RU2796677C1 - Method for wastewater biological treatment - Google Patents

Method for wastewater biological treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2796677C1
RU2796677C1 RU2022125405A RU2022125405A RU2796677C1 RU 2796677 C1 RU2796677 C1 RU 2796677C1 RU 2022125405 A RU2022125405 A RU 2022125405A RU 2022125405 A RU2022125405 A RU 2022125405A RU 2796677 C1 RU2796677 C1 RU 2796677C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wastewater
section
quarry
treatment plant
microalgae
Prior art date
Application number
RU2022125405A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мария Анатольевна Пашкевич
Анна Эдуардовна Коротаева
Вера Анатольевна Матвеева
Денис Сергеевич Петров
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2796677C1 publication Critical patent/RU2796677C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method for the biological treatment of quarry wastewater is proposed, including the supply of wastewater to a spatially separated cascade filter, composed of sections through which the water to be purified is sequentially supplied, in the first section, mechanical purification from impurities and suspended solids is carried out due to a filtration partition - a fine-mesh membrane with a size pores not less than 10 µm, in the second section there are broad-leaved cattail Typha latifolia L., common water plantain Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L.; in the third section - Chlorella microalgae; in the fourth section, settling and further discharge into a water body are carried out; fine-mesh membranes with a pore size of at least 8 μm are used as the second and third filtration partitions; the period of stay of career wastewater in the treatment plant is 3-5 days.
EFFECT: extension of the range of methods for biological treatment of quarry wastewater using additive effect of higher and lower aquatic vegetation.
1 cl, 4 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для биологической очистки сточных вод.The invention relates to the field of environmental protection and can be used for biological wastewater treatment.

Известен способ гидроботанической очистки загрязненных водных сред в климатических условиях средних широт (патент РФ 2288894, опубл. 10.12.2006), включающий применение Эйхорнии в качестве плавающей в питательном растворе загрузки гидроботанической зоны, и используют в качестве питательного раствора сточные, хозбытовые или промышленные воды, при этом вегетация Эйхорнии осуществляется при температуре окружающего воздуха и воды не менее 19°С с естественным и/или искусственным освещением. A known method of hydrobotanical purification of polluted aquatic environments in climatic conditions of mid-latitudes (RF patent 2288894, publ. 10.12.2006), including the use of Eichhornia as a hydrobotanical zone floating in the nutrient solution, and using sewage, household or industrial water as a nutrient solution, at the same time, the vegetation of Eichornia is carried out at an ambient air and water temperature of at least 19 ° C with natural and / or artificial lighting.

Недостатком данного способа является ограничение области применения температурными условиями средних широт и вторичное загрязнение при взмучивании иловых отложений.The disadvantage of this method is the limitation of the scope of the temperature conditions of the middle latitudes and secondary pollution during the stirring of silt deposits.

Известен способ биологической доочистки сточных вод (патент РФ 2186738, опубл. 10.08.2002), включающий контакт сточных вод с высшей водной растительностью в проточных условиях, при этом сточные воды подают на ограниченное дренирующим валом биоплато равномерным слоем через водораспределительный канал, проложенного вдоль коренного берега поймы по длине биоплато, в качестве которого используют пойменное болото или заболоченный пойменный луг. There is a known method of biological post-treatment of wastewater (RF patent 2186738, publ. 08/10/2002), including the contact of wastewater with higher aquatic vegetation in flowing conditions, while wastewater is supplied to a uniform layer of a bioplato limited by a drainage shaft through a water distribution channel laid along the root bank floodplains along the length of the bioplateau, which is used as a floodplain swamp or swampy floodplain meadow.

Недостатком данного способа является изъятие большой площади для биоплато и ограниченность применения только наличием заболоченной местности.The disadvantage of this method is the removal of a large area for the bioplateau and the limited use only by the presence of wetlands.

Известен способ биологической доочистки сточных вод и система для его осуществления (патент РФ 2504519, опубл. 20.01.2014), заключающийся в том, что биологическая доочистка сточных вод осуществляется в очистных модулях в виде крытых прудов длиной в 4-5 раз больше ширины, имеющих утеплитель с внутренней стороны укрытия, в каждом из которых укладывают плодородный грунт для высадки полос тростника, между которыми в свободноплавающем состоянии находится Ряска малая. A known method of biological post-treatment of wastewater and a system for its implementation (RF patent 2504519, publ. 20.01.2014), which consists in the fact that the biological post-treatment of wastewater is carried out in treatment modules in the form of covered ponds 4-5 times longer than the width, having insulation from the inside of the shelter, in each of which fertile soil is laid for planting reed strips, between which the Lesser Duckweed is in a free-floating state.

Недостатком данного способа является вторичное загрязнение очищенных вод по показателю БПК5.The disadvantage of this method is the secondary contamination of treated water in terms of BOD 5 .

