111

ОЧИСТКА, ДООЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

С ПОМОЩЬЮ МИКРОВОДОРОСЛИ.

ХЛОРЕЛЛА – ЦЕННАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА  С ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИМ И ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ

 

  Глобальная техногенная нагрузка вызывает значительное загрязнение окружающей среды, которое связано с расширением масштабов производства, несовершенством используемых технологий. Особенно это касается выбросов в гидросферу. В настоящее время очистка сточных вод основывается на бактериальной деятельности. При этом необходимым условием является барботирование (продувка воздухом и перемешивание для обогащения сточных вод кислородом) активного ила в аэротенках воздухом, из которого бактерии для своей жизнедеятельности поглощают кислород, а в окружающую среду выбрасывают углекислый газ. Порочность этой системы очистки заключается в колоссальном расходе кислорода на бактериальные процессы деструкции органических и минеральных веществ в сточных водах. Углекислый газ – продукт жизнедеятельности бактерий- выделяется в воздух, т.е. ныне существующие очистные сооружения являются потребителями кислорода и загрязнителями воздуха углекислым газом. Бактериальная очистка, в санитарном отношении, не очищает, а стимулирует развитие патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных (дизентерия, туберкулез, гепатит и т.д.). Об этом свидетельствуют частые случаи различных заболеваний от сточных вод, попавших в водопровод или в водоемы. Биологическая особенность бактерий заключается в том, что они узко специализированы, т.е. нет одного вида бактерий, который мог бы очистить весь спектр веществ, находящихся в сточных водах.

   Экологические технологии предлагают свой способ очистки сточных вод с различной концентрацией загрязняющих веществ с помощью определенного штамма микроводорослей. Экологически это оправдано тем, что для своей жизнедеятельности водоросли потребляют углекислый газ и выделяют кислород. Эволюционно водоросли находятся на более высокой ступени развития по сравнению с бактериями, и поэтому многие виды являются универсальными потребителями многих органических и минеральных веществ. Штамм микроводоросли хлореллы, который может использоваться для биологической очистки, доочистке и обеззараживания всех известных категорий сточных вод: хозяйственно- бытовых, химико – фармацевтического комбината, цеха гальваники и пр. При этом достигается понижение концентрации  загрязняющих элементов более чем на 90%, а обеззараживание – примерно 100%.

   С помощью этого штамма достигается высокая степень химической и полная бактериологическая очистка, независимо от вида и патогенности микроорганизмов.  Для использования этого штамма не требуется реорганизации или капитального строительства новых очистных сооружений. Очищенные  и обеззараженные сточные воды, в качестве «зеленых» удобрений, необходимо использовать для мелиоративного земледелия. Использование штамма хлореллы с заложенными в нем принципиально новыми возможностями очистки сточных вод позволит изменить экологическую обстановку и создать надежную систему оздоровления окружающей среды. Показатели гидрохимического состава сточных вод предприятий г. Пенза после культивирования в них микроводоросли «Хлорелла» /без фильтрации и отделения.

 

Наименование	Концентрация мг\л	После культивирования мг\л	Степень утилизации  %
Химико-фармацевтический комбинат «Биосинтез»
бутилацетат бутанол фосфаты азот аммонийный формальдегид	2000         3000 более 200 более 100               2,0	45,8 497,0  40,0    9,0    0,9	96,0 83,0 80,0 81,0  51,0
Спец.учреждение, в т.ч. и с больными туберкулезом
РН Запах (балл) Цвет БПК-5 Окисляемость Аммиак Общее количество бактерий (млн\мл)	6,5   4,0 коричневый 52,3 32,0   4,0   5,0	7,6 нет бесцветный 1,2 6,8 нет нет	100,0    100,0  97,0  78,0 100,0 100,0
Хозяйственно-бытовые стоки
Фосфаты Азот аммон. ХПК Общее количество бактерий (млн\мл)	75 75 2500                 6,0	2,5   7,0 80,0 нет	97,0 90,0 96,0    100,0

 

В сточных  водах   предприятий  содержится значительное количество загрязняющих  веществ, в состав которых входят  ионы  тяжелых металлов,  а  также различные  органические  вещества - спирты,  кислоты,  поверхностно-активные вещества и нефтепродукты.

Тяжелые  металлы  в природных  водах  находятся  в  растворенном  и адсорбированном  состоянии.  Попадая в  воду  в ионной форме,  они  накапливаются  в  осадках   в виде  гидрооксидов,  карбонатов,  сульфидов  или фосфатов.

