Способ подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом
Патент 1265152
Авторы
Способ подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится -к способам подготовки сточных вод для биологической очистки активньм илом и позволяет сократить время очистки и повысить ее эффективность за счет уменьшения гидравлической нагрузки на биологические очистные сооружений при высокой степени очистки сточных вод производства органического синтеза. Определяют токсичность сточных вод с помощью тест-объекта Paramarc ium Caudatum, а затем определяют суммарную дегидрогеназную и дыхательную активность бактериального ко;-плекта,- состоящего из Pseudomonas fluorescens, Flavobacterium sp. Micro .coccus sp. Alcaligenes farcalis, Acinetobacter cacloaceticus. Ha основе результатов регулируют степень i разведения сточных вод перед биологический очисткой. Бактериальный СЛ комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций сточньк воД в присутствии питательных добавок. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. к а СЛ сд 1C
СОКИ СОЕЕТСНИХ
С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕаЪБЛИН ае «о (Я)4 С02F 3 34
NCF "" !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И i и ) ">.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ . (21) 3802906/31-26 (22) 16.08.84 (46) 23. 10.86. Бюл. Ф 39 (72) О.И.Якушева, А.M.Ïåòðîâ, A.Ï.Nàñëoâ, И.M.Ãèíèàòóëëèí, B,II.Кичигин, Г.З.Скрипник, А.М.Багаманов и P.Ï.Íàóìîâà (53) 628.356(088.8) (56) Наумова P.Ï. и др. Окислительная активность бактерий при биологической очистке промышленных сточных вод. Химия и технология воды, 1983, т. 5, № 1, с. 71-74.
Авторское свидетельство СССР № 1017687, кл. С 02 F 3/34, 1982. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СТОЧНЫХ ВОД
ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ АКТИВНЬК
ИЛОМ (57) Изобретение относится .к способам подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом и позволяет сократить время очистки и повысить ее эффективность за счет уменьшения гидравлической нагрузки на биологические очистные сооружений при высокой степени очистки сточных вод производства органического синтеза. Определяют токсичность сточных вод с помощью тест-объекта Paramarcium Caudatum, а затем определяют суммарную дегидрогеназную и дыхательную активность бактериального кс;..плекта, состоящего из Pseudomonas
fluorescens, Flavobacterium sp. Nicrococcus sp. Alcaligenes farcalis, Acinetobacter cacloaceticus. На основе результатов регулируют степень разведения сточных вод перед биологической очисткой. Бактериаль ый комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций сточных вод в присутствии питательных добавок.
1 з.п. ф-лы, 2 табл.
1265152
Изобретение относится к биологической очистке промышленных сточных вод и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Цель изобретения — сокращение времени очистки сточных вод производства органического синтеза и повышение ее эффективности за счет уменьшения гидравлической нагрузки на биологические очистные сооружения. для осуществления предлагаемого способа пробы сгочных вод для анали- за на токсичность и биоокисляемость отбирают с учетом колебания их состава. При наличии резких колебаний состава сточных вод (особенно это касается концентрации токсичных и устойчивых загрязнений) анализ проводят в соответствии со средней периодичностью указанных колебаний, например каждые 0,5, 2, 5 и 10 сут.
При определении токсичности и биоокисляемости сточных вод пробы их подвергают раздельному испытанию с использованием Paramaccium Caudatum и бактериального комплекса, включающего Pseudomonas fluorescens, Flavobacterium sp., Hicrococcus sp., А1саligenes faecalis, Acinetobacter
calcoaceticus. Цтамм Р. Caudatum, необходимый для анализа сточных вод на токсичность по отношению к иловой фауне, поддерживают в лабораторных условиях при 28 С.
Токсичность стока для фауны активного ила определяют следующим образом, В серию микроаквариумов помещают по 10-15 особей чистой P.caudatum в 0,02 мл культуральной жидкости. Туда же вносят 0,3 мл испытуемой сточной воды. После часовой экса позиции во влажной камере при 22-24 C подсчитывают количество живых особей. Токсичность выражают в процентах летального исхода экспонированных парамеций.
