Способ очистки природных вод от летучих галогенорганических соединений, нефтепродуктов, синтетических поверхностно- активных веществ

 

Изобретение относится к очистке природных вод и может найти применение в народном хозяйстве при подготовке питьевой воды. Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса при аналогичной степени очистки. В способе очистки природных вод от летучих галогенорганических соединений, нефтепродуктов , синтетических поверхностно-активных веществ, включающем фильтрование в аэробных условиях фильтрование проводят через инертную загрузку с одновременной подачей воздуха противотоком воде, а очистку в процессе фильтрования проводят микроорганизмами Pseudomonas и Acinetohacter при соотношение 1:2 - 1:3. В качестве инертной загрузки используют керамзит , шунгизит, аглопорит, горелые породы , шлаки, кокс, полукокс крупностью 2-10 мм. Фильтрование через эту загрузку осуществляют 2-3 недели, а воздух подают в количестве 2-5 м3/м3. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (И) ((() (я)з С 02 F 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Irn (21) 4744571/26 (22) 02.08.89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Московский научно-исследовательский институт гигиены им, Ф,Ф.Эрисмана (72) Л.В,Кудрин, Г.В.Цыплакова, Г.М.Трухина, И.С.Тюленева, Г.Н Луценко, А.И,Цветкова, В.А. Савина и И.Я. Шестакова (53) 628,356(088.8) (56) Новиков В,Г. и др. Очистка воды для хозяйственно-питьевых целей с применением окислителей и сорбентов.-В,сб.: Технология очистки воды и санитарно-технические требования к ее качеству. Материалы семинара/МДТП. М.: 1974, с. 34-41, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД

ОТ ЛЕТУЧИХ ГАЛОГЕНОРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ, НЕФТЕПРОДУКТОВ, СИН-.

ТЕТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к очистке природных.вод и может найти широкое применение в народном хозяйстве при подготовке питьевой воды.

Целью изобретения является упрощение и удешевление процесса при аналогичной степени очистки.

Способ осуществляют следующим образом.

Природную воду из поверхностного или подземного водоисточника, загрязненную летучими галогенорганическими соединения (ЛГС), нефтепродуктами, синтетическими поверхностно-активными веществами (57) Изобретение относится к очистке природных вод и может найти применение в народном хозяйстве при подготовке питьевой воды. Целью изобретения является уп рощение и удешевление процесса при аналогичной степени очистки. В способе очистки природных вод от летучих галоге-норганических соединений, нефтепродук. тов, синтетических поверхностно-активных веществ., вклю ающем фильтрование в аэробных условиях фильтрование проводят через инертную загрузку с одновременной подачей воздуха противотоком воде, а очистку в процессе фильтрования проводят . микроорганизмами Pseudomonas u

Aclnetobacter при соотношении- 1:2 — 1:3. В качестве инертной загрузки используют керамэит, шунгиэит, аглопорит, горелые породы, шлаки, кокс, полукокс крупностью 2 — 10мм.

Фильтрование через эту загрузку осуществляют 2-3 недели, а воздух подают в количестве 2 — 5 м /м . 2 з.п. ф-лы, 5 табл, 3 3 (СПАВ) фильтруют со скоростью 3 м/ч через инертную пористую загрузку крупностью 210 мм. Одновременно производят насыщение воды кислородом воздуха, вводя егоs .толщу загрузки в противоток воде в количестве 2 — 5 и /м воды.

На поверхности зерен загрузки развиваются скопления микроограниэмов, которые в процессе своей жизнедеятельности подвергают ЛГС, нефтепродукты, СПАВ биохимическому окислению, Активная масса, необходиая для очистки, наращивается в течение 2 — 3 недель. аоа 20,0; СПАВ - G,а

ЗО

В качестве загрузки используют материалы, имеющие шероховатуго поверхность, а также открытые макропоры, что позволяет сохранить фрагменты скоплений микроорганизмов после обратных промывок фильтра. Сохранение микроорганизмов и высокие скорости размножения их приводят к быстрому восстановлению окисли- тельной « пасобнасти фильтра, K таким материалам можно отнести керамэит, шучгизит, горелые парады, шлаки, кокс, AOAукокс и т,д, Введение воздуха в загрузку в противоток воде увеличивает массоперенос кислорода из воздуха в воуу, При удельном оасходе воздуха 2 — 5 м /мз концентрация растворенного кислорода в очищаемой воде составляет 7 мг/л, что близко к пределу насыщения при температуре воды 15-18 С.