Проводимая  в  настоящее  время  очистка  стоков  от  тяжелых   металлов химическими,  физическими,  электрохимическими   способами  дорога  громоздка, причем  не всегда  обеспечивается высокая  степень  очистки. Следует отметить, что   при  традиционных методах  обезвреживания и  озоления отходов в целом  затраты в  10 раз превышают стоимость биологической очистки.

ООО "Энерготехнопром" предлагает свой способ очистки сточных вод с различной концентрацией загрязняющих веществ с помощью определенного штамма микроводорослей. За несколько дней зеленая микроводоросль (хлорелла) становится доминирующей микроводорослью, насыщая его кислородом и удаляя из него излишки углекислого газа, органических и неорганических веществ, предотвращает «цветение» воды. При этом уничтожается вся патогенная микрофлора. Повышение уровня растворенного кислорода в воде способствует окислению тяжелых металлов.

Использование хлореллы позволяет снизить содержание сапрофитной и патогенной флоры:

• Кишечная палочка за 3дня в 100раз.

• Бактерии группы E. coli за 8 дней на 98%

Хлорелла снижает концентрацию:

• Азота аммонийного     за 4дня на39%

• Фосфата                        за 4 дня на 20%

• Фенол                            за  6 дней на 45%

• Нефтепродукты            за 8 дней  на 36%

Эволюционно водоросли находятся на более высокой ступени развития по сравнению с бактериями, и поэтому многие виды являются универсальными потребителями многих органических и минеральных веществ. Мы предлагаем определенный штамм микроводоросли хлореллы, который может использоваться для биологической очистки, доочистке и обеззараживания всех известных категорий сточных вод: хозяйственно-бытовых, химико – фармацевтического комбината, цеха гальваники и пр. При этом достигается понижение концентрации  загрязняющих элементов более чем на 90%, а обеззараживание – примерно 100%.

С помощью этого штамма достигается высокая степень химической и полная бактериологическая очистка, независимо от вида и патогенности микроорганизмов.  Для использования этого штамма не требуется реорганизации или капитального строительства новых очистных сооружений.   Клетки  хлореллы извлекают из раствора ионы Cd(II), Ni(II), Co(II), Zn(II), Sr(II), Mo(II) и других тяжелых металлов, окисляют поверхностно-активные вещества и нефтепродукты.

В зависимости от степени загрязнения применяется оксигенератор атомарного кислорода.

Преимущества  использования оксигенератора:

• Кислород поступает без использования шлангов и электричества.

• Кислород поставляется даже под толстым слоем льда.

• Кислород поставляется в самые глубокие места водоема, которые обычно слабо им насыщены без взмучивания донных отложений.

• Сильно увеличивается окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал). Это тормозит развитие водорослей, прекращает преобразование относительно неядовитых нитратов (NO3) в ядовитые нитриты (NO2) окисляет содержащуюся в воде органику до углекислого газа (СО2).

• Эффективное средство для очистки и обеззараживания сточных вод, содержащих различные опасные промышленные загрязнения, такие, как цианиды, сульфиды и т.п.

• Пероксид водорода окисляет сероводород и насыщает стоки кислородом, регенерируя аэробные условия и создавая условия для нормальной биообработки стоков.

• Предотвращает денитрификацию, удаляет окислы азота и серы, меркаптаны и многие другие токсичные компоненты.

• Повышение уровня растворенного кислорода в воде.

Оксигенератор Maxi предназначен для  объема 100 000 литров воды.

Продолжительность работы:

• Летом при разовой заправке - 2 месяца.

• Зимой подо льдом - на 4-5 месяцев.

Годовая потребность в растворе в зависимости от температуры составляет 20 литров.

В качестве доочистки сточных вод предлагаем сорбент - шунгит.

Применяется для выделения из воды:

• Нитратов.

• Бактериальных загрязнений.

• Остатков нефтепродуктов.

• Возможных органических и неорганических отходов.

• Пестицидов.

• Фенолов.

• Поверхностно-активных веществ.

