Способ биохимической очистки воды от сернистых соединений

 

Изобретение относится к способам биохимической очистки воды от сернистых соединений и позволяет производить полную очистку концентрированных сточных вод от сернистых соединений, увеличить скорость окисления в 5-6 раз за счет проведения биологической обработки ассоциацией микроорганизмов, включающих микроорганизмы Thiobacillus и дополнительно выделенную автоселекцией культуру микроорганизмов Arthrobacter flavescens. Воды, содержащие сернистые соединения, подвергают биологической очистке путем окисления в присутствии кислородсодержащего газа на зернистой загрузке ассоциацией микроорганизмов, включающих Thiobacillus thioparus и Arthobac- ter flavescens. Культуру бактерий вводят Б количестве 0,1-0,2 г/л по сухой биомассе). При концентрации сернистых соединений до 100 мг/л процесс проводят в плотном слое загрузки , от 100 до 1500 мг/л - в псевдоожиженном слое. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. с с (Л 1Ч9 00 00 9) 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 02 F 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3898754/29-26 (22) 16.05.85 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (72) Е.П. Каценович, Ю.А.-Л. Коган, Д.А. Рубин, В.Н. Швецов, Л.И. Бут, Р.И. Авдеева, Г.M. Коммунар, В.С. Алексеев, Ю.Э. Кочеровский, З.А. Абдумаликова и Т.С. Нечмирева (53) 628.356 (088.8) (56) Заявка Франции № 2375144, кл. С 02 С 5/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11007700112200, кл. С 02 G 3/34, 1984.

ÄÄSUÄÄ 1288166 А1 (54) СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

ВОДЫ ОТ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к способам биохимической очистки воды от сернистых соединений и позволяет про. изводить полную очистку концентриро— ванных сточных вод от сернистых соединений, увеличить скорость окисления в 5-6 раз за счет проведения биологической обработки ассоциацией микроорганизмов, включающих микроорганизмы Thiobacillus и дополнительно выделенную автоселекцией культуру микроорганизмов Arthrobacter

flavescens, Воды, содержащие сернистые соединения, подвергают биологической очистке путем окисления в присутствии кислородсодержащего газа на зернистой загрузке ассоциацией микроорганизмов, включающих

Thiobacillus thioparus u Arthobacter flavescens. Культуру бактерий вводят в количестве 0,1-0,2 г/л (по сухой биомассе). При концентрации сернистых соединений до 100 мг/л процесс проводят в плотном слое заг- рузки, от 100 до 1500 мг/л — в псевдоожиженном слое. 1 э.п. ф-лы, 2 табл.

12881

Изобретение относится к способам биохимической очистки воды, содержащей сернистые соединения в виде свободного и связанного сероводорода (сульфиды), и может быть использовано для очистки стоков эольных цехов кожзаводов, сточных вод от сернистого крашения тканей в текстильной промышленности, для очистки пласто— вых вод серодобывающих рудников, 10 бальнеологических курортов, природных вод и т,д

Цель изобретения — повышение скорости окисления и возможности очистки концентрированных сточных вод. 15

Способ осуществляют следующим образом.

Сточную воду, содержащую сернистые вещества, подают в аэрируемый реактор с зернистой загрузкой. В реактор добавляют культуру бактерий в количестве 0,1-0,2 г/л (по сухому веществу).

В процессе окисления бактериями органических и сернистых веществ их биомасса на зернистой загрузке возрастает до 1,5-2 г/л по сухому веществу.

Thiobacillus thioparus получают методом выделения из активного ила и З0 наращивают на искусственно приготовленной среде Бейеринка. Тионные бактерии эффективно окисляют тиосульфаты и невысокие концентрации сернистых соединений до сульфатов. Но уже 3S при содержании Na S больше 100 мг/л

2 окислительная активность бактерий уменьшается в результате ингибирующего влияния сероводорода и сульфидов.