При таком содержании растворенного кислорода ка поверхности зерен загрузки и в межзерновом пространстве развиваются скопления строго аэробных бактерий в основном рода Pseudomonas, Acinetobacter, Процесс осугцествляют и при введении бактерий этих родов. в соотношении 1:2-1:3. В процессе с».-:оей жизнедеятельности строго аэробные бактерии окисляют даже труднаокисляемь-е загрязнения, в том числе ЛГС., нефтепродукты, СПАВ. При оасходе воздуха менее 2 мз/м его трудно равномерна распределить во всем обьеме загрузки, что приводит к возникновению анаэробных зон и торможению роста строго аэробкых бактерий, Расход воздуха более 5 м /«л нецелесообразен по технологическим показателям. Введение воздуха в загрузку способствует также разрыхлению ее, а эта приводит к увеличению продолж1«тельности фь1пьтроцикла (промежутка времени между двумя промывками). увеличение продолжительности фильтроцикла способ"твует накоплению микроорганизмов в загрузке и, СЛЕДОВаТЕЛЬНО, ПОВЫШЕНИЮ СТЕПЕНИ ОЧИСТки.

Крупность загрузки 2 — 10 мм, При крупности менее 2 мм в загрузке образуются воздушные полости, приводящие к возрастанию потери напора и, следовательно, к необходимости частых промывок, При крупности более 10 мм сокращается поверхность загрузки и количество бактериальной пленки, что способствует снижению степени очистки, Предлагаемый способ очистки природных вод от ЛГС, нефтепродуктов, СПАВ обеспечивает безвредность химического состава обработанной воды.

Пример 1, Природную воду, содержащую, мкг/л; ЛГС вЂ” хлороформ ЗОО, четыреххлористый углерод 15, трихлорэтилен 36, бромдихлорметан 38, тетрахлорэтилен 40; нефтепродукты — н-гептан 300, н-нонан 400, н-гексан 350, н-октан 250, бензол 160, толуал 125, фенол 100, м-ксилол 100, м-крезол

1G0, о-ксилол 100; СПАВ 2 мг/л, фильтруют через керамзит или шунгизит крупностью

5-10 мм со скоростью 3 м/ч, Воздух в эагауэку фильтра подают с расходом 5 м /мз воды. В процессе фильтрования биохимическое окисление указанных загрязнений осуществляют бактерии рода Рзевботопав, А,inetohacter. Соотношение этих родов мокрооргакиэмов составляет 1:2. Эффект очистки составляет, %: ЛГС вЂ” хлороформ 95, четыреххлор«лстый углерод 95, трихлорэтилен 95, бромдихлорметак 80; тетрахлорэтилен 95; нефтепродукты — н-гептан 100, н-нонак 100, н-гексан 100, н-октак 100, бензол 99, толуол 96, фенол 80, м-ксилол 84, о-ксилол 84, м-крезол 80; СПА — 80, В очищеккой воде содержится, мкг/л;

ЛГС вЂ” хлороформ 15; четыреххлористый углерод 0,75; трихлорэтилен 1,8; бромдихлорметан 7,6; тетрахлорэтилен 2,0; нефтепродуктов — н-гептан О, н-конан О; кгексан О, н-октан 0, бензол 1,6; толуол 5; фенсл 20; м-ксилол 16; м-креэол 20,0, о-ксиЭффективность очистки воды методом биологического окисления по сезонам года при максимальном содержании загрязнений представлена в табл. 1.

