Способ подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом Советский патент 1986 года по МПК C02F3/34 C02F103/36 

Изобретение относится к биологической очистке промышленных сточных вод и может быть использовано в различных отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - сокращение времени очистки сточных вод производства органического синтеза и повышение ее эффективности за счет уменьшения гидравлической нагрузки на биологические очистные сооружения.

Для осуществления предлагаемого способа пробы суточных вод для авализа на токсичность и биоокисляемость отбирают с учетом колебания их состава. При наличии резких колебаний cocfaEa сточных вод (особенно это касается концентрации токсичных и устойчивых загрязнений) анализ проводят в соответствии со средней периодичностью указанных колебаний, например каждые 0,5, 2, 5 и 10 сут. При определении токсичности и биоокисляемости сточных вод пробы их подвергают раздельному испытанию с использованием Paramaccium Caudatum и бактериального комплекса, включающего Pseudomonas fluorescens, Flavobacterium sp., Micrococcus sp., Alcaligenes faecalis, Acinetobacter calcoaceticus.

Штамм P. Caudatum, необходимый для анализа сточных вод на токсичность по отношению к иловой фауне, поддерживают в лабораторных условиях при .

Токсичность стока для фауны активного ила определяют следующим образом. В серию микроаквариумов помещают по 10-13 особей чистой P.caudatum в 0,02 мл культуральной жидкости. Туда же вносят 0,3 мл испытуемой сточной воды. После часовой экспозиции во влажной камере при 22-24 подсчитывают количество живых особей. Токсичность выражают в процентах летального исхода экспонированных парамеций.

Бактериальный комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций объединенного химстока. В связи с тем, что способ предлагается- для подготовки объединенных сточных вод ряда производств, имеюпщх сложный состав загрязнений, применение бактериального комплекса, адаптированного к этим загрязнениям, имеет преимущество перед определением биоокисляемости с помощью чистых культур или активного ила.

Указанный бактериальный комплекс

выращивают на среде, содержащей сточную воду (ХПК 0,5-2,0 г/л в зависимости от токсических свойств сточной воды), смесь одно- и двузамещенных фосфатов в конечной концентрации

0,05 М, мясо-пептонньш бульон (МПБ) 5 мл на литр питательной среды. Культивирование сообщества ведут отборно-доливным способом в ферментере с рабочим оюъемом 1 л при 28 5 с принудительной аэрацией. Для проведения анализов клетки отделяют от среды центрифугированием при 7, 8 тыс. об/мин в течение 10 мин,после чего дважды отмыва от 0,1 М фос0 фатным буфером (рН 7,2).

Дегидрогеназную активность бактериального комплекса определяют : известным стандартным способом. В

5 стеклянные центрифужные пробирки вносят и,5 мл 0,5%-ного раствора 2,3,5-трифенилтетразолий хлорида (ТТХ) в 0,1 М фосфатном буфере (рН 7,2) и 1 мл суспензии бактериальр ного комплекса (2 мг бактериальных клеток по сухому весу), подготовленного указанным образом, 3,5 мл сточной воды, количество окисляемых веществ в которой соответствует 5 мг О по ХПК. Сточную воду не вносят в контрольную реакционную смесь, предназначенную для определения дегидрирования эндогенных субстратов. После тщательного перемешивания на реакционную смесь наслаивают 4,5 мл н-бутанола. Смеси инкубируют при в 28-30с в течение 30 мин. Образовавшийся из ТТХ продукт восстановления - трифенилформазан- (ТФФ) красного цвета при интенсивном встряхивании экстрагируют бутанолом верхнего слоя. Затем пробирки вьодерживают при 80°С в течение 10 мин. Отслаивание бутанольного слоя производят центрифугированием проб при 4000 об/мин в течение 10 мин. В верхний слой добавляют 0,5 мл бутанола и колориметрируют в кюветах толщиной 5 мм при 490 нм.