Arthrobacter flavescens выделяют автоселекцией из адаптированного к сернистым веществам активного ила и наращивают на средах, содержащих органические и сернистые вещества, 4>

Бактерии вида Arthrobact er flavesc ens обладают высокой устойчивостью к токсическому воздействию сероводорода и его натриевых солей, вследствие чего могут функционировать при боль- 0 ших концентрациях этих соединений и осуществлять их окисление на первых стадиях процесса преимущественно до тиосульфатов, которые нетоксичны для Thiobacillus thioparus. Тио- 5S сульфаты в последующем эффективно доокисляются тионовыми бактериями до сульфатов.

66 2

Таким образом, бактерии Arthr obact.er flavescens снижают токсичность воды, что позволяет очишать значительно более концентрированные сточные воды и повысить скорость окис— ления Н 28

При окислении сточной воды с концентрацией 150 мг/л сероводорода в биореакторе с плотным слоем зернистой загрузки скорость окисления составляет 50-60 мг/л.ч.

В условиях реактора с псевдоожи— женным слоем загрузки окисление сернистых соединений происходит со средней скоростью 100-120 мг/л ч. Повышение концентрации сероводорода в исходной сточной воде возможно до

1500 мг/л.

Процесс очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих сточных вод осуществляют в одном реакторе или разделяют стадии окисления, осуществляя их последовательно в отдельных реакторах. В каждый реактор вводят ассоциацию микроорганизмов совместно, но дальнейшее развитие бактериальных видов, учитывая условия проведе;.ия процесса в каждом реакторе, происходит по-разному, В зависимости от концентрации сернистых веществ в исходной воде осуществляют выбор реактора с плотным или псевдоожиженным слоем загрузки и их комбинации.

При концентрации сернистых соединений до 100 мг/л целесообразно применять реактор с плотным слоем, до 500 мг/л — одноступенчатый реактор с псевдоожиженным слоем, до

1500 мг/л — двухступенчатый реактор с псевдоожиженным слоем загрузки.

Таким образом, осуществление процесса окисления в одном или двух последовательно работающих реакторах позволяет эффективно вести очистку высококонцентрированных сточных вод со средней скоростью 100-130 мг/л ч.

Продолжительность процесса зависит от концентрации сернистых соединений в исходной сточной воде. Так., при концентрации 1500 мг/л Н S пот1 требуется 11-13 ч обработки при средней скорости окисления 100—

130 мг/л ч.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет проводить

lO0X-ную очистку от сернистых соединений, окислять сточные воды с широ—

1288166 ким диапазоном концентраций сероводорода и его натриевых солей и увеличить скорость окисления сернистых соединений в 5 — 6 раз.

П р и м е p l. Очистку пластовых под подземной выплавки серы с концентрацией сероводорода 300 мг/л проводят в аэрируемом биореакторе с псевдоожиженным слоем песчаной загрузки. !О

В биореактор вносят культуру бактерий Arthrobacter flavescens u

Thiobacillus thioparus в количестве

0,1 г/л (по сухому веществу) . После

24 ч адаптации культуры бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме с периодом аэрации 3,0 ч. В результате окисления биомасса биореактора через 6 сут 20 возрастает до 1,5 г/л, при этом скорость процесса очистки 100 мг/л ч.

Степень очистки воды от сероводоро— да 1007..

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Культуру бактерий вносят в биореактор в коли— честве 0,15 г/л (по сухому веществу) .

Через 6 сут биомасса биореактора возрастает до 1,5 г/л, при этом скорость 30 процесса 100 мг/л ч. Степень очистки воды от сероводорода 1007..

Пример 3. ОчистКу локальных сточных вод зольного цеха кожевенного производства с концентрацией суль- 35 фида натрия 1020 мг/л (в пересчете на сероводород) проводят в двух последовательно расположенных биореакторах с псевдоожиженным слоем песчаной загрузки.