Бактериальный.комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций объединенного химстока. В связи с тем, что способ предлагается для подготовки объединенных сточных вод ряда производств, имеющих сложный состав загрязнениИ, применение бактериального комплекса, адаптированного к этим загрязнениям, имеет пре- имущество перед определением биоокисляемости с помощью чистых культур или активного ила.
Указанный бактериальный комплекс выращивают на среде, содержащей сточную воду (ХПК 0,5-2,0 г/л в зависимости от токсических свойств сточной воды), смесь одно- и двузамещенных фосфатов в конечной концентрации
10 0,05 И, мясо-пептонный бульон (ИПБ)—
5 мл на литр питательной среды.
Культивирование сообщества ведут отборно-доливным способом в ферментере с рабочим оюъемом 1 л при 28—
30 С с принудительной аэрацией. Для проведения анализов клетки отделяют от среды центрифугированием при 7,8 тыс. об/мин в течение 10 мин, после чего дважды отмывают О, 1 М фос20 фатным буфером (рН 7,2).
Дегидрогеназную активность бактериального комплекса определяют известным стандартным способом. В д стеклянные центрифужные пробирки вносят 0,5 мл 0,5Х-ного раствора
2,3,5-трифенилтетразолий хлорида (ТТХ) в О, 1 И фосфатном буфере (pH 7,2) и 1 мл суснензии бактериального комплекса (2 мг бактериальных клеток по сухому весу), подготовленного указанным образом, 3,5 мл сточной воды, количество окисляемых веществ в которой соответствует 5 мг
О по ХПК, Сточную воду не вносят в контрольную реакционную смесь, предназначенную для определения дегидрирования эндогенных субстратов.
После тщательного перемешивания на реакционную смесь наслаивают 4,5 мл
40 н-бутанола. Смеси инкубируют при
28-30 С в течение 30 мин. Образовав.шийся из ТТХ продукт восстановления — трифенилформазан (ТФФ) красного цвета при интенсивном встряхивании экстрагируют бутанолом верхнего слоя. Затем пробирки выдерживают при 80 С в течение 10 мин. Отслаивание бутанольного слоя производят центрифугированием проб при
4000 об/мин в течение 10 мин. В верхний слой добавляют 0,5 мл бутанола и колориметрируют в кюветах толщи ной 5 мм при 490 нм.
Определение дыхательной активности, сопряженной с потреблением кислорода бактериальным комплексом, определяют также по известной методике в аппарате Варбурга.
1265152
Реакционные смеси (2 мл) содержат: 1 мл суспензии клеток бектериального комплекса, подготовленного указанным образом (1,0-1,2 мг по сухому весу) в О, 1 М фосфатном буфере (рН 7,2) и 1 мл сточной воды, .дозировку которой проводят с таким . расчетом, чтобы содержание органических веществ в реакционной смеси соответствовало 0,5-4,0 мг 0 . Тем- 1О пература инкубации 28 С.
Пример 1. Используют экспериментальные аэротенки с рабочим объемом 8 л. Процесс очистки проводят в течение 30 сут 28-30 С с 15 принудительной аэрацией (скорость внесения кислорода 3 мг/м ч). Скорость протока жидкости в опытном и контрольном аэротенках составляет
5,5 мл/мн. Концентрация активного 20 ила 2,9-3,2 г/л.
В состав сточной воды производства органического синтеза входят органические кислоты и перекиси, фенол и его производные, этиленгликоли, бензол и его производные, продукты полимеризации и конденсации перечисленных соединений. Состав сточных вод варьируют с таким расчетом, чтобы это отражалось на их токсичности и биоокисляемости. Данные параметры определяют предлагаемым способом перед подачей сточной воды в аэротенк. С этой целью определяют токсичность поступающей сточной воды для фауны активного ила с помощью тест-объекта P.caudatum, суммарную дегидрогеназную и дыхательную активность бактериальйого комплекса. На основе результатов, полученных по трем экспресс-методам, регулируют степень разведения химстока перед биологической очисткой.
