Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДООЧИСТКИ СБРОСНЫХ СТОЧНЫХ ВОД В ОТКРЫТЫХ РУСЛАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИКРЕПЛЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод и может быть использовано в водоподготовке в коммунальном хозяйстве, гидроэнергетике и при доведении качества очищенных сточных вод нефтепромыслов и нефтепереработки перед выпуском в поверхностные водоемы.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и количества удаляемых из открытых русел накоплений нерастворимых веществ, поддержание стабильности доочистки сбросных вод в различные сезоны года.

Известно использование водной растительности для удерживания микроорганизмов и свободноперемещающихся гидробионтов, обеспечивающих улучшение качества сбросных и природных вод в открытых руслах рек и каналов (1).

Недостатками такого приема улучшение качества воды в реке являются: низкая стабильность процесса очистки (высокая степень улучшения качества воды наблюдается только в летние месяцы), водные растения, отмирая, дают большой объем нерастворимых веществ, источник дополнительных загрязнений, удаление избыточной биомассы растений достаточно трудоемко и возможно в теплый период года.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ, предложенный Л.И.Глобой и П.И.Гвоздяком с сотрудниками и реализованный в экспериментальном порядке на Днепре и его притоках (2). В открытое русло были помещены “вии” из структурированного волокна, зафиксированные в потоке с помощью свай и канатов. Способ оказал быструю помощь водотокам г. Харькова в самоочищении при аварии на канализационной насосной станции.

На “виях” работали не только гидробионты биоконвеера, но и водоросли и даже растение аир, что существенно улучшало качество воды в открытом русле водотока.

К сожалению, способ не позволяет стабильно, длительное время эксплуатировать приспособления, помещенные в водоток, так как их искусственная регенерация невозможна, а естественная (от жизнедеятельности рыб, ракообразных и т.д.) нестабильна. Заросшие и заиленные до предела “вии” просто удаляются из водотока как источник гниения, ухудшающий качество воды.

Поставленная цель решается тем, что в способе биологической доочистки сбросных вод в открытых руслах с использованием прикрепленных микроорганизмов предусмотрены следующие существенные отличия:

- используется для удерживания микроорганизмов волокнистая насадка в виде жестко натянутых в металлических или пластмассовых контейнерах волокнистых ершей, приспособленных к выемке из открытого русла на регенерацию, удаление избыточной биомассы гидробионтов, накопленных отложений и зацепившихся водорослей;

- регенерацию ершей осуществляют в чанах с водой с помощью сжатого воздуха непосредственно на берегу водотока и без высыхания немедленно возвращают на прежнее место, в водоток;

- загрязненная при регенерации ершей вода в чанах освобождается от примесей путем циркуляции ее после смешивания с флокулянтом через фильтр-пресс, что исключает загрязнение окружающей среды;

- контейнеры с ершами размещают в открытом русле в виде поперечных потоков завес, размещаемых в русле с шагом, обеспечивающим восстановление за счет реаэрации из атмосферы содержание кислорода в воде водотока.

Анализ известных технических решений, относящихся к способам глубокой очистки воды открытых русел, показал, что технических решений, содержащих ту же совокупность существенных признаков, что и заявляемый способ, не обнаружено. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию “новизна”.

Анализ выявленных отличительных от прототипа существенных признаков показал, что такие и сходные с ними признаки в известных технических решениях с проявлениями тех же свойств не обнаружено, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию “существенные отличия”.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить стабильный результат глубокой доочистки воды в различные сезоны года, снизить трудоемкость удаления из русла накопленных отложений, биомассы растений и гидробионтов, не провоцирует роста высших водных растений, заиливающих водоток.

Способ поясняется технологической схемой организации биологической доочистки воды водотока и регенерации волокнистых ершей с выделением отложений в виде пастообразного спуска (см. чертеж).

