Способ очистки сточных вод в биологических прудах Советский патент 1982 года по МПК C02F3/32 C02F3/32 C02F101/10 C02F101/32 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРУДАХ

1

Изобретение относится к области садитарной техники, в частности - гидробиологии, и может быть использовано дгся очистки природных и сточных вод от не тяных загрязнений и солей.

Известен способ биологической рчист ки сточных вод от фенольных соединений водными растениями, где в качестве последних используют каровые воаоросли ttl.

Известен также способ очистки быто- вых и городских сточных вод в биологическгос прудах путем внесения в них водорослей в виде комплекса из зеленых, сине-зеленых и циагомовыхводорослей 21. jj

Недостатком этих способов является то, что они не обеспечивают надлежащей очистки природных и сточных вод от Нефтяных, загрязнений и солей.v

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ . очистки сточных вод сульфатцеллюпозногр производства путем пропускания их черкез

. камыш, рогоз УЗКОЛИСТНЫЙ и тростник обы1шовенный 3| .

Недостатком этого способа является ограниченность его применения назначением только для снятия загрязнений сульфатцеллюлозного производства, способ не предназначен для очистки природных и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и минеральных солей. Не разработаны также условия разведения и посадки растений в прудах и водоет 1ах.

Целью изобретения является повышение степени очистки от нефт$шых загрязнений и минеральных солей.