Результаты опытов приведены в табл. 1. В первой серии опытов на очистку подают сточные воды с небольшой концентрацией загрязнений (ХПК 530 мг/л), но с высокой токсичностью (907. в тесте для парамеций).
В то же время активность биоокисления, хотя и невысокая (21, 1 мкг
ТФФ/мн; 47,4 мкл 0 /мг клет.ч.) свидетельствует о доступности компонентов данной сточной воды для биодеструкции бактериями активного ила. В M соответствии с этим во второй аэротенк подают сточную воду, разбавленную Hpòoêñè÷íûì бытовым стоком в
1,5 раза, в отличие от двукратного разбавления в варианте по известному способу, согласно которому подготовку сточной воды проводят, руководствуясь лишь данными о токсичности.
Несмотря на то, что токсичность разбавленного стока в первом аэротенке ниже, чем во втором (10X по сравнению с 20X), очистка сточной воды по второму варианту проходит успешнее, о чем свидетельствует ХПК очищенной воды (30 мг/л во втором аэротенке по сравнению с 50 мг/л в первом), Окислительная мощность в обоих вариантах одинакова, однако за счет меньшего разбавления сточных вод второй вариант предпочтительнее.
Во второй серии опытов очищают < химсток с более высоким XIIK 710 мг/л), но с меньшей токсичностью (607). По-( казатели дегидрогеназной и дыхательной активностей (37,2 мкг ТФФ/мл и
117,3-мкл О /мг клет.ч. соответственно) свидетельствует о хорошей биоокисляемости загрязнений. Химсток разбавляют бытовой сточной водой в контрольном и опытном вариантах в тех же пропорциях, что и в первой серии опытов — двукратно в первом аэротенке и полуторакратно во втором аэротенке), после чего токсичность снижается соответственно до 15 и 257;
Б результате очистки остаточное ХПК при периоде аэрации 24 ч составляет: по известному способу 40 мг/л, по предлагаемому способу 35 мг/л. В этой серии окислительная мощность выше при подготовке по предлагаемому способу на 14Х.
В третьей серии опытов очищают химсток с ХПК 650 мг/л и токсичностью
407.. Поскольку окислительная активность бактериального комплекса по отношению к данному химстоку высокая (48,5 мкг ТФФ/мл, 119, 1 мкл
0 /мг клет.ч), разведение химстока в варианте по предлагаемому способу не проводят, тогда как в варианте по известному способу его разбавляют бытовой сточной водой в 2 раза. Результаты очистки свидетельствуют о том, что, несмотря на 40%-ную токсичность, очистка по предлагаемому способу дает такой же результат, что и по известному способу.
Как видно из приведенных результатов, подготовка промышленных сточных вод к биологической очистке с
1265152
5 учетом биоокисляемости поступающих загрязнений по сравнению с известным способом дает следующие преимущества: уменьшается гидравлическая нагрузка на очистные сооружения за счет уменьшения степени разбавления сточных вод, улучшается качество очищенной воды.
Пример 2. В двух модельных аэротенках с рабочим объемом 8 л ведут процесс биологической очистки сточной воды в течение 20 сут при
28-30 С. Скорость внесения кислорода составляет 3 кг/м ч. Скорость подачи сточной воды 5,5-9,5 мл/мин в зависимости от уровня биоокисляемости стока. Концентрация активного ила в аэротенке 2,9-3,2 г/л .
Перед подачей в аэротенк химсток подготавливают к биологической очист- 2О ке на основании токсичности (первый аэротенк) для фауны активного ила. и биоокисляемости стока для бактерий активного ила (второй аэротенк).
