Способ биохимической очистки воды от сернистых соединений Советский патент 1987 года по МПК C02F3/34 C02F103/06 C02F103/14 C02F103/24 

11

Изобретение относится к способам биохимической очистки воды, содержащей сернистые соединения в виде свободного и связанного сероводорода (сульфиды), и может быть использова- но для очистки стоков зольных цехов кожзаводов, сточных вод от сернистого крашения тканей в текстильной промьппленности, для очистки пластовых вод серодобывагощих рудников, бальнеологических курортов, природных вод и т.д.

Цель изобретения - повьшение скорости окисления и возможности очист

ки концентрированных сточных вод.

Способ осуществляют следующим образом.

Сточную воду, содержащую сернистые вещества, подают в аэрируемый реактор с зернистой загрузкой. В реактор добавляют культуру бактерий в количестве 0,1-0,2 г/л (по сухому веществу).

В процессе окисления бактериями органических и сернистых веществ их биомасса на зернистой загрузке возрастает до 1,5-2 г/л по сухому веществу.

Thiobacillus thioparus получают методом выделения из активного ила и наращивают на искусственно приготовленной среде Бейеринка. Тионные бактерии эффективно окисляют тиосуль фаты и невысокие концентрации сернистых соединений до сульфатов. Но уже при содержании Ка S больше 100 мг/л окислительная активность бактерий уменьшается в результате ингибирую- щего влияния сероводорода и сульфи

ДОВ.

Arthrobacter flavescens выделяют автоселекцией из адаптированного к сернистым веществам активного ила и наращивают на средах, содержащих органические и сернистые вещества.

Бактерии вида Arthrobacter flavescens обладают высокой устойчивостью к токсическому воздействию сероводорода и его натриевых солей, вследствие чего могут функционировать при боль- 50 ших концентрациях этих соединений и осуществлять их окисление на первых стадиях-процесса преимущественно до тиосульфатов, которые нетоксичны для Thiobacillus thioparus. Тио- 55 сульфаты в последующем эффективно доокисляются тионовыми бактериями до сульфатов.

5

5

0

5

0

0

5

0 5

662

Таким образом, бактерии Arthrobacter flavescens снижают токсичность воды, что позволяет очищать значительно более концентрированные сточные воды и повысить скорость о кис- ления Н S,

При окислении сточной воды с концентрацией 150 мг/л сероводорода в биореакторе с плотным слоем зернистой загрузки скорость окисления составляет 50-60 мг/л.ч.

В условиях реактора с псевдоожи- женным слоем загрузки окисление сернистых соединений происходит со средней скоростью 100-120 мг/л-ч. Повышение концентрации сероводорода в исходной сточной воде возможно до 1500 мг/л.

Процесс очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих сточных вод осуществляют в одном реакторе или разделяют стадии окисления, осуществляя их последовательно в отдельных реакторах. В каждый реактор вводят ассоциацию микроорганизмов совместно, но дальнейшее развитие бактериальных видов, учитывая условия проведения процесса в каждом реакторе, происходит по-разному,

Б зависимости от концентрации сернистых веществ в исходной воде осуществляют выбор реактора с плотным или псевдоожиженным слоем загрузки и их комбинации.

При концентрации сернистых соединений до 100 мг/л целесообразно применять реактор с плотным слоем, до 500 мг/л - одноступенчатый реактор с псевдоожиженным слоем, до 1500 мг/л - двухступенчатый реактор с псевдоожиженным слоем загрузки.

Таким образом, осуществление процесса окисления в одном или двух последовательно работающих реакторах позволяет эффективно вести очистку высококонцентрированных сточных вод со средней скоростью 100-130 мг/Л -ч.

Продолжительность процесса зависит от концентрации сернистых соединений в исходной сточной воде. Так, при концентрации 1500 мг/л Н S пот- требуется 11-13 ч обработки при средней скорости окисления 100 - 130 мг/л-ч.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет проводить 100%-ную очистку от сернистых соединений, окислять сточные воды с широКИМ диапазо1Юм концентраций сероводорода и его натриевых солей и увеличить скорость окисления сернистых соединений в 5-6 раз.

Пример 1. Очистку пластовых под подземной выплавки серы с концентрацией сероводорода 300 мг/л проводят в аэрируемом биореакторе с псевдоожиженньм слоем песчаной загрузки.

В биореактор вносят культуру бактерий Arthrobacter flavescens и Thiobacillus thioparus в количестве 0,1 г/л (по сухому веществу). После 24 ч адаптации культуры бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме с периодом аэрации 3,0 ч. В результате окисления биомасса биореактора через 6 сут возрастает до 1,5 г/л, при этом скорость процесса очистки 100 мг/л-ч. Степень очистки воды от сероводорода 100%.