Пример 2. Природную воду, содержащую, мкг/л: Л ГС вЂ” хлороформ 21; четыреххлористый углерод 1,2; трихлорзтилек 4,2; бромдихлорметан 12,0; тетрахлорэтилен

6,1; хлордибромметан 8,6; кефтепродукты— н-гептан 200, н-конан ЗОО, н-гексан 250. ноктан 100, бензол 50, толуол 50, фенол 50;

СПА — 2,0, фильтруют через керамзит или шунгизит крупностью 2 — 5 мм со скоростью

3 м/ч. Противоточную по,пачу воздуха осуществляют с расходом 3 м /м воды. В процессе фильтрования биохимическое окисление загрязнений осушествляют бактерии рода Pseudomonaa, Ас1пекаастег, соотношение которых равно 1;3.

Очищенная вода содержит, мг/л: ЛГС— хлороформ 2,3; четыреххлористый углерод

0,2; трихлорэтилен О; брамдихлорметан 4; тетрахлорэтилен 0,8; хлардибромметан 3,2; нефтепродукты — и-гептан О; н-конан О, нгексан О, н-октан О, бензол 5,0, толуол 5,0, фенол i0„0; СПА — 0,5, Эффективность очистки воды методом биологического окисления по сезонам года при минимальном содержании загрязнений представлена в табл. 2, Равноценный эффект очистки от ЛГС, нефтепродуктов, СПАВ получают при при1701649

Таблица l

12,11вввк

10 ° 08ез

10.05"

1 ° 02

Загрязнения

Технологические параметре !

Исх. Очих., Эффект Нсн - Очиа.з Эффект Нсх., Очна., Эффект нкг/л мкг/л очистки, мкг/л нкгlл очистки, нхг/л нкгlл очистки, 2 2 2

Нсх. О яе1., 1 Эффект мкг/л нкг/л о мстим, 8

16 94

226

400 9,2 98

350 14 96

300 15 95

Хлороформ четыреххлористыа углерод

Трихлорзтипен

Бромдихлорметан

Тетрахлорзтнлен

Нефтепродукты; н-Гептан н-Нонан н-Гексан н-Октан

Бензол

Толуол фенол и-Ксилол н-Креаол о-Ксмлоп слав фильтрование через керамзит крупностью 2-10 мн со скоростью

3 м/ч,расход воздуха

5 нз/нз

0,22 98

10 О,г 98

0 ° 75 95 11

1,0S 97 30 0 6 98

1,8

1,8 95

36

Зв 7,6 8о 40

7,5

35 Зт2 90,9

45 0 9 98

94

2,5

l,56 96

40 2 О 95

270 0 I 100

350 О 100

ЗЗО О 100

240 2 100

140 1,4 99.

1ее 1 0 99

21,0 8S

105 1 4 86

100 1,0 99

95 16,1 83

i,7 0,2 85

О 100

О 1ОО

0 100

О 100

1,6 99

5 96

20 80

16 84

Г6 84

20 80 о ° 4 8О

143

111

I10

98

2,4

4,4

О

5,2

3.9

3 ° 3

2,6

3.3

6.3

20,6

3,6

99

98 ° 5

98

97,5

97

97

94

79

98

86

О

О

О

О

О

2 4

14,2

13,3

10 5

0,15

ЗОО

88

10О

100 гэо

С рот нове ние

seTo ве 1:3 °

За То вв 1:2.

То еа 1:2. менении и других загрузок крупности 2—

10 мм: горелые породы. аглопорит, шлаки, кокс, полукокс, Эффективность очистки бактериями родов Pseudomonas u Acinetobacter подтверждается данными, представленными в табл. 3.

Каждый отдельно взятый штамм рода

Pseudomonas или любое их сочетание во взаимодействии с Acinetobacter обеспечивает эффект очистки, аналогичный прототипу. снижение энергоемкости очистки, ее удешевление.

Единичные штаммы или сочетание штам1сеов вида Acinetobacter Caicoacetlcus в сочетании с видами и штаммами рода

Pseudomonas обеспечивают эффект очистки, аналогичный прототипу, снижают энергоемкость очистки, ее себестоимость.

