Способ биохимической очистки сточных вод от метанола Советский патент 1988 года по МПК C02F3/34 C02F3/34 C02F101/30 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, в частности к микробиологическим способам, и может быть использовано для очистки от метанола промысловых сточных вод, образующихся при добыче и переработке природного сероводородсодержащето газа. Известен способ культивирования микроорганизмов с использованием в качестве углерода метанола. Показана возможность роста дрожжей разли чных видов на метанолсодержащей среДе. Наиболее близким.по технической сущности и достигаемому результату является биохимический способ очистки сточных вод от метанола. Способ осуществляют путем культивирования дрожжевой культуры Hansenula polymorpha на метанолсодержащем стоке, образующемся при добыче и переработке сероводородсодержащего природного газа, что дает возможност очистить данные сточные воды от метанола. Согласно известному способу, очистку метанолсодержащих сточных вод осуществляют дрожжами при температуре Зб-Зв С в среде, нейтрализованной ортофосфорной кислотой до уро вня рН 3,9-4,0 и обогащенной микроэлементами, источниками азота и вита минами. Очистка сточных вод известным способом позволяет получать воду содержащую следовые количества мета нола. Недостатком метода являются зна чительные расходы концентрированной ортофосфорной кислоты, микроэлементо и витаминов, необходимых для создани питательной среды, благоприятной для развития метанолутилизирующей культу ры. Так, при суточном объеме промысловых стоков 2000 м требуется для нейтрализации 3 м концентрированной ортофосфорной кислоты свьше 250 кг микроэлементов, 3,6 кг тиамина и 40 г дестибиотина. К недостаткам известного способа относится и низкая скорость разбавления - 0,5 л/ч: 5л О,1 ч , что требует значительных объёмов очистных сооружений, так как время пребывания воды в сооружении 10 ч. Целью изобретения является удешевление и ускорение процесса очистки при аналогичной степени очистки. Поставленная цель достигается тем, что сточные воды, содержащие метанол, нейтрализуют ортофосфорной кислотой, обогащают источниками азота и послео дующую обработку осуществляют микроорганизмами Methylomonas methanica Dj, предпочтительно нейтрализацию сточных вод ведут до значения рН 6,0-7,0, обработку сточных вод микроорганизмами ведут при температуре 20-37С. Штамм Methylomonas methanica Dj получают селективным путем из реальных метанолсодержащих сточных вод. Для реализации способа проводят вьзделение метанолусваивающей культуры. Для этого почву, взятую на территории завода по производству метанола, помещают в вертикальную стеклянную воронку и пропускают через нее промысловую метанолсодержащую сточную воду, первоначально разбавленную питательной средой до концентрации метанола в стоке 1 г/л. Используют минеральную средуj содержащую, г/л: 1,0; MgSO, - 0,5; NaCl - 0,2; FeSO,,03; ,0,5; рН - 7,0. Постепенно увеличивают концентрацию метанола в среде до 10,0 г/л, уменьшая разбавление реального стока питательной средой. Увеличение концентрации метанола в стоке производят при достижении полной утилизации его из стока предвдУ щего разбавления. На этапе подачи сточной воды, содержащей г/л метанола и отсутствии его в выходящем из колонки стоке, проводят выделение чистой культуры бактерий путем высева содержимого колонки на агаризованную минеральную питательную среду приведенного состава и содержащую 2,0 г/л метанола. В стационарных условиях культура потребляет метанол в более низких концентрациях, чем при выращивании её при непрерывном протоке. Рост микроорганизмов на среде с 2,0 г/л метанола свидетельствует об утилизации его культурой, поскольку метанол является единственным источником углерода. Ввделенную культуру Methylomonas methanica D используют для очистки от метанола промысловых сточных вод газодобывающей промьшшенности. , Пример. Способ очистки сточHbix вод от метанола с помощью Mehtylomonas methanica Dj осуществляют

на ферментере по непрерывному культивированию микроорганизмов емкостью 5 л. Очистке подвергают сточные воды, получаемые при добыче и переработке сероводородсодержащего природного газа, содержащие 50,0 г/л метанола.

Для засева ферментера используют биомассу микроорганизмов, выращенную в колбах Эрленмейера на качалке на жидкой синтетической среде, содержащей метанол в концентрации 5,0 г/л. Высев культуры в аппарат непрерывного культивирования проводят на сточной воде, первоначально разбавленной синтетической средой до концентрации метанола в стоке 10,0 г/л. Постепенно увеличивают концентрацию метанола в сточной воде до 50,0 г/л, уменьшая разбавление ее синтетической средой. Концентрацию ортофосфорной кислоты S сточной воде поддерживают на уровне 0,4 мл/л,рН 6,5. После достижения концентрации сырой биомассы 35+5 г/л выращивание бактериальной культуры проводят при протоке сточной воды с коэффициентомразбавления 0,2ч что соответствует времени пребывания очищаемого стока в сооружении -5ч.

