Способ сгущения биосуспензий

 

(72) Авторы изобретения,В.Д. Гвоздев и Б.С. Ксенофонтов с

Калининский ордена Трудового Красного Энем ни политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СГУЩЕНИЯ БИОСУСПЕНЗИЙ тов (11.

Изобретение относится к технологи.ческим процессам микробиологической, химической, пищевой и других отраслей промышленности, а более конкрет но к процессам сгущения и обезвоживания суспензий и очистки сточных (вод) жидкостей, содержащих тонкодисперсные примеси.

Известные способы флотационного сгущения биосуспензйй с применением о реагентов включают механическую, пйев- . момеханическую, вакуумную и другие способы флотации с предварительной подачей в биосуспензию реагентов.

Известен способ сгущения биосуспен-, зий флотацией с применением реагенВ известном способе. выделение и сгущение бактерий и водорослей с пеной проводят при низкой скорости подачи барботируемого газа. 8 культуральную жидкость вводят пенообразователь и поверхностный собиратель, адсорбируемый поверхностью микроорганизмов

Скорость и величина выноса клеток пенную фазу зависят от их размеров, скорости барботажа, соотношениях кон" центрации микроорганизмов, вида и концентрации добавляемых реагентов. При оптимальных величинах всех этих факторов число выделенных клеток составляет через 1 мин. 903, а через 9 мин..

993, от общего числа клеток.

Недостатком способа является большое время флотационного сгущения и выделения микроорганизмов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ сгущения биосуспензии путем аэрации и флотации в псевдоожиженном слое частиц дисперсного материала в присутствии поверхностно-активного вещества и коагулянта, согласно которому флотацию биосуспензии ведут в псевдоожиженном слое, создаваемом инертным материа10022 лом, причем суспензия последовательно проходит сверху вниз навстречу потоку воздуха через зоны флотации и аэрации с последовательно уменьшающейся порозностью инертного материала, а реагенты распределенно вводят в зону аэрации в виде раствора, находящегося под давлением воздуха не менее 1,1-5,0 атм. Порозность инертного материала в псевдоожиженном слое в 1р зоне флотации составляет 0,75-0,95, а в зоне аэрации 0,5-0,7 f2), Технология известного способа состоит в следующем.

Суспензия микроорганизмов подается >s в вертикальный аппарат любого сечения, разделенный на две секции для создания зоны аэрации и зоны флотации. Зона аэрации расположена внизу аппарата и представляет собой часть аппарата, ограниченную решетками, между которы- ми находится псевдоожиженный слой инертного материала с порозностью

0,5-0,7.

Снизу зоны аэрации подается воздух в качестве флотоагента, который последовательно проходит зону аэрации и зону флотации, представляющую собой часть аппарата, расположенную выше зоны аэрации и ограниченную решетками для удержания инертного материала в псевдоожиженном слое. Порозность в зоне флотации составляет 0,750,95

Воздух в зоне аэрации подвергается диспергированию для получения тонкодисперсных пузырьков, для чего создается псевдоожиженный слой инертного материала с малой порозностью, а следовательно, с большой загрузкой инертного материала.

В зоне флотации происходит контактирование пузырьков воздуха с.клетками микроорганизмов.

Недостатком способа является невысокая степень сгущения биосуспензии микроорганизмов активного ила.

Целью изобретения является повышение степени сгущения биосуспензии микроорганизмов активного ила.

Поставленная цель достигается спо-. собом сгущения биосуспензии путем аэрации и флотации в псевдоожиженном слое частиц дисперсного материала в присутствии поверхностно-активного вещества и коагулянта, по которому в качестве дисперсного материала используют в зоне аэрации частицы из ферро59 4 магнетиков, а в зоне флотации — частицы из сегнетодиэлектриков.

Предпочтительно размер частиц ферромагнетиков 5-50 мм, а сегнетодиэлектриков - 10-40 мм.

Оптимальные размеры ферромагнитных и сегнетодиэлектрических частиц были определены на основе проведенных экспериментальных исследований, которые показали, что диспергирующая способность ферромагнитных частиц наиболее эффективна при размерах от 5 до 50 мм.

При размерах менее 5 мм и более 50мм диспергирующая способность ферромагнитных частиц резко падает.

При размерах сегнетодиэлектрических частиц менее 10 мм и более 40 ммнаблюдается уменьшение флотируемости микроорганизмов, что ведет к уменьшению степени сгущения биомассы и снижению количества выделяемых микроор— ганизмов. В качестве сегнетоэлектрических частиц могут быть использованы частицы из титаната бария сегнетовой соли, а также частицы из электретного материала.

В качестве химических реагентов; используют минеральные коагулянты, поверхностно-активные вещества, преимущественно являющиеся продуктами микробиологического синтеза, а также внутриклеточные вещества микроорганизмов, например органические кислоты, белки.

Способ осуществляют следующим образом.

