SU918277A1 - Способ очистки сточных вод в биологических прудах - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРУДАХ

1

Изобретение относитс  к области садитарной техники, в частности - гидробиологии , и может быть использовано дгс  очистки природных и сточных вод от не т ных загр знений и солей.

Известен способ биологической рчист ки сточных вод от фенольных соединений водными растени ми, где в качестве последних используют каровые воаоросли ttl.

Известен также способ очистки быто- вых и городских сточных вод в биологическгос прудах путем внесени  в них водорослей в виде комплекса из зеленых, сине-зеленых и циагомовыхводорослей 21. jj

Недостатком этих способов  вл етс  то, что они не обеспечивают надлежащей очистки природных и сточных вод от Нефт ных , загр знений и солей.v

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ . очистки сточных вод сульфатцеллюпозногр производства путем пропускани  их черкез

. камыш, рогоз УЗКОЛИСТНЫЙ и тростник обы1шовенный 3| .

Недостатком этого способа  вл етс  ограниченность его применени  назначением только дл  сн ти  загр знений сульфатцеллюлозного производства, способ не предназначен дл  очистки природных и сточных вод от нефти, нефтепродуктов и минеральных солей. Не разработаны также услови  разведени  и посадки растений в прудах и водоет 1ах.

Целью изобретени   вл етс  повышение степени очистки от нефт$шых загр знений и минеральных солей.