В оба биореактора вносят ассоциацию микроорганизмов Arthrobact,er

flavescens u Thiobacillus 1hioparus.

Культуры бактерий вводят в количест— ве 0,2 г/л (по сухой биомассе). Пос- 45 ле 48 ч адаптации бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме.

В результате окисления биомасса биореакторов через 5 сут возрастает до 2 г/л. В первом биореакторе устанавливается период аэрации 7,5 ч, при этом концентрация сероводоРода в поступающей в биореактор сточной воде 1020 мг/л, в очищенной 45 мг/л, средняя скорость окисления сероводорода 130 мг/л ч.

Во второй биореактор сточная вода поступает с концентрацией 45 мг/л сероводорода. в очищенной воде сероводород не обнаружен. Период аэрации во втором биореакторе 0,5 ч, средняя скорость окисления сероводорода

100 мг/л ч. Общее время обработки

8 ч. Степень очистки воды от сероводорода 100Х.

Пример 4. Подземные воды с концентрацией сероводорода 5-10 мг/л очищают непосредственно в водоносном пласте. Для этого оборудуются скваженные установки, обеспечивающие требуемую степень насыщения подземных вод кислородом. В скважину вносят культуру бактерий Arthrobacter flavescens u Thiobacillus thiop!arus в количестве О,1 г/л (по сухому веществу).

После 24 ч адаптации активной культуры бактерий к очищаемым сточным водам в контактных условиях осуществляют очистку на проточном режиме с периодом аэрации 0,1 — 0,15 ч. В результате окисления сероводорода биомасса в биореакторе через 6 сут. возрастает до рабочей концентрации, при этом скорость процесса 50 мг/л ч.

Степень очистки воды от сероводорода

1003.

Время выхода системы на устойчивый режим в зависимости от количества вводимой в реактор культуры бактерий показано в табл.

Таким образом, введение биомассы в количестве меньше О,1 г/л увеличивает время выхода системы на устойчивый режим.

Введение биомассы в количестве больше 0,2 г/л нецелесообразно, так как при этом не изменяется время выхода системы на устойчивый режим и увеличиваются дополнительные затраты на наращивание биомассы.

Сравнительные результаты, полученные путем осуществления процесса по известному и по предлагаемому способам представлены в табл. 2.

Формула изобретения

1. Способ биохимической очистки воды от сернистых соединений, включающий окисление последних в присутствии кислородсодержащего газа микроорганизмами вида Thiobacillus

thioparus на зернистой загрузке, о тл и ч а ю шийся тем, что, с !

12881 целью повышения скорости окисления и возможности очистки концентрированных сточных вод, окисление сернистых соединений осуществляют ассоциацией микроорганИзмов, включающей дополнительно выделенные актоселекциТаблица 1

Количество добавляемой в реактор культуры бактерий, г/л (по сухому веществу) Время выхода системы на устойчивый режим, день

0,05

0,1

0,15

0,2

0,3

0 35

Таблица2

Степень очистки

Период аэрации, ч

Средняя скорость окисления статочное содержание сероводорода, мг/л воды от сероводорода, 7. сероводорода, мг/л,ч

100 (20-25) 1 (4.-4,5} 0 (Следы) 100 (99,9) 100

1,8-2()0) 0 (20}

100 (90)

100 (56) 200

100-120 (18-20) 2,0-2,2 - 0 (90) (10) 250

100-120 (14-15) 400 100-120

700 100-120

1000 120

1500 110-120

3,5-4

6,5 — 7

100

100

8,3

100

11-13

100

П р и м е ч а н и е: В скобках приведены данные для известного способа, при концентрации сероводорода 400 мг/л при известном способе происходит ингибйрование процесса.

Концентрация сероводорода в исходной воде, мг/л

66

О ей микроорганизмы Arthrobacter

flavescens.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что ассоциацию микроорганизмов используют в количестве 0,1-0,2 г/л (по сухой биомассе).