способ биологического обеззараживания бытового стока

Формула изобретения

Способ биологического обеззараживания бытового стока активным илом, отличающийся тем, что процесс обеззараживания осуществляют в две стадии: на первой стадии смешивают бытовой сток с активным илом в аэрируемых емкостях с последующим смешением со свежей порцией активного ила в смесителе, на второй стадии смешивают обработанный бытовой сток с промышленными стоками и регенерированным активным илом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для обеззараживания промышленно-бытовых сточных вод, где объем бытового стока составляет не более трети от общего потока. Основная цель обеззараживания сточных вод - это обеспечение эпидемической безопасности при их отведении в водные объекты.

В промышленности для обеззараживания стоков от бактериального загрязнения применяются химические (соединения хлора, озона, пероксида водорода, некоторых ионов металлов и др.), физические (механические, термические, электрические, электромагнитные), физико-химические (флотация, коагуляция, электрофильтрование, сорбция) методы. Устойчивость микроорганизмов при любом способе обеззараживания во многом определяется различиями в механизмах процессов воздействия дезинфектантов.

Обеззараживание сточных вод хлором является наиболее простым техническим решением, чаще других применяемым в промышленности. В результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высокотоксичных веществ, включая канцерогенные и мутагенные с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных мг/л. Появление в сточных водах таких веществ после хлорирования ужесточает условия сброса в водоем, влияет на здоровье населения при водопользовании. В результате применения других химических реагентов также образуются токсичные продукты, практически не поддающиеся разрушению. Применение физических и физико-химических методов требует значительных материальных затрат (Гончарук В.В., Потапенко Н.Т. Современное состояние проблемы обеззараживания воды // Химия и технология воды, 1998 г., т. 20, № 2). В связи с этим биологический способ обеззараживания является особенно актуальным для современной промышленности.

Известен способ биологической очистки водоемов от энтеропатогенных бактерий с помощью гидробионтов - дафний (см. авт.свид. СССР № 981254). Однако этот способ требует выращивания дафний для периодического внесения их в водоем.

Известен способ очистки и обеззараживания кровяных сточных вод зелеными и сине-зелеными микроводорослями (см. авт.свид. СССР № 178490). Недостатками данного способа являются предварительная анаэробная обработка сточных вод с последующим обеззараживанием в пруду в течение суток.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ очистки хозяйственно-бытовых сточных вод с помощью активного ила (Ковалев Н.С., Ковалева Н.А. Биохимическая очистка сточных предприятий химической промышленности. М.: Химия, 1987). После контакта с активным илом количество бактерий группы кишечной палочки снижается в 3-5 раз по сравнению с числом этих же бактерий, зафиксированных в исходной смеси сточных вод. Недостатком данного способа является то, что санитарные показатели очищенного стока не соответствуют требованиям, предъявляемым санитарно-эпидемиологическим надзором.

Целью изобретения является обеззараживание бытового стока активным илом, наращиваемым в процессе биохимического окисления загрязняющих веществ промышленно-бытового стока и достижение необходимой степени санитарно-гигиенической безопасности за время цикла полной биологической очистки 25-26 часов. Эта цель достигается проведением двухступенчатой биологической очистки совместно бытового и промышленного стоков в аэрируемых емкостях и аэротенках активным илом.

Способ биологического обеззараживания бытовых сточных вод основан на существовании антагонистических взаимоотношений между сапрофитной микрофлорой комплекса организмов активного ила и большинством патогенных или микроорганизмов. Как известно, в большинстве природных вод поддерживается равновесие между различными сообществами микроорганизмов. При значительном поступлении посторонних микроорганизмов равновесие в популяции нарушается. Местная популяция реагирует при этом гомеостатически, чтобы восстановить стабильность в обществе (Митчелл Р. Микробиология загрязненных вод. М.: Медицина, 1976). На первой ступени биологической очистки бытового стока наблюдается аналогичная картина. При осуществлении начального этапа очистки происходит контакт микроорганизмов бытового стока с комплексом организмов активного ила, искусственно созданной популяцией, состоящей из бактерий и простейших, адаптированных к очистке производственных стоков.