Схема включает: открытое русло 1 водотока, по которому движется поток 2 загрязненных вод. В поток 2 по руслу 1 помещены, с некоторым шагом, завесы из контейнеров 3 с натянутыми внутри жестко волокнистыми ершами. На берегу русла 1 водотока находится автомобиль 4 с навесной кран-балкой 5, имеющей захваты для выемки контейнера 3 из русла 1 и опускание ее в чан 6 с водой. Автомобиль имеет инвентарный компрессор для подкачки шин, с помощью которого в чане 6 можно осуществить барботаж воды. Из чана 6 загрязненная вода может быть подана погружным насосом на смешение с флокулянтом и далее в фильтр-пресс 7, из фильтр-пресса 7 осветленная вода возвращается в чан 6, а обезвоженный осадок складируется в прицеп 8.

Предложенная схема работает следующим образом.

Поток 2 загрязненной воды, движущийся по открытому руслу 1, насыщен кислородом до предела растворимости при температуре воды, устанавливающейся в конкретном сечении потока 1, так в потоке 2 содержится очень небольшое количество микроорганизмов. Их концентрирование возможно, если поток 2 в русле 1 перегородить водопроницаемой завесой из контейнеров 3, заполненных волокнистой насадкой из ершей, жестко натянутых внутри каркаса контейнера 3. Гидрофобные полимерные волокна ершей очень быстро обрастают биоценозом микроорганизмов, использующих для своего роста загрязняющие воду примеси органического и минерального характера. Постепенно в ершах начинают развиваться и другие гидробионты, в том числе хищные, питающиеся бактериями и простейшими. По мере развития биоценозов растворенный кислород из потока 2 за время прохождения через завесу из контейнеров 3 поглощается и для его пополнения в воде необходимо время и некоторый разрыв между завесами. Этот шаг завес зависит от температуры воды, толщины слоя воды в потоке 2 и скорости движения воды. По длине русла 1 в завесах из контейнеров 3 биоценозы гидробионтов размещаются в них по мере увеличения прозрачности воды. Все больше начинают проявляться водоросли и даже водные растения. В ершах, как в фильтре, задерживается и листва с деревьев, и другие плавающие примеси.

Постепенно ерши в контейнерах 3 заиляются и нуждаются в регенерации, отмывке от накопленных отложений.

К руслу 1 подъезжает специализированный автомобиль 4, обеспеченный выдвижной кран-балкой 5 с захватами для контейнеров 3.

Вынув из русла 1 заиленный контейнер 3 кран-балка 5 помещает его в чан 6 с водой в кузове автомобиля 4. С помощью инвентарного компрессора автомобиля в чане 6 выполняется барботаж воды, обеспечивающий отмывание ершей от отложений.

Вода в чане 6 загрязняется, поэтому включается погружной насос, прокачивающий загрязненную воду через смеситель с флокулянтом и фильтр-пресс 7.

В фильтр-прессе 7 осадок задерживается на фильтровальной ленте и после срезания перемещается в прицеп 8, а осветленная вода возвращается в чан 6.

Автомобиль 4 обслуживает контейнера 3 в завесах выборочно, не менее 4 раз в году, по мере их обрастания отложениями.

Стабильность процесса доочистки воды обеспечивается поддержанием в контейнерах 3 завес стабильного жизнеспособного биоценоза, приспособленного к утилизации загрязнений конкретного потока воды в различные сезоны года, при различной температуре и загрязненности потока воды.

При использовании предлагаемого способа практически исключается ручной труд и контакт человека с водой и отложениями. Обслуживает автомобиль два человека: водитель и оператор, он же строповщик.

Поскольку в процессе отчистки воды практически не задействуется высшая водная растительность, то количество отложений, выделяемых на завесах и удаляемых из русла, минимальное. Работу по очистке воды осуществляют в основном гидробионты, растущие исключительно за счет зазрязнений воды в отличие от растений, использующих для своего роста углекислоту и азот воздуха.

Источники информации:

1. Турянская Н.И. Экология регулирования гидравлических и биологических фактов малых естественных и искусственных водотоков юга России. Автореферат кандид. десертации. Ростов-на-Дону, 1999 г., стр.3-24.

2. Глоба Л.И. и др. Опытно-промышленные испытания биотехнологии очистки речной воды. Химия и технология воды. 1992, т. 14, №1, стр.68-73.