1-"-Казанский отдел. гидрологии и водных ресурсов Северного й" научно-исследовательского института гидротехники. " " - ...;, .; / и мелиорации -7 д.-„. (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (84) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЬ1Х ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРУДАХ

Изобретение относится к области са-. витарной техники, в частности - гидробиологии, и может быть использовано для очистки. природных и сточных вод от нефтяных загрязнений и солей.

Известен способ биологической очистки сточных вод от фенольных соединений водными растениями, где в качестве последних используют харовые водоросли Ы. то

Известен также способ очистки бытовых и городских сточных вод в биологических прудах путем внесения в них водорослей в виде комплекса из зеленых, сине-зеленых и диатомовых водорослей М.

Недостатком этих способов является то, что они не обеспечивают надлежатцей очистки природных и сточных вод от нефтяных загрязнений и солей.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является способ очистки сточных вод сульфатпеллюлозного производства путем пропускания их через,камыш, рогоз узколистный и тростник обыкновенный )3)

Недостатком этого способа является ограниченность его применения назначением только для снятия загрязнений сульфатпеллюлоэного производства, способ не предназначен для очистки природных и сточных вод or нефти, нефтепродуктов и минеральных солей. Не разработаны так же условия разведения и посадки растений в прудах и водоемах.

Целью изобретения является повышение степени очистки от нефтяных загрязнений и минеральных солей.

Эта цель достигается тем, что сточные воды подвергают очистке в биологических прудах путем пропускания их через камыш озерный, рогоз узколистный, тростник обыкновенный и дополнительно через камыш лесной, ежеголовник ветвистый, сусак зонтичный, осоку водную, удлиненную, пузырчатую, манник водяной, элодею канадскую, уруть мотовчатую, рдест блестящий, роголистник темнозеле91827

Способ очистки воды состоит в следующем.

Загрязненные нефтью и нефтепродуктами воды, а также высокоминерализованные сточные воды подают в биологические пруды или мелкие водоемы с ис- . кусственно или естественно разведенны о ми высшими водными растениями. Пруды имеют следующие параметры. Первая ступень: площадь 2,5-3,0 га, длина 300500 м, глубина 0,3-2 м. Вторая ступень: плошадь 4-0,50 га, длина 500 м и более, глубина 0,3-2,5 м. фЯ

B первой ступени водными растениями занято- 60-80% плошади. Растения мелководной части на 30% состоят из одних сплошных зарослей рогоза широколистного, а также в смеси с тростником обыкновенным. Прибрежья окаймлены узкой полосой в 0,2-0,4 м из камыша лесного и осоки. Наиболее глубоководная часть до 60% плошади заселена ряской малой, служащей мощным биофильтром от. пленочной нефти.

Во второй ступени водными растениями занято 80-100% плошади пруда: верхняя

3 ный и ряску маленькую, предпочтительно в количоствс хамыш озерный вЂ” 700о .-.00экз/м воды, рогоз узколистныйвЂ”

40-60 экз/м, тростник обыкновенный»

150-200 экз/м, камыш лесной вЂ” 600700 экз/м, ежеголовник ветвистый200-250 экз/м 3 сусак зонтичный150-200 экз/мз, осока водяная вЂ” 500.600 экз/м, осока удлиненная вЂ” 2503

300 экз/м, осока пузырчатая - 250- 30

300 экз/м манник водяной вЂ” 300400 экз/лt, элодея канадская - 2,02,5 кг/м, уруть. мотовчатая - 1,0з

l,5 мг/м3, рдест блестящий вЂ” 1,52,0 кг/м, роголистник темнозеленый вЂ” 1%

2,0-2,5 кг/м, ряска маленькая вЂ” 0,53

0,7 кг/м .

Разнообразные виды высших водных растений обладают способностью ускорять микробиальное разложение нефтяных др загрязнений и поглощать высокие концентрации биогенных и других элементов.

Определяющим фактором, например, в очищении воды от нефтяных загрязнений является совместная деятельность нефте- 3$ окисляюших микроорганизмов и высшей водной растительности. Наличие этого симбиоза в прир дных и сточных водах определяется жизнедеятельностью бактерий и активностью усвоения нефти и неф- Зй тепродуктов в качестве единственного источника углерода и энергии.

