Спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту

Реферат: Спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту включає очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носіях бактерій спочатку в двох паралельних аеробному та анаеробному біореакторах з наступним їх змішуванням та очищенням в anammox-біореакторі. Як носій бактерій в anammox-біореакторі використовують клиноптилоліт. UA 101665 U (12) UA 101665 U UA 101665 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту і може бути використана в очищенні побутових, промислових та сільськогосподарських стічних вод. Відомий спосіб біологічного очищення стічних вод [Патент на корисну модель України № 81251 "Спосіб біологічного очищення стічних вод", Гвоздяк П.І., Кузьмінський Є.В., Саблій Л.А., Жукова B.C., МПК C02F3/00, бюл. № 12, 2013 p.], який включає очищення стічної води іммобілізованими на волокнистому носії мікроорганізмами поступово в анаеробних, аноксидних та аеробних умовах. При цьому подачу стічної води у аеробний біореактор здійснюють нижче рівня відведення з нього очищеної води. Проте цей спосіб недостатньо повно очищує стічну воду від амонійного азоту, який у великій кількості надходить на міські очисні станції із побутовими стоками. Відомий спосіб очищення стічних вод [США № 2005/0087489A1], що включає процес двостадійного фільтраційного очищення. Згідно з цим патентом, вода, що містить амонійний азот, проходить спочатку нітрифікаційний заглибний фільтр (біореактор) з іммобілізованими на носіях (пористих або непористих кульках, що рухаються у біореакторі) нітрифікуючими мікроорганізмами, а потім через другий біореактор - anammox-фільтр, населений вже іншими anammox-бактеріями роду Planctomycetales, іммобілізованими на таких же кульках, що рухаються у другому фільтрі. Перший фільтр функціонує в аеробних умовах із малим часом перебування води в ньому, що дає можливість нітрифікуючим бактеріям окислити амоній до нітриту, а в другому фільтрі, в анаеробних умовах, відбувається anammox-процес наступного окислення залишкового амонію нітритами. Проте у випадку використання такого плаваючого носія не наростає велика кількість біомаси бактерій, оскільки вони зриваються в процесі тертя кульок між собою, що є причиною недостатнього очищення стічних вод. Відомий спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту [Патент на корисну модель України № 33353 "Спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту", Гвоздяк П.І., Безкровна М.В., Михайловська М.В., МПК C02F3/30, бюл. № 12, 2008 p.], що включає очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носії бактерій спочатку в двох паралельних аеробному та анаеробному біореакторах з наступним їх змішуванням та очищенням в anammox-біореакторі. Двостадійне біологічне очищення стічних вод проходить із залученням нітрифікуючих та anammox-бактерій, які іммобілізуються на синтетичних насадках (волокнистих носіях типу "ВІЯ"). На першій стадії очищення стічні води розподіляються на 2 потоки у заданому співвідношенні за об'ємом, один із цих потоків подають в аеробний біореактор, де він обробляється нітрифікуючими бактеріями, а другий потік - в анаеробний біореактор, де відбувається обробка гетеротрофними анаеробними бактеріями. В подальшому ці потоки об'єднуються в anammox-біореакторі, де відбувається друга стадія очищення. Anammox-процес реалізується в анаеробних умовах і дозволяє забезпечити значну економію енергії внаслідок відсутності аерації. Проте спосіб біологічного очищення з використанням синтетичного волокнистого носія типу "ВІЯ" не забезпечує сприятливих умов для росту біомаси в процесі очищення стічних вод із різним початковим вмістом амонійного азоту, оскільки у волокнистих носіїв відсутня адсорбційна буферна ємність, що не дозволяє забезпечувати регулювання вмісту амонійного азоту у випадку зміни його початкової концентрації, отже, рівень очищення стічних вод в такому випадку низький. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту, в якому використання нового носія для іммобілізації anammoxбактерій забезпечило б високий рівень очищення стічних вод від амонійного азоту, при його різних початкових концентраціях. Поставлена задача вирішується тим, що у способі біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту, що включає очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носії бактерій спочатку в двох паралельних аеробному та анаеробному біореакторах з наступним їх змішуванням та очищенням в anammox-біореакторі, згідно з корисною моделлю, як носій бактерій в anammox-біореакторі використовують клиноптилоліт. Очищення від амонійного азоту здійснюють у реакторі з anammox-бактеріями, що іммобілізуються на клиноптилоліті. Це дозволяє ефективно очищувати стічну воду від амонійного азоту за рахунок використання клиноптилоліту, як носія, оскільки він може бути адсорбентом. Це, в свою чергу, сприяє регулюванню приросту біомаси, за рахунок адсорбування поверхнею клиноптилоліту іонів амонію у випадку їх надмірної кількості та віддача адсорбованих іонів за недостатньої їх кількості у стічній воді, для забезпечення нормальної життєдіяльності та росту anammox 1 UA 101665 U 5 10 15 20 25 бактерій. Також зменшується вартість очищення за рахунок доступності та незначної вартості природного носія. Спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту здійснюють так. Очищення стічних вод від амонійного азоту включає очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носіях бактерій. Спочатку очищення проходить в двох паралельних аеробному та анаеробному біореакторах. Далі проходить їх змішуванням та очищенням в anammox-біореакторі, де, як носій бактерій використовують клиноптилоліт. Приклад конкретного виконання. Як носій для anammox-бактерій (виду Brocadia, Kuenenia, Scalindua) використовували цеоліт (клиноптилоліт) Сокирницького родовища (Хустський район, Закарпатська область). Хімічний склад клиноптилоліту у % значенні наступний: SiO2-70,21; Аl2О3-12,27; Fe2O3-1,2; ТіО2-0,14; МnО - 0,073; Р2О5-0,033; K2О - 3,05; SO3-0,10; CaO+MgO-10,604. Фізико-хімічні властивості 3 2 клиноптилоліту: пористість - 44 %; щільність - 2,370 кг/м ; питома поверхня - 50-65 м /г; термічна стійкість - до 700 °C; катіонообмінна ємність -1,5 мг екв./г; вологість - до 7 %; стійкість до дії лугів - 7-13 рН; стійкість до дії кислот - 0-7 рН; можливість стирання - до 4 %. Очищення проводили у реакторі, в який подавали стічну воду з наступним вмістом речовин: Na2HPO4-59 мг/л; NaNO2100 мг/л; NH4Cl-70 мг/л; NaHCO3-714 мг/л; KСl-373 мг/л; 1 мл/л розчину мікроелементів з наступним вмістом речовин в г/л: трилон Б - 19,1, ZnSO4•7H2O-0,43, СоСl2•6Н2О - 0,24, МnСl2•4Н2О - 0,99, CuSO4•5H2O-0,25, NaMoO4•2H2O-0,22, NiNO3•6H2O-0,18, Na2SeO3•10H2O0,098, H3BO4-0,014, що відповідає складу стічних вод після змішування двох потоків - з аеробного та анаеробного біореакторів. Температура процесу була в межах 27-32 °C, рН середовища підтримували в межах 7,5-8,0. Проби відбирали з періодичністю 3 рази на тиждень на вході та на виході з експериментальної установки та аналізували на вміст іонів амонію [КНД 211.1.4.030-95 Методика фотометричного визначення амоній іонів з реактивом Неслера в стічних водах] (див. таблицю). Таблиця Результати очищення від амонійного азоту День I 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Концентрація амонійного азоту*, мг/л На вході в стадію На виході із стадії II III 63,8 5,1 66,8 7,1 61,2 5,7 75,2 8,4 71,9 6,9 76,4 4,4 79,6 4,0 76,8 5,6 64,2 3,6 67,1 3,0 63,7 3,3 62,9 3,2 65,4 2,2 78,2 2,2 63,8 3,4 66,6 6,5 65,3 3,0 76,8 5,6 60,2 3,6 * - концентрація амонійного азоту за азотом (NH4-N). 30 Після anammox-біореактора стічна вода подавалась на доочищення у вторинні відстійники, які працюють в режимі звичайних очисних споруд. Після очищення значення амонію відповідало ГДК (2,0 та 0,5 мг/л у воді господарсько-питного водопостачання і рибогосподарського призначення відповідно), що дозволяло скидати її у навколишнє середовище. 2 UA 101665 U Як видно із отриманих результатів в таблиці, очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на клиноптилоліті anammox-бактерій є високоефективним методом вилучення амонійного азоту і не потребує великої кількості енергії та економічних затрат, а отже, може застосовуватись для ефективного очищення стічних вод від амонійного азоту. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб біологічного очищення стічних вод від амонійного азоту, що включає очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носіях бактерій спочатку в двох паралельних аеробному та анаеробному біореакторах з наступним їх змішуванням та очищенням в anammox-біореакторі, який відрізняється тим, що як носій бактерій в anammox-біореакторі використовують клиноптилоліт. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3