Эта цель достигаетс  тем, что сточные воды подвергают очистке в биологических прудах путем пропускани  их через камыш озерный, рогоз узколистный, тростник обыкновенный и дополнительно через камыш лесной, ежеголовник ветвистый , сусак зонтичнь1Й, осоку водную, удлиненную, пузырчатую, манник вод ной, элодею канадскую, уруть мотовчатую, рдест блест щий, роголистник темнозеле1 ый И р ску маленькую, тфедпочтительно в количестве: дймыш озерный - 700- 9ООэкз/м- попы, рогоз узколистный 4О-60 экз/м, тростник обыкновенный 150-2ОО экз/м, камыш лесной - 6ОО700 экз/м, ежеголовник ветвистый 200-25О экз/м -, сусак зонтичный 150-2ОО экз/м-, осока вод на  - 500 .600 экз/м, осока удлиненна  - 250ЗОО экз/м, осока пузырчата  - 25О300 экз/м манник вод ной - 300400 экз/м-, элоде  канадска  - 2,О ,5 кг/м, уруть. мотовчата  - 1,01 ,5 мг/м5, рдест блест щий - 1,52 ,О кг/м, роголистник темнозеленый 2 ,0-2,5 кг/м , р ска маленька  - 0,5О ,7 кг/м Разнообразные виды высших водных растений обладают способностью ускор ть микробиальное разложение нефт ных загр знений и поглощать высокие концентрации биоге1шых и других элементов. Определ ющим фактором, например, в очищении воды от нефт ных загр знений  вл етс  совместна  де тельность нефт& окисл ющих микроорганизмов и высшей водной растительности. Наличие этого симбиоза в прир. и сточных водах определ етс  жизнеде тельностью бактерий и активностью усвоени  нефти и неф тепродуктов в качестве единственного источника углерода и энергии. Способ очистки воды состоит в следующем . Загр зненные тшфтью и нефтепродуктами воды, а также высокоминерализо- ванные сточные воды подают в биологические пруды или мелкие водоемы с искусственно или естественно разведенны ми высшими водными растени ми. Пруды имеют следующие параметры. Перва  , ступень: площадь 2,5-3,0 га, длина 30 5ОО м, глубина 0,3-2 м. Втора  ступен площадь 4-0,5О га, длина 5ОО м и более , глубина О,3-2,5 м. В первой ступени водными растени м зан то- 60-80% площади. Растени  мелководной части на 30% состо т из одни сплошных зарослей рогоза широколистно го, а также в смеси с тростником обык новенным. Прибрежь  окаймлены узкой полосой в 0,2-0,4 м из камьпла лесног и осоки. Наиболее глубоководна  часть до 6О% площади заселена pЯQKOй малой служащей MOTUIOJIM биофильтром от- пленочной нефти. Во второй ступени водными растени  зан то 80-1ОО% площади пруда: верхн  елководна  часть - 1,5-1,8 га - смеа1шыми заросл ми рогоза широколистноо с хвощем болотным, тростник обыкноенный занимает 0,5-0,7 га, осока удиненна  и осока пузырчата  - 0,2-О,Зга. рибрежье с общей плогйадью 0,3-0,5 га каймлено камышом лесным. Очистку сточных вод, загр зненных ефтью и высокоминерализованными сточ- ыми водаим провод т в непрерывном ежиме. Подачу их в биологические пруды ервой ступени осуществл ют в режиме водотока или реки по руслу, а выпуск рассредоточенно - из четырех водосбросов . Впуск во вторую ступень производ т по естественному протоку, а гыпуск из двух регулируемых водосливов, выполненных из труб диаметром 6ОО мм с вертикально опускающимис  шиберами. Врем  водообмена в биопрудах цп  полного освобождени  вода от нефт ных загр знений в концентрации 6О-37О мг/л на 5О% от высокомннвралиэованных стоков с общим солесодержанием 1560 мг/л составл ет 30-36 ч. Водохранилища стро т руслового типа, глубиной 3-5 м, мелководные, хорошо прогреваемые и естественно зарастающие различными видами Еысшей водной растительности или искусстветшо засел ют отдельными по сами камышом озернык, сусаком зонтичным, осокой водной, тростником обыкновенным, роголистником темно-веленым до глубины О,, рогозом узколистным от 1,2 до 1,7 м. Пло.щадь покрыти  водными растени ми составл ет 4О% и более. Дл  сн ти  взвешенной и растворенной нефти в воде в концентрации до 50 мг/л врем  водообмена составл ет 36 ч, а при пленочной нефти в 4-5 балла с толщиной 0,01-О,1 мм 5-6 сут. Очистку вод осуществл ют в проточном режиме путем пропускани  поступающих с водой загр знений с водосборной площади через заросли водной растительности. Пример. Очистку вод от нефти и нефтепродуктов в концентрации 1,10 и 10О г/л провод т в присутствии дев ти видов воздушно-водных,, семи погруженно-укорен ющихс  и двух плавающих водных растений (лабораторные к натурные опыты в, вегетационных сосудах емкостью 2О л). Наблюдени ми установлено , что всплывша  нефт на  пленка из водонефт ной смеси в 1ООО мг/л разрушаетс  в присутствии растений за 5-1О дней (в зависимости от вида и фазы вегетации ), а без растений полное окисле59 ние неф1П наблюдаетс  на 30-32 день опыта. Признаком разложени  нефти  вл етс  помутнение воды; на контакте вода-нефт на  1шенка с последующим образованием свисающих буро серых бактериальных хлопьев. Этот период совпадает с интенсивным освобождением поверхности воды от нефт ной пленки и возрастанием общего количества бактерий (с 0,2 0,810 кл/мл), в том числе сапрофитов (с 1,2 Ю до 9,8- 10 кл/мл нефтеокисл ющих (с О, до ОДЗ 0,3-10 кл/мл) и снижением растворенного кислорода в 1,5-5 раз. По мере возрастани  численности микроорганизмо и распада нефти и нефтепродуктов, содер жание общей уклекиспоты возрастает в 1,5-2 раза, что указывает на превращ&ние углеводородов до конечных продуктов , т.е. до СОг. и Нг-О. В контрольньЕк опытах без растений процесс окислени  идет очень медленно и поэтому COz почти не обнаруживают. К периоду полного окислени  нефт ной пленки общее число бактерий уменьшаетс  с О,8 1О до 0,10 ,2 1О. , сапрофитов - с 9,8 до 0,51 ,0 10 , нефтеокисл ющих - с О,130 ,3 10 до О,ОО810 кл/мл, химичесжо потребление кислорода (ХПК )с 260 До 23,0 мг Ог, биологическое потребление кислорода (БПК5) - с 3,7 до О,24О ,65 мг. П р и м е р 2. Очистку загр зненных нефтью и нефтепродуктами сточных вод выполн ют пропусканием их через заросли высших водных растений (растени ми зан то 4О% площади). Наблюдени  показывают , что по мере прохождезш  сточных вод с верховьев вниз к плотине через заросли, содержание пленочной нефти в количестве 2-3 балла постепенно сокращаетс  и к незаросщему участку поп-ностью исчезает. Аналогичную закономерность отмечают и в распределении нефтепродуктов в толще воды. Содержание пленочной нефти, взвешенных растворенных нефтепродуктов в исходных сточных водах колеблетс . Установлено, что в водоеме изменение Концентрации нефтепродуктов в потоке кор релирует с численностью микроорганиэ- мов, ВПК5-и др. (коэффициенты коррел ции положительны и равны 0,67-0,94). Так, достигаетс  снижение концентрадйн нефгецродуктов при прохождении воды че- рез заросший участок длиной 1,5-2 КМ за 45-5О ч в 10-5О раз и более (в зависимости от года наблюдений), которое сопровождаетс  уменьшением общего чис- 77 ла бактерий в 18 раз (с 1,8 10 до 0,1 1О кл/мл), сапрофитных в 10 раз (с 7,2-10 до 0,61О кл/мл), нефтеокисв 5-10 раз (с 97,5 10 до л ющих, 9,5-Ю кл/мл), BUKf в 2-4 раза. Минимальное значение BnK,g- после зарослей растений составл ет 0,5-1,О мг Q на 1л. П р и м е р 3. Водные растени  при действии даже высоких ко1щентрадий соленых вод сохран ют жизнеспособность и развитие нормально вегетируют при солесодержании воды до 50ОО мг/л. При 1ОООО мг/л отмечена гибель41% растений камыша озерного, 92% рогоза узколистного . Рдест блест пшй и элоде  канадска  сохранили свою жизнеспособность до конца опыта (14 дней). Вместе с тем, установ хено, что водные растени , акти1 но поглоща  минеральные элементы, привод т к резкому снижению солесоаержа11и  воды. Так в опытах с рцестом блест щим заданна  концентраци  солей в сточной воде с 1000О мг/л уменьшилась к 14 дню до 145О мг/л, с камышом озернымдо 305О, рогозом узколистным до. 5620 мг/л. В опытах с солесодержанием 50ОО мг/л снижение происходит в среднем на 50%, а с 2000 мг/л на 10-30% от первоначальной. Определ ют вли ние зарослей высшей водной растительности на С1гажение соле- содержани  воды. В водоеме водными растени ми зан то до 40% площади. Установлено , что высокое солесодержание воды , наблюдаемое в верховье, т.е. в зоне постухшени  сточных вод (1045-. 25ОО мг/л), снижаетс  по длине водохр нилшца от зоны поступлени  к плотине. Более быстрое уменьшение количества минеральных солей отмечают в первой половине водохранилища, в которой наход тс  основные заросли водной растительности. Так, солесодержание уменьшаетс  с 1040121 до 780-970 мг/л с 1870-25ОО до 97О мг/л. Этот спад происходит за счет уменьшени  общей Жесткости с 13,2 до 7,8 мг-экв/ л, ,2 до 1,2,, се - с 1О,2-до 5,1; с 21,6 до 15,2 мг-экв/л, НСОз - с 14,8 до 3,5 мг-экв/л и других. П р и м е р 4. Сточные воды, загр эенные нефтью и сол ми, очищают пропусканием через два биологических пруда, расположенных последовательно друг за ругом, составп юшлх две ступени очистки . Перва  ступень площадью 3,О га, астени ми зан то 8О% поверхности пруда . Втора  ступень - пруд мелко1эодный, сплошь заросший полупогруженными водны ми, растени5гми. Врем  прохождени  сточных вод через первый пруд 13 ч, через второй - 17 ч при скорости 100 л/с. Загр знение воды осущестрлвцот путем залпового сброса определенного ксзличества сырой нефти в ручей, вход щий в первую ступень. Нефть внрс т в 3 этапа с нарастающими концентраци ми - 60, 370 и 13ОО мг/л. Высокоминерализован ные 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 провод т по этапам продолжительностью 14 дней по следующим показател м: незф тепродукты, нефтеокисл ющие бактерии, хлор-ион,К , | 1а обща  минерализаци  в трех постах, т.е. в зоне сброса загр з нений и на выходах первой и второй ступени Установлено, что внесенна  нефть большей частью скапливаетс  в верховь х первого пруда в заросл х рогоза широколистного и р ски маленькой. Поэтому бактериальному окислению ее. подвергают в. пределах этого участка. Выноса ее с водой в нижележащие участки пруда по этой причине не лхроисходит, что подтверждено визуальными наблюдени ми. Количественный анализ взвешенных и растворенных нефтепродуктов в воде приведен в табл. 1 Согласно данным таблицы 1, ступень биопрудов снимает концентрацию нефти на 98%. Второй пруд остато-чные нефт ные загр знений снимает при прохождении сточных вод через заросли рогоза широколистного, рогоза широколистного с хвощем болотным и рогоза широколист ного с тростником обыкновенным на