7 4 мелководная часть - 1,5-1,8 ra - сМешанными зарослями рогоза широколистного с хвощем болотным, тростник обыкновенный занимает 0,5-0,7 га, осока удлиненная и осока пузырчатая вЂ” 0,2-0,3 га.

Прибрежье r. общей плойадью 0,3-0,5 ra окаймлено камышом лесным.

Очистку сточных вод, загрязненных нефтью и высокоминерализованными сточными водаим проводят в непрерывном режиме. Подачу их в биологические пруды первой ступени осуществляют в режиме водотока или реки по руслу, а выпускрассредоточенно - из четырех водосбросов. Впуск во вторую ступень производят по естественному протоку, а выпускиз двух регулируемых водосливов, выполненных из труб диаметром 600 мм с вертикально опускающимися шиберами. Время водообмена в биопрудах для полного освобождения воды от нефтяных загрязнений в концентрации 60-370 мг/л на 50% от высокоминерализованных стоков с общим солесодержанием 1560 мг/л составляет 30-36 ч.

Водохранилища строят руслового типа, глубиной 3-5 м, мелководные, хорошо прогреваемые и естественно зарастающие различными видами высшей водной растительности или искусственно заселяют отдельными поясами камышом озерным, сусаком зонтичным, осокой водной, тростником обыкновенным, роголистником темно-зеленым до глубины 0,5-1,0ì, рогозом узколистным or 1,2 до 1,7 м. Площадь покрытия водными растениями составляет

40% и более. Для снятия взвешенной и растворенной нефти в воде в концентрации до 50 мг/л время водообмена составляет 36 ч, а при пленочной нефти в

4-5 балла с толщиной 0,01-0,1 ммвЂ”

5-6 сут. Очистку вод осуществляют в проточном режиме путем пропускания поступающих с водой загрязнений с водосборной площади через заросли водной растительности.

Пример 1. Очистку вод от нефти и нефтейродуктов в концентрации 1,10 и 100 г/л проводят в присутствии девяти видов воздушно-водных, семи погруженно-укореняюшихся и двух плавающих водных растений (лабораторные и натурные опыты в,вегетационных сосудах емкостью 20 л). Наблюдениями установлено, что всплывшая нефтяная пленка из водонефтяной смеси в 1000 мг/л разру:шается в присутствии растений за 5-10 дней (в зависимости от вида и фазы вегетации), а без растений полное окисле5 918277 6 ние нефги наблюдается на 30-32 день ла бактерий в 18 раз (с 1,8 10а до опыта. Признаком разложения нефти яв- 0,1 10 кл/мл), сапрофитных в 10 раз ляется помутнение воды,*на контакте во- (с 7,2 10 до 0,6 10 кл/мл), нефтеокисда-нефтяная пленка с последующим обра- ляющих в 5-10 раз (с 97 5 10 до з

У зованием свисающих буро-серых бакте- 5 9,5 ° 10 кл/мл), БПК5- в 2-4 раза. Мириальных хлопьев. Этот период совпада- нимальное значение БПК после зарослей ет с интенсивным освобождением поверх- растений составляет 0,5-1,0 мг (; на ности воды от нефтяной пленки и возрас- 1 л. танием общего количества бактерий (с Пример 3. Водные растения при

0,2 10 до 0,8 10 кл/мл), в том числе >О действии даже высоких концентраций сосапрофитов (с 1,2 10 до 9,8 10 кл/мл), леных вод сохраняют жизнеспособность э нефтеокисляющих (с 0,00310 до 0,13- и развитие; нормально вегетируют при

0,3 10 кл/мл) и снижением растворен- солесодержании воды до 5000 мг/л. При ного кислорода в 1,5-5 раз. По мере 10000 мг/л отмечена гибель 41% рас возрастания численности микроорганизмов <5 тений камыша озерного, 92% рогоза узи распада нефти и нефтепродуктов, содер- колистного. Рдест блестящий и злодея кажание общей уклекислоты возрастает в надская сохранили свою жизнеспособность

1,5-2 раза, что указывает на превраще- до конца опыта {14 дней). Вместе с тем, ние углеводородов до конечных продук- установ.ено, что водные растения, активтов, т.е. до СО и Н О. В контрольных zo но поглощая минеральные элементы, приопытах без растений процесс окисления водят к резкому снижению солесодержания идет очень медленно и поэто д дл нно и поэтому СО поч- воды. TBK в опытах с рдестом блестящим ти не обнаруживают. К пе ио ру кивают. К периоду полного заданная концентрация солей в сточной окисления нефтяной пленки общееь число 10000 / воде с 10000 мг/л уменьшилась к 14 бактерий уменьшается с 0,8 10 до 0,1-.

