RU2246449C2 - Method for biological post-treatment of reject waste waters in open drainage channels using immobilized microorganisms - Google Patents

Abstract

FIELD: waste water treatment.

SUBSTANCE: method us intended for use in municipal economy, hydropower engineering, oil fields, and petroleum processing industry to reduce amounts of impurities discharged into fish-industry reservoirs. Method comprises creating, in open drainage channels, curtains with developed surfaces for immobilization of microorganisms, controlling amount of biomass secured on curtains in accordance with water-dissolved oxygen, establishing hydraulic-mode travel of water in open drainage channel ensuring optional utilization of the latter in the waste water treatment process. Biological treatment is accomplished by biocenosis attached to wire-brush curtains located in displaceable containers. Curtains are installed along the drainage channel with intervals allowing saturation of water with oxygen. Removal of excess biomass and deposits from wire brushes is accomplished by removing containers from the channel, placing them into water-filled tank, and regenerating were threads of brush by bubbling surrounding water, after which containers are reinstalled in the channel. Thickening of accumulated removed insoluble matters is achieved by circulation of polluted water from tanks through filter presses introducing intermediate flocculant treatment.

EFFECT: increased stability of post-treatment process and facilitated removal of accumulated deposits.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод и может быть использовано в водоподготовке в коммунальном хозяйстве, гидроэнергетике и при доведении качества очищенных сточных вод нефтепромыслов и нефтепереработки перед выпуском в поверхностные водоемы.The invention relates to methods for treating natural and waste waters and can be used in water treatment in utilities, hydropower, and in improving the quality of treated wastewater from oil fields and oil refining before being released to surface water bodies.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и количества удаляемых из открытых русел накоплений нерастворимых веществ, поддержание стабильности доочистки сбросных вод в различные сезоны года.The purpose of the invention is to reduce the complexity and the number of accumulations of insoluble substances removed from open channels, maintaining the stability of the after-treatment of wastewater in different seasons of the year.

Известно использование водной растительности для удерживания микроорганизмов и свободноперемещающихся гидробионтов, обеспечивающих улучшение качества сбросных и природных вод в открытых руслах рек и каналов (1).It is known to use aquatic vegetation to retain microorganisms and freely moving hydrobionts, which ensure the improvement of the quality of waste and natural waters in open river channels and canals (1).

Недостатками такого приема улучшение качества воды в реке являются: низкая стабильность процесса очистки (высокая степень улучшения качества воды наблюдается только в летние месяцы), водные растения, отмирая, дают большой объем нерастворимых веществ, источник дополнительных загрязнений, удаление избыточной биомассы растений достаточно трудоемко и возможно в теплый период года.The disadvantages of this method are the improvement of water quality in the river: low stability of the purification process (a high degree of improvement in water quality is observed only in the summer months), dying plants give a large amount of insoluble substances, a source of additional pollution, removal of excess plant biomass is rather laborious and possible in the warm season.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ, предложенный Л.И.Глобой и П.И.Гвоздяком с сотрудниками и реализованный в экспериментальном порядке на Днепре и его притоках (2). В открытое русло были помещены “вии” из структурированного волокна, зафиксированные в потоке с помощью свай и канатов. Способ оказал быструю помощь водотокам г. Харькова в самоочищении при аварии на канализационной насосной станции.The closest to the achieved effect is the method proposed by L.I. Globa and P.I. Gvozdyak with employees and implemented experimentally on the Dnieper and its tributaries (2). In the open channel were placed “wii” of structured fiber, fixed in the stream with the help of piles and ropes. The method provided quick assistance to the watercourses of Kharkov in self-cleaning in the event of an accident at the sewage pumping station.

На “виях” работали не только гидробионты биоконвеера, но и водоросли и даже растение аир, что существенно улучшало качество воды в открытом русле водотока.Not only hydrobionts of the bioconveyor worked on the “vii”, but also algae and even the calamus plant, which significantly improved the quality of water in the open channel of the watercourse.

К сожалению, способ не позволяет стабильно, длительное время эксплуатировать приспособления, помещенные в водоток, так как их искусственная регенерация невозможна, а естественная (от жизнедеятельности рыб, ракообразных и т.д.) нестабильна. Заросшие и заиленные до предела “вии” просто удаляются из водотока как источник гниения, ухудшающий качество воды.Unfortunately, the method does not allow stably, for a long time to operate devices placed in the watercourse, since their artificial regeneration is impossible, and natural (from the life of fish, crustaceans, etc.) is unstable. Overgrown and silted to the limit “wii” are simply removed from the watercourse as a source of rotting, which worsens the quality of the water.