Известен способ доочистки сточных вод (патент РФ 2530173, опубл. 10.10.2014), включающий использование посадок камыша озерного Scirpus lacusrtis L., рогоза узколистного Typha angustifolia L. и элодеи канадской Elodea canadensis Michx, высаженных на участке оборудованной местности, отличающийся тем, что в процессе доочистки поток сточных вод дополнительно проходит через по меньшей мере три структурированные зоны «открытый плес-заросли растений», в каждой из которых посадки камыша озерного первого ряда и рогоза узколистного второго ряда двурядной нелинейной дуги, выгнутой по течению потока в нижней части плеса, в сочетании с посадками элодеи канадской с боковых сторон потока формируют центральную замкнутую зону со свободным от посадок пространством. There is a known method for post-treatment of wastewater (RF patent 2530173, publ. 10.10.2014), including the use of plantings of lake reed Scirpus lacusrtis L. , cattail Typha angustifolia L. and Canadian elodea Elodea canadensis Michx planted on a plot of equipped terrain, characterized in that in the process of post-treatment, the wastewater flow additionally passes through at least three structured zones "open reach-thickets of plants", in each of which there are plantings of lake reeds of the first row and cattail of the narrow-leaved second row of a two-row non-linear arc, curved along the stream in the lower part of the reach, in combination with plantings of Canadian elodea on the sides of the stream, they form a central closed zone with a space free from plantings.

Недостатком данного способа является необходимость периодического изъятия части разросшейся растительности с целью восстановления структурированных зон и центральной свободной зоны очистного сооружения.The disadvantage of this method is the need to periodically remove part of the overgrown vegetation in order to restore the structured zones and the central free zone of the treatment plant.

Известен способ комплексной очистки сложных многокомпонентных сточных вод (патент РФ № 2758690, опубл. 01.11.2021), принятый за прототип, включающий подачу сточной воды в пространственно разделенный каскадный фильтр, составленный из не менее трех биомодулей, представляющих собой неглубокие бассейны, в первом из которых размещены загрузки с иммобилизованным бактериальным биоценозом, во втором - загрузки с иммобилизованными ассоциациями микроводорослей, в третьем - неприкрепленная высшая водная растительность, в качестве которой используют роголистник и элодею канадскую. A known method for the complex treatment of complex multicomponent wastewater (RF patent No. 2758690, publ. 11/01/2021), adopted as a prototype, including the supply of wastewater to a spatially separated cascade filter, composed of at least three biomodules, which are shallow pools, in the first of which placed loads with immobilized bacterial biocenosis, in the second - loads with immobilized associations of microalgae, in the third - loose higher aquatic vegetation, which is used as hornwort and Canadian elodea.

Недостатком данного способа является малая производительность и вторичное загрязнение очищенной воды в результате привноса микроорганизмов-деструкторов и микроводорослей из системы очистки.The disadvantage of this method is the low productivity and secondary contamination of purified water as a result of the introduction of degrading microorganisms and microalgae from the purification system.

Техническим результатом является увеличение эффективности очистки сточных вод.The technical result is to increase the efficiency of wastewater treatment.

Технический результат достигается тем, что предварительно в первой секции осуществляют механическую очистку от примесей и крупных взвешенных веществ, за счет малой скорости течения и под действием силы тяжести, а также используют фильтрационную перегородку, в качестве которой используют мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера предполагаемых к очистке механических примесей и взвешенных частиц, далее происходит перелив воды во вторую секцию, где располагаются посадки, в качестве которых используют рогоз широколистный Typha latifolia L., частуху обыкновенную Alisma plantago-aquatica L. и ситник членистый Juncus articulatus L., при протекания сточной воды через них, происходит осаждение мелкодисперсных взвешенных веществ, затем сточные воды поступают через вторую фильтрующую перегородку, которая выполнена из мелкоячеистой мембраны с размером пор меньше размера клеток микроводоросли, в третью секцию, а затем сточной воды поступают через третью фильтрующую перегородку, которая выполнена из мелкоячеистой мембраны с размером пор меньше размера клеток микроводоросли, в четвертую секцию, где происходит отстаивание и дальнейший сброс в водный объект. The technical result is achieved by the fact that previously in the first section mechanical cleaning of impurities and large suspended solids is carried out, due to the low flow rate and under the action of gravity, and a filtration partition is used, which is used as a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the size of the expected purification of mechanical impurities and suspended particles, then the water overflows into the second section, where plantings are located, which are used as broad-leaved cattail Typha latifolia L., common chastukha Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L., during the flow of waste water through them, fine suspended solids are deposited, then the wastewater flows through the second filtering partition, which is made of a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the size of microalgae cells, into the third section, and then the wastewater flows through the third filtering partition, which is made of a fine-mesh membrane with a pore size less than the size of microalgae cells, into the fourth section, where settling and further discharge into the water body takes place.