Определение дыхательной активнос ти, сопряженной с потреблением кислорода бактериальным комплексом, определяют также по известной методике в аппарате Варбурга. Реакционные смеси (2 мл) содер жат: 1 мл суспензии клеток бектери альногр комплекса, подготовленного указанным образом (1,0-1,2 мг по сухому весу) в О,1 М фосфатном буфе ре (рН 7,2) и 1 мл сточной воды, .дозировку которой проводят с таким . расчетом, чтобы содержание органических веществ в реакционной смеси соответствовало 0,5-4,0 мг О . Температура инкубации 28°С. Пример 1. Используют экспе риментальные аэротенки с рабочим объемом 8 л. Процесс очистки проводят в течение 30 сут при 28-30 С с принудительной аэрацией (скорость внесения кислорода 3 мг/м ч). Скорость протока жидкости в опытном и контрольном аэротенках составляет 5,5 мл/мн. Концентрация активного ила 2,9-3,2 г/л. В состав сточной воды производства органического синтеза входят органические кислоты и перекиси, фе нол и его производные, этиленгликоли, бензол и его производные, проду ты полимеризации и конденсации пере численных соединений. Состав сточны вод варьируют с таким расчетом, что бы это отражалось на их токсичности и биоокисляемости. Данные параметры определяют предлагаемым способом перед подачей сточной воды в аэротенк. С этой целью определяют токсичность поступающей сточной воды для фауны активного ила с помощью тест-объекта P.caudatum, суммарную дегидрогеназную и дыхательную активность бактериальйого комплекса. На основе результатов, полученных по :трем экспресс-методам, регулируют степень разведения химстока перед биологической очисткой. Результаты опытов приведены в табл. 1. В первой серии опытов на очистку подают сточные воды с небольшой концентрацией загрязнений (ХПК 530 мг/л), но с высокой токсичностью (90% в тесте для парамеций). Б то же время активность биоокисления, хотя и невысокая (21,1 мкг ТФФ/мл; 47,4 мкл О /мг клет.ч.) свидетельствует о доступности компонентов данной сточной воды для биодеструкции бактериями активного ила. В соответствии с этим во второй аэротенк подают сточнук воду, разбавленную нетоксичным бытовым стоком в 1,5 раза, в отличие от двукратного разбавления в варианте по известному способу, согласно которому подготовку сточной воды проводят, руководствуясь лишь данными о токсичности. Несмотря на то, что токсичность разбавленного стока в первом аэротенке ниже, чем во втором (10% по сравнению с 20%), очистка сточной воды по второму варианту проходит успешнее, о чем свидетельствует ХПК очиценной воды (30 .мг/л во втором аэротенке по сравнению с 50 мг/л в первом). Окислительная мощность в обоих вариантах одинакова, однако за счет меньшего разбавления сточных вод второй вариант предпочтительнее. Во второй серии опытов очищают химсток с более высоким X1IK (710 мг/л) , но с меньшей токсичностью (60%). По- казатели дег щрогеназной и дыхательной активностей (37,2 мкг ТФФ/мл и 117,3-мкл 0-/МГ клет.ч. соответственно) свидетельствует о хорошей биоокисляемости загрязнений. Химсток разбавляют бытовой сточной водой в контрольном и опытном вариантах-в тех же пропорциях, что и в первой серии опытов - двукратно в первом аэротенке и полуторакратно во втором аэротенке), после чего токсичность снижается соответственно до 15 и 25%. В результате очистки остаточное ХПК при периоде аэрации 24 ч составляет: по известному способу 40 мг/л, по предлагаемому способу 35 мг/л. В этой серии окислительная мощность выше при подготовке по предлагаемому способу на 14%. В третьей серии опытов очищают имсток с ХПК 650 мг/л и токсичностью 0%. Поскольку окислительная активость бактериального комплекса по тношению к данному химстоку высоая (48,5 мкг ТФФ/мл, 119,1 мкл /мг клет.ч), разведение химстока варианте по предлагаемому способу е проводят, тогда как в варианте о известному способу его разбавляют ытовой сточной водой в 2 раза. Реультаты очистки свидетельствуют том, что, несмотря на 40%-ную токичность, очистка по предлагаемому пособу дает такой же результат, что по известному способу. Как видно из приведенных результов, подготовка промьш1ленных сточх вод к биологической очистке с / учетом биоокисляемости поступающих загрязнений по сравнению с известным способом дает следующие преимущества: уменьшается гидравлическая нагрузка на очистные сооружения за счет уменьшения степени разбавления сточных вод, улучшается качество очищенной воды. Пример 2.В двух модельных аэротенках с рабочим объемом 8 л ведут процесс биологической очистки сточной воды в течение 20 сут при 28-30°С, Скорость внесения кислорода составляет 3 . Скорость подачи сточной воды 5,5-9,5 мл/мин в зависимости от уровня биоокисляемости стока. Концентрация активного ила в аэротенке 2,9-3,2 г/п, Перед подачей в аэротенк химсто подготавливают к биологической очис ке на основании токсичности (первый аэротенк) для фауны активного ила и биоокисляемости стока для бактери активного ила (второй аэротенк). В зависимости от уровня биоокисляемости и токсичности в аэротенках регулируют степень разбавления химстока и время аэрации (второй аэротенк) . Высокий уровень биоокисляемости химстока позволяет сократить время аэрации иловой смеси при уров не токсичности 30-35% без ущерба для активного.ила, т.