Поставленная цель решается тем, что в способе биологической доочистки сбросных вод в открытых руслах с использованием прикрепленных микроорганизмов предусмотрены следующие существенные отличия:The goal is solved by the fact that in the method of biological treatment of waste water in open channels using attached microorganisms, the following significant differences are provided:

- используется для удерживания микроорганизмов волокнистая насадка в виде жестко натянутых в металлических или пластмассовых контейнерах волокнистых ершей, приспособленных к выемке из открытого русла на регенерацию, удаление избыточной биомассы гидробионтов, накопленных отложений и зацепившихся водорослей;- a fiber nozzle is used to hold microorganisms in the form of fiber ruffs rigidly stretched in metal or plastic containers, adapted to be removed from an open channel for regeneration, removal of excess biomass of aquatic organisms, accumulated sediments and entangled algae;

- регенерацию ершей осуществляют в чанах с водой с помощью сжатого воздуха непосредственно на берегу водотока и без высыхания немедленно возвращают на прежнее место, в водоток;- the regeneration of ruffles is carried out in tanks with water using compressed air directly on the banks of the watercourse and without drying immediately return to their original place, in the watercourse;

- загрязненная при регенерации ершей вода в чанах освобождается от примесей путем циркуляции ее после смешивания с флокулянтом через фильтр-пресс, что исключает загрязнение окружающей среды;- contaminated during the regeneration of the ruff water in the vats is freed from impurities by circulating it after mixing with the flocculant through a filter press, which eliminates environmental pollution;

- контейнеры с ершами размещают в открытом русле в виде поперечных потоков завес, размещаемых в русле с шагом, обеспечивающим восстановление за счет реаэрации из атмосферы содержание кислорода в воде водотока.- containers with ruffs are placed in an open channel in the form of transverse flows of curtains placed in the channel with a step that ensures the oxygen content in the water of the water stream due to reaeration from the atmosphere.

Анализ известных технических решений, относящихся к способам глубокой очистки воды открытых русел, показал, что технических решений, содержащих ту же совокупность существенных признаков, что и заявляемый способ, не обнаружено. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию “новизна”.Analysis of known technical solutions related to deep water purification methods for open channels showed that technical solutions containing the same set of essential features as the claimed method were not found. This allows us to conclude that the claimed method meets the criterion of "novelty."

Анализ выявленных отличительных от прототипа существенных признаков показал, что такие и сходные с ними признаки в известных технических решениях с проявлениями тех же свойств не обнаружено, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию “существенные отличия”.Analysis of the identified significant features distinctive from the prototype showed that such and similar features in known technical solutions with manifestations of the same properties were not found, which allows us to conclude that the claimed method meets the criterion of "significant differences".

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить стабильный результат глубокой доочистки воды в различные сезоны года, снизить трудоемкость удаления из русла накопленных отложений, биомассы растений и гидробионтов, не провоцирует роста высших водных растений, заиливающих водоток.The claimed combination of essential features makes it possible to obtain a stable result of deep water purification in different seasons of the year, to reduce the laboriousness of removing accumulated sediments, plant biomass and hydrobionts from the channel, and does not provoke the growth of higher aquatic plants siltating the watercourse.

Способ поясняется технологической схемой организации биологической доочистки воды водотока и регенерации волокнистых ершей с выделением отложений в виде пастообразного спуска (см. чертеж).The method is illustrated by the flow chart of the organization of biological treatment of water of the watercourse and the regeneration of fiber ruffs with the allocation of deposits in the form of a pasty descent (see drawing).

Схема включает: открытое русло 1 водотока, по которому движется поток 2 загрязненных вод. В поток 2 по руслу 1 помещены, с некоторым шагом, завесы из контейнеров 3 с натянутыми внутри жестко волокнистыми ершами. На берегу русла 1 водотока находится автомобиль 4 с навесной кран-балкой 5, имеющей захваты для выемки контейнера 3 из русла 1 и опускание ее в чан 6 с водой. Автомобиль имеет инвентарный компрессор для подкачки шин, с помощью которого в чане 6 можно осуществить барботаж воды. Из чана 6 загрязненная вода может быть подана погружным насосом на смешение с флокулянтом и далее в фильтр-пресс 7, из фильтр-пресса 7 осветленная вода возвращается в чан 6, а обезвоженный осадок складируется в прицеп 8.The scheme includes: an open channel 1 of a watercourse, along which a stream of 2 polluted waters moves. In stream 2 along channel 1 are placed, with a certain step, curtains from containers 3 with rigidly fiber ruffs stretched inside. On the bank of the channel 1 of the watercourse there is a car 4 with a mounted crane-beam 5, which has grips for removing the container 3 from the channel 1 and lowering it into a water tank 6. The car has an inventory compressor for pumping tires, with the help of which it is possible to bubble the water in tank 6. From the tank 6, the contaminated water can be fed by a submersible pump for mixing with the flocculant and then to the filter press 7, from the filter press 7 the clarified water is returned to the tank 6, and the dehydrated sludge is stored in the trailer 8.