Способ осуществляется следующим образом. Функционирующее очистное сооружение - пруд-отстойник или пруд-накопитель разделяется тремя фильтрующими перегородками на четыре секции, причем размер пор первой перегородки определяется размером предполагаемых к очистке механических примесей и взвешенных частиц, но не менее 10 мкм. Размер пор второй перегородки определяется размером клеток вносимой микроводоросли для исключения их попадания во вторую секцию, но не менее 8 мкм. Размер пор третьей перегородки определяется размером клеток вносимой микроводоросли для исключения их выноса с очищенной водой в четвертую секцию, но не менее 8 мкм. The method is carried out as follows. A functioning treatment plant - a settling pond or a storage pond is divided by three filtering partitions into four sections, and the pore size of the first partition is determined by the size of mechanical impurities and suspended particles intended for cleaning, but not less than 10 microns. The pore size of the second partition is determined by the size of the cells of the introduced microalgae to exclude their entry into the second section, but not less than 8 microns. The pore size of the third partition is determined by the size of the cells of the introduced microalgae to exclude their removal with purified water into the fourth section, but not less than 8 microns.

Сточные воды, поступающие на очистку, попадают в первую секцию очистного сооружения. При малой скорости потока сточной воды происходит снижение его транспортирующей способности механических примесей и взвешенных веществ в горизонтальном направлении. Осаждение механических примесей и крупных взвешенных веществ осуществляется под действием силы тяжести в пределах длины первой секции очистного сооружения. Далее сточные воды проходят фильтрующую перегородку между первой и второй секциями, где происходит дополнительное осаждение механических примесей и взвешенных частиц. Фильтрующая перегородка между первой и второй секциями представляющей собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера предполагаемых к очистке механических примесей и взвешенных частиц, для захвата частиц за счет инерционного столкновения, адгезии и адсорбции. Wastewater entering the treatment enters the first section of the treatment plant. At a low flow rate of wastewater, its transporting capacity of mechanical impurities and suspended solids decreases in the horizontal direction. Sedimentation of mechanical impurities and large suspended solids is carried out under the action of gravity within the length of the first section of the treatment plant. Further, the wastewater passes through the filtering partition between the first and second sections, where additional sedimentation of mechanical impurities and suspended particles takes place. The filtering partition between the first and second sections, which is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the size of mechanical impurities and suspended particles intended for purification, to capture particles due to inertial collision, adhesion and adsorption.

Далее сточные воды, поступают на биологическую очистку во вторую секцию очистного сооружения. В процессе поступления потока сточной воды во вторую секцию происходит распределение сточной воды по объему второй секции, где располагаются посадки рогоза широколистного Typha latifolia L., частухи обыкновенной Alisma plantago-aquatica L. и ситника членистого Juncus articulatus L. Данные виды отличаются широким ареалом распространения, неприхотливостью к климатическим условиям. В процессе протекания сточной воды через высаженную растительность, происходит осаждение мелкодисперсных взвешенных веществ, не уловленных в первой секции очистного сооружения.Further, wastewater enters the second section of the treatment plant for biological treatment. In the process of the flow of waste water into the second section, the distribution of waste water occurs over the volume of the second section, where plantings of broad-leaved cattail Typha latifolia L., common chastukha Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L. are located. These species are distinguished by a wide distribution area, unpretentiousness to climatic conditions. In the process of flowing wastewater through the planted vegetation, fine suspended solids are deposited that are not captured in the first section of the treatment plant.

Из второй секции очистного сооружения, сточные воды, проходя через фильтрующую перегородку между второй и третьей секциями, где происходит предотвращение попадания клеток штамма микроводоросли Chlorella во вторую секцию, поступают в третью секцию очистного сооружения. Фильтрующая перегородка между второй и третьей секциями представляющей собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток штамма микроводоросли Chlorella. From the second section of the treatment plant, the wastewater, passing through the filtering partition between the second and third sections, where Chlorella microalgae cells are prevented from entering the second section, enters the third section of the treatment plant. The filtering partition between the second and third sections is a fine-membrane membrane with a pore size smaller than the cell size of the Chlorella microalgae strain.

В третью секцию очистного сооружения осуществляется внесение низшей водной растительности - штамма микроводоросли Chlorella для создания биогеоценоза с естественно развивающимися сообществами микроводорослей и бактерий для комплексной очистки загрязняющих веществ за счет аддитивного эффекта высшей и низшей водной растительности. Внесение штамма микроводоросли Chlorella осуществляется в сточные воды, уже подвергающиеся очистке в функционирующем очистном сооружении. In the third section of the treatment plant, lower aquatic vegetation is introduced - a strain of Chlorella microalgae to create a biogeocenosis with naturally developing communities of microalgae and bacteria for the complex purification of pollutants due to the additive effect of higher and lower aquatic vegetation. The introduction of a strain of microalgae Chlorella is carried out in wastewater that is already being treated in a functioning treatment plant.

