Спосіб біологічного очищення зливних стічних вод

Реферат: Спосіб біологічної очистки зливних стічних вод, який включає пропускання води крізь басейн, в якому очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, закріпленому до несучого елемента із додатковою плавучістю, причому несучий елемент із закріпленим до нього волокнистим носієм виконують у вигляді плотика з перфорованим дном, який розміщують в аеротенку біологічних очисних споруд для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу на волокнистому носієві протягом 0,5÷1,0 місяця, після чого плотики з іммобілізованими мікроорганізмами на носієві вилучають із аеротенка та розміщують на початку стоку зливних стоків у басейнах очисних споруд, а наступні додаткові плотики розміщують після плотиків із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві у зливних стічних водах уздовж басейну для здійснення протягом 12-16 днів додаткової іммобілізації мікроорганізмів на волокнистому носієві. Після чого у отвори дна занурених у воду плотиків висаджують вищу водну рослинність, а після вегетаційного сезону їх надлишкову рослинну біомасу збирають з водної поверхні плотиків, а потім проводять контроль рослинної біомаси вищих водних рослин на неперевищення від ГДК в них вмісту шкідливих токсичних речовин та використовують нетоксичну рослинну біомасу як корм для сільськогосподарських тварин. UA 99685 U (12) UA 99685 U UA 99685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки води, а саме до біологічного очищення зливних стічних вод і може бути використаний для очищення виробничо-зливних стічних вод. Більшість зворотних вод забруднені тими чи іншими нафтопродуктами, що частково розчинені у воді, а також утворюють на поверхні води плівку плаваючих забруднень. Це обумовлено широким використанням цих речовин, наприклад, в машинобудуванні (виготовлення різних деталей на верстатах з використанням води як охолоджувача, що містить нафтопродукти). Концентрація розчинених нафтопродуктів у зворотних водах може досягати 30 3 мг/дм . Відомий спосіб глибокого доочищення стічних вод (Патент № 54808 України МПК 7 C02F 3/32, 17.03.2003, Бюл. № 3). Спосіб включає подачу стічної води до фільтраційного басейну із водонепроникним дном, покритим термоізоляційним волокнистим матеріалом, добавку до неї бактеріального препарату та фільтрацію її через гравійну засипку і кореневу систему вищих водних рослин. Стічна вода перед подачею у фільтраційний басейн насичується киснем, а гравійна засипка частково замінена на цеолітову, яка складає від 10 до 50 % гравійної. Ознаками спільними з аналогом є: - біологічна очистка стічних вод; - проведення процесу очищення в штучному басейні; - пропускання води, що очищується, крізь кореневу систему вищих водних рослин. Недоліком цього способу є недостатня якість очищення промислових стічних вод від нафтопродуктів. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим технічним результатом є відомий спосіб очищення стічних вод (Патент № 81251 України, МПК (2013.01) C02F 3/00, "Спосіб біологічного очищення стічних вод" 25.06.2013, Бюл. № 12), який прийнятий за прототип. Спосіб включає очищення стічної води іммобілізованими мікроорганізмами на волокнистому носієві спочатку в анаеробних (аноксидних), а потім в аеробних умовах. Подачу стічної води в аеробний біореактор здійснюють нижче рівня відведення з нього очищеної води для відділення розчинених газів із стічних вод, які утворюються в анаеробному біореакторі. Недоліком способу є те, що він не забезпечує очищення промислових стічних вод від нафтопродуктів та важких металів, наприклад, Ni та інших. Ознаками, спільними з прототипом є: - проведення процесу очищення в штучному басейні; - пропускання води, що очищається, крізь волокнистий матеріал, який є штучним; - наявність мікроорганізмів, що розміщені на волокнистому носієві; - наявність аеробних умов при очищенні води. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб біологічного очищення зливових стічних вод, який би дозволив підвищити ефективність очищення води від нафтопродуктів шляхом комбінованого застосування, як штучного волокнистого носія так і природного - у вигляді розвиненої водної кореневої системи вищих водних рослин. Перевагою запропонованого способу від відомого є: - очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів; - вирощування зеленої біомаси вищих водних рослин як цінного корму для сільськогосподарських тварин; - насичення води, що очищується, киснем за допомогою вирощування вищих водних рослин; - утворення естетичного навколишнього середовища на поверхні води очисних споруд шляхом вирощування декоративних вищих водних рослин. Суттєвими ознаками способу є: - проведення процесу очищення зливових стічних вод в штучному басейні; - пропускання води, що очищається, крізь волокнистий матеріал; - наявність мікроорганізмів, що розміщені на волокнистому носієві; - наявність несучого елемента з додатковою плавучістю, до якого закріплений волокнистий носій; - наявність аеробних умов при очищенні води. Відмінними від прототипу ознаками способу, є наявність: - виконання несучого елемента у вигляді плотика із перфорованим дном, до якого закріплений волокнистий носій; - розміщення плотика з носієм протягом 0,5÷1,0 місяця в аеротенку біологічних очисних споруд; - вилучення плотика із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві з аеротенку; - розміщення плотика із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві на початку стоку зливових стоків у басейнах очисних споруд; 1 UA 99685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - розміщення наступних додаткових плотиків після плотиків із іммобілізованими мікроорганізмами на носіях у зливових водах уздовж басейну; - проведення протягом 12÷16 днів додаткової іммобілізації мікроорганізмів на волокнистих носіях додаткових плотиків; - висадження у отвори дна зануреного у воду плотика вищих водних рослин; - збирання надлишкової рослинної біомаси вищих водних рослин з водної поверхні плотиків, зокрема після закінчення вегетаційного сезону; - проведення контролю рослинної біомаси вищих водних рослин на перевищення від ГДК в них вмісту шкідливих токсичних речовин; - використання нетоксичної рослинної біомаси вищих водних рослин як корму для сільськогосподарських тварин; - використання як вищих водних рослин, наприклад, водного гіацинту (Eichornia crassipes (Mart.) Solms) та аїру звичайного (Acorus calamus L.); 2 - висадження вищих водних рослин на водну поверхню плотика площею 0,48÷0,50 м у кількості 3-5 шт.; - кріплення плотиків із волокнистим носієм до бокових стінок, поперечних рейок очисного басейну за допомогою подовжених фалів, на відстані один від іншого за їх периметром з кроком 0,5÷1,0 м; - регулювання довжини фалів при перепадах рівня зливної стічної води за допомогою балансирів, що мають плотики. Суть запропонованого способу біологічної очистки зливних стічних вод полягає у наступному. Очищення зливних стічних вод здійснюють при аеробних умовах у штучних басейнах (каналах) іммобілізованими мікроорганізмами на волокнистому носієві, який закріплений до несучого елемента. Перед очищенням зливових стічних вод від нафтопродуктів, важких металів, наприклад нікелю та інших, виготовляють несучий елемент у вигляді плотика з додатковою плавучістю. Плотик має перфороване дно. Отвори дна плотика виконано певного розміру для розміщення в них вищих водних рослин. До дна плотика кріплять волокнистий носій. Волокнистий носій прикріплюють до плотика таким чином, щоб при розміщенні його у воді волокнистий носій був занурений у водну товщу. Плотик має елементи кріплення у вигляді подовжених фалів та балансирів, які мають можливість змінювати - регулювати їх довжину. Плотики спочатку розміщують в аеротенку діючих біологічних очисних споруд терміном 0,5÷1,0 місяця, де проводиться іммобілізація волокнистого носія - волокна мікроорганізмами активного мулу аеротенка. Плотики із іммобілізованими мікроорганізмами на волокнистому носієві вилучають із аеротенка. Потім плотики транспортують до місця очистки зливових стічних вод та розміщують їх на початку стоку забруднених вод у штучних басейнах очисних споруд. Наступні додаткові плотики розміщують після плотиків, носії яких були іммобілізовані мікроорганізмами в аеротенку. Додаткові плотики розміщують у зливних стічних водах уздовж басейнів (каналів) терміном 12÷16 днів для іммобілізації мікроорганізмами волокнистих носіїв. Плотики з волокнистим носієм кріплять за допомогою подовжених фалів з балансирами до бокових стінок, на відстані один від іншого за їх периметром з кроком (h), 0,5÷1,0 м. h=0,5÷1,0 м. При такому розташуванні у воді плотиків з волокнистим носієм утворюються умови, що забезпечують максимальний масообмін між різними функціональними групами гідробіонтів і водою, забрудненою розчиненими нафтопродуктами, важкими металами. Балансири регулюють довжину подовжених фалів при перепадах рівня води, знаходяться на воді у відносно постійному стані. У отвори дна занурених у