Суспензия микроорганизмов последо. вательно проходит снизу вверх через зоны аэрации и флотации, создаваемые в секционированном псевдожиженном слое, организуемом в вертикальном аппарате любого сечения. 8 зоне аэрации псевдоожиженный слой создают из частиц ферромагнетиков с размерами частиц 5-50 мм и порозностью 0,600,75. Снизу зоны аэрации подают воздух в качестве флотоагента, который последовательно проходит зону аэрации, ограниченную решетками для удержания сегнетоэлектрических частиц размером 10-40 мм и порозностью 0,750,90. Подачу минеральных коагулянтов, в частности кислот, осуществляют в зоне аэрации непосредственно в слой псевдоожиженных ферромагнитных частиц, в качестве которых используют магнитофорный материал.

Введение поверхностно-активных веществ и (или) внутриклеточных веществ

5 10022 микроорганизмов проводят в зоне флотации. Дозы. добавляемых реагентов составляют: для коагулянтов 0,6- 1,2 кг на 1 т сухой биомассы, для поверхностно-активных веществ 0,01-0,1 вес. 4 от содержания твердой фазы в .биосуспензии.

Пример 1 (no прототипу). Биосуспензию микроорганизмов активного ила с концентрацией 1,33 АСВ (абсолют 0 но сухих веществ) сгущают флотацией в секционированном псевдоожиженном слое полимерных шариков с диаметром 8 мм.

При этом порозность слоя в зоне аэрации составляет 0,68, а в зоне флота- 15 ции - 0,8, в зоне флотации вводят серную кислоту в количестве 0,9 кг на

1 т сухой биомассы, а в зону флотации - внутриклеточные вещества микроорганизмов, представляющие органичес- 2о кие кислоты и белки, в количестве

0,05 вес. 3 от содержания микрорганизмов в биосуспензии. Количество подаваемого воздуха при этом составляет

1,2 м /мин на 1 м сгущаемой суспен- 25 зии.

В результате флотационного сгущения в течение 2,5 мин степень сгущения биомассы составила 2,80, а полнота выделения микроорганизмов из жидкости 78,2i.

Пример 2. Биосуспензию микроорганизмов активного ила с концентрацией 1,33 АСВ сгущают флотацией в секционированном псевдоожиженном слое шарообразных ферромагнитных частиц диаметром 27 мм в зоне аэрации и шарообразных сегнетодиэлектрических частиц диаметром 25 мм в зоне флотации. При, этом порозность в зоне аэра-4 ции 0,68, а в зоне флотации 0,8. Количество и природа вводимых реагентов а также расход воздуха, как в примере 1.

В результате флота ционного с гущения в течение 2,5 мин степень сгущения биомассы составляет 3,55, а полнота выделения микроорганизмов из жидкости 96,93.

Пример 3. Биосуспензию микро. организмов активного ила с концентрацией 1,39 АСВ сгущали аналогично примеру 2 за исключением того, что размер ферромагнитных частиц составлял

5 мм, а сегнетодиэлектрических частиц ю 10 мм.

В результате флотационного сгущения в течение 2,5 мин степень сгущения биомассы составила 2,95, а полно59 6 та выделения микроорганизмов из жидкости 82,7i.

Пример 4. Биосуспензию микроорганизмов активного ила с концентрацией 1,3> АСВ сгущали как в примере 2 за исключением того, что размер ферромагнитных частиц составлял 50 мм, а сегнетодиэлектрических частиц40 мм.

Ф

В результате флотационного сгущения в течение 2,5 мин степень сгущения биомассы составила 3,1, а полнота выделения микроорганизмов из жидкости 83,4i.

Пример 5. Биосуспензию микроорганизмов активного ила с концентрацией 1,34 АСВ сгущают как в примере 2 за исключением того, что вместо сегнетодиэлектрических частиц используют частицы из электрета °

В результате флотационного сгущения в течение 2,5 мин ступень сгущения биомассы составляет 3,6, а полнота выделения микроорганизмов из жидкости 94,63.

Положительный эффект изобретения состоит в увеличении степени сгущения биомассы в 1,2-1,5 раза и повышении количества выделяемой биомассы микроорганизмов на 10-!54.

Технико-экономическая эффективность изобретения составляет более

150 тыс. руб. в год на технологическую линию сгущения и обезвоживания биомассы микроорганизмов 10 тыс. тонн в год, формула изобретения

1. Способ сгущения биосуспензий путем аэрации и флотации в псевдоожиженном слое частиц дисперсного материала в присутствии поверхностно-ак— тивного вещества и коагулянта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени сгущения биосуспензии микроорганизмов активного ила, в качестве дисперсного материала используют в зоне аэрации частицы из ферромагнетиков, а в зоне Флотации — из сегнетодиэлектриков.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что размер частиц ферромагнетиков составляет 5- 50 мм, а сегнетодиэлектриков - 10-40 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Rubin А.Y. Biotechnole Bioeng

1966, 8, 135.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2833499, кл. С 02 F 11/12, 13.09.79 (прототип).