Эта цель достигается тем, что сточные воды подвергают очистке в биологических прудах путем пропускания их через камыш озерный, рогоз узколистный, тростник обыкновенный и дополнительно через камыш лесной, ежеголовник ветвистый, сусак зонтичнь1Й, осоку водную, удлиненную, пузырчатую, манник водяной, элодею канадскую, уруть мотовчатую, рдест блестящий, роголистник темнозеле1 ый И ряску маленькую, тфедпочтительно в количестве: дймыш озерный - 700- 9ООэкз/м- попы, рогоз узколистный 4О-60 экз/м, тростник обыкновенный 150-2ОО экз/м, камыш лесной - 6ОО700 экз/м, ежеголовник ветвистый 200-25О экз/м -, сусак зонтичный 150-2ОО экз/м-, осока водяная - 500.600 экз/м, осока удлиненная - 250ЗОО экз/м, осока пузырчатая - 25О300 экз/м манник водяной - 300400 экз/м-, элодея канадская - 2,О,5 кг/м, уруть. мотовчатая - 1,01,5 мг/м5, рдест блестящий - 1,52,О кг/м, роголистник темнозеленый 2,0-2,5 кг/м , ряска маленькая - 0,5О,7 кг/м Разнообразные виды высших водных растений обладают способностью ускорять микробиальное разложение нефтяных загрязнений и поглощать высокие концентрации биоге1шых и других элементов. Определяющим фактором, например, в очищении воды от нефтяных загрязнений является совместная деятельность нефт& окисляющих микроорганизмов и высшей водной растительности. Наличие этого симбиоза в прир. и сточных водах определяется жизнедеятельностью бактерий и активностью усвоения нефти и неф тепродуктов в качестве единственного источника углерода и энергии. Способ очистки воды состоит в следующем. Загрязненные тшфтью и нефтепродуктами воды, а также высокоминерализо- ванные сточные воды подают в биологические пруды или мелкие водоемы с искусственно или естественно разведенны ми высшими водными растениями. Пруды имеют следующие параметры. Первая , ступень: площадь 2,5-3,0 га, длина 30 5ОО м, глубина 0,3-2 м. Вторая ступен площадь 4-0,5О га, длина 5ОО м и более, глубина О,3-2,5 м. В первой ступени водными растениям занято- 60-80% площади. Растения мелководной части на 30% состоят из одни сплошных зарослей рогоза широколистно го, а также в смеси с тростником обык новенным. Прибрежья окаймлены узкой полосой в 0,2-0,4 м из камьпла лесног и осоки. Наиболее глубоководная часть до 6О% площади заселена pЯQKOй малой служащей MOTUIOJIM биофильтром от- пленочной нефти. Во второй ступени водными растения занято 80-1ОО% площади пруда: верхня елководная часть - 1,5-1,8 га - смеа1шыми зарослями рогоза широколистноо с хвощем болотным, тростник обыкноенный занимает 0,5-0,7 га, осока удиненная и осока пузырчатая - 0,2-О,Зга. рибрежье с общей плогйадью 0,3-0,5 га каймлено камышом лесным. Очистку сточных вод, загрязненных ефтью и высокоминерализованными сточ- ыми водаим проводят в непрерывном ежиме. Подачу их в биологические пруды ервой ступени осуществляют в режиме водотока или реки по руслу, а выпуск рассредоточенно - из четырех водосбросов. Впуск во вторую ступень производят по естественному протоку, а гыпуск из двух регулируемых водосливов, выполненных из труб диаметром 6ОО мм с вертикально опускающимися шиберами. Время водообмена в биопрудах цпя полного освобождения вода от нефтяных загрязнений в концентрации 6О-37О мг/л на 5О% от высокомннвралиэованных стоков с общим солесодержанием 1560 мг/л составляет 30-36 ч. Водохранилища строят руслового типа, глубиной 3-5 м, мелководные, хорошо прогреваемые и естественно зарастающие различными видами Еысшей водной растительности или искусстветшо заселяют отдельными поясами камышом озернык, сусаком зонтичным, осокой водной, тростником обыкновенным, роголистником темно-веленым до глубины О,, рогозом узколистным от 1,2 до 1,7 м. Пло.щадь покрытия водными растениями составляет 4О% и более. Для снятия взвешенной и растворенной нефти в воде в концентрации до 50 мг/л время водообмена составляет 36 ч, а при пленочной нефти в 4-5 балла с толщиной 0,01-О,1 мм 5-6 сут. Очистку вод осуществляют в проточном режиме путем пропускания поступающих с водой загрязнений с водосборной площади через заросли водной растительности. Пример. Очистку вод от нефти и нефтепродуктов в концентрации 1,10 и 10О г/л проводят в присутствии девяти видов воздушно-водных,, семи погруженно-укореняющихся и двух плавающих водных растений (лабораторные к натурные опыты в, вегетационных сосудах емкостью 2О л). Наблюдениями установлено, что всплывшая нефтяная пленка из водонефтяной смеси в 1ООО мг/л разрушается в присутствии растений за 5-1О дней (в зависимости от вида и фазы вегетации), а без растений полное окисле59ние неф1П наблюдается на 30-32 день опыта. Признаком разложения нефти является помутнение воды; на контакте вода-нефтяная 1шенка с последующим образованием свисающих буро серых бактериальных хлопьев. Этот период совпадает с интенсивным освобождением поверхности воды от нефтяной пленки и возрастанием общего количества бактерий (с 0,2 0,810 кл/мл), в том числе сапрофитов (с 1,2 Ю до 9,8- 10 кл/мл нефтеокисляющих (с О, до ОДЗ 0,3-10 кл/мл) и снижением растворенного кислорода в 1,5-5 раз. По мере возрастания численности микроорганизмо и распада нефти и нефтепродуктов, содер жание общей уклекиспоты возрастает в 1,5-2 раза, что указывает на превращ&ние углеводородов до конечных продуктов, т.е. до СОг. и Нг-О. В контрольньЕк опытах без растений процесс окисления идет очень медленно и поэтому COz почти не обнаруживают. К периоду полного окисления нефтяной пленки общее число бактерий уменьшается с О,8 1О до 0,10,2 1О. , сапрофитов - с 9,8 до 0,51,0 10 , нефтеокисляющих - с О,130,3 10 до О,ОО810 кл/мл, химичесжо потребление кислорода (ХПК )с 260 До 23,0 мг Ог, биологическое потребление кислорода (БПК5) - с 3,7 до О,24О,65 мг. П р и м е р 2. Очистку загрязненных нефтью и нефтепродуктами сточных вод выполняют пропусканием их через заросли высших водных растений (растениями занято 4О% площади). Наблюдения показывают, что по мере прохождезшя сточных вод с верховьев вниз к плотине через заросли, содержание пленочной нефти в количестве 2-3 балла постепенно сокращается и к незаросщему участку поп-ностью исчезает. Аналогичную закономерность отмечают и в распределении нефтепродуктов в толще воды. Содержание пленочной нефти, взвешенных растворенных нефтепродуктов в исходных сточных водах колеблется. Установлено, что в водоеме изменение Концентрации нефтепродуктов в потоке кор релирует с численностью микроорганиэ- мов, ВПК5-и др. (коэффициенты корреляции положительны и равны 0,67-0,94). Так, достигается снижение концентрадйн нефгецродуктов при прохождении воды че- рез заросший участок длиной 1,5-2 КМ за 45-5О ч в 10-5О раз и более (в зависимости от года наблюдений), которое сопровождается уменьшением общего чис- 77 ла бактерий в 18 раз (с 1,8 10 до 0,1 1О кл/мл), сапрофитных в 10 раз (с 7,2-10 до 0,61О кл/мл), нефтеокисв 5-10 раз (с 97,5 10 до ляющих, 9,5-Ю кл/мл), BUKf в 2-4 раза. Минимальное значение BnK,g- после зарослей растений составляет 0,5-1,О мг Q на 1л. П р и м е р 3. Водные растения при действии даже высоких ко1щентрадий соленых вод сохраняют жизнеспособность и развитие нормально вегетируют при солесодержании воды до 50ОО мг/л. При 1ОООО мг/л отмечена гибель41% растений камыша озерного, 92% рогоза узколистного. Рдест блестяпшй и элодея канадская сохранили свою жизнеспособность до конца опыта (14 дней). Вместе с тем, установ хено, что водные растения, акти1 но поглощая минеральные элементы, приводят к резкому снижению солесоаержа11ия воды. Так в опытах с рцестом блестящим заданная концентрация солей в сточной воде с 1000О мг/л уменьшилась к 14 дню до 145О мг/л, с камышом озернымдо 305О, рогозом узколистным до. 5620 мг/л. В опытах с солесодержанием 50ОО мг/л снижение происходит в среднем на 50%, а с 2000 мг/л на 10-30% от первоначальной. Определяют влияние зарослей высшей водной растительности на С1гажение соле- содержания воды. В водоеме водными растениями занято до 40% площади. Установлено, что высокое солесодержание воды, наблюдаемое в верховье, т.е. в зоне постухшения сточных вод (1045-. 25ОО мг/л), снижается по длине водохр нилшца от зоны поступления к плотине. Более быстрое уменьшение количества минеральных солей отмечают в первой половине водохранилища, в которой находятся основные заросли водной растительности. Так, солесодержание уменьшается с 1040121 до 780-970 мг/л с 1870-25ОО до 97О мг/л. Этот спад происходит за счет уменьшения общей Жесткости с 13,2 до 7,8 мг-экв/ л, ,2 до 1,2,, се - с 1О,2-до 5,1; с 21,6 до 15,2 мг-экв/л, НСОз - с 14,8 до 3,5 мг-экв/л и других. П р и м е р 4. Сточные воды, загряэенные нефтью и солями, очищают пропусканием через два биологических пруда, расположенных последовательно друг за ругом, составпяюшлх две ступени очистки. Первая ступень площадью 3,О га, астениями занято 8О% поверхности пруда. Вторая ступень - пруд мелко1эодный, сплошь заросший полупогруженными водны ми, растени5гми. Время прохождения сточных вод через первый пруд 13 ч, через второй - 17 ч при скорости 100 л/с. Загрязнение воды осущестрлвцот путем залпового сброса определенного ксзличества сырой нефти в ручей, входящий в первую ступень. Нефть внрсят в 3 этапа с нарастающими концентрациями - 60, 370 и 13ОО мг/л. Высокоминерализован ные стоки подают в два этапа с концентрацией солей 8489 (за 36 ч сброса) и 5629 кг (за 24 ч сброса). Контроль за очисткой воды в прудах проводят по этапам продолжительностью 14 дней по следующим показателям: незф тепродукты, нефтеокисляющие бактерии, хлор-ион,К , | 1а общая минерализация в трех постах, т.е. в зоне сброса загряз нений и на выходах первой и второй ступени Установлено, что внесенная нефть большей частью скапливается в верховьях первого пруда в зарослях рогоза широколистного и ряски маленькой. Поэтому бактериальному окислению ее. подвергают в. пределах этого участка. Выноса ее с водой в нижележащие участки пруда по этой причине не лхроисходит, что подтверждено визуальными наблюдениями. Количественный анализ взвешенных и растворенных нефтепродуктов в воде приведен в табл. 1 Согласно данным таблицы 1, ступень биопрудов снимает концентрацию нефти на 98%. Второй пруд остато-чные нефтяные загрязнений снимает при прохождении сточных вод через заросли рогоза широколистного, рогоза широколистного с хвощем болотным и рогоза широколист ного с тростником обыкновенным на