воду плотиків висаджують вищу водну рослинність, наприклад, водний гіацинт (ейхорнію) та аїр звичайний у кількості 3÷5 рослин на воднуповерхню плотиків 2 площею 0,48÷0,50 м . Розвинута коренева система вищих водних рослин є природним волокнистим носієм, який за вегетаційний період із квітня по жовтень місяці разом із штучним волокнистим носієм підвищують інтенсивність і ефективність очистки зливових стічних вод від нафтопродуктів та важких металів. Штучний волокнистий носій являє собою відрізки волокон певної довжини, наприклад із поліпропілену, капронового джгута, що прикріплені до бортів та дна плотика. Після вегетаційного періоду надлишкову рослинну біомасу вищих водних рослин водного гіацинту (ейхорнії) збирають з водної поверхні плотиків. Проводять контроль рослинної біомаси на перевищення від ГДК в них вмісту шкідливих токсичних речовин і передають нетоксичну біомасу рослин фермерським господарствам як корм для сільськогосподарських тварин. 2 UA 99685 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований спосіб біологічної очистки стічних вод пояснюється кресленням. На фіг. 1 зображено загальний вид штучного басейну зверху, на фіг. 2 - розріз по А-А (фіг. 1), на фіг. 3 розріз по Б-Б (фіг. 1). На фіг. 4 зображено висаджені вищі водні рослини на плотику на зливових очисних спорудах ЗОС № 54 заводу "Мотор Січ", фіг. 5 зображено біологічне очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів та іонів нікелю шляхом комбінованого застосування як штучного волокнистого носія так і природного волокно подібного носія (кореневої системи) вищих водних рослин. Пристрій складається із басейну 1, який має бокові стінки 2 та поперечні рейки 3. Зливна стічна вода, що підлягає очистці, потрапляє у зону 4 де є початок стоку зливних вод. Несучий елемент 5, волокнистий носій 6, до якого були іммобілізовані мікроорганізми з аеротенку біологічних очисних споруд, розміщують у зоні 4 басейну 1 на початку стоку зливових вод. (Аеротенк на кресленні не показано). Несучий елемент 5 виконано у вигляді плотика із пустотілих труб 7 і має додаткову плавучість. Плотик 5 має перфороване дно 8, отвори 9 якого виконані певного розміру для розміщення в них висаджених рослин 10. Плотик 5 має подовжені фали 11, балансири 12, за допомогою яких кріплять його до бокових стінок 2 та поперечних рейок 3 басейну. Балансири 12 закріплено до пустотілих труб 7 плотика 5. Пустотілі труби 7 плотика 5, дно 8 виконано із пластика, наприклад, із поліпропілену. Волокнистий носій 6 кріплять до труб 7 та перфорованого дна 8 плотика 5. Це дає можливість при розміщенні плотика 5 у воді волокнистому носієві повністю занурюватись у товщу стічної води. Наступні додаткові плотики 13 за конструкцією такі, як плотики 5. Додаткові плотики 13 розміщують після плотиків 5, носії 6 яких іммобілізовані мікроорганізмами з аеротенку. Додаткові плотики 13 розміщують уздовж басейну 1 і протягом 12÷16 днів їх волокнисті носії 14 також іммобілізуються мікроорганізми. 2 У отвори 9 дна 8 плотиків 5 і 13, водна поверхня яких становить 0,48÷0,50 м , висаджують рослини 10, якими є вищі водні рослини, наприклад, водний гіацинт (ейхорнія) та аїр звичайний. За вегетаційний період коренева система (природний волокнистий носій) 15 рослин 10 розвивається і за її рахунок разом із штучним волокнистим носієм 6, які містять біоценоз іммобілізованих мікроорганізмів-деструкторів, розкладають та мінералізують нафтопродукти, поглинають з'єднання важких металів і біогенів, таким чином підвищують інтенсивність та ефективність очищення зливових стічних вод від цих забруднюючих речовин. Після вегетаційного сезону рослинну біомасу водного гіацинту (ейхорнії) 16 збирають з водної поверхні 17 плотиків 5, 13, та проводять її хімічний аналіз на не перевищення від ГДК в рослинній біомасі 16 вмісту шкідливих токсичних речовин. Нетоксичну рослинну біомасу водного гіацинту (ейхорнії) 16 передають фермерським господарствам як корм для сільськогосподарських тварин. Запропонований спосіб біологічного очищення зливових стічних вод, у порівнянні з відомими базовими способами, дозволяє підвищити якість та ефективність очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів, важких металів шляхом комбінованого застосування як штучного волокнистого носія так і природного волокноподібного носія - а саме розвинутої кореневої системи вищих водних рослин, наприклад, водного гіацинту (ейхорнії) та аїру звичайного. Розміщення за запропонованим способом біологічної очистки зливових стічних