Спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів

Номер патенту: 109098

Опубліковано: 10.08.2016

Автори: Домбровський Костянтин Олегович, Гвоздяк Петро Ілліч

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів, що включає використання ємності, в якій очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, кореневій системі вищих водних рослин (ейхорнії прекрасної), закріплених до несучого елемента із додатковою плавучістю у вигляді плотика з перфорованим дном, розміщеним у ємності, який відрізняється тим, що плотик виконують у вигляді об'ємної пустотілої конструкції, у формі прямокутного паралелепіпеда, верхні ребра якого розміщують вище рівня води, а нижні - занурюють у товщу води, під водними рослинами, волокнистим носієм, розміщують сітчастий піддон з повільно-розчинними елементами у вигляді глиняних колобків, об'ємом 33-65 м3 на 1 м2, які містять поживні речовини для живлення мікроорганізмів, вищих водних рослин, а по периметру стінок ємності, на відстані від плотика, розміщують труби з соплами та клапанами, які з'єднують із джерелом подачі стислого повітря.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що поживні речовини для іммобілізованих мікроорганізмів, водних рослин, які входять в основу глини колобків, складаються у співвідношенні компонентів, мас., %:

глина

45-55

наносубстрат біомаси рослин

20-35

активовані ефективні мікроорганізми (ЕМ - А)

0,2-0,3

вода

решта.

3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що у як біологічну масу наносубстрату органічного живлення іммобілізованих мікроорганізмів мікроелементами використовують наступні рослини: столовий буряк (гичка) Beta vulgaris, люпин вузьколистий (Lupinus angustifolius), кульбабу звичайну (коріння) Taraxacum officinale, щирицю звичайну (Amaranthus retroflexus), кропиву дводомну (Urtica dioica), у співвідношенні 1÷1÷1÷1÷0,5.