Таблица 100%. При очистке сточных вод от нефти обнаружено, что концентрация ее в воде меняется в зависимости от численности нефтеокисляющих бактерий. Так средней концентрации нефти в верховьях первого пруда 33,9 мг/л соответствует максимальная величина микроорганизмов 14-10 кл/мл, у сброса пруда 1 ступени падает до 9«1О кл/мп, а у пруда второй ступени до 0,01 1О кл/мл. По снижению хлор-иона. , И а и общего солесодержания при пропускании высокоминерализованных попутных нефтяных вод через биопруды 1 и 2 ступени, получают следующие средние результаты: Ct снижается с 627 до 342 мг/л. К Ма с 314 до 137i NH{. - с 4О до О,О4, Оэ - с 2О до 1,О, d с О,9 до 0,1 мг/л, а общая численность минерализации - с 1577 до 1190 мг/л. Концентрация минеральных веществ на разных ступенях очистки в биопруде показана в табя. 2. Концентрация биогенных веществ на разных ступенях Ъчистки в биопрудах показана в табл. 3. Преимущество.предложенного способа состоит в следующем. Способ может быть внедрен повсеместно для ОЧИСТКИ: воды малых рек, водотоков и водоемов, где нельзя применять индустриальные методы очистки: / обеспечивает высокую степень очистки природнъсс и сточных вод, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, а также солями. Способ не требует больших капитальных затрат на создание биопрудов.

918277

lO Т a

л и ц a 2

ТабпииаЗ