Далее сточные воды проходят через третью фильтрующую перегородку, представляющей собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток вносимого штамма микроводоросли Chlorella, для захвата клеток микроводоросли за счет инерционного столкновения, адгезии и адсорбции с целью предотвращения выноса клеток штамма микроводоросли Chlorella из очистного сооружения в окружающую среду вместе со сбрасываемыми водами. Further, wastewater passes through the third filtering partition, which is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the cell size of the applied microalgae Chlorella strain, to capture microalgae cells due to inertial collision, adhesion and adsorption in order to prevent the removal of cells of the Chlorella microalgae strain from the treatment plant into the environment along with waste water.

После прохождения через третью фильтрующую перегородку очищенные воды попадают в четвертую секцию очистного сооружения, где происходит их отстаивание и дальнейший сброс в водный объект.After passing through the third filtering partition, the treated waters enter the fourth section of the treatment plant, where they are settled and further discharged into the water body.

Способ поясняется следующими примерами. Для оценки разрабатываемого способа в качестве модельных растворов для проведения экспериментов использовались пробы карьерной сточной воды с приоритетным загрязняющим веществом нитрат-ионом. Гидрохимическая характеристика карьерной сточной воды представлена в таблице 1.The method is illustrated by the following examples. To evaluate the developed method, samples of quarry wastewater with a priority pollutant nitrate ion were used as model solutions for experiments. The hydrochemical characteristics of quarry wastewater are presented in Table 1.

Таблица 1 - гидрохимическая состав модельного раствора карьерных сточных водTable 1 - hydrochemical composition of the model solution of quarry wastewater Концентрация загрязняющего вещества, мг/дм3 Pollutant concentration, mg/dm 3 рНpH NO3 2- NO 3 2- NH4 + NH4 + NO2 2- NO 2 2- Cl- Cl- Feобщ Fe total SO4 2- SO 4 2- Ca2+ Ca2 + PO4 3- PO 4 3- K+ K + Na+ Na + 100-200,0100-200.0 15,015.0 1,151.15 420420 0,730.73 262262 230230 0,160.16 211,86211.86 5656 7-87-8

Для исследования эффективности удаления приоритетного загрязняющего вещества были построены три модели очистных сооружений, по одной модели для каждого вида растительности. Для каждой модели из пластиковой сетки было сконструировано от 4 до 6 ячеек цилиндрической формы, 25 см в высоту и 15 см в диаметре. Каждая ячейка заполнялась загрузкой в виде щебня и керамзита фракцией 5-20 мм и 10-20 мм соответственно. Для поддержания роста растений нитрат-ион был дополнен комплексом, состоящим из калий и фосфат ионов. К вышеназванными моделями дополнительно был использован четвертый резервуар с питательным раствором идентичного состава для отслеживания фонового значения нитрат-иона.To study the removal efficiency of the priority pollutant, three models of wastewater treatment plants were built, one model for each type of vegetation. For each model, from 4 to 6 cylindrical cells, 25 cm high and 15 cm in diameter, were constructed from a plastic mesh. Each cell was filled with a load in the form of crushed stone and expanded clay with a fraction of 5–20 mm and 10–20 mm, respectively. To support plant growth, the nitrate ion was supplemented with a complex consisting of potassium and phosphate ions. In addition to the above models, a fourth tank with a nutrient solution of identical composition was used to monitor the background value of the nitrate ion.

Пример №1. Проведение лабораторного эксперимента для определения возможности использования видов высшей водной растительности для очистки карьерной сточной воды от приоритетного загрязняющего вещества (нитрат-иона).Example #1. Conducting a laboratory experiment to determine the possibility of using species of higher aquatic vegetation for the purification of quarry wastewater from a priority pollutant (nitrate ion).

Проведение эксперимента осуществлялось при температуре 20°С, влажности 68% и давлении 761 мм.рт.ст. Выполнялось моделирование условий очистки карьерных сточных вод во второй секции очистного сооружения. В качестве очищаемых карьерных сточных вод использовался модельный раствор с гидрохимическим составом согласно таблице 1. Очистка модельного раствора карьерных сточных вод осуществлялась в моделях с растительностью, описанных выше.The experiment was carried out at a temperature of 20°C, a humidity of 68% and a pressure of 761 mm Hg. Simulation of the conditions for the treatment of quarry wastewater in the second section of the treatment plant was carried out. As treated quarry wastewater, a model solution with a hydrochemical composition according to Table 1 was used. Purification of a model solution of quarry wastewater was carried out in the models with vegetation described above.

Модельный раствор карьерных сточных вод, поступающий на очистку, попадает в первую секцию очистного сооружения, где осуществляется осаждение примесей под действием силы тяжести в пределах длины первой секции очистного сооружения и далее проходит фильтрующую перегородку, где происходит дополнительное осаждение примесей. The model solution of quarry wastewater entering the treatment enters the first section of the treatment plant, where impurities are deposited under the action of gravity within the length of the first section of the treatment plant and then passes through a filtering partition, where additional sedimentation of impurities occurs.