Во всех водных экологических системах имеются межмикробные хищники, а также группы микроорганизмов, способные охотиться на водоросли, бактерии, вирусы. В нормальных условиях они составляют небольшую часть популяции. Однако при поступлении посторонних микроорганизмов хищники усиленно размножаются, поглощая чуждую микрофлору - в данном случае - бытового стока, пытаясь восстановить биологическое равновесие, тем самым снижая численность патогенных микроорганизмов бытового стока.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Первая ступень биологического обеззараживания бытового стока осуществляется в две стадии:

- смешивание бытового стока с активным илом в аэрируемых емкостях;

- смешивание бытового стока со свежей порцией активного ила в смесителе.

Повторный контакт бытового стока с илом повышает эффективность удаления патогенных организмов из системы.

На второй ступени очистки происходит смешение обработанного бытового стока, производственного потока и регенерированного активного ила.

Кроме вышеописанных взаимоотношений в системе биоочистки на втором этапе решающую роль в обеззараживании начинает играть фактор конкуренции за питательный субстрат.

Из указанных литературных источников известно, что в чистой воде, не обсемененной бактериями, патогенная микрофлора выживает лучше, чем в воде, загрязненной бактериями. Например, холерный вибрион сохраняет жизнеспособность в поверхностных водах от 1 до 13 дней, тогда как при контакте с активным илом 99% организмов погибают в течение 6 часов. Промышленные сточные воды содержат в своем составе целый ряд сложных органических веществ, утилизацию которых осуществляют микроорганизмы активного ила, чья ферментальная система адаптирована к поступающим загрязнениям.

Естественно патогенные организмы, которые паразитируют в клетках человека или животных, не могут составить серьезной конкуренции обитателям активного ила и погибают вследствие отсутствия питания. Лишь небольшая часть представителей E.colj может в процессе мутации приобрести способность к окислению органических веществ неприродного происхождения, при этом теряя свойства патогенности.

Вторая ступень очистки бытового стока осуществляется очисткой производственного потока в аэротенках.

Согласно действующим санитарным правилам совместно по охране поверхностных вод от загрязнений индикаторными микробиологическими показателями эффективности обеззараживания являются:

- общие колиформные бактерии, как микробиологические показатели, характеризующие степень вероятности присутствия возбудителей бактериальных кишечных инфекций;

- колифаги, индикаторы вирусного загрязнения сточных вод.

Согласно заявленному способу в процессе полной биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод достигается обеззараживание бытового стока.

Преимущества предлагаемого способа:

- отсутствие необходимости специального наращивания простейших для обеззараживания бытового стока;

- время биологического обеззараживания составляет 25-26 часов и не превышает периода завершения цикла полной очистки стоков.

Использование предлагаемого способа обеззараживания бытового стока позволяет:

- полностью отказаться от применения для обеззараживания каких-либо дезинфицирующих средств;

- защитить окружающую среду от загрязнений хлорорганическими высокотоксичными соединениями;

- достигнуть требуемых санитарно-гигиенических показателей.

Пример. Способ биологического обеззараживания бытового стока в соответствии с изобретением осуществляется следующим образом.

На первой ступени бытовую сточную воду, с БПК 60 мг О₂/дм³ и концентрацией бактерий кишечной группы 10⁶-10⁷ направляют в биореакторы - аэротенки объемом 125 м³, туда же подают активный ил в концентрации по сухому весу - 6 г/дм³. Время аэрации 0,56 часа. Затем смешивают бытовой сток со свежей порцией активного ила.

На второй ступени биоочистки и обеззараживания поток после первой ступени направляют в аэротенки, куда подается промышленный сток и активный ил из регенерата. В аэротенках осуществляются биохимическая очистка и обеззараживание бытового и промышленного стоков в течение 25-26 часов. По окончанию процесса биологического обеззараживания стоков отбирают воду на санитарно-биологические анализы. Контролируемые показатели регламентируются СаНПин 2.1.5.980 - 00 “Гигиенические требования к охране поверхностных вод". В качестве сравнения приведены анализы очистки промышленно-бытовых стоков методом хлорирования, традиционно применяемым в промышленности. Результаты исследований представлены в таблице.