Таблица 100%. При очистке сточных вод от нефти обнаружено, что концентраци  ее в воде мен етс  в зависимости от численности нефтеокисл ющих бактерий. Так средней концентрации нефти в верховь х первого пруда 33,9 мг/л соответствует максимальна  величина микроорганизмов 14-10 кл/мл, у сброса пруда 1 ступени падает до 9«1О кл/мп, а у пруда второй ступени до 0,01 1О кл/мл. По снижению хлор-иона. , И а и общего солесодержани  при пропускании высокоминерализованных попутных нефт ных вод через биопруды 1 и 2 ступени, получают следующие средние результаты: Ct снижаетс  с 627 до 342 мг/л. К Ма с 314 до 137i NH{. - с 4О до О,О4, Оэ - с 2О до 1,О, d с О,9 до 0,1 мг/л, а обща  численность минерализации - с 1577 до 1190 мг/л. Концентраци  минеральных веществ на разных ступен х очистки в биопруде показана в таб . 2. Концентраци  биогенных веществ на разных ступен х Ъчистки в биопрудах показана в табл. 3. Преимущество.предложенного способа состоит в следующем. Способ может быть внедрен повсеместно дл  ОЧИСТКИ: воды малых рек, водотоков и водоемов, где нельз  примен ть индустриальные методы очистки: / обеспечивает высокую степень очистки природнъсс и сточных вод, загр зненных нефтью, нефтепродуктами, а также сол ми . Способ не требует больших капитальных затрат на создание биопрудов.