Соотношения родов Pseudomonas u

Aclnetobacter 1:2 и 1:3 существенны, поскольку при меньшем соотношении этих микроорганизмов степень очистки снижается по сравнению с прототипом (менее 95 ).

Большое соотношение представленных микроорганизмов в биопленке обеспечивает эффект очистки, но не целесообразно по техническим показателям (продолжитель ности фильтроцикла, потерям напора и др,). родов микроорганизмов peeudamonee и ывесеъассег 113

В табл. 4 приведены. сравнительные данные по предложенному и известному способам.

Технико-экономическая оценка предла5 гаемого способа с прототипом приведена применительно к станции водоподготовки производительностью 40 тыс.мз/сут.

Данные представлены в табл. 5.

Формула изобретения

10 1. Способ очистки природных вод от летучих галогенорганических соединений, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, включающий фильтрование в аэробных условиях, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса при аналогичной степени очистки, фильтрование проводят через инертную загрузку с одновременной подачей воздуха противотоком воде, а очи20 стку в процессе фильтрования проводят микроорганизмами Pseudomonas u

Acinetobacter при соотношении 1:2 — 1:3.

2, Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве инертной загрузки ис25 пользуют керамзит, шунгизит, аглопорит,горе- лые породы, шлаки, кокс, полукокс крупностью

2-10 мм, а фильтрование через эту загрузку осуществляют в те гение 2 — 3 недель.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а;о30 шийся тем что воздух подают в количестве 2-5 м /м .

4 о

1 1 333 V C33 1 01

1 I ЯS I 03

I 1 У 1 сЧ 1 333 1 Ol о 1

I 1

333 бф бм и 33« 3 «»

I e A и 1 «- 3 Й .

Й I»

4 СЧ

1 I ОХИ I

««

1 I

3

1

СГЪ

««

1 М

1 с о

331

Г« 3

4 I-Й

3

1 l

3 1 33«

4 ЧГ

3 CO

1 о

I o

1 е»

1 «С

3 II у ««43

3 1

* 1

° 4„-1 Л

% с 1 аО

УМ 31 CI

1 аса

ГООО а о о о в со - а лсо 03

° «COCOCO ЛЛЛЛ бЧ м

ОбЧ сОI×

Л ««0 «а СО .33Г

a ««» CO ««

О О О ОЛCO ШЛО

o ala aA ala ЧУ

N Г««» О o cO cO «» м.ф в

« — Г «О СГ«- и б«М О бс 3

ОООО

Ю о О о о «» бч о е Ф аса

° «-» 0 10\СОOO ЛЛЛ

Ф м0

Мбч бЧ О r а «м а а е е

О о О О ЧГ Л 03 0a w o

1 с

1 О\

О бЧ

1 S

Р

1

1

1, 1 ап«

3 О

3 с:

1

1

I

1. aIa

« м 0

0 03

I 1 б «С 4 Г а(I

3СЪ о с, о о о

У Х б o X

1 — — 3

1 ГС !

ОХ

1 Лъ X оооо оооо

CO

CO о

О сЧ м о а

«»

\ Ч

«,ф м

««

3 IC

1 S

3 X

I Э

I X

1 Л

1 3Х

4 Q.

3 L

333

3 С«3 (а

k...

3„"3- Se

«Сб ЕГ- С33

X X

msCIX

I- 333 V Ф

С Х Y 3

23 О

Л! 3 1

1 Х X Х Х о х

)S

Б

lv e

S S а бI- Ф! 4 о а ! C3 lэ

i S

1 б- Ф о а

l С Щ о с

Х

Х «33

1 «33 S

l 3-!

