RU2810085C1 - Способ биологической очистки сточных вод - Google Patents
Способ биологической очистки сточных вод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810085C1 RU2810085C1 RU2022126024A RU2022126024A RU2810085C1 RU 2810085 C1 RU2810085 C1 RU 2810085C1 RU 2022126024 A RU2022126024 A RU 2022126024A RU 2022126024 A RU2022126024 A RU 2022126024A RU 2810085 C1 RU2810085 C1 RU 2810085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wastewater
- microalgae
- treatment
- intensity
- electric field
- Prior art date
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 241000195646 Parachlorella kessleri Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 7
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 5
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 2
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 235000016425 Arthrospira platensis Nutrition 0.000 description 1
- 240000002900 Arthrospira platensis Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам биологической очистки сточных вод и позволяет провести биологическую доочистку сточных вод пищевого производства за счет использования микроводорослей и воздействия электрического поля. Способ заключается в том, что сточные воды смешивают с суспензией микроводоросли Chlorella kessleri ВКПМ AI-11 в пропорции 3:7, смесь освещают с интенсивностью 700 лк, аэрируют воздухом с интенсивностью 2,5 л/мин и нагревают до постоянной температуры 26±1°С, затем процесс очистки интенсифицируют воздействием слабого электрического поля при плотности тока I=0,03 А/см2 и напряжении U=4 В. Обработка током проводится каждые сутки в течение 2 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. 1 ил., 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к области биологической очистки сточных вод. Способ включает доочистку сточных вод пищевого производства с применением микроводорослей. Сточные воды смешивают с микроводорослями в пропорции 3:7, затем процесс очистки интенсифицируется воздействием слабым электрическим полем при плотности тока I = 0,03 А/см2 и напряжении U = 4 В.
Известен способ биологической очистки сточных вод (МПК C02F 3/32, патент № 2683522 C1, РФ, Опубл.: 28.03.2019), который включает обработку воды в аэротенках, при этом, перед вводом, воду разбавляют очищенной водой 1:3, затем вводят микроводоросли Chlorella Vulgaris, смесь аэрируют, а процесс очистки интенсифицируют воздействием лучей света с длиной волны 450-650 нм и дозированием до 50 мл 2%-ного раствора сахарозы.
Недостатком способа является низкая степень очистки сточных вод от фосфатов и дополнительные затраты на раствор сахарозы.
Известен способ биологической доочистки сточных вод (МПК C02F 3/32, патент № 2541451 C1, РФ, Опубл.: 10.02.2015), включающий биологическую очистку путем применения водорослей, отличающийся тем, что очищенные сточные воды направляют в систему доочистки сточных вод, предусматривающую культивирование водоросли Spirulina platensis в бассейнах.
Недостатком способа является низкая степень очистки сточных вод от нитритов.
Наиболее близким является способ биологической очистки водных растворов (МПК C02F 3/32, 2197438 C1, РФ, Опубл.: 27.02.2003), заключающийся в обработке водных растворов штаммом микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР N С-Ш при нагрузке 107-109 кл./л.
Недостатком способа является низкая степень очистки сточных вод от нитритов и аммонийного азота.
Техническая проблема
Предлагаемое изобретение призвано решить проблему биологической доочистки сточных вод, за счет использования микроводорослей и воздействия электрического поля.
Технический результат достигается за счет обработки микроводорослей электрическим полем, которое положительно влияет на скорость роста, размер клеток микроводорослей и их жизнеспособность, и способствует увеличению выхода биомассы. Сущность данного механизма объясняется тем, что действие электрического поля повышает проницаемость клеточной мембраны микроводорослей, что приводит к увеличению скорости поступления питательных веществ в клетку.
Краткое описание фигур
На прилагаемых к описанию фигурах дано:
фигура 1 - установка по электростимуляции микроводорослей, где 1 - стеклянный цилиндр, 2 - смесь микроводорослей со сточной водой, 3 и 4 - графитовые электроды, 5 - погружная люминесцентная лампа, 6 - нагреватель для поддержания постоянной температуры, 7 - распылитель аэратора.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность изобретения: сточные воды смешивают с суспензией микроводорослей 3:7, плотность суспензии микроводорослей 10 млн кл./мл, после чего данную смесь обрабатывают током при напряжении 4 В и плотности тока 0,03 А/см2 каждые сутки в течение 2 часов. Электростимуляцию клеток осуществляли следующим образом: пару графитовых электродов цилиндрической формы (l = 20 cм; r = 0,65 см), выполненных в виде стержней, на которые с помощью потенциостата Programmable DC power supply RS-6005P задавались напряжение и постоянная сила тока, опускали в воду вертикально на 10 см в глубину. Расстояние между электродами равнялось 7 см. Данные значения тока рассчитывали, основываясь на исследовании [см. Стоянов Артем Вячеславович. Способы ускорения процессов электрохимической фиторемедиации тяжелых металлов из сточных вод: диссертация на соискание степени кандидата технических наук: 02.00.05 / Стоянов Артем Вячеславович; [Место защиты: Сарат. гос. техн. ун-т]. - Саратов, 2011.- 183 с.]. Расчет проводили следующим образом: измеряли длину электрода, затем рассчитывали его площадь (площадь цилиндра S = 84,3 см2). Затем, используя оптимальное значение тока из литературных источников - 0,00024 А/см2, умножали полученное значение площади на 0,00024 А/см2, тем самым получая I = 0,03 А/см2.