918277

lO Т a

л и ц a 2

ТабпииаЗ

Claims (2)

1. Формула изобретения 30

   1. Способ очистки сточных вод в био|логических прудах путем пропускания через камыш озерный; рогоз узколистный и тростник обыкновенный, о т л й- ч а ю-35 ш и й с я тем, что с целью повышения степени очистки от нефтяных загрязнений и минеральных солей^ сточные воды дополнительно пропускают через камыш лесной, ежеголовник ветвистый* сусак зон- 40 тичный, осоку водяную, удлиненную; пузырчатую, манник водяной, элодею канадскую, уруть мутовчатую, рдест блестящий, роголистник темно-зеленый и ряску маленькую. 45
2. 2. Способ по π. 1, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что используют водные растения в. следующем количестве: камыш , озерный 700-900 экз/м^оды, рогоз узколистный 40-60 экз/м^, тростник, обык- новенный 150-200 экз/м\ камыш лес- , ной 600-700 эКз/м, ежеголовник ветвистый 200-250 экз/м³, сусак зонтичный 150-200 экз/м³, осока водная 500-600 экз/м А осока удлиненная 250-300 экз/м^¹, осока пузырчатая 250-300 экз/м^а, манник водяной 300400 экз/м⁵, элодея канадская 2,0- &

   2,5 кг/м³; уруть мутовчатая 1,0-Г,5кг/м, рдест блестящий 1,5-2,0 кг/м⁵, роголистник темно-зеленый 2,0-2,5 кг/м , ряска маленькая 0,5-0,7 кг/м 4