• От прочих загрязнений

Результаты очистки сточных вод от нефтепродуктов на шунгите свидетельствуют о его высоких сорбционных свойствах, не уступающих аналогичным показателям, достигаемым на активном угле, являющихся в настоящее время самым распространенным материалом для очистки вод от нефтепродуктов. Сорбционная емкость шунгита по дг составляет - 3,7г/л, а по омм 12 Ог/н. Обладая алюмосиликатным каркасом и более высоким удельным весом, шунгит может быть использован в фильтре двойного назначения для очистки вод, содержащих свободно плавающие нефтепродукты {> 2мг/п) - как насыпной фильтр, заменяющий кварцевый песок, в как сорбционный для извлечения истинно-растворенных. Благодаря своей уникальной структуре шунгит обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных процессах, сорбционными и каталитическими свойствами и находится в тесном контакте с входящими в его состав силикатами. Именно сорбционные, каталитические и восстановительные свойства шунгитовых пород позволяют успешно очищать сточные воды от многих органических и неорганических веществ (нефтепродуктов, пестицидов, фенолов, поверхностно-активных веществ и др.).Кроме этого, шунгит является самым эффективным веществом для очистки воды от хлорорганических веществ (диоксинов, радикалов), обладает бактерицидными свойствами. После сорбционного фильтра степень очистки может составлять по взвешенным веществам — до 3 мг/л, по нефтепродуктам — до 0,05 мг/л. 1см³  шунгита способен очистить 13,5 м³ воды. .

Изобретение относится к очистке сточных вод и рыбоводству. Способ предусматривает прохождение сточной жидкости через водорослевые пруды, в которые вносят адаптированный альгологический комплекс из диатомовых зеленых и протококковых водорослей при контактном режиме работы. Затем очищают жидкость в рачковых прудах, которые инокулируют культурой Daphnia magna. После 30 - 40 дней биологической очистки сточные воды используют для выращивания рыбопосадочного материала. Для этого производят одновременное зарыбление прудов трехдневной личинкой карпа с плотностью посадки 30 - 40 тыс.шт/га или карпо-карася не более 30 тыс.шт/га и растительноядных рыб - 10 тыс.шт/га. Сточная жидкость проходит через ботаническую площадку с высшей водной растительностью, размещенную между рачковыми и рыбоводными прудами. Изобретение позволит повысить эффективность процесса очистки сточных вод, снизить затраты на очистку стоков и кормление рыбы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод животноводческих комплексов и может быть использовано для очистки жидких стоков свинокомплексов, ферм и птицефабрик.

Известны способы очистки навозных стоков, предусматривающие механическую и биологическую очистку в пруду-накопителе, водорослевых прудах микроводорослями (А.с. СССР N 1182007, C 02 F 3/32), рачковых прудах с помощью зоопланктона (А.с. СССР N 1419981, C 02 F 3/32), ботанической площадкой с высшей водной растительностью (А. с. СССР N 1837050, C 02 F 3/32). Эти способы не используют образующуюся высокую биомассу водорослей, зоопланктона, бентоса из-за трудоемкости их механического отделения, а большое накопление биомассы микроводорослей и зоопланктона вызывает вторичное загрязнение водоемов, и не получают дополнительного ценного белкового продукта - рыбы.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки навозных стоков, осуществляющий механическое осветление с последующей очисткой в водорослевом, рачковом, рыбоводном и чистой воды прудах (А. с. СССР N 1824380, C 02 F 3/32, A 01 K 61/00), где после очистки в рачковом пруду стоки разделяют на поток биомассы рачков и поток фильтрата, последний обрабатывают в водорослевом пруду 2 ступени, смешивают с потоком биомассы рачков, а смесь выдерживают 1 - 2 сутки перед подачей в рыбоводный пруд.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: значительная продолжительность биологической очистки в водорослевых и рачковых прудах - 50 и 60 суток соответственно, трудоемкость разделения потока ракообразных и потока фильтрата, использование водорослевых прудов I и II ступени.

Сущность изобретения состоит в том, что сточные воды животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик проходят через серию рыбоводно-биологических прудов, в водорослевые пруды вносится адаптированный альгологический комплекс из диатомовых, зеленых и протококковых водорослей при контактном режиме работы. Рачковые пруды инокулируют культурой Daphnia magna, после 30 - 40 дней биологической очистки сточные воды используют для выращивания рыбопосадочного материала в рыбоводном пруду. Зарыбление рыбоводного пруда происходит одновременно трехдневной личинкой карпа с плотностью посадки 30 - 40 тыс. шт/га или карпо-карася не более 30 тыс. шт/га и растительноядными рыбами 10 тыс. шт/га, при этом сточная жидкость проходит через ботаническую площадку с высшей водной растительностью, размещенную между рачковым и рыбоводными прудами.

Адаптированный альгологический комплекс из диатамовых, зеленых и проктококковых водорослей вносят в соотношении 1:3:1 из расчета 500 мг на 50 м³ стоков при глубине приду 50 - 60 см и контактном режиме 5 - 11 дней.