Предложенная схема работает следующим образом.The proposed scheme works as follows.

Поток 2 загрязненной воды, движущийся по открытому руслу 1, насыщен кислородом до предела растворимости при температуре воды, устанавливающейся в конкретном сечении потока 1, так в потоке 2 содержится очень небольшое количество микроорганизмов. Их концентрирование возможно, если поток 2 в русле 1 перегородить водопроницаемой завесой из контейнеров 3, заполненных волокнистой насадкой из ершей, жестко натянутых внутри каркаса контейнера 3. Гидрофобные полимерные волокна ершей очень быстро обрастают биоценозом микроорганизмов, использующих для своего роста загрязняющие воду примеси органического и минерального характера. Постепенно в ершах начинают развиваться и другие гидробионты, в том числе хищные, питающиеся бактериями и простейшими. По мере развития биоценозов растворенный кислород из потока 2 за время прохождения через завесу из контейнеров 3 поглощается и для его пополнения в воде необходимо время и некоторый разрыв между завесами. Этот шаг завес зависит от температуры воды, толщины слоя воды в потоке 2 и скорости движения воды. По длине русла 1 в завесах из контейнеров 3 биоценозы гидробионтов размещаются в них по мере увеличения прозрачности воды. Все больше начинают проявляться водоросли и даже водные растения. В ершах, как в фильтре, задерживается и листва с деревьев, и другие плавающие примеси.Stream 2 of contaminated water, moving along an open channel 1, is saturated with oxygen to the solubility limit at a temperature of water that is established in a particular section of stream 1, since stream 2 contains a very small number of microorganisms. Their concentration is possible if the stream 2 in the channel 1 is blocked by a permeable curtain from containers 3 filled with a fiber nozzle from ruffs tightly stretched inside the frame of the container 3. Hydrophobic polymer fibers of ruffs very quickly overgrow with the biocenosis of microorganisms that use water and organic and mineral polluting impurities character. Gradually, other aquatic organisms begin to develop in ruffs, including carnivores that feed on bacteria and protozoa. With the development of biocenoses, dissolved oxygen from stream 2 during its passage through the curtain from containers 3 is absorbed and to replenish it in water, time and some gap between the curtains are necessary. This step of the curtains depends on the temperature of the water, the thickness of the layer of water in stream 2 and the speed of the water. The length of the channel 1 in the curtains of containers 3 biocenoses of hydrobionts are placed in them with increasing transparency of water. Algae and even aquatic plants begin to appear more and more. In ruffs, as in a filter, foliage from trees and other floating impurities linger.

Постепенно ерши в контейнерах 3 заиляются и нуждаются в регенерации, отмывке от накопленных отложений.Gradually, the ruffs in containers 3 become silted up and need to be regenerated, washed from accumulated deposits.

К руслу 1 подъезжает специализированный автомобиль 4, обеспеченный выдвижной кран-балкой 5 с захватами для контейнеров 3.A specialized vehicle 4 drives up to the channel 1, provided with a retractable crane-beam 5 with grippers for containers 3.

Вынув из русла 1 заиленный контейнер 3 кран-балка 5 помещает его в чан 6 с водой в кузове автомобиля 4. С помощью инвентарного компрессора автомобиля в чане 6 выполняется барботаж воды, обеспечивающий отмывание ершей от отложений.Having taken out of the channel 1 a silted container 3, a crane crane 5 places it in a tank 6 with water in the back of a car 4. Using an inventory compressor of the car, a bubbling of water is carried out in tank 6, which ensures that the ruff is washed away from deposits.

Вода в чане 6 загрязняется, поэтому включается погружной насос, прокачивающий загрязненную воду через смеситель с флокулянтом и фильтр-пресс 7.The water in the tank 6 is polluted, so the submersible pump is turned on, pumping the contaminated water through a flocculant mixer and a filter press 7.

В фильтр-прессе 7 осадок задерживается на фильтровальной ленте и после срезания перемещается в прицеп 8, а осветленная вода возвращается в чан 6.In the filter press 7, the sediment is retained on the filter belt and, after cutting, is transferred to the trailer 8, and the clarified water is returned to the tank 6.