е. в данном случае необходимо разбавить сток только до указанного уровня токсичности. Низкая же биоокисляемость стока бактериями активного ила требует снятия токсичности до 15-20%, так как в противном случае токсичес кое действие стока приводит к сниже нию биохимической активности активного ила. Результаты опытов представлены В: т абл. 2. В первой серии опытов химсток, имеющий 100%-ную токсичность для п рамеций, но удовлетворительно окис ляемый бактериальным комплексом (37,3 мкг ТФФ/мг, 62,5 мкп 0,/мг ) , В варианте по предлагаемо способу разводят с таким расчетом, чтобы в итоге токсичность сточной ды не превьш1ала указанных пределов В данной серии она снижается до 20 В результате чистки с одинаковым периодом аэрации в контрольном и опытном вариантах остаточное ХПК составляет соответственно 35 и 30 мг/л. Окислительная мощность в варианте по предлагаемому способу выше, чем по известному способу (550 и 485 мг/лсут). Во второй серии опытов в аэротенки подают химсток с невысокой токсичностью для парамецйсй (35%): параметры биологического окисления свидетельствуют о доступности компонентов стока для микрофлоры активного ила (24,8 мкг ТФФ/мг,84,1 мкл 0„/мг клет.ч.). На основании того, что химсток в варианте по предлагаемому способу не разводят период аэрации снижается до 18 ч. Остаточное ХПК очищенной воДы в контрольном и опытном вариантах составляет соответственно 57 и 50 мг/л, что свидетельствует о более высоком эффекте очистки по предлагаемому способу. В третьей серии опытов исходное ХПК составляет 750 мг/л при токсичности 50%. Параметры биологического окисления (43,7 мкг ТФФ/мг, 103,2 мкл О /мг клет.ч) допуска.ют полуторакратное разбавление химстока и уменьше-; ние периода аэрации до 16 ч (по предлагаемому способу). Согласно известному способу эти параметры равняются соответственно 2 и 24. В этой серии опытов окислительная мощность достигаемая по предлагаемому способу, почтив 2 раза превьинает аналогичный показатель известного спосо- . ба за счет снижения периода аэрации. Как видно из изложенных результатов, знание уровня дегидрогеназной и дыхательной активностей позволяет определять степень разбавления стока и время аэрации шсовой смеси, что приводит к улучшению очистки, t Предлагаемый способ обеспечивает повьппение окислительной мощности очистных сооружений и 1,5-2 раза по сравнению с известным, применение предлагаемого способа позволяет снизить гидравлическую нагрузку очистных сооружений,, предохранить активный ил от отравления токсичньгми компонентами сточных; вод и от перегрузок его трудноокисляемыми веществами,, сократить время очистки и повысить качество очищенных вод., Пример З.В аналогичных условиях предпринимают попытку культивирования чистых кул1зтур. Предварительно каждый вид изолируют поверхкостным рассевом культуральной жидкости на чашки Петри с мясо-пептонным агаром (MIIA) . Отдельныеколонии принадлежащие какому-либо одному ви ду этого сообщества, переносят в пробирки со стерильным МПБ и культи вируют в термостате при . По достижении максимальной оптической плотности чистую культуру вносят в ферментер с питательной средой указанного состава. Во всех вариантах с отдельными чистыми культурами рос отсутствует при культивировании в течение 12 ч. Пример4. В аналогичных ус ловиях предпринимают Попытку культи вирования неполного бактериального комплекса, в котором отсутствует один из его членов. Изолирование чистых культур и их культивирование пррводят, как в примере 3. Сливают вместе четыре чистые культуры и полученную смесь вносят в ферментер с таким расчетом, чтобы исходная оптическая плотность культуральной жидкости составляла 0,05. В варианте, где отсутствует PS, fluorescens роста нет. В остальных вариантах оптическая плотность достигает 0,30,5 к 5-му часу от начала культиви рования, после чего рост прекращаетс 523 Формула изобретения 1. Способ подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом, вкгаочающий определение токсичности с помощью тест-объекта Рагаmaecium Candatura, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени очистки и повышения ее эффективности за счет уменьшения гидравличечкой нагрузки на биологические очистные сооружения при очистке сточных вод производства органического синтеза, после определения токсичности определяют биоокисляемость сточных вод бактериальным комплексом, состоящим из Pstudoroonas fluorescens, Flavobacterium sp., Micrococcus sp., Alcaligenes faecalis, Acinetobacter calcoaceticus, a получаемым путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций сточных вод. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бактериальный комплекс-получают путем селекции из активного ила под действием во зрас-. тающих концентраций сточных вод в присутствии питательных добавок.

о ю

-1Л v)

Изобретение относится -к способам подготовки сточных вод для биологической очистки активньм илом и позволяет сократить время очистки и повысить ее эффективность за счет уменьшения гидравлической нагрузки на биологические очистные сооружений при высокой степени очистки сточных вод производства органического синтеза. Определяют токсичность сточных вод с помощью тест-объекта Paramarc ium Caudatum, а затем определяют суммарную дегидрогеназную и дыхательную активность бактериального ко;-плекта,- состоящего из Pseudomonas fluorescens, Flavobacterium sp. Micro.coccus sp. Alcaligenes farcalis, Acinetobacter cacloaceticus. Ha основе результатов регулируют степень i разведения сточных вод перед биологический очисткой. Бактериальный СЛ комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций сточньк воД в присутствии питательных добавок. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. к а СЛ сд 1C

|Л

р-1

1Л Ш

о о 00 1Л

in so

ш

м tSчо

0

о

г

«s ж а и о

ts

S

о.

(U

о

vr M

о

CM

in CN Tin oen CO 00 in CS in

in 00

о in

r.

in

r 00

cs «in

CO

о о

ОС T-in o

m

n

A T- о

t

00