На чертеже показана схема замкнутой системы очистки свинокомплекса на 24 тыс. голов в рыбоводно-биологических прудах, где 1 - свинокомплекс, 2 - навозосборники, 3 - отстойники-накопители, 4 - насосная станция, 5 - площадка компостирования, 6 - площадка промывки щебня, 7 - пруды-накопители осветленных стоков, 8 - секционные водорослевые пруды, 9 - секционные рачковые пруды, 10 - распределительное устройство, 11 - ботаническая площадка с высшей водной растительностью, 12 - борозды с перемычками, 13 - рыбоводные пруды, 14 - пруд чистой воды, 15 - напорный трубопровод, 16 - задвижка.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Сточные воды, пройдя отстаивание и механическую очистку 2 - 6 из прудов-накопителей 7, поступают в водорослевые пруды 8, где для ускорения биологический очистки вносят адаптированный альгологический комплекс из диатомовых, зеленых и протококковых водорослей. Из водорослевых прудов стоки, обогащенные фитопланктоном и частично растворенными органическими веществами поступают в рачковые пруды 9. В первый год эксплуатации рачковые пруды инокулируют культурой Daphnia magna. При наличии большой биомассы микороводорослей и массовых колоний рачков значительно возрастают скорость и эффективность очистки. С целью более глубокой доочистки сточных вод используют ботаническую площадку с высшей водной растительностью или многолетними травами 11. После перечисленных ступеней очистки вода, обогащенная микроводорослями и биогенами, используется для выращивания рыбы. За счет внесения адаптированного комплекса микроводорослей и инокуляции Daphnia magna при контактном режиме работы происходит значительное сокращение сроков очистки - до 30 - 40 дней. В рыбоводных прудах 13 выращивают карпа, карпо-карася, растительноядных рыб. Введение в экосистему пруда растительноядных стабилизирует гидрохимический режим, рыба, поедая микроводоросли и зоопланктон, наращивает свою биомассу, исключает вторичное загрязнение водоема, возникающее при отмирании водорослей и зоопланктона.

Пример 1. Сточные воды с ХПК 4160 мг O₂/л и концентрацией бактерий E. colii в количестве 10^-5 - 10^-6 млн.мк.кл/г (по коли-титру) направляются последовательно в секционные водорослевые пруды. В первый год эксплуатации в каждый из девяти водорослевых прудов вносится адаптированный альгологический комплекс из диатомовых, зеленых и протококковых водорослей в соотношении 1: 3: 1, из расчета 500 мг на 50 м³ стоков. Водорослевые пруды по мере заполнения переводятся на контактный режим работы до полного обеззараживания воды от 5 до 11 дней, при глубине заполнения пруда на 50 - 60 см. Внесенный альгологический комплекс обладает более широким диапазоном воздействия на сточные воды, чем каждый из входящих в его состав видов водорослей. Водоросли активно используют биогенные вещества стоков, выделяя при этом кислород, который является основным стимулятором разрушения органического вещества.

В водорослевых прудах ХПК снижается до 800 - 400 мг O₂/л, из водорослевых прудов стоки, обогащенные фитопланктоном, поступают в секционные рачковые пруды 9. В первый год эксплуатации рачковые пруды инокулируют культурой Daphnia magna. При наличии богатого питательного субстрата и массовых колоний рачков происходит дальнейшее расщепление органического вещества. Инокулированные рачки действуют как естественный бактериальный фильтр, уменьшая в несколько раз количество органического вещества и условно-патогенной и санитарно-показательной микрофлоры, коли-титр уменьшается с 10^-3 до 10^-2 млн.мк.кл/г, биомасса зоопланктона возрастает до 150 мг/л (табл. 1).

Для более глубокой очистки сточных вод используют ботаническую площадку с высшей водной растительностью (Рогоз узколистный и Тростник обыкновенный). Ботаническая площадка включает элементы почвенной очистки с использованием в качестве биофильтров высшей водной растительности. Водопочвенная среда благодаря высшей водной растительности обогащается кислородом, в ней происходит процесс окисления. Время контакта сточной жидкости с Тростником и Рогозом от 5 до 12 суток. При прохождении сточной жидкости через Тростник и Рогоз гидрохимические и бактериологические показатели снижаются: ХПК до 100 - 120 мг O₂/л, коли-титр 10^-1 млн.мк.кл/л (табл. 1). Далее очищенные и обеззараженные сточные воды с ботанической площадки поступают в рыбоводные пруды, где и происходит выращивание рыбопосадочного материала. Рыбоводные пруды 13 первоначально заполняют чистой водой из реки за 6 - 8 дней до посадки туда трехдневных личинок. Чистой водой пруды заливают на 2/3, а затем на протяжении дву-трех недель после посадки личинок заполняют их полностью биологически очищенными сточными водами, которые поступают в рыбоводные пруды по мере очистки из вышерасположенных биологических прудов и площадки с высшей водной растительностью. Зарыбление проводят в конце мая.