В течение 10 сут. непрерывного вьфащивания культуры на метанолсодержащем стоке биомасса бактерий стабильно удержится на уровне 37+2 г/л, что свидетельствует о высокой степени утилизации метанола микроорганизмами. При этом очищенная сточная вода содержит метанол в следовых концентрациях.

Для определения граничных значе- НИИ температурного режима процесса усваивания метанола и зависимости этого процесса от значения среды проводят опыты по вьфащиванию микроорганизмов в лабораторных условиях при использовании периодического культивирования.

Как показывает исследование - оптимальной исходной концентрацией, практически полностью утилизируемой Methylomonas methanica D в течение 48 ч в условиях периодического культивирования, является концентрация метанола 1000 мг/л. На этой концентрации проводят изучение влияния рН среды и температуры выращивания культуры на интенсивность потребления метанола. Выбирают период вьфащивания

культуры в течение 48 ч, потому, что при более длительном культивировании с интенсивным перемешиванием увеличивается вероятность вьтоса большего количества спирта из среды. Результаты опытов по изучению влияния рН среды и температуры на скорость потребления метанола культурой Methylomonas methanica Dg представлены в таблице.

Из таблицы следует, что оптимальным значением рН среды для утилизации метанола является нейтральное и слабокислое - рН 6,0-7,0. При рН 5,0 замедляется рост и утилизация метанола культурой. По истечении 48 ч культивирования в среде выращивания остается 600 мг/л метанола. Слабощелочное значение среды (рН 8,0) также неблагоприятно для полного потребления бактериальной культурой метанола в среде вьфащивания остаточная концентрация спирта составляет 180 мг/л

Вьфащивание культуры при различных температурных режимах показывает что культивирование микроорганизмов при 20-37 С обеспечивает утилизацию метанола бактериями до следовых коли,честв или полного отсутствия метанола в среде. При температурах ниже процесс утилизация метанола культурой существенно замедляется и за 48ч вьфащивания бактериями потребляется только 450 мг метанола из 1 г среды. При температурах вьше 37 С культура не растет и не утилизирует метанол и в среде остается практически весь спирт.

Проведенные исследования показывают, что оптимальной температурой для роста, а значит и потребления метанола, поскольку он служит единственным источником питания, культурой Methylomonas methanica Dg, является температура 30-32°С. При этой температуре метанол полностью утилизируется культурой и максимально накапливается бактериальная биомасса. ,

Как следует из приведенных данйых, предлагаемый способ микробиологической очистки позволяет очищать сточные воды, содержащие высокую концентрацию метанола - 5%. При этом-метанол полностью утилизируется бактериями, и в очищенной воде его не содеряятся или остаются следовые концентрации. Использование данного штамма в про5115мьшшенности позволит освободить сточнзш воду от метанола на локальных очистных сооружениях без предварите льного разбавления стоков и таким образом предотвратит попадание высококонцентрированных метанольных стоков в биосферу. Используя штамм Methylomonas methanica Dg взамен дрожжевой культуры Hansenula polyrnorpha, удешевляют процесс очистки 1 м промысловых сточньк вод, поскольку, во-первых, значительно уменьшается расход ортофосфорной кислоты, идущей на нейтрализацию стока йе до значения рН 3,9-4,0, а до рН 6,0-7,0; во-вторых, для развития и утилизации метанола штамму Methylomonas methanica Dg абсолютно не требуются дефицитные и дорогие витамины; тиамин и дестибиотин. Проведение очистки сточных вод при оптимальной температуре 30-32 С также будет способствовать уменьшению энергетических расходов. 2 Уменьшение. времени пребывания сточных вод в очистном аппарате по сравнению с известным способом в 2 раза приведет к уменьшению размеров установки, капитальных затрат на ее строительство, либо соответственно к увеличениюпроизводительности сущестбукщих установок в 2 раза. При очистке сточных вод предла гаемым способом накапливается бактериальная биомасса, содержащая более 70% сырого протеина, т.е. больше. чем в дрожжевой культуре, используемой по известному способу. Предлагаемый способ очистки сточных вод от метанола прошел испытания на опытной установке ВНИИПКнефтехим Дрогобыч). На Оренбургском ПО Оренбурггаздобыча строится полупромьш1ленная установка по очистке от метанола сточных вод, образующихся при добыче и переработке природного сероводородсодержащего газа.

1 .СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЬК ВОД ОТ МЕТАНОЛА,включающий нейтрализацию последних ортофосфорной кислотой, обогащение источниками азота и последующую обработку микроорганизмами, отличающийся тем, что, с целью удешевления и ускорения процесса при аналогичйой степени очистки, в качестве микроорганизмов используют Methylomonas metha nica Da. 2.Способ по п. 1, о т л И ч. а ю щ и и с я тем, что нейтрализацию ортофосфорной кислотой осуществляют . до.рН 6,0-7,0. 3.Способ по пп. 1 и 4, о тли - . чающийся тем, что обработку сточных вод микроорганизмами ведут при 20-37С..