В зависимости от уровня биоокисляемости и токсичности в аэротенках регулируют степень разбавления химстока и время аэрации (второй аэротенк). Высокий уровень биоокисляемости химстока позволяет сократить ЗО время аэрации иловой смеси при уровне токсичности 30-35% без ущерба для активного ила, т.е. в данном случае необходимо разбавить сток только до указанного уровня токсичности. Низкая же биоокисляемость стока бактериями активного ила требует снятия токсичности до 15-20%, так как в противном случае токсическое действие стока приводит к сниже- 4ц нию биохимической активности активного ила.
Результаты опытов представлены в табл. 2.
В первой серии опытов химсток, имеющий 100%- íóþ токсичность для парамеций, но удовлетворительно окисляемый бактериальным комплексом (37,3 мкг ТФФ/мг, 62,5 мкл О /мг 50 клет.ч), в варианте по предлагаемому способу разводят с таким расчетом, чтобы в итоге токсичность сточной воды не превышала указанных пределов.
В данной серии она снижается до 20%.
В результате чистки с одинаковым периодом аэрации в контрольном и опытном вариантах остаточное ХПК составляет соответственно 35 и
30 мг/л. Окислительная мощность в варианте по предлагаемому способу выше, чем по известному способу (550 и 485 мг/л сут).
Во второй серии опытов в аэротенки подают химсток с невысокой токсичностью для парамеций (35%): параметры биологического окисления свидетельствуют о доступности компонентов стока для микрофлоры активного ила (24,8 мкг ТФФ/мг 84, 1 мкл О /мг
l2. клет.ч.), На основании того, что химсток ч варианте по предлагаемому способу не разводят период аэрации снижается до 18 ч. Остаточное ХПК очищенной воДы в контрольном и опытном вариантах составляет соответственно 57 и 50 мг/л, что свидетельствует о более высоком эффекте очистки по предлагаемому способу.
В третьей серии опытов исходное
ХПК составляет 750 мг/л при токсичности 50%. Параметры биологического окисления (43,7 мкг ТФФ/мг, 103,2мкл
О /мг клет.ч) допускают полуторакратное разбавление хчмстока и уменьше-;ние периода аэрации до 16 ч (по предлагаемому способу). Согласно известному способу эти параметры равняются соответственнс 2 и 24. В этой серии опытов окислительная мощность, достигаемая по предлагаемому способу, почти в 2 раза превышает аналогичный показатель известного способа за счет снижения периода аэрации.
Как видно из изложенных результатов, знание уровня дегидрогеназной и дыхательной активностей позволяет определять степень разбавления стока и время аэрации иловой смеси, что приводит к улучшению очистки.
Предлагаемый способ обеспечивает повьппение окислительной мощности очистных сооружений в 1,5-2 раза по сравнению с известным, применение предлагаемого способа позволяет снизить гидравлическую нагрузку очистных сооружений,.предохранить активный ил от отравления токсичньпли компонентами сточных вод и о".. перегрузок его трудноокисляемыми веществами, сократить время очистки и повысить качество очищенных вод., Пример 3. В аналогичных условиях предпринимают попытку культи- вирования чистых культур. Предварительно каждый вид изолируют поверх1265
7 ностным рассевом культуральной жидкости на чашки Петри с мясо-пептонным агаром (MJIA). Отдельные колонии, принадлежащие какому-либо одному ви-ду этого сообщества, переносят в 5 пробирки со стерильным МПБ и культивируют в термостате при 30 С. По достижении максимальной оптической плотности чистую культуру вносят в ферментер с питательной средой указанного состава. Во всех вариантах с отдельными чистыми культурами рост отсутствует при культивировании в течение 12 ч.
Пример 4. В аналогичных условиях предпринимают попытку культивирования неполного бактернального комплекса, в котором отсутствует один из его членов. Изолирование чистых культур и их культивирование проводят, как в примере 3. Сливают вместе четыре чистые культуры и полученную смесь вносят в Ьерментер с таким расчетом, чтобы исходная оптическая плотность культуральной жидкости составляла 0,05. В варианте, где отсутствует Ps. fluorescens, роста нет. В остальных вариантах оптическая плотность достигает 0,30,5 к 5-му часу от начала культиви- ЗО рования, после чего рост прекращается.
