способ биохимической очистки сточных вод активным илом

Формула изобретения

СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АКТИВНЫМ ИЛОМ, включающий предварительную его обработку химическим мутагеном, отличающийся тем, что активный ил в количестве 0,0001 - 0,001 об.% непрерывно обрабатывают химическим мутагеном в массовом соотношении мутаген: активный ил = 1 : (10000 - 30000), причем перед обработкой мутагеном ил подвергают уплотнению , аэробной стабилизации с последующим уплотнением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, металлургической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также смеси бытовых, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод от органических и неорганических примесей на очистных сооружениях и судовых устройствах очистки.

Известны способы активизации процессов очистки сточных вод воздействием на активный ил, однако недостатками этих способов являются большие затраты на необходимые для обработки реагенты, невысокая степень обработки заданных объемов активного ила, невозможность использования при аварийных, залповых сбросах сточных вод на очистные сооружения или устройства очистки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ биохимической очистки сточных вод с использованием в качестве мутагена смеси нитрозометилмочевины и диметилсульфата, которой обрабатывают 0,01-10,0 об.% активного ила в соотношении - мутаген:активный ил 1:5000-8000.

Недостатком известного способа является то, что для микроорганизмов активного ила создаются исключительно неблагоприятные условия перед обработкой (ил выдерживается 3 ч) в анаэробных условиях при рН 5,8, обрабатывается антибиотиками и во время обработки мутагеном еще выдерживается от 3 до 24 ч без питания и подачи воздуха). При этом количество микроорганизмов снижается в 10³-10⁴ раз, а выжившие формы сильно ослаблены. В результате мутагенной обработки по известному способу с активным илом взаимодействует только 1-5% мутагена, остальная часть остается в воде, и поэтому инактивируется щелочью, что требует организации дополнительного реагентного хозяйства и угнетает жизнедеятельность ила. Механизм известного способа основан на процессах естественной диффузии молекул мутагена внутрь клетки, что вызывает необходимость длительного контакта мутагена с клетками активного ила, поэтому требуются обработки большими дозами мутагена, так как в связи с процессом естественного распада мутагена в водной среде не все молекулы достигают цели - проникновения внутрь клетки и возникновения мутации.

Рекомендуемое удаление из активного ила простейших (фильтрованием или центрифугированием) перед обработкой мутагеном ошибочно, так как именно простейшие придают активному или полезные технологические свойства: пространственную структуру в виде "хлопка", способность к осаждению, механическую прочность и т.д. В то же время простейшие - наиболее уязвимая составная часть ила, при залповых сбросах они погибают в первую очередь, что приводит к нарушению процесса очистки. Кроме того, основная часть микроорганизмов, осуществляющих первичную деструкцию загрязнений, входит в структуру "хлопка" активного ила и при отстаивании или фильтровании отделяется вместе с активным илом, в результате в осветленной воде остается не более 0,1-1% общего числа микроорганизмов. Все перечисленные недостатки известного способа и обусловливают необходимость обработки значительной части ила (0,01-10,0 об. % ), что увеличивает расходы химических мутагенов. С точки зрения технологичности использование известного способа в реальных условиях действующих очистных сооружений или установок биологической очистки не обеспечивает разделения методами фильтрования или центрифугирования без изменения технологической схемы и остановки процесса очистки сточных вод.

Цель изобретения - интенсификация процесса мутагенной обработки, снижение расхода мутагена, повышение качества и эффективности очистки сточных вод. Для этого активный ил перед мутагенной обработкой подготавливается по предлагаемому способу в наиболее благоприятных для микроорганизмов условиях, что позволяет осуществлять предлагаемый способ обработки без остановки технологии очистки сточных вод в условиях любых систем и установок очистки. Активный ил в количестве 0,0001-0,001 об.% непрерывно обрабатывают химическим мутагеном в массовом соотношении мутаген:активный ил 1:(10000-30000), причем перед обработкой мутагеном ил подвергают уплотнению, аэробной стабилизации с последующим уплотнением.