вод плотиків, які містять волокнистий та волокноподібний носії, дозволяє максимально розмістити іммобілізовані мікроорганізми-деструктори в місці найбільшого концентрування плаваючих нафтопродуктів. Це дає можливість досягти практично повного розкладу нафтопродуктів, що розміщені на поверхні води, та деструкції розчинених вуглеводнів бактеріями. Природний волокноподібний носій вищих водних рослин разом із штучним волокнистим носієм містять біоценози іммобілізованих мікроорганізмів-деструкторів та інших водних безхребетних організмів, які і забезпечують якісне ефективне очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів, важких металів та інших забруднень. Первинну іммобілізацію мікроорганізмів активного мулу на волокнистий носій плотиків проводять в аеротенку біологічних очисних споруд, наприклад, підприємства "Водоканал" м. Запоріжжя. Ефективність очищення зливових стічних вод перевіряли на реальних очисних спорудах машинобудівного заводу "Мотор Січ" м. Запоріжжя, а саме на зливових очисних спорудах ЗОС № 54. Плотики з волокнистим носієм та вищі водні рослини, які розміщували на реальних очисних спорудах заводу "Мотор Січ" представлені на рисунках 1-2. Через випуск ЗОС № 54 здійснюється в середньому скидання виробничо-зливних вод в 3 обсязі 54,838±1,228 тис. м /добу. Температура стічних виробничо-зливних вод, що потрапляли 3 UA 99685 U 5 10 15 20 25 30 35 для очищення за період дослідження (червень-жовтень 2014 року) коливалась від 18,5 до 30,5 °C. Виробничо-зливові стічні води з рН (7,2-8,5), що поступають до зливних очисних споруд ЗОС 3 № 54, містять наступні основні забруднюючі речовини в середніх концентраціях, мг/дм : нафтопродукти 0,759±0,255 та нікель 0,0238±0,0069. Після очищення зливних стічних вод за запропонованим способом на зливних очисних спорудах ЗОС № 54 заводу "Мотор Січ" вміст нафтопродуктів в очищеній воді зменшувався 3 3 (середні показники) з 0,759±0,255 мг/дм до 0,456±0,093 мг/дм . Ефективність очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів (за середніми показниками) була на рівні 40 %. Концентрація нікелю в очищеній воді також зменшувалась після використання цього способу біологічного очищення зливових стічних вод. Вміст нікелю в очищеній воді зменшувався 3 3 (середні показники) з 0,0238±0,0069 мг/дм до 0,0159±0,0032 мг/дм . Ефективність очищення зливових стічних вод від іонів нікелю (за середніми показниками) був на рівні 33,5 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб біологічної очистки зливних стічних вод, який включає пропускання води крізь басейн, в якому очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, закріпленому до несучого елемента із додатковою плавучістю, який відрізняється тим, що несучий елемент із закріпленим до нього волокнистим носієм виконують у вигляді плотика з перфорованим дном, який розміщують в аеротенку біологічних очисних споруд для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу на волокнистому носієві протягом 0,5÷1,0 місяця, після чого плотики з іммобілізованими мікроорганізмами на носієві вилучають із аеротенка та розміщують на початку стоку зливних стоків у басейнах очисних споруд, а наступні додаткові плотики розміщують після плотиків із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві у зливних стічних водах уздовж басейна для здійснення протягом 12-16 днів додаткової іммобілізації мікроорганізмів на волокнистому носієві, після чого у отвори дна занурених у воду плотиків висаджують вищу водну рослинність, а після вегетаційного сезону їх надлишкову рослинну біомасу збирають з водної поверхні плотиків, а потім проводять контроль рослинної біомаси вищих водних рослин на неперевищення від ГДК в них вмісту шкідливих токсичних речовин та використовують нетоксичну рослинну біомасу як корм для сільськогосподарських тварин. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як вищу водну рослинності використовують, наприклад, водний гіацинт (Eichornia crassipes (Mart.) Solms) та аїр звичайний (Acorus calamus 2 L.), які висаджують у кількості 3-5 рослин на водну поверхню плотиків, площею 0,48÷0,50 м 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що плотики з волокнистим носієм кріплять за допомогою подовжених фалів з балансирами, що регулюють їх довжину при перепадах рівня стічної води, до бокових стінок, поперечних рейок очисного басейну на відстані один від іншого за їх периметром з кроком 0,5÷1,0 м. 4 UA 99685 U 5 UA 99685 U 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 6