Автомобиль 4 обслуживает контейнера 3 в завесах выборочно, не менее 4 раз в году, по мере их обрастания отложениями.Car 4 serves the container 3 in the curtains selectively, at least 4 times a year, as they become fouled by deposits.

Стабильность процесса доочистки воды обеспечивается поддержанием в контейнерах 3 завес стабильного жизнеспособного биоценоза, приспособленного к утилизации загрязнений конкретного потока воды в различные сезоны года, при различной температуре и загрязненности потока воды.The stability of the process of water purification is ensured by maintaining in containers 3 curtains of a stable viable biocenosis adapted to utilize the contamination of a particular water stream at different seasons of the year, at different temperatures and contamination of the water stream.

При использовании предлагаемого способа практически исключается ручной труд и контакт человека с водой и отложениями. Обслуживает автомобиль два человека: водитель и оператор, он же строповщик.When using the proposed method, manual labor and human contact with water and sediments are practically eliminated. The car is serviced by two people: a driver and an operator, he is a sling operator.

Поскольку в процессе отчистки воды практически не задействуется высшая водная растительность, то количество отложений, выделяемых на завесах и удаляемых из русла, минимальное. Работу по очистке воды осуществляют в основном гидробионты, растущие исключительно за счет зазрязнений воды в отличие от растений, использующих для своего роста углекислоту и азот воздуха.Since higher water vegetation is practically not involved in the process of water purification, the amount of deposits allocated on the curtains and removed from the channel is minimal. Water purification is carried out mainly by hydrobionts, which grow solely due to water pollution, unlike plants that use carbon dioxide and nitrogen in their growth.

Источники информации:Sources of information:

1. Турянская Н.И. Экология регулирования гидравлических и биологических фактов малых естественных и искусственных водотоков юга России. Автореферат кандид. десертации. Ростов-на-Дону, 1999 г., стр.3-24.1. Turyanskaya N.I. Ecology of regulation of hydraulic and biological facts of small natural and artificial watercourses in the south of Russia. Candidate's abstract desserts. Rostov-on-Don, 1999, pp. 3-24.

2. Глоба Л.И. и др. Опытно-промышленные испытания биотехнологии очистки речной воды. Химия и технология воды. 1992, т. 14, №1, стр.68-73.2. Globa L.I. etc. Experimental industrial tests of biotechnology for river water purification. Chemistry and technology of water. 1992, vol. 14, No. 1, pp. 68-73.

Claims (2)

1. Способ биологической доочистки сбросных вод в открытых руслах с использованием прикрепленных микроорганизмов, включающий создание в открытых руслах завес с развитой поверхностью для прикрепления микроорганизмов, регулирование количества биомассы, закрепленной на завесах, в соответствии с наличием в воде растворенного кислорода, организацию гидравлического режима движения воды в открытых руслах, обеспечивающего рациональное задействование русла в процесс очистки, отличающийся тем, что биологическую очистку осуществляют биоценозом, прикрепленным на ершовых завесах, расположенных в перемещаемых контейнерах, завесы по руслу устанавливают с шагом, обеспечивающим насыщение воды растворенным кислородом, удаление избыточной биомассы и отложений с ершей производят путем выемки контейнеров из русла, помещения в чан с водой и регенерации волокон ершей барботажем воды в чане с последующей обратной установкой контейнеров в русло.1. A method of biological treatment of waste water in open channels using attached microorganisms, including creating in open channels curtains with a developed surface for attaching microorganisms, regulating the amount of biomass fixed on the curtains, in accordance with the presence of dissolved oxygen in water, organizing the hydraulic regime of water movement in open channels, ensuring the rational use of the channel in the cleaning process, characterized in that biological treatment is carried out by biocenosis mounted on ruffled curtains located in transportable containers, the curtains on the channel are installed in steps that ensure saturation of water with dissolved oxygen, the removal of excess biomass and sediments with a ruff is carried out by removing containers from the channel, placing in a tub with water and regenerating the fibers of the ruff with water sparging in a tub with subsequent reverse installation of containers in the channel. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сгущение выведенных из русла накоплений нерастворимых веществ производят путем циркуляции загрязненной воды из чанов промывки ершей через фильтр-прессы с промежуточной обработкой флокулянтом.2. The method according to claim 1, characterized in that the thickening of insoluble matter accumulations withdrawn from the channel is carried out by circulating contaminated water from the tubs for washing the ruff through filter presses with intermediate flocculant treatment.