П р и м е р . Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: активный ил отбирается из сооружений биологической очистки, уплотняется в проточном илоуплотнителе (гравитационном, флотационном и т.д.) и поступает в аэробный стабилизатор. Длительная аэрация в течение 2-24 ч при концентрации свободного кислорода 4-12 мг/дм³ используется для обеззараживания активного ила (уничтожения патогенных микроорганизмов, гельминтов и т.д.). Затем активный ил еще раз уплотняется с доведением концентрации до 10-50 г/л. Таким образом, активный ил подготавливается к мутагенной обработке, при этом из воды поглощаются все органические соединения, пригодные для питания микроорганизмов, а подготовленный активный ил переходит в состояние так называемого "голодного ила", характеризующееся высокой активностью ферментов при отсутствии органического питания. "Голодный ил" имеет высокую поглотительную способность: в короткий срок внутрь клетки поступает органических соединений больше, чем необходимо для жизнедеятельности (если ил попадает в среду, содержащую органические соединения). Подобное состояние ила и используется при мутагенной обработке, так как молекулы мутагена проникают в клетку со скоростью, в десятки раз превышающую естественную диффузию. При этом через очень короткое время (30-90 мин) весь мутаген поступает внутрь клеток микроорганизмов и полностью отсутствует в среде (анализами не обнаруживается). Эффективному использованию мутагена также способствует максимально возможная за счет двойного уплотнения концентрация активного ила (10-50 г/дм³) и преобладание в активном иле жизнеспособных форм микроорганизмов, что соответственно увеличивает выход мутантных микроорганизмов, которые и обеспечивают высокую устойчивость ила и его окислительную активность. Перечисленные выше факторы позволяют также использовать для мутагенной обработки чрезвычайно малые дозы мутагена (1/10000-1/30000 г мутагена/г сухого вещества активного ила). Увеличение рабочей дозы мутагена для обработки возможно, но нецелесообразно по экономическим соображениям.

После обработки мутагеном активный ил вводится в сооружения биохимической очистки. При этом несмотря на малый объем обрабатываемого ила (0,0001-0,001 об.%) непрерывная мутагенная обработка по предлагаемой схеме позволяет постоянно поддерживать высокую адаптивную и окислительную активность и оперативно реагировать на залповые сбросы загрязнений, изменяя технологические параметры обработки ила мутагеном. Увеличение объема обрабатываемого ила нецелесообразно, так как не дает существенного повышения эффективности очистки, но приводит к увеличению объемов установки по мутагенной обработке ила.

Сравнение предлагаемого и известного способов обработки активного илу мутагеном приведены в табл.1.

Эффективность биологической очистки сточных вод активным илом, обработанным мутагеном по предлагаемому способу при различных технологических параметрах, приведена в табл.2.

Преимущества предлагаемого способа биологической очистки сточных вод активным илом, обработанным мутагеном, состоят в следующем: способ легко может быть осуществлен на любых очистных сооружениях и установках биохимической очистки промышленных и бытовых сточных вод, в том числе работающих в условиях перегрузки и залповых сбросов, гарантирует непрерывность и неизменность технологического режима очистки, полное использование с максимальным эффектом применяемого мутагена; обеспечивает высокую эффективность очистки от любых видов загрязнений и высокую устойчивость активного ила к неравномерным нагрузкам; за счет максимального уплотнения активного ила непосредственно перед обработкой мутагеном; создания благоприятных условий для микроорганизмов активного ила в переводе его в состояние с наивысшей ферментативной активностью, получившее название "голодный ил" и обеспечивающее быстрое проникновение со скоростью, в десятки раз превышающей естественную диффузию мутагена внутрь клетки, естественный распад молекулы мутагена в клетке с освобождением свободного радикала, вызывающего ненаправленную мутацию наследственного вещества клетки активного ила; резко снижает расход мутагенных препаратов по сравнению с известным методом; способ не требует капитальных затрат и может быть осуществлен на установке по мутагенной обработке активного ила; применение способа позволит повысить производительность работы очистных сооружений и сократить расходы, связанные с расширением очистных сооружений.

В табл. 3 представлены результаты использования различных мутагенов (диметилсульфат, этилметансульфонат, этиленамин, 1,4-бис-диазоацетилбутан).