Текст

Реферат: Спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів включає використання ємності, в якій очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, кореневій системі вищих водних рослин (ейхорнії прекрасної), закріплених до несучого елемента із додатковою плавучістю у вигляді плотика з перфорованим дном, розміщеним у ємності. Плотик виконують у вигляді об'ємної пустотілої конструкції, у формі прямокутного паралелепіпеда, верхні ребра якого розміщують вище рівня води, а нижні занурюють у товщу води. Під водними рослинами, волокнистим носієм, розміщують сітчастий піддон з повільно-розчинними елементами у вигляді глиняних колобків, які містять поживні речовини для живлення мікроорганізмів, вищих водних рослин, а по периметру стінок ємності, на відстані від плотика, розміщують труби з соплами та клапанами, які з'єднують із джерелом подачі стислого повітря. UA 109098 U (12) UA 109098 U UA 109098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів обробки води, а саме до біологічного очищення стічних вод, і може бути використана для очищення промислово-побутових зливових стічних вод, переважно гальванічного виробництва. Більшість промислових стічних вод забруднені тими чи іншими нафтопродуктами, які можуть перебувати у різних міграційних формах: розчинені, емульговані, сорбовані та у вигляді плівки. Це обумовлено широким використанням цих речовин, наприклад в машинобудуванні (виготовлення різних деталей на верстатах з використанням мастильно-охолоджуючих рідин, що містять нафтопродукти). Концентрація розчинених нафтопродуктів у стічній воді 3 гальванічного виробництва досягає 30 мг/дм . У стічних водах гальванічного виробництва недостатня кількість органічних речовин, які необхідні для живлення іммобілізованих мікроорганізмів та гідробіонтів, що впливає на ефективність очищення зливових стічних вод від нафтопродуктів. Відомий спосіб біологічного очищення стічних вод (Патент № 81251 України, МПК (2013.01) C02F 3/00, "Спосіб біологічного очищення стічних вод" 25.06.2013, Бюл. № 12). 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. Недоліком способу є те, що він не забезпечує очищення промислових стічних вод від нафтопродуктів. Відомий спосіб направлений на відділення розчинених газів із стічних вод, а не для очищення забруднених вод від нафтопродуктів, які потрапляють у промислово-побутові стічні води. Ознаками, спільними з аналогом, є: - використання ємності-басейна; - волокнистий носій, який є штучним; - мікроорганізми, що розміщені на волокнистому носієві; - аеробні умови. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим технічним результатом є відомий спосіб біологічного очищення зливових стічних вод (Патент № 99685 України, МПК (2015.01): C02F 3/00 (2006.01), C02F 3/02 (2006.01), C02F 3/10, "Спосіб біологічного очищення зливних стічних вод" 25.03.2015, Бюл. № 6), який прийнятий як найближчий аналог. Спосіб включає використання ємності, в якій очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носії, що прикріплений до несучого носія у вигляді плотика з додатковою плавучістю, який має перфороване дно. Плотик розміщують в аеротенку очисних споруд для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу на волокнистий носій у продовж 0,5÷1,0 місяця. Після цього плотики з іммобілізованими мікроорганізмами на носієві вилучають із аеротенка та розміщують на початку стоку промислово-побутових стоків у ємностях очисних споруд гальванічного виробництва, а послідуючі додаткові плотики розміщують після плотиків із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві у зливових стічних водах уздовж ємності для здійснення упродовж 12-16 днів додаткової іммобілізації мікроорганізмів на волокнистий носій. Після цього у отвори перфорованого дна занурених у воду плотиків висаджують вищу водну рослинність, наприклад ейхорнію прекрасну, у кількості 3-5 рослин на водну поверхню плотиків, 2 площею 0,48÷0,50 м . Після вегетаційного періоду надлишкову рослинну біомасу вищих водних рослин водного гіацинту (ейхорнії прекрасної) збирають з водної поверхні плотиків, а потім 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. Плотики кріплять у ємності за допомогою подовжених фалів з балансирами до бокових стінок, на відстані один від одного за їх периметром з кроком (h), 0,5÷1,0 м. Недоліком способу є те, що він не забезпечує ефективне очищення промислових стічних вод від нафтопродуктів. Очищення промислових стічних вод здійснюється безпосередньо біля плотика з волокнистим носієм, а нафтова плівка, що розташована на поверхні води біля стінок ємності, дуже повільно потрапляє у зону розміщення плотика. Крім цього, стічні води гальванічного виробництва збіднені органічними речовинами, якими живляться мікроорганізми та гідробіонти, що також впливає на процес окиснення нафтопродуктів - тобто на ефективне очищення стічної води. Ознаками, спільними з найближчим аналогом, є: - використання ємності-басейна; - аеробні умови; - волокнистий носій, який є штучним; 1 UA 109098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - мікроорганізми, що розміщені на волокнистому носієві; - вища водна рослина (ейхорнія прекрасна); - плотик - несучий елемент із додатковою плавучістю; - перфороване дно, що закріплене до плотика. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб біологічного очищення стічних вод, який би дозволив підвищити ефективність очищення промислово-побутових вод від нафтопродуктів шляхом комбінованого застосування елементів окиснення забруднюючих речовин стічних вод з використанням нано та ЕМ технологій (активованих мікроорганізмів ЕМА). Перевагою запропонованого способу від відомого є: - концентрація поверхневих нафтопродуктів (плівки) біля несучого елемента з волокнистим носієм, вищих водних рослин; - підвищення живлення мікроорганізмів волокнистого носія, вищих водних рослин, органічними мікроелементами із використанням нано та ЕМ технологій (ЕМ-А - Effective microorganisms). Суттєвими ознаками способу є: - використання ємності із стічною водою, що очищується; - аеробні умови; - волокнистий носій; - мікроорганізми, що розміщені на волокнистому носієві; - вища водна рослина (ейхорнія прекрасна); - несучий елемент із додатковою плавучістю у вигляді плотика, до якого закріплений волокнистий носій, вищі водні рослини; - перфороване дно, що закріплено до плотика; - виконання плотика у вигляді об'ємної пустотілої конструкції у формі паралелепіпеда, верхні ребра якого розміщують вище рівня води, а нижні занурені у товщу води; - розміщення сітчастого піддону з повільно-розчинними елементами під волокнистим носієм, вищими водними рослинами; 3 - виконання повільно-розчинних елементів у вигляді глиняних колобків об'ємом 33-65 м на 1 2 м , що містять поживні речовини для живлення іммобілізованих мікроорганізмів у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина 45-55 наносубстрат біомаси рослин 20-35 активовані ефективні 0,2-0,3 мікроорганізми (ЕМ - А) вода решта; - використання як біомаси наносубстрату органічного живлення іммобілізованих мікроорганізмів мікроелементів рослин: столового буряку (гичка) Beta vulgaris, люпину вузьколистого (Lupinus angustifolius), кульбаби звичайної (коріння) Taraxacum officinale, щириці звичайної (Amaranthus retroflexus), кропиви дводомної (Urtica dioica), у співвідношенні 1÷1÷1÷1÷0,5; - труби з соплами, що мають клапани по периметру стінок ємності на відстані від плотика, які з'єднують із джерелом подачі стислого повітря. Відмінними від найближчого аналога ознаками способу є: - виконання плотика у вигляді об'ємної пустотілої конструкції у формі паралелепіпеда, верхні ребра якого розміщують вище рівня води, а нижні занурені у товщу води; - розміщення сітчастого піддону з повільно-розчиненими елементами під волокнистим носієм, вищими водними рослинами; 3 - виконання повільно-розчинних елементів у вигляді глиняних колобків об'ємом 33-65 м на 1 2 м , що містять поживні речовини для живлення іммобілізованих мікроорганізмів у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина 45-55 наносубстрат біомаси рослин 20-35 активовані ефективні 0,2-0,3 мікроорганізми (ЕМ-А) вода решта; - використання як біомаси наносубстрату органічного живлення іммобілізованих мікроорганізмів мікроелементів рослин: столового буряку (гичка) Beta vulgaris, люпину вузьколистого (Lupinus angustifolius), кульбаби звичайної (коріння) Taraxacum officinale, щириці 2 UA 109098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 звичайної (Amaranthus retroflexus), кропиви дводомної (Urtica dioica), у співвідношенні 1÷1÷1÷1÷0,5; - труби з соплами, що мають клапани по периметру стінок ємності на відстані від плотика, які з'єднують із джерелом подачі стислого повітря. Суть запропонованого способу біологічного очищення стічних вод полягає у наступному. Очищення стічної води здійснюють при аеробних умовах у ємностях (каналах), іммобілізованими мікроорганізмами на волокнистому носієві, який закріплюють до перфорованого дна несучого елемента. Несучий елемент виконують у вигляді плотика з додатковою плавучістю, плотик є об'ємною пустотілою конструкцією у формі, наприклад прямокутного паралелепіпеда. Верхні ребра паралелепіпеда розміщують вище рівня води, а нижні - занурені у товщу води. Верхні ребра паралелепіпеда не заважають поступальному переміщенню плівки нафтопродуктів, що знаходяться на поверхні стічних вод до волокнистого носія та вищих водних рослин. Отвори перфорованого дна плотика виконані певного розміру для розміщення в них вищих водних рослин. Волокнистий носій кріплять до перфорованого дна плотика таким чином, щоб при розміщенні його у воді волокнистий носій був занурений у товщу води. У отвори перфорованого дна висаджують вищу водну рослинність, наприклад ейхорнію прекрасну (водний гіацинт), у кількості 3÷5 рослин на водну поверхню плотика площею 0,48÷0,5 2 м . Розвинена коренева система вищих водних рослин є природним волокнистим носієм, який за вегетаційний період з квітня по жовтень разом із штучним волокнистим носієм підвищує інтенсивність та ефективність