«3J

S X

«33

Ф а

IG Ф о х

Са

3- Г3

J3 Ф с а

S Э

3

Гб о

Ф сХ ОЪ ос о 3с а бх

1 о z

X со «

Y а

Я

Jl

m v

1 У о

a z о

Х 1

v я

О 3v v

1 g Y 1

ОМ 3 Х

Ь 1Ч3

1 СГ3 О 1 0 б

1 1 в I

1 1 S

1 С«3 О

1 3

1 1

3 I I

1 «3«1 1

3 бЧ 3 ° C«

O4 ИЛ

I . 3 К 1

l 1 У Y l

О Х

I 1 1

1 1 С 4

1, I ° 4

X б

V Y

1 . 3 «. Х 1

3 — — — 3

o o aca aca 43

1 сч чз о03 о д е у м со оооо а О о О -- сЧ ivi а о

01 0««СО CO CO 00 CO а ам аса оало а » ««» « оîаоссмсч owло ооо CO о асао а аао aIaraca

C««I - бЧ CO 0 М-У М М О

ОУ

М

ОооааГ -0 аса саксо л л лсо

ООО

О О СГ О 4С3 а » CO O

ОOaO ЧЪ

aA D ana o o o o o o aO сч шблica уw мо

С, С 3

3 R LO O L S 333 S

Ф о сб аобсб

X С X Ы McC

2308 k k hS

I !

I м

3

I и

I «44 и

С1

1 333

1 3У о и

1 «33

3 CI ! О

I

1 ф

1 34«

1 3

X ! m

1 I»

I CL

1 Ci ! Y

I S

1 Х

I о

4 сХ

I Q а

1 333

4 S

I X МГЧсЧ

3 (:Г

1 Х 9 Cl 9

1 3- 4Е % 46 о оооо

1 L33-,3- 31:3 :Ь *

1 «бс «ф

I э

1701649

10 та блица 3

Эффект очистки

Штамм

Род Рвеойочопев

Атсс 10145 - cssR

Штамм h 142, r.Äíåïðo" петровск от 1956

Штамм h 14 МНИИГ им.Эрисмана от 1987 г.

Штамм У 207 ИНИИГ им.Эрисмана от1988 г.

Атсс 12633, "cssR>1981

Штамм И 53 ИНИИГ им.Эрисмана от 1987 r.

Штамм У 186 ИНИИГ им.Эрисмана от 1988 r.

Штамм АТСС V 17759Hungarys 1979

Штамм Ш 38 ИНИИГ им.Эрисмана от 1987 г.

Штамм И 248 ИНИИГ ие. Эрисмана от 1988 г.

1 seudanonas aeruginosa

В сочетании с любым втаммам

Acinetobacter Ca2coaceticus эфФект очистки аналогичен „ данным табл.1 и 2

Pseudomonas puti4ai

То же

РвеЫавовав cepatis

Род Acinetobacter

Acinetobacter Ca1coaceticus

Штамм Н 5593 — ЧССР, 1977

Штамм Я 5581 - ЧССР, 1977

Штамм Иссковской горбольницы Ю 2 от 1983 г.

Штамм ИНИИГ им.Эрисмана И 154 от 1987 г:

Таблица11 юююююю ю

Эффект очистки,Ф, по способу

Загрязнения юю известному ю ю юю ю ю предлагаемому

ЛГС (хлороформ, четыреххлористый углерод,трихлор" этилен,тетрахлор" этилен)

Нефтепродукты . (н-гептан,н-гек, сан, н-октан,н-но" иан бензол толуол) 100

98

99

98

СПАВ Загрузка фильтра " активный уголь, скорость фильтрования 3 м/ч,доза озона 2 мr/ë, промывка 2 раза в сутки, регенерация загрузки 1 раз в год.

%.%

Загрузка фильтра - инертная загрузка, скорость фильтрования 3 и/ч, расход воздуха -3 мз/мз, промывка 1 раз в 2"е, суток

1701649

Таблица 5

Способ

Наименование статей

666 3

299, 0

194,8 203 2

2ФО

0,84

0,8

Составитель Г. Лебедева

Редактор Т, Лазоренко Техред M.ÌîðãåHòàë Корректор О. Кравцова..

Заказ 4508 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Сметная стоимость строительства сооружений, К, тыс.руб.

Эксплуатационные затраты,тыс.руб.

Годовые приведенные затраты (С+0,15K), тыс.руб.

Себестоимость дополнительной очистки

1мзприродных вод,коп.

Известный при расходе воздуха 3 мз/мз

Предлагаемый при расходе воздуха.

530,0 534,0

115 3 123,1