Далее модельный раствор карьерных сточных вод, поступает на биологическую очистку во вторую секцию очистного сооружения, где располагаются посадки рогоза широколистного Typha latifolia L., частухи обыкновенной Alisma plantago-aquatica L. и ситника членистого Juncus articulatus L.Further, the model solution of quarry wastewater enters the second section of the treatment plant for biological treatment, where plantings of broad-leaved cattail Typha latifolia L., common chastukha Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L. are located.

Из второй секции очистного сооружения, модельный раствор карьерных сточных вод, проходя через фильтрующую перегородку попадает в четвертую секцию очистного сооружения, где происходит его отстаивание и дальнейший сброс в водный объект. From the second section of the treatment plant, the model solution of quarry wastewater, passing through the filtering partition, enters the fourth section of the treatment plant, where it settles and is further discharged into a water body.

Отбор проб водного раствора каждой модели производился дважды в неделю с измерением концентрации нитрат-иона на жидкостном хроматографе LC-20 Shimadzu в Научном центре «Экосистема» Санкт-Петербургского горного университета. Sampling of the aqueous solution of each model was carried out twice a week with the measurement of the concentration of the nitrate ion on an LC-20 Shimadzu liquid chromatograph at the Ecosystem Research Center of St. Petersburg Mining University.

Результаты эффективности удаления приоритетного загрязняющего вещества указаны в таблице 2.The results of the priority pollutant removal efficiency are shown in Table 2.

Таблица 2 - эффективность очистки приоритетного загрязняющего вещества высшей водной растительностьюTable 2 - purification efficiency of the priority pollutant by higher aquatic vegetation Вид высшей водной растительностиType of higher aquatic vegetation Концентрация NO3 2-, мг/дм3 NO 3 2- concentration, mg/dm 3 Эффективность очистки, %Cleaning efficiency, % До очисткиBefore cleaning После очисткиAfter cleaning Рогоз широколистный
Typha latifolia L.
cattail broadleaf
Typha latifolia L.
100,0-200,0100.0-200.0 55,0-110,055.0-110.0 4545
Частуха обыкновенная
Alisma plantago-aquatica L.
Chastukha common
Alisma plantago-aquatica L.
100,0-200,0100.0-200.0 65,0-130,065.0-130.0 3535
Ситника членистый
Juncus articulatus L.
Sitnik articulate
Juncus articulatus L.
100,0-200,0100.0-200.0 65,0-130,065.0-130.0 3535

Пример №2. Проведение лабораторного эксперимента с целью определения возможности использования вида низшей водной растительности для очистки карьерной сточной воды от приоритетного загрязняющего вещества (нитрат-иона).Example #2. Carrying out a laboratory experiment to determine the possibility of using a species of lower aquatic vegetation for the purification of quarry wastewater from a priority pollutant (nitrate ion).

Для исследования эффективности удаления приоритетного загрязняющего вещества были приготовлены 2 пробы объемом 50 мл модельного раствора. В каждую пробу добавлено 5 мл раствора штамма микроводоросли Chlorella с оптической плотностью 1,967. Определение оптической плотности производилось на измерителе плотности суспензии ИПС-03. To study the efficiency of removal of the priority pollutant, 2 samples with a volume of 50 ml of the model solution were prepared. 5 ml of a Chlorella microalgae strain solution with an optical density of 1.967 was added to each sample. The determination of optical density was carried out on an IPS-03 suspension density meter.

Проведение эксперимента осуществлялось при температуре 20°С, влажности 68% и давлении 761 мм.рт.ст. Выполнялось моделирование условий очистки карьерных сточных вод в третьей секции очистного сооружения. В качестве очищаемых карьерных сточных вод использовался модельный раствор с гидрохимическим составом согласно таблице 1.The experiment was carried out at a temperature of 20°C, a humidity of 68% and a pressure of 761 mm Hg. Simulation of the conditions for the treatment of quarry wastewater in the third section of the treatment plant was carried out. As a treated quarry wastewater, a model solution with a hydrochemical composition according to Table 1 was used.

Модельный раствор карьерных сточных вод, поступающий на очистку, попадает в первую секцию очистного сооружения, где осуществляется осаждение примесей под действием силы тяжести в пределах длины первой секции очистного сооружения и далее проходит фильтрующую перегородку, где происходит дополнительное осаждение примесей. The model solution of quarry wastewater entering the treatment enters the first section of the treatment plant, where impurities are deposited under the action of gravity within the length of the first section of the treatment plant and then passes through a filtering partition, where additional sedimentation of impurities occurs.