Стоки, смешанные с микроводорослями, аэрируют с интенсивностью аэрации - 2,5 л/мин, для освещения используют погружную люминесцентную лампу мощностью 6 Вт (красно-синий спектр), с интенсивностью освещения 700 лк. Температура поддерживается постоянная и равняется 26±1°С. Накопленную биомассу удаляют центрифугированием или сепарацией. Общая продолжительность очистки 6 суток.
Примеры реализации:
Chlorella kessleri ВКПМ AI-11 ARW - штамм одноклеточной зеленой водоросли. Штамм обладает высокой пластичностью в отношении культивирования как в водоемах, так и в производственных культиваторах. Для культивирования штамма не требуется создания условий стерильности. Культивирование ведется как в помещении, так и под открытым небом.
Первоначальная концентрация загрязняющих веществ в сточной воде:
PO4 3- - 7,6 мг/л; NH4 + - 20,6 мг/л; NO2 - - 1,8 мг/л; SO4 2- - 47,1 мг/л. Очистка проводилась в стеклянных цилиндрах объемом 5 литров, при освещении погружной люминесцентной лампой мощностью 6 Вт (красно-синий спектр) и постоянной температуре 26±1°С. По завершении процесса очистки измеряли показатели загрязнений. Электрическим полем обрабатывали две емкости, третья без обработки, она служила контролем. Полученные результаты представлены в таблице 1, где Э, % - эффективность очистки.
| Таблица - 1 | ||||||
| № | Наименование показателя (в сточной воде) | С, мг/л до очистки | С, мг/л после очистки (0,02 А/см2)/Э, % | С, мг/л после очистки (0,03 А/см2)/Э, % | С, мг/л после очистки (контроль)/Э, % | Методика измерений |
| 1 | PO4 3- | 7,6 | 2,9/61 | 3,6/56 | 3,6/52 | ПНД Ф 14.1:2:4.248-07 |
| 2 | NH4 + | 20,6 | 1,9/90 | 1,6/91 | 5,1/75 | ПНД Ф 14.1:2:4.262-10 |
| 3 | NO2 - | 1,8 | 0,16/91 | 0,18/90 | 0,12/94 | ПНД Ф 14.1:2:4.3-95 |
| 4 | SO4 2- | 47,1 | 16,8/66 | 17,7/62 | 20,8/56 | ПНД Ф 14.1:2.159-2000 |
Пример 1
Контрольная емкость. Сточные воды смешивают с суспензией микроводорослей 3:7, плотность суспензии микроводорослей 10 млн кл. /мл Стоки, смешанные с микроводорослями, аэрируют с интенсивностью аэрации - 2,5 л/мин, интенсивностью освещения 700 лк, при температуре 26±1°С. Процесс проводят без обработки электрическим полем.
Накопленную биомассу удаляют центрифугированием или сепарацией. Общая продолжительность очистки 6 суток.
Пример 2.
Сточные воды смешивают с суспензией микроводорослей 3:7, плотность суспензии микроводорослей 10 млн кл./мл, после чего данную смесь обрабатывают током при напряжении 4 В и плотности тока 0,02 А/см2 каждые сутки в течение 2 часов. Стоки, смешанные с микроводорослями, аэрируют с интенсивностью аэрации - 2,5 л/мин, интенсивность освещения - 700 лк, температура - 26±1°С. Накопленную биомассу удаляют центрифугированием или сепарацией. Общая продолжительность очистки 6 суток.
Пример 3.
Сточные воды смешивают с суспензией микроводорослей 3:7, плотность суспензии микроводорослей 10 млн кл./мл, после чего данную смесь обрабатывают током при напряжении 4 В и плотности тока 0,03 А/см2 каждые сутки в течение 2 часов. Стоки, смешанные с микроводорослями, аэрируют с интенсивностью аэрации - 2,5 л/мин, интенсивность освещения - 700 лк, температура - 26±1°С. Накопленную биомассу удаляют центрифугированием или сепарацией. Общая продолжительность очистки 6 суток.
