БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕАКТОР Советский патент 1994 года по МПК C02F3/30 

Изобретение относится к анаэробной биологической очистке сточных вод от сульфатов и органических загрязнений, например метанола, и может быть использовано для обезвреживания сточных вод предприятий газохимических комплексов.

Цель изобретения - повышение степени очистки сточных вод от сульфатов и органических загрязнений.

На фиг. 1 изображен биореактор, общий вид; на фиг. 2 - насадка, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Биореактор содержит корпус 1 батарейного типа из последовательно соединенных секций 2, на вход которого подают сточные воды. Верхние части 3 секций корпуса, начиная со второй от входа, снабжены газоотводными коллекторами 4, подключенными через патрубки 5 к сборному трубопроводу 6, оборудованному вентилем 7. Количество секций корпуса зависит от продолжительности биоокисления веществ, загрязняющих стоки, от их объема, например для очистки стоков от сульфатов и метанола при их объеме 50 м³/сут оно составляет 76. В прямолинейной части трубы каждой секции корпуса установлена насадка 8, выполненная из решеток 9 с расположенным на них стимулятором 10 роста сульфатредукторов (элементарной серой), закрепленных с помощью фиксаторов 11 на стержне 12, коаксиально установленном в трубе секции. Между решетками 9 установлены носители микроорганизмов, например ерши 13, закрепленные в пеpфорациях решеток 9. Выход 14 корпуса подключен к отводящему трубопроводу.

Биореактор работает следующим образом.

В пусковой период в сточные воды вносят затравку микроорганизмов, в качестве которой используют сброженный осадок вторичных отстойников биологических очистных сооружений предприятий, представляющий собой ассоциацию анаэробно-аэробных микроорганизмов, состоящих из углеводородокисляющих, метанолокисляющих, денитрифицирующих, сульфатредуцирующих и тионовых бактерий. Количество сульфатредуцирующих бактерий колеблется в пределах 10⁴-10⁸ кл/мл, что обусловлено нестабильным составом подвеpгаемых очистке сточных вод. Таким образом, сброженный осадок вторичных отстойников содержит достаточное для затравки микроорганизмов количество сульфатредуцирующих бактерий, поэтому его предварительная подготовка для увеличения количества сульфатредукторов не требуется. Затравку микроорганизмов вносят в сточные воды в количестве, обеспечивающем концентрации сульфатредукторов в стоках 10² кл/мл, что достаточно для начала процесса в пусковой период. После подачи стоков с микроорганизмами на вход, заполнения корпуса 1 биореактора их выдерживают в течение 10-12 ч в анаэробных условиях, что обеспечивает начальную иммобилизацию микроорганизмов на ершах 13 и рост количества сульфатредукторов до оптимального уровня (10¹⁰ кл/мл). После экспозиции указанной продолжительности стоки переводят на проток с расходом ниже проектного на период 2-4 ч. На этом пусковой период считается законченным. Расход стоков, поступающих в биореактор, устанавливают на проектной величине. Процесс ведут в анаэробных условиях 29-35^оС без дополнительного внесения в стоки затравки микроорганизмов. Накапливающийся в коллекторах 4 биореактора сероводород отводят в трубопровод 6 путем открытия вентилей 7, снижая этим сульфидную токсичность стоков, что способствует улучшению сульфатредукции и окисления органики.

П р и м е р 1. Проводили лабораторные испытания предлагаемого способа на модельной установке, представляющей собой биореактор батарейного типа (в виде змеевика), состоящий из 12 секций высотой 50 см, объем одной секции 0,7 л. Рабочий объем биореактора составляет 8,4 л. В вертикальную прямолинейную часть трубы каждой секции вводили в качестве носителя капроновый ерш с установленными на нем в двух уровнях решетками с расположенной на них комовой серой (ГОСТ 127-76), высота слоя 2 см масса 14 г. Затем в верхней части каждой секции модельной установки, кроме первой от входа, монтировали коллекторы для сбора и отвода газа, снабженные патрубками, соединенными с резиновой трубкой с зажимом, подключенной к емкости для нейтрализации сероводорода. Емкость заполняли водным раствором нейтрализатора сероводорода (NaOH).

Для проведения опыта использовали метанолсодержащие стоки (0,5-5,0 об. % метанола), образующиеся при добыче природного газа, имеющие следующий состав, мг/л: Na⁺ 1980-66000 K⁺ 12-1000 NH₄⁺ 0-230 Ca²⁺ 200-6800 Mg²⁺ 120-1700 Fe²⁺ 0-0,6 Cl^- 3500-119000 SO₄^2- 27-930 HCO₃^- 160-680 Br^- Следы - 210 NO₃^- 0-0,1 B Следы - 28 KBr 40-200 H₄SiO₄ 0-15 pH 5,12-8,01
Плотность, г/см³ 1,000-1,110
Об. минерализация, мг/л 6240-197000
В качестве затравки использовали осадок вторичных отстойников биологических очистных сооружений Оренбургского ГПЗ, содержащий СВБ в количестве 10⁶ мл/мл, который вводили в сточные воды до содержания 10²кл/мл. Полученную смесь вводили в корпус биореактора до его полного заполнения, продували инертным газом для обеспечения анаэробных условий и выдерживали в биореакторе в течение 10 ч, затем переводили на проток при минимальном расходе. После 2 ч расход увеличивали. Образующийся сероводород (в основном в первой половине корпуса, 2-6 секциях) и другие биогазы, например метан (в основном на втором этапе очистки), периодически отводили по резиновой трубке в емкость для нейтрализации. Из 6-ой секции корпуса (окончание 1-го этапа очистки) и на выходе отбирали пробы очищаемой сточной воды для определения качества очистки от сульфатов и органических примесей и для осуществления количественного учета СРБ. Учет осуществляли по стандартной методике 8. После проведения испытания комовую серу с решетки промывали и определяли ее массу, она не изменилась. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 2. На модельной установке, описанной в примере 1, осуществляли контрольный опыт. Для его проведения с применяемых в примере 1 ершей снимали решетки с серой. Цель проведения контрольного опыта - определение эффективности очистки сточных вод в отсутствие серы с иммобилизацией микроорганизмов на инертных носителях (ершах) и подтверждение таким образом стимулирующего воздействия элементарной серы на рост сульфатредукторов и процесс сульфаредукции в целом. Процесс вели аналогично описанному в примере 1 с применением стоков и затравки микроорганизмов (сброженного осадка вторичных отстойников) с характеристиками, приведенными в примере 1.

Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 3. На описанной в примере 1 модельной установке, предварительно удалив насадку (ерши с закрепленными на них решетками с серой), осуществляли очистку сточных вод состава, описанного в примере 1, известным способом. В качестве затравки микроорганизмов использовали активный ил биологических очистных сооружений с содержанием СРБ в количестве 10² кл/мл. Перед введением в сточные воды активный ил выдерживали в емкости в анаэробных условиях в течение 24 ч с добавлением диметиламина в количестве 0,07 об. % . Затем производили количественный учет сульфатредукторов, содержащихся в подготовленной таким образом затравке микроорганизмов (данные в таблице), и вводили ее в стоки до концентрации 10² кл/мл (по сульфатредуцирующим бактериям), при этом использовали сточные воды, характеристика которых приведена в примере 1. Биореактор заполняли приготовленной смесью сточных вод и микроорганизмов, выдерживали ее без аэрации в течение 3 сут и затем переводили на проток при минимальной аэрации и с минимальным расходом. Аэрацию стоков осуществляли через патрубки коллекторов естественным путем. После окончания 3 сут экспозиции (т. е. по окончании 1-го этапа очистки) и после выхода из реактора 8,4 л очищенных стоков (объем реактора) осуществляли отбор проб стоков для определения качества очистки от сульфатов и органических загрязнений и для проведения количественного учета сульфатредукторов.

Результаты приведены в таблице.

Приведенные в таблице результаты контрольного опыта показывают, что в отсутствие элементарной серы при наличии носителей для иммобилизации микроорганизмов процесс идет менее эффективно, чем в присутствии серы. При этом масса серы после осуществления очистки (пример 1) не меняется. Это подтверждает, что сера улучшает процесс не как носитель для иммобилизации микроорганизмов и не в качестве компонента питания, а проявляет новое свойство стимулятора роста сульфатредуцирующих бактерий.

Изобретение при равных исходных характеристиках сточных вод и концентрациях в них сульфатредукторов обеспечивает значительно большее снижение концентрации сульфатов и более высокую степень очистки от метанола как после 1-го этапа очистки, так и на выходе, причем при значительно меньших общих затратах времени. Это объясняется тем, что процесс очистки осуществляется при постоянном воздействии более эффективного стимулятора сульфатредукции - серы, а также при постоянном отборе сероводорода, что снижает сульфидную токсичность стоков. Снижению затрат времени на процесс способствует также использование в качестве затравки микроорганизмов сброженного осадка вторичных отстойников, содержащего достаточное количество сульфатредукторов и не требующего предварительной подготовки. Кроме того, предлагаемый процесс более технологичен, так как он непрерывен, экспозиция (10-12 ч) требуется только в пусковой период, далее процесс идет на протоке.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение степени очистки сточных вод от сульфатов и органических загрязнений, например от метанола, снижение затрат времени на осуществление процесса очистки, повышение технологичности процесса очистки и обеспечение возможности получения биогаза. (56) Заявка Японии N 61-185179, кл. C 12 M 1/40, 1986.

Изобретение относится к анаэробной биологической очистке сточных вод от сульфатов и органических примесей, например метанола, и может быть использовано для обезвреживания сточных вод предприятий газохимических комплексов. Изобретение позволяет повысить степень очистки стоков от сульфатов и органических загрязнений при сокращении затрат времени на очистку определенного объема стоков. Указанная цель достигается тем, что в корпусе биореактора в виде батареи последовательно установленных секций размещена насадка из центрально установленного стержня с решетками с элементарной серой на них и ершей из инертного материала. Работа осуществляется в два этапа путем внесения затравки микроорганизмов, содержащей сульфатредуцирующие бактерии, в присутствии стимулятора роста последних. При этом в качестве стимулятора роста сульфат-редукторов используют элементарную серу, а в качестве затравки микроорганизмов - сброженный осадок вторичных отстойников. 3 ил. , 1 табл.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕАКТОР, содержащий корпус в виде батареи последовательно соединенных секций с газоотводными коллекторами и расположенную в корпусе насадку для иммобилизации микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки сточных вод от сульфатов и органических загрязнений, насадка выполнена в виде установленного в секциях корпуса стержня, закрепленных на нем фиксаторами решеток со стимулятором роста - элементарной серой - и расположенных между решетками ершей из инертного материала.