Из первой секции очистного сооружения, модельный раствор карьерных сточных вод, проходя через фильтрующую перегородку, где происходит предотвращение попадания клеток штамма микроводоросли Chlorella в вторую секцию, поступает в третью секцию очистного сооружения. Фильтрующая перегородка представляет собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток штамма микроводоросли Chlorella. From the first section of the treatment plant, the model solution of quarry wastewater, passing through the filtering partition, where the Chlorella microalgae cells are prevented from entering the second section, enters the third section of the treatment plant. The filter septum is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the cells of the microalgae Chlorella strain.

В третью секцию очистного сооружения осуществляется внесение низшей водной растительности - штамма микроводоросли Chlorella.In the third section of the treatment plant, the introduction of lower aquatic vegetation - a strain of microalgae Chlorella is carried out.

Далее модельный раствор карьерных сточных вод проходит через фильтрующую перегородку, представляющей собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток вносимого штамма микроводоросли Chlorella, попадает в четвертую секцию очистного сооружения, где происходит его отстаивание и дальнейший сброс.Further, the model solution of quarry wastewater passes through a filtering partition, which is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the cell size of the introduced microalgae strain Chlorella , enters the fourth section of the treatment plant, where it settles and is further discharged.

Отбор проб водного раствора каждой модели ежедневно с измерением концентрации нитрат-иона на жидкостном хроматографе LC-20 Shimadzu в Научном центре «Экосистема» Санкт-Петербургского горного университета. Sampling of an aqueous solution of each model daily with measurement of the concentration of nitrate ion on a liquid chromatograph LC-20 Shimadzu at the Ecosystem Research Center of St. Petersburg Mining University.

Результаты эффективности удаления приоритетного загрязняющего вещества указаны в таблице 3.The results of the priority pollutant removal efficiency are shown in Table 3.

Таблица 3 - эффективность очистки приоритетного загрязняющего вещества низшей водной растительностиTable 3 - purification efficiency of the priority pollutant of lower aquatic vegetation Вид низшей водной растительностиType of lower aquatic vegetation Концентрация NO3 2-, мг/дм3 NO 3 2- concentration, mg/dm 3 Эффективность очистки, %Cleaning efficiency, % До очисткиBefore cleaning После очисткиAfter cleaning Штамм микроводоросли ChlorellaChlorella microalgae strain 100,0100.0 57,557.5 40,340.3 200,0200.0 57,357.3 71,871.8

Пример №3. Проведение лабораторного эксперимента для определения эффективности совместного использования высшей и низшей водной растительности для комплексной очистки карьерной сточной воды.Example #3. Conducting a laboratory experiment to determine the effectiveness of the joint use of higher and lower aquatic vegetation for the integrated treatment of quarry wastewater.

Проведение эксперимента осуществлялось при температуре 20°С, влажности 68% и давлении 761 мм рт.ст. Выполнялось моделирование условий последовательной очистки карьерных сточных вод во второй и третьей секциях очистного сооружения. Моделирование очистки во второй секции очистного сооружения осуществлялась по примеру №1. Далее очищенный модельный раствор карьерных сточных вод по примеру №1 использовался в качестве исходного модельного раствора карьерных сточных вод для очистки в третьей секции. Моделирование очистки в третьей секции очистного сооружения осуществлялось по примеру №2.The experiment was carried out at a temperature of 20°C, a humidity of 68% and a pressure of 761 mm Hg. Simulation of the conditions for sequential treatment of quarry wastewater in the second and third sections of the treatment plant was carried out. Modeling of cleaning in the second section of the treatment plant was carried out according to example No. 1. Further, the purified model solution of quarry wastewater according to example No. 1 was used as the initial model solution of quarry wastewater for treatment in the third section. Modeling of cleaning in the third section of the treatment plant was carried out according to example No. 2.

Модельный раствор карьерных сточных вод, поступающий на очистку, попадает в первую секцию очистного сооружения, где осуществляется осаждение примесей под действием силы тяжести в пределах длины первой секции очистного сооружения и далее проходит фильтрующую перегородку, где происходит дополнительное осаждение примесей. The model solution of quarry wastewater entering the treatment enters the first section of the treatment plant, where impurities are deposited under the action of gravity within the length of the first section of the treatment plant and then passes through a filtering partition, where additional sedimentation of impurities occurs.

Далее модельный раствор карьерных сточных вод, поступает на биологическую очистку во вторую секцию очистного сооружения, где располагаются посадки рогоза широколистного Typha latifolia L., частухи обыкновенной Alisma plantago-aquatica L. и ситника членистого Juncus articulatus L.Further, the model solution of quarry wastewater enters the second section of the treatment plant for biological treatment, where plantings of broad-leaved cattail Typha latifolia L., common chastukha Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L. are located.

