Біофільтр з іммобілізованими бактеріями-деструкторами для очистки води

Біофільтр з іммобілізованими бактеріямидеструкторами для очистки води, що містить розп 3 - розприскуючого пристрою; - трубопроводу; - підтримуючого шару; - утримуючої решітки; - бактерій. Недоліком найближчого аналога є те, що біофільтр не має індикаторів забруднення, тому регенерацію біофільтра проводять регламентовано за технологією очистки води, що не дозволяє враховувати наявність залпових скидів, які призводять до інтенсивного і непередбаченого забруднення фільтра токсичними речовинами (важкими металами тощо). Регламентована регенерація фільтра може призводити до накопичення надлишкової біомаси біоплівки біопоглинача та фільтруючого завантаження при їх забрудненні іонами важких металів. Фільтр не забезпечує оптимального часу контакту волокнистого субстрату біопоглинача з водою, тому що має однакові діаметри секцій корпусу. Тому цей фільтр не дозволяє ефективно очищати промислові та побутові стічні води. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити біофільтр з іммобілізованими мікроорганізмами для очистки води, який шляхом використання волокнистого полімерного носія зі штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями-деструкторами та зміни ними своєї пігментації після досягнення критичної концентрації забруднювачів сигналізують про необхідність регенерації фільтра; збільшення часу контакту забрудненої води із волокнистим носієм за рахунок конструктивного збільшення діаметра секції біопоглинача порівняно з діаметром секції фільтруючого завантаження в 1,5 рази, що посилює адсорбційну здатність біоплівки біопоглинача, дозволяє забезпечити оптимальні умови регенерації фільтра та підвищити якість очистки води. Суттєвими ознаками корисної моделі є наявність: - корпусу, який має секції; - біопоглинача із волокнистого полімерного носія зі штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями-деструкторами, які є біоіндикаторами, причому діаметр секції біопоглинача, в 1,5 рази більше діаметра секції фільтруючого завантаження; - фільтруючого завантаження; - розприскуючого пристрою; - трубопроводу; - підтримуючого шару; - утримуючої решітки; - заглушки. Відмінними від найближчого аналогу ознаками корисної моделі є використання: - пігментсинтезуючих бактерій-деструкторів, що штучно іммобілізовані на волокнистому полімерному носії біопоглинача, які є індикаторами забруднення біофільтра; - заглушки; - а корпус біофільтра виконаний секційним, причому діаметр секції біопоглинача в 1,5 рази більше діаметра секції фільтруючого завантаження. На Фіг. зображена схема біофільтра. 56852 4 Біофільтр має: розприскуючий пристрій 1, утримуючу решітку 2, біопоглинач 3 у вигляді волокнистого носія з іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями-деструкторами, корпус 4, який має секції, заглушку 5, фільтруюче завантаження 6, підтримуючий шар 7, трубопровід 8. Біофільтр для очистки води з іммобілізованими бактеріями-деструкторами працює таким чином. Вода зверху через розприскуючий пристрій 1 потрапляє до біопоглинача 3. У цей проміжок часу відбувається її аерація киснем повітря, збагачена ним вода рухається вздовж біопоглинача 3. Як біопоглинач 3 використовують волокнистий полімерний носій зі штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями-деструкторами, які мають певне забарвлення і повністю не знебарвлюються до досягнення критичної маси токсичних речовин, наприклад іонів важких металів. Біопоглинач за рахунок розвинутої поверхні полімерного носія із штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями-деструкторами вилучає значну кількість колоїдних, завислих та органічних речовин. Потім під дією сил тяжіння стічна вода проходить через фільтруюче завантаження 6, яке знизу утримується за допомогою підтримуючого шару 7. Очищення та освітлення води у фільтруючому завантажені 6 відбувається внаслідок механічного затримування зависі, а також адгезії забруднювачів води у завантаження 6. Профільтрована вода збирається в нижній частині біофільтра і по трубопроводу 8 відводиться до споживача. Регенерація біофільтра відбувається таким чином. У міру накопичення іонів важких металів на полімерному носії синтез пігменту бактерійдеструкторів пригнічується і колір біоплівки біопоглинача