Claims (1)
- Способ биологической доочистки сточных вод пищевого производства с применением микроводорослей, отличающийся тем, что сточные воды смешивают с суспензией микроводоросли Chlorella kessleri ВКПМ AI-11 в пропорции 3:7, смесь освещают с интенсивностью 700 лк, аэрируют воздухом с интенсивностью 2,5 л/мин и нагревают до постоянной температуры 26±1°С, затем процесс очистки интенсифицируют воздействием слабого электрического поля при плотности тока I=0,03 А/см2 и напряжении U=4 В, при этом обработка током проводится каждые сутки в течение 2 часов.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810085C1 true RU2810085C1 (ru) | 2023-12-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2197438C1 (ru) * | 2001-06-22 | 2003-01-27 | Алексеенко Татьяна Ивановна | Способ биологической очистки водных растворов |
| RU2272792C1 (ru) * | 2004-11-24 | 2006-03-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия | Способ очистки сточных вод животноводческих комплексов |
| CN106430609A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 南京右转信息科技有限公司 | 一种利用微藻间歇处理污水的系统 |
| RU2683522C1 (ru) * | 2018-06-06 | 2019-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Способ биологической очистки сточных вод |
| KR102015446B1 (ko) * | 2017-12-28 | 2019-08-28 | 국립낙동강생물자원관 | 미세조류, 세포외 중합물질 및 시안계 화합물질을 제거하는 폐수처리방법 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2197438C1 (ru) * | 2001-06-22 | 2003-01-27 | Алексеенко Татьяна Ивановна | Способ биологической очистки водных растворов |
| RU2272792C1 (ru) * | 2004-11-24 | 2006-03-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия | Способ очистки сточных вод животноводческих комплексов |
| CN106430609A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 南京右转信息科技有限公司 | 一种利用微藻间歇处理污水的系统 |
| KR102015446B1 (ko) * | 2017-12-28 | 2019-08-28 | 국립낙동강생물자원관 | 미세조류, 세포외 중합물질 및 시안계 화합물질을 제거하는 폐수처리방법 |
| RU2683522C1 (ru) * | 2018-06-06 | 2019-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Способ биологической очистки сточных вод |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Зибарев Н.В., Жажков В.В., Андрианова М.Ю., Политаева Н.А., Чусов А.Н., Масликов В.И. Комплексное использование микроводорослей в очистке сточных вод и переработке отходов пищевой промышленности // Журнал "Экология и промышленность России". - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. - 2021 г. - Том 25. - N 11. - С. 19-20. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Amini et al. | Municipal wastewater treatment by semi-continuous and membrane algal-bacterial photo-bioreactors | |
| CN108585208A (zh) | 一种利用微藻与活性污泥分步处理高氮低碳稀土矿采矿废水的方法 | |
| US20170044474A1 (en) | Membrane photobioreactor for treating nitrogen and phosphorus that are out of limits in biogas slurry and treating method thereof | |
| CN107010714B (zh) | 生物电催化与光催化接触氧化耦合的废水处理系统及方法 | |
| PT1519900E (pt) | Tratamento de efluentes associando separação sólido/líquido e campos eléctricos pulsados | |
| CN113862127B (zh) | 利用含有低浓度抗生素的污水培养产油蓝藻的装置和方法 | |
| Baldev et al. | Unveiling the induced lipid production in Chlorella vulgaris under pulsed magnetic field treatment | |
| RU2810085C1 (ru) | Способ биологической очистки сточных вод | |
| CN104193104B (zh) | 一种固定化生物活性炭纤维处理制药废水的方法 | |
| EP1277831A3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ernte mikrobieller Biomasse aus einem Kultivationssystem | |
| WO2023115607A1 (zh) | 一种重金属污染废水的处理装置及方法 | |
| RU2683522C1 (ru) | Способ биологической очистки сточных вод | |
| KR20190080646A (ko) | 미세조류, 세포외 중합물질 및 시안계 화합물질을 제거하는 폐수처리방법 | |
| CN113735265B (zh) | 含磷废水的处理方法 | |
| CN113104985A (zh) | 一种稀土辅助提升菌藻共生系统处理污水效能的方法 | |
| CN104193103B (zh) | 一种固定化粒状生物活性炭处理制药废水的方法 | |
| JPH10248553A (ja) | 微細藻クロレラ及び微細藻クロレラを用いたｃｏ２固定化法 | |
| Valicaa et al. | Effectiveness of Chlorella vulgaris inactivation during electrochemical water treatment | |
| RU2378202C2 (ru) | Способ и устройство насыщения жидкости газом | |
| KR20110006864A (ko) | 쿠프리아비더스 속 ｓｍｉｃ-2, 이를 포함하는 담체 및 이를 이용한 난분해성 물질을 감소시키는 방법 | |
| CN114561293B (zh) | 基于微藻培养净化头孢拉定废水的方法 | |
| CN104067917B (zh) | 一种富集微污染水体中低浓度磷水生植物培育方法 | |
| Solmaz et al. | Microalgae production with microalgal submerged membrane photo bioreactor (msmpbr) and examining the nutrient removal yield | |
| RU146975U1 (ru) | Устройство для интенсификации спиртового брожения | |
| CN117263364B (zh) | 一种外场协同微生物降解污水中有机磷、有机氯及苯系有机污染物装置及装置制备方法 |