерживает необходимый для их жизнедеятельности температурный режим, отпадает необходимость в постройке сооружений оранжерейного типа.

Пример 1. Биологически очищенную воду из системы аэротенков подавали во вторичные отстойники, где после разделения водно-иловой смеси при контакте сточных вод с валлиснерией спиральной осуществлялась очистка от солей азота.

Плотность произрастания растения 14 кг в 1 м³ объема бассейна. Расход сточной воды устанавливали 11; 7; 6 м³ в сутки на 1 м³ бассейна.

Результаты интенсивности поглощения валлиснерией спиральной солей азота приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что максимальную интенсивность поглощения валлиснерия спиральная проявляет при подаче 11 м³ сточной воды на 1 м³ бассейна. При указанном расходе стоков обеспечивается отстой активного ила в отстойнике и разделение водно-иловой смеси, при большем расходе начинается вынос активного ила вместе с потоком жидкости. Поэтому данную нагрузку следует считать оптимальной, а интенсивность поглощения азотистых веществ около 0,113 г/кг/час или 2,71 г/кг/сутки.

Пример 2. Биологически очищенную в системе аэротенков и вторичных отстойников сточную воду подвергали очистке при контакте с валлиснерией спиральной во вторичных отстойниках (заявляемый способ), а также подавали в проточный канал, который был засажен наядой мелкозубчатой (прототип). Плотность живой массы валлиснерии спиральной был выбран ниже, чем наяды, в 2 раза, температура сточной воды идентична. Расход сточной воды одинаковый. Результаты сравнения интенсивности поглощения приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что у валлиснерии спиральной при меньшей плотности произрастания растений интенсивность поглощения соединений азота выше, чем у наяды мелкозубчатой, на 88%.

Таблица 1
Интенсивность поглощения валлиснерией солей азотаПоказателиСредняя концентрация, мг/лРасход стоков на 1 м³ сооружения (м³/сутки)1176Интенсивность поглощения, г/кг в часN-NH₄2.20,050,02590,0256N-NO₃11.80,06250,0350,035N-NO₂0.130,001420,00130,0013∑ форм азота14.130,1130,0620,0625

Таблица 2
Интенсивность поглощения солей азота различными растениями при расходе сточных вод 11-12 м³ /сутПоказателиИнтенсивность поглощения 1 кг живой массы растений, г/часВаллиснерияНаядаNH₄ ⁺0,050.005NO₃ ^-0,06250.0582NO₂ ^-0,001420.00052∑ форм азота0,1130.06

Предлагаемый способ очистки сточных вод позволит снизить поступление в водоем с очищенной сточной водой солей азота, что уменьшит "цветение" воды, предотвратит гибель водной флоры и фауны и улучшит ее химический состав.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1719320, МПК⁵ C02F 3/32, 1992.

2. Патент РФ №2081852, МПК⁶ C02F 3/32, 1997.

Способ включает обработку воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках, доочистку воды при помощи контакта с высшим водным растением. Доочистку воды осуществляют одновременно с очисткой во вторичных отстойниках. В качестве высшего водного растения используют погруженную в воду валлиснерию спиральную (Vallisneria spiralis). Плотность произрастания составляет 7-14 кг в 1 м объема сооружения. При расходе сточной воды 11 м³ на 1 м³ бассейна 1 кг массы растения поглощает около 2,71 г азотистых веществ в сутки. Способ позволяет повысить эффективность очистки городских сточных вод от аммонийных солей, нитратов и нитритов на малых и крупных станциях очистки. 2 табл.

Способ очистки сточных вод от аммонийных солей, нитратов и нитритов путем обработки воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках и доочистки ее при помощи контакта с высшим водным растением, отличающийся тем, что доочистку воды при помощи контакта с высшим водным растением осуществляют одновременно с очисткой во вторичных отстойниках, в качестве высшего водного растения используют валлиснерию спиральную (Vallisneria spiralis) целиком погруженную в сточную воду при плотности произрастания 7-14 кг в 1 м³ объема сооружения, а расход сточной воды устанавливают, исходя из условия, что 1 кг массы растения поглощает около 2,71 г азотистых веществ в сутки.