Из второй секции очистного сооружения, модельный раствор карьерных сточных вод, проходя через фильтрующую перегородку, где происходит предотвращение попадания клеток штамма микроводоросли Chlorella во вторую секцию, поступает в третью секцию очистного сооружения. Фильтрующая перегородка представляет собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток штамма микроводоросли Chlorella. From the second section of the treatment plant, the model solution of quarry wastewater, passing through the filtering partition, where the Chlorella microalgae cells are prevented from entering the second section, enters the third section of the treatment plant. The filter septum is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the cells of the microalgae Chlorella strain.

В третью секцию очистного сооружения осуществляется внесение низшей водной растительности - штамма микроводоросли Chlorella.In the third section of the treatment plant, the introduction of lower aquatic vegetation - a strain of microalgae Chlorella is carried out.

Далее модельный раствор карьерных сточных вод проходит через фильтрующую перегородку, представляющей собой мелкоячеистую мембрану с размером пор меньше размера клеток вносимого штамма микроводоросли Chlorella, попадает в четвертую секцию очистного сооружения, где происходит его отстаивание и дальнейший сброс.Further, the model solution of quarry wastewater passes through a filtering partition, which is a fine-mesh membrane with a pore size smaller than the cell size of the introduced microalgae strain Chlorella , enters the fourth section of the treatment plant, where it settles and is further discharged.

Эффективность фиторемедиации оценивалась по концентрации загрязняющих веществ в очищенной воде после 3-5-дневного периода пребывания карьерной сточной воды в модели очистного сооружения. По истечении данного срока производилось измерение концентрации веществ на оборудовании Научного центра «Экосистема» Санкт-Петербургского горного университета.The effectiveness of phytoremediation was assessed by the concentration of pollutants in treated water after a 3-5-day period of residence of quarry wastewater in a model treatment plant. After this period, the concentration of substances was measured on the equipment of the Scientific Center "Ecosystem" of the St. Petersburg Mining University.

Таблица 4 - Эффективность удаления загрязняющих веществ из карьерной сточной водыTable 4 - Efficiency of removing pollutants from quarry wastewater Концентрация загрязняющего вещества, мг/дм3 Pollutant concentration, mg/dm 3 NO3 2- NO 3 2- NH4 + NH4 + NO2 2- NO 2 2- Cl- Cl- Feобщ Fe total SO4 2- SO 4 2- Ca2+ Ca2 + PO4 3- PO 4 3- K+ K + Na+ Na + В сточной водеin waste water 100-200,0100-200.0 15,015.0 1,151.15 420420 0,730.73 262262 230230 0,160.16 211,86211.86 5656 В очищенной водеIn purified water 25,0-30,025.0-30.0 1,31.3 0,10.1 190190 0,250.25 175175 200200 0,050.05 200,26200.26 4343 Значение ПДК* MPC value * 45,045.0 1,51.5 3,03.0 350350 0,30.3 500500 -- 3,503.50 -- 200200 Эффективность очистки, %Cleaning efficiency, % 75-8575-85 9191 9191 5555 6666 3333 1313 6969 5555 2323

*Согласно СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» * According to SanPiN 1.2.3685-21 "Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans"

Полученные результаты, показанные в таблице 4, указывают на эффективность данного способа, так как сточная вода была очищена от загрязняющих веществ до нормативов предельно допустимых концентраций с высокой степенью очистки по основным загрязняющим веществам.The results obtained, shown in table 4, indicate the effectiveness of this method, since the wastewater was purified from pollutants to the maximum permissible concentrations with a high degree of purification for the main pollutants.

Использование заявленного способа позволяет произвести комплексную очистку сточных вод от загрязняющих веществ, способ обеспечивает увеличение эффективности очистки сточных вод за счет осуществления предварительной механической очистки от примеси с использованием фильтрационной перегородки и аддитивного эффекта высшей и низшей водной растительности.The use of the claimed method allows for complex wastewater treatment from pollutants, the method provides an increase in the efficiency of wastewater treatment due to the implementation of preliminary mechanical purification from impurities using a filtration partition and the additive effect of higher and lower aquatic vegetation.

Claims (1)

