КОМПЛЕКСНАЯ ЗАЩИТА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА И ФОСФОРА

Комплексная система биологической очистки низкоконцентрированных сточных вод от соединений азота и фосфора
Полезная модель относится к устройствам для очистки низкоконцентрированных городских сточных вод и близких к ним по составу производственных сточных вод от соединений азота и фосфора, а также от органических соединений.
Известно устройство, содержащее отдельно двухкоридорный аэротенк с системой аэрации, перемешивающими устройствами, конструкция которого обеспечивает круговое движение воды («карусель»), вторичный отстойник для отделения сточной воды от активного ила, систему возврата активного ила из вторичного отстойника в голову аэротенка и вывода избыточного активного ила, жидкостные и газовые транспортировочные коммуникации. В данном устройстве процессы нитри-денитрификации реализуются в одном объеме свободноплавающим илом в условиях зонной периодической аэрации и круговой рециркуляции иловой смеси («карусель»).
Недостатком устройства является то, что он обеспечивает биологическое удаление из сточной воды только органических соединений и соединений азота. Удаление фосфора предусмотрено только путем реагентного осаждения хлорным железом (С.В.Храменков, В.А.Загорский и др., «100 лет канализации Москвы», М, Прима-Пресс, 1998).
Известно устройство, применяемое для биологического удаления биогенных элементов, где осветленная сточная вода поступает в анаэробную зону, затем в аноксидную и в аэробную, после чего иловая
смесь попадает во вторичный отстойник. Возвратный активный ил из вторичного отстойника подается в анаэробную зону. Рецикл нитратов осуществляется погружным насосом из конца аэробной зоны в начало аноксидной. Для поддержания иловой смеси во взвешенном состоянии в анаэробной и аноксидной зонах установлены высокооборотные мешалки (Little Patuxent WWTP).
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность удаления фосфора и нестабильность процесса нитрификации.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание устройства, обеспечивающего оптимальные условия для протекания биологических процессов очистки сточных вод с одновременным удалением азота и фосфора при снижении энергозатрат на окисление органических соединений и аммонийного азота без использования реагентов.
Техническим результатом, достигаемым заявленной полезной моделью, является повышение эффективности биологической очистки низкоконцентрированных сточных вод от соединений азота и фосфора. Сущность полезной модели заключается в том, комплексная система биологической очистки низкоконцентрированных сточных вод от соединений азота и фосфора содержит блок аэрационных сооружений, состоящий из четырех прямоугольных резервуаров, каждый глубиной 6 м; блок вторичных отстойников, состоящий из семи круглых резервуаров, каждый диаметром 54 м и глубиной 6 м; блок подачи воздуха в аэробные зоны сооружения; насосную станцию, иловую насосную станцию, систему коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод и иловой смеси; систему аэрации и системы контроля поступающей воды и очищенной воды, причем каждый из аэрационных сооружений (аэротенк) разделен перегородками на четыре гидравлически сообщающихся коридора, каждый из которых имеет длину 294 м, и которые образуют следующую последовательность
технологических зон: первый коридор - анаэробная зона, второй коридор - аноксидная зона, третий коридор - аэробная зона, причем второй и третий коридоры объединены в аноксидно-аэробную зону, обеспечивающую круговое движение иловой смеси, каждый из этих коридоров имеет ширину 12 м; четвертый коридор - аэробная зона, а ширина первого и четвертого коридоров, каждого по 6 м; в первом коридоре установлены двадцать высокооборотных мешалок, во втором и третьем коридорах установлено по шесть низкооборотных мешалок, причем во втором и третьем коридорах в местах поворота иловой смеси установлены направляющие перегородки, имеющие дугообразную форму, а в конце второго коридора установлено два насоса внутренней рециркуляции, третий и четвертый коридоры оборудованы аэрационными решетками, причем блок аэрационных сооружений соединен с блоком вторичных отстойников трубопроводом подачи активного возвратного ила и трубопроводом подачи иловой смеси.
Полезная модель поясняется фигурами чертежей, на которых изображено следующее: на фиг.1 - общий вид системы биологической очистки,
на фиг.2 - общий вид аэротенка.
Комплексная система биологической очистки содержит блок 1 аэробно-аноксидно-анаэробных сооружений, состоящих из четырех прямоугольных резервуаров 9 (аэротенков), каждый глубиной 6 м, блок 2 вторичных отстойников, состоящий из семи круглых резервуаров 22, каждый диаметром 54 м и глубиной 6 м, блок 3 подачи воздуха в аэробные зоны сооружения, насосной станции 4, иловой насосной станции 5, системы 6 коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод и иловой смеси, системы аэрации, системы 7 контроля поступающей воды и системы контроля 8 очищенной воды (фиг.1).