152
Формула изобретения
1. Способ подготовки сточных вод для биологической очистки активным илом, включающий определение токсичности с помощью тест-объекта Paramaecium Candatum, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения времени очистки и повышения ее эффективности за счет уменьшения гидравличечкой нагрузки на биологические очистные сооружения при очистке сточных вод производства органического синтеза, после определения токсичности определяют биоокисляемость сточных вод бактериальным комплексом, состоящим из Ps udomonas
fluorescens, Flavobacterium sp., Nicrococcus sp., Alcaligenes faecalis, Acinetobacter calcoaceticus, и получаемым путем селекции из активного ила под действием возрастающих концентраций сточных вод.
2. Способ по и. 1, о т л н ч аю шийся тем, что бактериальный комплекс получают путем селекции из активного ила под действием возрас- . тающих концентраций сточных вод в присутствии питательных добавок.
1265152
А &
X cd V V
5 ж ц
Ж Ц Н
Ы Ф О 1
О 1- Е Е о о (Ч СЧ а о о м
Ф СЧ 1 О о о о о ю м
o o жо5яЗм оооеФ е и L ац о с
CV л
Q I о еж
g <б Ф Ц ац
Ф 3 о о л г 1 Ю о о
00 МЪ Г . О о о
О
В О
v C
Ф о а! . ° 1о
О) а Ф Ж
«4 ай
3 Я
k(о о
Ф Р3
М л! л
4 1
Д) с, I Oi! 1
0 1 о
Г
Х I Ж
i 4
СЧ л
1 л
М л л
I cO о о ж
В о ж
1 Й 4u !.V
Ф 1 !4 U
cdI OO п I & ж
I о
o o О О л
I M
I Д 4 о о
М М о о л л о о л л
iО uD
1 о и
Ck Х
1 I
I A М dl Ф л
Ф g о а !ч
П Е
О О
ЕЧ Ф
1 ц О
I СЧ!
1
t о
М сЧ
1 л а сЧ Ф - <Ч
>Ъ
Ю о о о
И
О
Е о ж
О
Ф
В
Ф
Ы
N о !
» о
Ц о
И о о
И Ъ
Е о
Е
Ф
Ф
dI !
tf
Ф а
1 с4
Х
Ф о
В о
1: о й
12 в
А E
Х E !Л
С!! О О х о
Ц
Е Е
I х !
О х
И о
Ю. со 3 О
C о хам х !с(-во
Ю м м
kf Ь о л
О 1-4 $ а3 л х х
I a
QJ
A Э !
» (» о о х
Ю а
СЧ
Ю а х
1 Х
0) х х э !»
Р
Р С»
Ю Cd
I о
М
Ы с о
И И
3 2
1 С о о
Ю Ю
СК ф и
Ю Ю
00»». Г О
Ю Ю м
О л
>х >х о о х х х х о о ! ° !»
v v!! л
С !»
О л
М л
С4
u m CCl охи
Х О,1О
1 !
I 0 1С х Е
Cd »»
1 л
Cd
И о
Е»
v ю а
СЧ О
СЧ а м
Ю о
О
В» х
v х
I
1
I л а!
С Х х х
Ф Ф
E Е о о
Р О м а лс м
CO а
Ф
СЧ
I Х о
1 &л л
А
Е» о ":с о х
Ю Ю
Ю Ю и а м м
Ю Ю
» 3 О О
Ю Ю
ЧР О
С4 х
О
Ф
„v
1 о х
О Х 1E
v о х
1 о
С .4 л С»
1 Х
I C» Х С»
К С Е
1265152
I
CV an
О1
an Ю
Ю Ю а 1
I
1
Ю Ю а an л л
1 х ж
С4
CV 6 - СЧ
О ь о
v !
О О о д х Й с4 х х х
lCl CCI о о
Е !» о о
Г 4
1-1 о о
И М