Результат интеллектуальной деятельности: Способ биологической очистки сточных вод

Изобретение относится к технологии водоочистки, и может быть включено в состав разрабатываемых и существующих схем обработки промышленных и бытовых сточных вод.

Известен способ очистки бытовых и производственных сточных вод путем контакта очищаемых сточных вод с корневой системой одного из видов сухопутных растений: тополя черного, зебрины висячей, гибискуса китайского (пат. RU №2061663 С1, C02F 3/32, опубл. 10.06.1996).

Недостатком способа является является устройство ботанических площадок и необходимость поддержания жизнедеятельности растений на осенне-зимний период путем применения отапливаемых помещений.

Известен способ выращивания Эйхорнии при гидроботанической очистке загрязненных вод (RU №2193532 С1, C02F 3/32, опубл. 27.11.2002). Известный способ основан на принципе гидроботанической очистки загрязненных сточных вод с использованием водного растения эйхорнии: плавающиее растения размещают на поверхности загрязненных вод с рН 5-9 и с начальным содержанием основных загрязняющих веществ в концентрациях до, мг/л: аммонийный азот 200, фосфаты 18, железо 22, щелочи 17, ПАВ 14, сульфиды 21, нефтепродукты 25, фенолы 340, взвешенные вещества 1500 при БПК-5 не более 1000 мг O2/л и ХПК не более 2000 мг O2/л. Растения дополнительно искусственно освещают лампами зелено-красного спектра мощностью не менее 300 Вт/м2. В холодный период растения укрывают светопроницаемой пленкой, увеличивающей красную составляющую спектра. В пространстве под пленкой периодически проводят проветривание в режиме отсутствия сквозняков. Воздух под пленкой дополнительно нагревают, например, тепловентиляторами. Температурный режим воздуха под пленкой поддерживают путем создания увлажняющего слоя в виде искусственного орошения или аэрозольного "одеяла". Загрязненные воды дополнительно подогревают или охлаждают.

Недостатком указанного способа является вынужденный подогрев или охлаждение очищаемых вод, а также отсутствие адаптационной способности водных растений к изменяющемуся составу сточных вод.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки сточных вод путем обработки воды активным илом в аэротенках и вторичных отстойниках с последующей доочисткой воды при помощи контакта с высшим водным растением. Доочистку воды осуществляют одновременно с очисткой во вторичных отстойниках. В качестве высшего водного растения используют погруженную в воду валлиснерию спиральную Vallisneria spiralis (пат. RU №2322399, МПК C02F 3/32, опубл. 20.04.2008 г)

Недостатками известного способа является малая производительность технологии, равная 11 м³ сточной воды на 1 м³ бассейна, при которой достигается максимальная интенсивность поглощения валлиснерией загрязнений из сточных вод, а также сложность технологического процесса, требующая предшествующей обработки с применением механических и биологических методов очистки.

Задача изобретения - повышение степени очистки сточных вод при минимизации энергетических ресурсов.

Сущность изобретения заключается в том, что способ биологической очистки сточных вод, включающий обработку воды в аэротенках, введение микроводорослей, при этом перед вводом в аэротенк исходную воду разбавляют очищенной водой 1:3, затем в очищаемую воду вводят микроводоросли Chlorella Vulgaris, общую смесь аэрируют со скоростью выхода струи 100-200 м/с и диаметром пузырька 1-4 мм, затем процесс очистки интенсифицируют воздействием лучей света с длиной волны 450-650 нм и дозированием до 50 мл. органического субстрата 2%-ного раствора сахарозы раз в сутки с общей продолжительностью очистки 5-7 дней, причем образующийся гелеобразный шлам удаляют отстаиванием или фильтрованием.

Поставленная цель достигается путем контакта загрязненных сточных вод с микроводорослью Chlorella Vulgaris, при чем количество последней определяется экспериментальным путем согласно исходным и конечным показателям качества очистки. Процесс очистки дополнительно стимулируется волновым воздействием лучей красно-синего спектра цвета с длиной волны 450-650 нм и дозированием органического субстрата в виде 2%-го раствора сахарозы.

Chlorella Vulgaris - органическая суспензия зеленого цвета. Состав по ТУ 9291-004-12001826-2009.

1. В качестве источника освещения применяется светодиодная лента типа SMD 5050 (60 светодиодов/пог.м) по стандарту пыле-влагозащиты IP68. Оптимальные световые фильтры - красный и синий цвет, при длине волны 450 и 650 нм соответственно (см. Борисова В.Ю. Влияние освещенности биомассы на технологические параметры аэротенков. Технологии очистки воды "Техновод-2011": материалы 6 Международной научно-практической конференции, Чебоксары, 20-23 сент., 2011 / В.Ю. Борисова, Е.В. Скибина, Н.С. Серпокрылов, Я.Ю. Каменев. - Новочеркасск, 2011. - С. 149-153). Угол рассеивания - 120 гр.