В рыбоводных прудах подращивают карпа или карпо-карася и растительноядных рыб: пестрого и белого толстолобика и их гибридов.

Согласно разработанной технологии предлагается следующая плотность посадки трехдневных личинок: карпа 30 - 40 тыс. шт/га или карпо-карася не более 30 тыс. шт/га и растительноядных 10 тыс. шт/га. Личинок карпа и растительноядных рыб сажают в пруд одновременно. Выход продукции сеголеток массой 20 - 25 г составляет 60 - 70% от посадки. Рыбопродуктивность 8 - 10 ц/га. Результаты выращивания сеголеток приведены в табл. 2.

Пример 2. Сточные воды отстаиваются, проходят механическую очистку, затем последовательно все ступени биологической очистки: пруды-накопители, водорослевые, рачковые пруды, ботаническую площадку и рыбоводные пруды. В последней ступени очистки - рыбоводных прудах производят подращивание трехдневной личинки карпа в монокультуре. Подращивание карпа осуществляют при различной плотности посадки (табл. 3): 30 - 40 тыс.шт/га, 100 и 200 тыс. шт/га. Лучшие рыбоводные показатели получают при плотности посадки 30 - 40 тыс. шт/га, рыбопродуктивность 6 ц/га. Санитарно-гидрохимические и бактериологические показатели очищенных стоков уступают показателям, полученным в примере 1, ХПК - 30 - 40 мг O₂/л, коли-титр 10 млн.мк.кл/л.

Пример 3. Сточные воды очищают аналогично примерам 1 и 2, и отличается это тем, что рыбоводные пруды не зарыбляют в течение всего сезона. В данном примере имеет место ухудшение санитарно-гидрохимических и бактериологических показателей: ХПК - 120 - 80 мг O₂/л, коли-тит 1,0 млн.мк.кл/л, pH возрастает до 9,2, резко увеличивается содержание аммонийного азота до 22,8 мг/л. Высокая биомасса микроводорослей и зоопланктона, не будучи удаленной рыбой или механически, отмирает, вызывая вторичное загрязнение и ухудшение гидрохимических показателей.

В предлагаемом способе очистки сточных вод животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик в рыбоводно-биологических прудах сокращаются сроки очистки до 30 - 40 дней, повышается эффективность очистки сточных вод от органических веществ, минеральных солей и патогенных микроорганизмов благодаря адаптированному комплексу микроводорослей, зоопланктону, высшей водной растительности, а также рыбе. Выращиваемая рыба в поликультуре с растительноядными устраняет вторичное загрязнение, возникающее при отмирании микроводорослей и зоопланктона. Растительноядные отфильтровывают фитопланктон, детрит, органику, изменяют ход биопродукционных процессов.

В результате выращивания карпа в поликультуре с растительноядными рыбопродуктивность с 6 ц/га возрастает до 8 - 10 ц/га, стабилизируются гидрохимический и санитарно-бактериологический режимы, снижается pH воды до 8,0, улучшается санитарно-гигиеническое состояние прудов и сбрасываемой воды, сохраняя экологически чистой окружающую среду.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик, предусматривающий прохождение сточной жидкости через серию рыбоводно-биологических прудов, отличающийся тем, что в водорослевые пруды вносят адаптированный альгологический комплекс из диатомовых, зеленых и протококковых водорослей при контактном режиме работы, рачковые пруды инокулируют культурой Daphnia magna, после 30-40 дней биологической очистки сточные воды используют для выращивания рыбопосадочного материала при одновременном зарыблении трехдневной личинкой карпа с плотностью посадки 30-40 тыс. шт/га или карпо-карася не более 30 тыс. шт/га и растительноядных рыб 10 тыс. шт/га, при этом сточная жидкость проходит через ботаническую площадку с высшей водной растительностью, размещенную между рачковыми и рыбоводными прудами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что адаптированный альгологический комплекс из диатомовых, зеленых и протококковых водорослей вносят в соотношении 1:3:1 из расчета 500 мг на 50 м³ стоков при глубине пруда 50-60 см и контактном режиме 5-11 дней.