очищення стічних вод від нафтопродуктів. Під волокнистим носієм, кореневою системою вищих водних рослин (ейхорнії прекрасної), розміщують сітчастий піддон з повільно-розчинними елементами у вигляді глиняних колобків, 3 2 об'ємом 33-65 м на 1 м , які містять поживні речовини для живлення іммобілізованих мікроорганізмів та рослин у співвідношенні компонентів, мас. %: глина 45-55 наносубстрат біомаси рослин 20-35 активовані ефективні 0,2-0,3 мікроорганізми (ЕМ-А) вода решта. Як біомасу наносубстрату органічного живлення іммобілізованих мікроорганізмів мікроелементами використовують рослини - столовий буряк (гичка) Beta vulgaris, люпин вузьколистий (Lupinus angustifolius), кульбабу звичайну (коріння) Taraxacum officinale, щирицю звичайну (Amaranthus retroflexus), кропиву дводомну (Urtica dioica), у співвідношенні 1÷1÷1÷1÷0,5. Вміст основних поживних мікроелементів в рослинах представлено у таблиці. Приклад. Виготовлення глиняних колобків із застосуванням нано та ЕМ технологій наступне. Глину і наносубстрат зеленої маси рослин ретельно перемішують. Потім змішують воду з активованими мікроорганізмами (EM-Α). З глини, наносубстрату, води з активованими мікроорганізмами отримують суміш, із якої виготовляють ЕМ-колобки діаметром 4-5 см. Далі колобки висушують при температурі 15÷З5 °C протягом 7-10 діб, захищаючи їх від потрапляння на них сонячного світла. Готові глиняні колобки із необхідними компонентами живлення іммобілізованих мікроорганізмів використовують за призначенням. Готові до використання активовані ефективні мікроорганізми (ЕМ-А) виготовляють, наприклад у Черкаській області, Канівському районі в с. Михайловка. Наносубстрат із біологічної маси рослин виготовляють відомим способом. Спочатку зелену біомасу рослин висушують, а потім за допомогою обладнання виконують її подрібнення, розмір часток повинен бути не вище 100 нм. Вміст основних поживних мікроелементів у зеленій масі запропонованих для використання рослин представлено у таблиці. 45 3 UA 109098 U Таблиця Вміст основних поживних мікроелементів у зеленій масі рослин мг/100 г Рослини Столовий буряк(гичка) Beta vulgaris Люпин вузьколистий (Lupinus angustifolius) Кульбаба звичайна (коріння) Taraxacum officinale Щириця звичайна (Amaranthus retroflexus) Кропива дводомна (Urtica dioica) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 N Ρ 41 K 762 Са 450 100 170 470 Мікроелементи Mg Na S Cu 70 226 7 0,2 Ni 20 Cr 20 Fe 816 500 30 41 По периметру стінок ємності, на відстані від плотика, розміщують труби із соплами, кожне сопло має клапан. Труби з'єднують за допомогою трубки до джерела подачі стислого повітря. Труби розміщують на поверхні води за допомогою поплавків. Стисле повітря потрапляє від джерела через труби у сопла, які діють на поверхневу плівку води і примусово її переміщують до волокнистого носія та кореневої системи вищих водних рослин (до зони найбільшої концентрації іммобілізованих мікроорганізмів-деструкторів) плотиків. Таким чином відбувається ефективне біологічне очищення стічних вод від нафтопродуктів. Джерелом стислого повітря є ресивер його накопичування. Плотик з волокнистим носієм, вищими водними рослинами, кріплять у ємності за допомогою розтяжок. Запропонований спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів ілюструється кресленням. На фіг. 1 зображено загальний вид ємності зверху; на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - розріз по Б-Б на фіг. 1;на фіг. 4 - вид по стрілці В (у збільшеному масштабі) на фіг. 3. Пристрій складається із ємності 1, яка має бокові стінки 2. Стічна вода, що підлягає очищенню, потрапляє у зону 3, де є початок стоку стічних вод із гальванічного виробництва. Несучий елемент 4, волокнистий носій 5 з іммобілізованими мікроорганізмами, вищі водні рослини 6 (ейхорнія прекрасна) розміщують у зоні 3 ємності на початку стоку стічних вод. Несучий елемент 4 виконаний у вигляді плотика і є об'ємною пустотілою конструкцією, наприклад у формі прямокутного паралелепіпеда. Плотик 4 - прямокутний паралелепіпед, виконаний із пустотілих труб і складається із ребер: верхніх 7, нижніх 8, вертикальних 9. Плотик 4 має додаткову плавучість, яку забезпечують поплавки 10, що закріплені до вертикальних ребер 9. Об'ємну конструкцію прямокутного паралелепіпеда - плотика 4, встановлюють так, щоб його верхні ребра 7 були розміщені вище водної поверхні ємності 1, а нижні 8 - були занурені у товщу води. Плотик 4 має перфороване дно 11, з отворами 12 певного розміру для розміщення в них висаджених вищих водних рослин 6 (ейхорнії прекрасної). До перфорованого дна 11 закріплений волокнистий носій 5, у вигляді полімерних волокон. Перфороване дно 11 зображене разом із волокнистим носієм 5, вищими водними рослинами 6, зануреними у стічну воду ємності 1. Під волокнистим носієм 5, вищими водними рослинами 6, розміщують у плотику 4 сітчастий піддон 13 із повільно-розчинними елементами у вигляді глиняних колобків 14. Глиняні колобки 14 містять поживні речовини живлення мікроорганізмів волокнистого носія 