П р и м е р 2. Способ осуществля- ют аналогично примеру 1. Культуру бактерий вносят в биореактор в количестве 0,15 г/л (по сухому веществу) Через-б сут биомасса биореактора возрастает до 1,5 г/л, при этом скорост процесса 100 мг/л-ч. Степень очистки воды от сероводорода 100%.

П р и м е р 3. Очистйу локальных сточных вод зольного цеха кожевенного производства с концентрацией суль фида натрия 1020 мг/л (в пересчете на сероводород проводят в двух последовательно расположенных биореакторах с псевдоожиженным слоем песчаной загрузки..

Б оба биореактора вносят ассоциацию микроорганизмов Arthrobacter flavescens и Thiobacillus thioparus. Культуры бактерий вводят в количестве 0,2 г/л (по сухой биомассе). Пос- ле 48 ч адаптации бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме.

. .

В результате окисления биомасса

биореакторов через 5 сут возрастает до 2 г/л, В первом биореакторе устанавливается период аэрации 7,5 ч, при этом концентрация сероводорода в поступающей в биореактор сточной воде 1020 мг/л, в очищенной 43 мг/л, средняя скорость окисления сероводорода 130 мг/Л Ч.

Во второй биореактор сточная вода поступает с концентрацией 45 мг/л сероводорода, в очищенной виде сероводород не обнаружен. Период аэрации во втором биореакторе 0,5 ч, средняя скорость окисления сероводорода 100 мг/Л Ч. Общее время обработки 8 ч. Степень очистки воды от сероводорода 100%.

П р и м е р 4. Подземные воды с концентрацией сероводорода 5-10 мг/л очищают непосредственно в водоносном пласте. Для этого оборудуются сква- женные установки, обеспечивающие требуемую степень насыщения подземных вод кислородом. В скважину вносят культуру бактерий Arthrobacter flavescens и Thiobacillus thioparus в количестве 0,1 г/л (по сухому веществу) .

После 24 ч адаптации активной културы бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме с периодом аэрации 0,1-0,15 ч. В результате окисления сероводорода биомасса в биореакторе через 6 сут. возрастает до рабочей концентрации, при этом скорость процесса 50 мг/л-ч. Степень очистки воды от сероводорода 100%.

Время выхода системы на устойчивый режим в зависимости от количества вводимой в реактор культуры бактерий показано в табл. 1.

Таким образом, введение биомассы в количестве меньше О,1 г/л увеличивает время выхода системы на устойчивый режим.

Введение биомассы в количестве больше 0,2 г/л нецелесообразно, так как при этом не изменяется время выхода системы на устойчивый режим и увеличиваются дополнительные затраты на наращивание биомассы.

Сравнительные результаты, полученные путем осуществления процесса по известному и по предлагаемому способам представлены в табл. 2.

Формула изобретения

1. Способ биохимической очистки воды от сернистых соединений, включающий окисление последних в присутствии кислородсодержащего газа микроорганизмами вида Thiobacillus thioparus на зернистой загрузке, о т- ли чающийся тем, что, с

51288166 6

целью повышения скорости окисленияей микроорганизмы Arthrobacter

и возможности очистки концентрирован-flavescens.

иых сточных вод, окисление сернис- 2, Способ по п.1, отличаютых соединений осуществляют ассоциа-щ и и с я тем, что ассоциацию микцией микроорганизмов, включающей до- 5роорганизмов используют в количестполнительно вьщеленные актоселекци-ве 0,1-0,2 г/л (по сухой биомассе).

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к способам биохимической очистки воды от сернистых соединений и позволяет производить полную очистку концентрированных сточных вод от сернистых соединений, увеличить скорость окисления в 5-6 раз за счет проведения биологической обработки ассоциацией микроорганизмов, включающих микроорганизмы Thiobacillus и дополнительно выделенную автоселекцией культуру микроорганизмов Arthrobacter flavescens. Воды, содержащие сернистые соединения, подвергают биологической очистке путем окисления в присутствии кислородсодержащего газа на зернистой загрузке ассоциацией микроорганизмов, включающих Thiobacillus thioparus и Arthobac- ter flavescens. Культуру бактерий вводят Б количестве 0,1-0,2 г/л по сухой биомассе). При концентрации сернистых соединений до 100 мг/л процесс проводят в плотном слое загрузки, от 100 до 1500 мг/л - в псев- доожиженном слое. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. с с (Л 1Ч9 00 00 9) 35