знебарвлюється. Після того, як пігментсинтезуючі іммобілізовані бактерії-деструктори на волокнистому носії змінили свою пігментацію, з певного кольору на безбарвний, необхідно проводити регенерацію біофільтра. Для чого спочатку закривають подачу води, що очищають, до біофільтра та одночасно перекривають потрапляння води до фільтруючого завантаження 6 за допомогою заглушки 5. Потім потоком води промивають волокнистий носій біопоглинача 3, для того щоб звільнити його від відпрацьованих біоценозів біоплівки та інших домішок, воду зливають по трубопроводу 8 до резервуара, який на кресленні не зображений. Після чого закривають трубопровід 8 і промивають фільтруюче завантаження 6, зворотним потоком води. Воду, що очищає фільтруюче завантаження 6 від зависі та забруднюючих речовин, зливають у резервуар, який на кресленні не зображений. Після промивки і зменшення адсорбованих на біоплівці іонів важких металів, синтез пігменту в пігментсинтезуючих бактеріях відновлюється за деякий проміжок часу і носій знову отримує певне забарвлення. Якщо відбувається «залповий скид» забруднень (іонів важких металів), то знебарвлення біоплівки біопоглинача відбувається швидше і бактерії - біоіндикатори можуть зовсім не віднови 5 тись на полімерному носії. У цьому випадку волокнистий носій біопоглинача 3 необхідно знову штучно іммобілізувати пігментсинтезуючими бактеріями. Після регенерації біофільтра відкривають заглушку 5, закривають крани чистої води, відкривають трубопровід 8 і відновлюють подачу води, що очищають, до біофільтру через розприскуючий пристрій 1. Приклад конкретного виконання. У секцію біопоглинача біофільтра встановлювали касети, які складалися з металевих рамок, що розміщували на відстані 10 см одна від одної на всю довжину секції. На рамки щільно один за одним були натягнені полімерні носії «ВІЯ» зі штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями. Іммобілізацію пігментсинтезуючих бактерійдеструкторів, які є біоіндикаторами, наприклад Serratia marcescens, Alcaligenes paradocsus або P. fluorescens здійснювали таким чином: на полімерний волокнистий носій «ВІЯ» рівномірно наносили суспензію біоіндикаторних бактерій у кількості 10 мл бактеріальної суспензії зі щільністю 1012 кл/мл на кожні 10 л об'єму секції біопоглинача біофільтра. Потім здійснювали 24 годинну аерацію (повітрям) усього об'єму секції біопоглинача. Через 24 години полімерний матеріал біопоглинача мав відповідний до культури колір пігменту бактерійдеструкторів. Культура бактерій - біоіндикаторів Serratia marcescens мала червоне забарвлення, P. fluorescens мала синьо-зелене забарвлення, Alcaligenes paradocsus мала лимонно-жовте забарвлення. 56852 6 Коли на поверхні «ВІЇ» утворювалася суцільна плівка відповідного забарвлення, це вказувало на те, що на поверхні волокнистого носія біопоглинача закріпилася достатня кількість бактерійдеструкторів, а саме утворилася суцільна біоплівка певного кольору із клітин пігментсинтезуючих бактерій, що свідчить про готовність біопоглинача до роботи. Діаметр секції біопоглинача був в 1,5 рази більше діаметра фільтруючого завантаження, що дозволило збільшити час контакту «ВІЇ» з водою і тим самим зменшити забруднення води, що потрапляла до фільтруючого завантаження, що призвело до покращення якості очищення води від завислих речовин та іонів важких металів порівняно з прототипом. Швидкість пропускання води через запропонований біофільтр регулювали відповідно до гідрохімічних показників очищуваної води. Використання біофільтра з іммобілізованими бактеріями-деструкторами для очистки води, що містить полімерний носій зі штучно іммобілізованими пігментсинтезуючими бактеріями, дає можливість швидко виявляти наявність «залпового скиду» за той проміжок часу, коли не проводиться гідрохімічний контроль якості води, що надходить на очистку. Таким чином, запропонований біофільтр виконує функцію очищення води від завислих речовин, іонів важких металів та одночасно сигналізує про досягнення критичних концентрацій важких металів адсорбованих біоплівкою біопоглинача, що дає можливість своєчасно проводити регенерацію біофільтра і підвищити ефективність та якість очистки води. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 56852 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601