5, кореневої системи вищих водних рослин 6. Живлення мікроорганізмів, вищих водних рослин 6, відбувається шляхом повільного розчинення глиняних колобків 14 при омиванні стічної води, що проходить крізь отвори сітчастого піддону. По периметру бокових стінок 2 ємності 1 на відстані від плотика 4 на поверхні стічної води розміщені труби 15, які мають сопла 16 з клапанами 17. Труби 15 з'єднують гнучкою еластичною трубкою 18 з джерелом подачі стислого повітря - ресивером 19, який розташований поблизу ємності 1. Джерелом стислого повітря є, наприклад, повітря витяжної вентиляції гальванічного виробництва, яке потрапляє по повітрягонним трубам 20 у ресивер 19. Труби 15 мають додаткову плавучість за рахунок закріплених до них поплавків 21. Як поплавки 21 застосовують використані пластикові РЕТ-пляшки із регулюючим вантажем (частково заповнені водою). Клапани 17 (фіг. 4) виконані із еластичної гуми. Клапани мають подовжені, сплющені при їх формуванні пелюстки 22, які змикаються між собою, закриваючи щілинний отвір 23 потрапляння води у труби 15 при відсутності подачі стислого повітря. При подачі стислого повітря пелюстки 4 UA 109098 U 5 10 15 22 розкриваються, утворюється щілинний отвір 23, через який витікає стисле повітря, що і діє на поверхню стічної води з плівкою нафтопродуктів. Плівка нафтопродуктів примусово переміщується у зону знаходження плотика 4 із волокнистим носієм 5, вищими водними рослинами 6, де і відбувається біологічне очищення стічної води від нафтопродуктів. Плотик 4 із волокнистим носієм 5, вищими водними рослинами 6, кріпиться у ємності за допомогою розтяжок - фалів 24 з балансирами 25 до її стінок 2. Запропонований спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів, у порівнянні з відомими базовими способами, дозволяє підвищити якість та ефективність очищення стічних вод від нафтопродуктів за рахунок розвинутої кореневої системи вищих водних рослин та штучного волокнистого носія. Поставлена задача вирішується також за рахунок живлення поживними речовинами іммобілізованих мікроорганізмів, рослин які беруть участь в очищенні стічних вод від нафтопродуктів, концентрації поверхневих забруднень біля плотика з іммобілізованими мікроорганізмами на волокнистому носієві та кореневій системі вищих водних рослин, шляхом їх примусового переміщення направленим стислим повітрям, що витікає із сопел труб з'єднаних із джерелом подачі стислого повітря. Ефективність очищення стічних вод у ємності досягається також за рахунок використання нано- та активованими ефективними мікроорганізмами (EM-Α) технологій. Ефективність біологічного очищення промислово-побутових стічних вод від нафтопродуктів перевіряли на реальних зливових очисних спорудах гальванічного виробництва заводу AT "Мотор Січ" м. Запоріжжя. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів, що включає використання ємності, в якій очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, кореневій системі вищих водних рослин (ейхорнії прекрасної), закріплених до несучого елемента із додатковою плавучістю у вигляді плотика з перфорованим дном, розміщеним у ємності, який відрізняється тим, що плотик виконують у вигляді об'ємної пустотілої конструкції, у формі прямокутного паралелепіпеда, верхні ребра якого розміщують вище рівня води, а нижні - занурюють у товщу води, під водними рослинами, волокнистим носієм, розміщують сітчастий піддон з повільно-розчинними елементами у вигляді глиняних 3 2 колобків, об'ємом 33-65 м на 1 м , які містять поживні речовини для живлення мікроорганізмів, вищих водних рослин, а по периметру стінок ємності, на відстані від плотика, розміщують труби з соплами та клапанами, які з'єднують із джерелом подачі стислого повітря. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що поживні речовини для іммобілізованих мікроорганізмів, водних рослин, які входять в основу глини колобків, складаються у співвідношенні компонентів, мас. %: глина 45-55 наносубстрат біомаси рослин 20-35 активовані ефективні мікроорганізми (ЕМ - А) 0,2-0,3 вода решта. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що у як біологічну масу наносубстрату органічного живлення іммобілізованих мікроорганізмів мікроелементами використовують наступні рослини: столовий буряк (гичка) Beta vulgaris, люпин вузьколистий (Lupinus angustifolius), кульбабу звичайну (коріння) Taraxacum officinale, щирицю звичайну (Amaranthus retroflexus), кропиву дводомну (Urtica dioica), у співвідношенні 1÷1÷1÷1÷0,5. 5 UA 109098 U 6 UA 109098 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 7

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C02F 3/32, C02F 3/34, C02F 103/16, C02F 101/32, C02F 3/02

Мітки: спосіб, нафтопродуктів, стічних, очищення, вод, забруднених, біологічного

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-109098-sposib-biologichnogo-ochishhennya-zabrudnenikh-stichnikh-vod-vid-naftoproduktiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб біологічного очищення забруднених стічних вод від нафтопродуктів</a>

Подібні патенти