Резервуар 9 аэробно-аноксидно-анаэробного сооружения (аэротенк) (фиг.2) содержит корпус 10, внутри которого установлены продольные перегородки 11, разделяющие резервуар на четыре коридора: первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15, каждый из коридоров имеет длину 294 м, причем второй и третий коридоры имеют ширину 12 м, а первый и четвертый коридоры - 6 м, направляющие дугообразные перегородки 16, установленные в местах поворота иловой смеси во втором и третьем коридорах, высокооборотные мешалки 17, установленные в первом коридоре в количестве двадцать штук, и низкооборотные мешалки 18, установленные во втором и третьем коридорах, в каждом коридоре по шесть штук, аэрационные решетки 19, установленные в третьем и четвертом коридорах, насосы 20 внутренней рециркуляции.
Устройство работает следующим образом.
Исходная сточная вода поступает в начало первого коридора 12 резервуара 9, представляющего собой анаэробную зону (зона дефосфотации), где иловая смесь поддерживается во взвешенном состоянии двадцатью высокооборотными мешалками 17. Возвратный активный ил, содержащий нитраты, подается по трубопроводу 21 в начало второго коридора 13, представляющего собой аноксидную зону; второй 13 и третий 14 коридоры объединены в так называемую «карусельную» зону, где жидкость движется по замкнутому контуру, и которые представляют собой аноксидно-аэробную зону последовательной нитри-денитрификации, где во втором коридоре 13 происходят процессы денитрификации, а в третьем 14 - процессы нитрификации, при этом требуемая скорость кругового потока 0,25-0,35 м/с обеспечивается с помощью шести низкооборотных мешалок 18, установленных в каждом из этих коридоров.
В аноксидной зоне в ходе процесса денитрификации происходит восстановление нитратов, образовавшихся в процессе нитрификации в
первой аэробной зоне (третий коридор 14)) и нитратов, пришедших во второй коридор 13 с возвратным активным илом. Объединение двух зон - аноксидной и аэробной в «карусель» позволяет организовать процесс попеременной нитри-денитрификации, что значительно интенсифицирует процесс денитрификации.
Проденитрифицированная иловая смесь из конца второго коридора 13 насосами 20 подается в начало первого коридора 12, где происходят процессы потребления легко окисляемой органики, поступающей со сточной водой, фосфор-аккумулирующими микроорганизмами.
Из третьего коридора 14 иловая смесь поступает в четвертый коридор 15, представляющий собой вторую аэробную зону, где наряду с процессами нитрификации идут процессы «жадного» поглощения фосфора фосфор-аккумулирующими микроорганизмами. Пребывание активного ила попеременно в анаэробных и аэробных условиях приводит к культивированию фосфор-аккумулирующих микроорганизмов (ФАО), характеризующихся повышенным содержанием фосфора в клетке. Поскольку нитраты в анаэробной зоне оказывают ингибирующее действие на развитие фосфор-аккумулирующих организмов, то отсутствие нитратов в анаэробной зоне (первого коридора 12) позволяет фосфор-аккумулирующим организмам максимально использовать легко окисляемую органику и получать возможность организации процесса биологического удаления фосфора из малоконцентрированных сточных вод. Удаление избыточного активного ила с повышенным содержанием фосфора происходит из линии рециркуляции активного ила. Во второй аэробной зоне (четвертый коридор 15) идут процессы глубокой нитрификации и поглощения фосфора из водного раствора, откуда иловая смесь поступает по трубопроводу 23 в блок вторичных отстойников в круглые резервуары 22, где происходит процесс илоразделения и осветления воды. Контроль за протекающими
процессами обеспечивается при помощи систем 7, 8, которые контролируют поступающую воду и качество очищенной воды.
В результате чего концентрация загрязнений воды после очистки составляет:
Азот аммонийный
1,0 мг/л,
Азот нитратный
9,1 мг/л,
Фосфор фосфатов
0,9 мг/л,
что свидетельствует о высокой степени очистки сточных вод от аммонийного азота, азота нитратов и фосфора, от углеродсодержащих соединений.
Таким образом предложенная совокупность признаков: оптимальные размеры сооружений, определенные опытным путем, подача возвратного активного ила в зону денитрификации, установка рециркуляционных насосов в конце зоны денитрификации, установка струенаправляющего оборудования в виде дугообразных направляющих перегородок, установка аэрационных решеток позволяет повысить степень очистки низко концентрированных городских сточных вод или близких к ним по составу производственных сточных вод по соединениям азота и фосфора без применения реагента и снизить энергозатраты на окисление органических соединений и аммонийного азота в 1,7 раза по сравнению с устройствами, обеспечивающими очистку сточной воды только от углеродсодержащих и аммонийного азота.
Предложенная полезная модель дает возможность повысить степень очистки сточных вод от биогенных элементов, например, по фосфору фосфатов с 3,5 мг/л до 0,9 мг/л, аммонийному азоту с 30 мг/л до 1,0 мг/л, азоту нитратов до 9,1 мг/л за счет интенсификации процессов путем создания условий для культивирования и устойчивости жизнедеятельности всех видов микроорганизмов, принимающих участие в процессах удаления биогенных элементов при чередовании анаэробных, аноксидных и аэробных условий.