02 10 оф дню до 1450 мг/л, с камышом озерными,, 0,2 10, сапрофитов вЂ” с 9,8 до 0,5°;до 3050, рогозом узколистным до

5620 мг/л. В опытах с салесодержанием

0,3 10 до 0,0ОЯ 10 кл/мл, химическое

5000 мг/л снижение происходит в сред.б-- KBGBGPogG (ЛПК/ 260 Qo нем íà 5P% а с 2РРР мг/л íà 1 P 30%

23,0 мг Оя, биологическое потребление от первоначальной. кислорода (БПК5) вЂ” с 3,7 до 0,240,65 мг. Определяют влияние зарослей высшей

Пример 2. Очистку загрязненных водной растительности на снижение соленефтью и нефтепродуктами сточных вод содержания воды. В водоеме водными расвыполняют пропусканием их через зарос-. тениями занято до 40% плошади. Уста.З5 ли высших водных растений (растениями новлено, что высокое солесодержание возанято 40% плошади). Наблюдения пока- ды, наблюдаемое в верховье, т.е. в зоне зывают, что по мере прохождения сточ- поступления сточных вод (1045-. алых вод с верховьев вниз к плотине че - 2500 мг/л) ° снижается по длине водохрарез заросли, содержание пленочной нефти „нилища от зоны поступления к плотине. в количестве 23 баЛла постепенно.со- Более быстрое уменьшение количества микращается и к незаросшему участку пол- неральных солей отмечают в первой полоностью исчезает. Аналогичную закономер- вине водохранилища, в которой находятся ность отмечают и в распределении нефте основные заросли водной растительности. продуктов в толще воды. :. Так, солесодержание уменьшается с 104045

Содержание пленочной нефти, взвешен- 1121 до 780-970 мг/л; с 1870-2500 ных растворенных нефтепродуктов в ив- до 970 мг/л. Этот спад происходит за ходных сточных водах колеблется.. счет уменьшения обшей жесткости с

Установлено, что в водоеме изменение 13,2 до 7,8 мг-экв/л, Са -2,2 до 1,2, концентрации нефтепродуктов в потоке кор- CE вЂ” с 10,2 до 5,1; с 21,6 до релирует с численностью микроорганиз50

15,2 мг-экв/л, НСО5 вЂ” с 14,8 до мов, БПКБ и др. (коэффициенты корреля- 3,5 мг-екв/л.и других. ции положительны и равны 0,67-0,94). Пример 4. Сточные воды, загрязТак, достигается снижение концентрапии пенные нефтью и солями, очищают пронефтепродуктов при прохождении воды че пусканием через два биологических пруда, рез заросший участок длиной 1,5-2 ща расположенных последовательно друг за

55 за 45-50 ч в 10-50 раз и более (в за- другом, составляющих две ступени очиствисимости от года наблюдений), которое ки. Первая ступень площадью 3,0 ra, сопровождается уменьшением общего чис- растениями занято 80% поверхности пруПреимущество предложенного способа состоит в следующем.

Способ может быть внедрен повсеместно для очистки. воды малых рек, водотоков и водоемов, где нельзя применять индустриальные методы очистки: обеспечивает высокую степень очистки природных и сточных вод, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, а также солями. Способ не требует больших капитальных затрат на создание биопрудов.

Таблица 1

370,0 6,29 7,19 3,94 2,90

О, 23 0,46 отс. 1,08 отс.

33,4

0,90

0,23 .

1,64

1,04

0,39 отс. 0,5 1 отс. отс. отс.

7 91827 да. Вторая ступень вЂ” пруд мелководный, сплошь заросший полупогруженными водными, растениями. Время прохождения сточных вод через первый пруд 13 ч, через второй вЂ” 17 ч при скорости 100 л/с. Загрязнение воды осуществляют путем залпового сброса определенного количества сырой нефти в ручей, входящий в первую ступень. Нефть внрсят в 3 этапа с нарастающими концентрациями - 60, 10

370 и 1300 мг/л. Высокоминерализованные стоки подают в два этапа с концентрацией солей 8489 (за 36 ч сброса) и

5629 кг (за 24 ч сброса).