Техническим результатом является более полное извлечение из сточной воды азота-аммонийного, ПАВ, сокращение длительности и упрощение технологического оформления процесса. В предлагаемом способе исходную воду разбавляют водой 1:3 для повышения эффективности расслоения. Используемая биологическая добавка в виде штамма микроводоросли Chlorella Vulgaris способствует увеличению окислительной способности и, как следствие, общему повышению деструктивного эффекта загрязняющих веществ. Волновое воздействие красно-синими лучами светодиодной ленты усиливает процесс фотосинтеза, приводя к образованию повышенных зооглейных скоплений в очищаемой воде, что обуславливает богатое видовое разнообразие и увеличенный окислительно-восстановительный потенциал.

Способ очистки сточных вод осуществляется следующим образом.

Исходную сточную воду с первоначальной концентрацией взвешенных веществ 8 мг/дм³, азота-аммонийного 1,01 мкг/дм³, ПАВ 3,7 мкг/дм³ разбавляют очищенной водой в соотношении 1:3, при этом рН=7. Далее вода подается в модельный аэротенк, выполненный в виде стеклянного сосуда со светопроницаемыми стенками, общим объем аэротенка 1 л. В очищаемую воду вводится штамм микробиологической водоросли Chlorella Vulgaris, выдержанной в режиме голодания в течение 24 ч, величина микроводоросли определяется экспериментальным путем согласно исходным и конечным показателям очистки. Общая биологическая смесь аэрируется мелкопузырчатой системой (диаметр пузырька 1-4 мм, скорость выхода струи 100-200 м/с). Процесс водоочистки интенсифицируется волновым воздействием лучей красно-синего спектра цвета с длиной волны 450-650 нм и дозированием 50 мл. органического субстрата 2%-ного раствора сахарозы раз в сутки. Общая продолжительность очистки составляет 5-7 дней. Образующийся шлам гелеообразный и может быть удален отстаиванием или фильтрованием. Процесс очистки ведется при обычной температуре без корректировки рН. По окончании измеряются лимитирующие показатели загрязнений. Полученные результаты представлены в таблице 1. Лучший эффект очистки наблюдается при данном сочетании факторов.

Пример 1. Сточные воды очистных сооружений, отобранные на стадии, предшествующей обеззараживанием ультрафиолетом, разбавляют с водой в соотношении 1:1, общий объем смеси 1 л, при этом рН=6,9. В биологическую смесь вводится штамм микробиологической водоросли Chlorella Vulgaris (относящейся к термофильному штамму одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris Beijer, выделенного из горячего источника, основным признаком данной культуры является ее термофильность и высокая проджуктивность), выдержанной в режиме голодания в течение 24 ч. Далее жидкость подвергается мелкопузырчатому аэрированию (диаметр пузырька 1-4 мм, скорость выхода струи 100-200 м/с) и стимулируется волновым воздействием лучей фиолетового спектра цвета с длиной волны 400 нм и дозированием 25 мл. органического субстрата 2%-ного раствора сахарозы раз в сутки. Общая продолжительность очистки составляет 5-7 дней. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Пример 2. Сточные воды очистных сооружений, отобранные на стадии, следующей после обеззараживания ультрафиолетом, разбавляют с водой в соотношении 1:2, общий объем смеси 1 л, при этом рН=6,9. В биологическую смесь вводится штамм микробиологической водоросли Chlorella Vulgaris (относящейся к термофильному штамму одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris Beijer, выделенного из горячего источника, основным признаком данной культуры является ее термофильность и высокая продуктивность), выдержанной в режиме голодания в течение 24 ч. Далее жидкость подвергается мелкопузырчатому аэрированию (диаметр пузырька 1-4 мм, скорость выхода струи 100-200 м/с) и стимулируется волновым воздействием лучей красного цвета с длиной волны 700 нм и дозированием 40 мл. органического субстрата 2%-ного раствора сахарозы раз в сутки. Общая продолжительность очистки составляет 5-7 дней. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Пример 3. Сточные воды очистных сооружений, отобранные на стадии, следующей после обеззараживания ультрафиолетом, разбавляют с водой в соотношении 1:4, общий объем смеси 1 л, при этом рН=7,3. В биологическую смесь вводится штамм микробиологической водоросли Chlorella Vulgaris (относящейся к термофильному штамму одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris Beijer, выделенного из горячего источника, основным признаком данной культуры является ее термофильность и высокая продуктивность), выдержанной в режиме голодания в течение 24 ч. Далее жидкость подвергается мелкопузырчатому аэрированию (диаметр пузырька 1-4 мм, скорость выхода струи 100-200 м/с) и стимулируется волновым воздействием лучей красного цвета с длиной волны 750 нм и дозированием 50 мл. органического субстрата 2%-ного раствора сахарозы раз в сутки. Общая продолжительность очистки составляет 5-7 дней. Полученные результаты представлены в таблице 4.