Способ биологической очистки карьерных сточных вод, включающий подачу сточной воды в пространственно разделенный каскадный фильтр, составленный из секций, через которые последовательно осуществляется поступление очищаемой воды, в одной из секций размещены микроводоросли, а в другой размещены высшие водные растения, отличающийся тем, что очистное сооружение разделяется тремя фильтрующими перегородками на четыре секции, в первой секции осуществляют механическую очистку от примесей и взвешенных веществ за счет фильтрационной перегородки, в качестве которой используют мелкоячеистую мембрану с размером пор не менее 10 мкм, во второй секции располагают высшую водную растительность - рогоз широколистный Typha latifolia L., частуху обыкновенную Alisma plantago-aquatica L. и ситник членистый Juncus articulatus L.; в третьей секции осуществляют внесение низшей водной растительности - микроводорослей Chlorella из расчета на 50 мл карьерных сточных вод добавляют 5 мл раствора микроводоросли Chlorella с оптической плотностью 1,967; в четвертой секции происходит отстаивание и дальнейший сброс в водный объект; при этом в качестве второй и третьей фильтрационных перегородок, через которые проходит очищаемая сточная вода из второй в третью секцию и из третьей в четвертую секцию, используют мелкоячеистые мембраны с размером пор не менее 8 мкм, при этом период пребывания карьерной сточной воды в очистном сооружении 3-5 дней. A method for the biological treatment of quarry wastewater, including the supply of wastewater to a spatially separated cascade filter, made up of sections through which the treated water is sequentially supplied, microalgae are placed in one of the sections, and higher aquatic plants are placed in the other, characterized in that the treatment plant is divided by three filtering partitions into four sections, in the first section, mechanical cleaning of impurities and suspended solids is carried out due to the filtration partition, which is used as a fine-mesh membrane with a pore size of at least 10 microns, in the second section, higher aquatic vegetation is located - broad-leaved cattail Typha latifolia L., common chastukha Alisma plantago-aquatica L. and jointed rush Juncus articulatus L.; in the third section, the introduction of lower aquatic vegetation - microalgae Chlorella is carried out at the rate of 50 ml of quarry wastewater, 5 ml of a solution of Chlorella microalgae with an optical density of 1.967 is added; in the fourth section, sedimentation and further discharge into a water body take place; at the same time, fine-mesh membranes with a pore size of at least 8 μm are used as the second and third filtration partitions through which the treated wastewater passes from the second to the third section and from the third to the fourth section, while the period of stay of the quarry wastewater in the treatment plant is 3 -5 days.
RU2022125405A 2022-09-28 Method for wastewater biological treatment RU2796677C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2796677C1 true RU2796677C1 (en) 2023-05-29

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552558C1 (en) * 2014-03-13 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные биотехнологии" (ООО "ИНБИ") Method for aerobic biological oxidation of biodegradable organic compounds in waste water
RU2758690C1 (en) * 2020-10-02 2021-11-01 Общество с ограниченной ответственностью «БИОЭКОПРОМ" Method for integrated purification of complex multicomponent waste water

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552558C1 (en) * 2014-03-13 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные биотехнологии" (ООО "ИНБИ") Method for aerobic biological oxidation of biodegradable organic compounds in waste water
RU2758690C1 (en) * 2020-10-02 2021-11-01 Общество с ограниченной ответственностью «БИОЭКОПРОМ" Method for integrated purification of complex multicomponent waste water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПАШКЕВИЧ М.А., КОРОТАЕВА А.Э. "Анализ биологических методов для очистки карьерных сточных вод от азотных соединений"; Геология и геофизика Юга России, 2021, N 11(4), с.170-182. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Roozen et al. Resuspension of algal cells by benthivorous fish boosts phytoplankton biomass and alters community structure in shallow lakes
Ansola et al. Removal of organic matter and nutrients from urban wastewater by using an experimental emergent aquatic macrophyte system
Craggs et al. A controlled stream mesocosm for tertiary treatment of sewage
US8382982B2 (en) Apparatus merging wetland plants with a floating substrate to treat pollution in any river, lake or body of water
US20120024780A1 (en) Water treatment plant for combined biomass and biogas production
KR101244388B1 (en) Free water surface constructed wetland for nps control in livestock watershed area
Mandi et al. Application of constructed wetlands for domestic wastewater treatment in an arid climate
KR20110122953A (en) Formation method for purifying marsh using accumulated micro organism and functional ceramics
Ramli et al. Removal of ammonium and nitrate in recirculating aquaculture systems by the epiphyte Stigeoclonium nanum immobilized in alginate beads
Kurzbaum et al. Improvement of water quality using constructed wetland systems
CN107585868B (en) Water body deep purification system
KR20180093364A (en) System for Water Quality Management of Wetlands Using Floating Ceramic Substrates
CN109824213B (en) urban small watershed water purification system and method
KR101065814B1 (en) Natural purification marsh
RU2796677C1 (en) Method for wastewater biological treatment
Baskar et al. Root zone technology for campus waste water treatment
Aziz et al. Comparative analysis of Ranunculus muricatus and Typha latifolia as wetland plants applied for domestic wastewater treatment in a mesocosm scale study
CN108358397A (en) A kind of Multi-functional effluent treatment unit for improving the ecological environment
RU2530173C2 (en) Method of effluents afterpurification
Elias et al. Performance of constructed wetland system for public water supply
Krot The use of higher aquatic plants in biotechnologies of surface water and wastewater treatment
RU2120418C1 (en) Method of sewage treatment
Kozerski et al. Transport of particulate nutrients and pollutants in the lowland River Spree
CN107500484A (en) A kind of domestic sewage in rural areas ecological treatment method and system
RU2219138C1 (en) Method of treating waste waters utilizing natural environmental elements