Контроль за очисткой воды в прудах 35 проводят по этапам продолжительностью

14 дней по следующим показателям: нефтепродукты, нефтеокисляющие бактерии, хлор-ион,К, Na + общая минерализация

+ в трех постах, т.е. в зоне сброса загряз- у0 нений и на выходах первой и второй ступени. Установлено, что внесенная нефть большей частью скапливается в верховьях, первого пруда в зарослях рогоза широколистного и ряски маленькой. Поэтому 25 бактериальному окислению ее подвергают в. пределах этого участка. Выноса ее с водой в нижележащие участки пруда по этой причине не ..роисходит, что подтверждено визуальными наблюдениями. Коли30 чественный анализ взвешенных и растворенных нефтепродуктов в воде приведен в табл. 1

Согласно данным табпицы 1, ступень биопрудов снимает концентрапию нефти на 98%. Второй пруд остаточные нефтя- 55

I ные загрязнений снимает при прохождении сточных вод через заросли рогоза широколистного, рогоза широколистного с хвощем болотным и рогоза широколистного с тростником обыкновенным на

7 8

100%. При очистке сточных вод от нефти обнаружено, что концентрация ве в воде меняется в зависимости от численности нефтеокисляющих бактерий. Так средней концентрации нефти в верховьях первого пруда 33,9 мг/л соответствует макс мальная величина микроорганизмов

14 10 кл/мц, у сброса пруда 1 ступени падает до 9 10З кл/мл, а у пруда второй ступени до 0,01" 10 кл/мл. По снижению хлор-иона, К+, к а+ и общего солесодержания при пропускании высокоминерализованных попутных нефтяных вод через биопруды 1 и 2 ступени, получают следующие средние результаты: СС снижается с 627 до 342 мг/л, К Ма с 314 .до 137, ЯН - с 40 до 0,04, 1

О - с 20 до 1 0, а Р О5 вЂ” с 0,9 до

0,1 мг/л, а общая численность минерализации вЂ” с 1577 до 1190 мг/л.

Концентрация минеральных веществ на разных ступенях очистки в биопруде показана в табл. 2.

Концентрация биогенных веществ на разных ступенях очистки в биопрудах показана в табл. 3.

918277

Таблица2

152 627 674

1577

1158

1101

770

152 342 161

854

770

380 190

1194 .1002

835

180

ТаблипаЗ

0,9

1 (ручей) 0,7

2 (первый биопруд) 30

3 (второй биопруд) 0,04

0,1

1,0

Составитель Г. Лебедева

Редактор Н, Коляда Техред А. Ач Корректор .В. Синицкая

Заказ 2032/29 Тираж 980 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 I

Формула изобретения зо

1. Способ очистки сточных вод и био логических прудах путем пропускания че рез камыш озерный; рогоз узколистный и тростник обыкновенный, о т л и ч а ю-35 ш и и с я тем, что с целью поиашения степени очистки от нефтяных загрязнений и минеральных солей сточные воды: дополнительно пропускают через камыш.лесной, ежеголовник. ветвистый, сусак зон-. 4о тичный, осоку водяную, удлиненную пузырчатую, манник водяной, злодею канайскую, уруть мутовчатую,.рдест 6пест ший, роголистник темно-оеленый и ряску маленькую. 45

2. Способпоп. 1, отличаю шийся тем, что используют водные растения в следующем. количестве: камыш, озерный 700-900 экз/минводы, рогоз уз» колистный 40-60 экэ/м, тростник. обык3. новенный 150-200 экэ/м5, камыш лесной 600-70С экэ/м, ежеголовник вета вистый 200-250 зкз/м, сусек зонтича ный 150-200 экэ/м, осока водная э

500-600 экз/м о ока удлиненная

250-300 экэ/м, .осока пузырчатая

250-300 экэ/м манник водяной 300«

400 зкз/ма, злодея канадская 2,03.

2,5 кг/мЭ; уруть мутовчатая 1,0-1;5кг/м, рдест блестящий 1,5-2,0 кг/м, рого листник темно-аеленый 2,О-2,5 кгlм, 3 ряска маленькая 0,5-0,7 кг/м

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 58221 2э кл.. С 02 С 5/10э 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 234244, кл. С 02 С 1/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2335598/29-26, кл. С- 02 С ф/10, 1978.