УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
DEVICE FOR PURIFYING WASTE WATER

Изобретение относится к устройствам для комплексной биохимической очистки бытовых и промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод от азотсодержащих, фосфорсодержащих органических соединений, а также различных солей, взвесей и углеводородов в условиях суточных и годовых колебаний состава сточных вод.
Известна система для обработки сточных вод (заявка КНР №102126811 (опубликована 20.07.2011, МПК C02F 9/14), предусматривающая последовательную обработку сточных вод в аноксидной зоне (А), аэробной зоне (А), аноксидной зоне (В), анаэробной зоне (В) и последующую обработку вод в тонкослойном модуле. Активный ил из тонкослойного модуля подается на рециркуляцию в аноксидную зону (В) и аноксидную зону (А).
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является установка для очистки сточных вод, содержащая гидравлически последовательно соединенные первичный отстойник, анаэробный блок, аноксидный блок и оксидный блок, блок мембранной фильтрации, а также вспомогательное оборудование (патент РФ №2537611, опубликован 10.01.2015).
Недостаток известной системы заключается в том, что она предназначены, преимущественно, для удаления нитритов, нитратов и кислорода из сточных вод и не обеспечивают эффективное удаление фосфатов. Кроме того, известное техническое решение не обеспечивает адаптацию процесса к сезонным и суточным колебаниям химического состава очищаемых вод.
Техническая проблема, решаемая предложенным изобретением заключается в повышении эффективности работы очистных сооружений для биохимической бытовых и промышленных сточных вод.
Техническим результатом патентуемого решения является возможность поддержания высокого качества очистки при значительных колебаниях, как расхода очищаемой воды, так и ее химического состава в условиях сезонных и суточных колебаний расхода и состава сточных вод. Одновременно достигается возможность регулирования зольности активного ила, образующегося в результате очистки и усиления осаждаемости (снижение илового индекса) во вторичном отстойнике, что существенно снижает затраты на последующее обезвоживание осадка. Кроме этого, обеспечивается формирование оптимальных условий для развития нитрифицирующих бактерий на поверхности агрегатов алюмофосфатных соединений, которые не создают противодействия обеим группам бактерий - нитрификаторов.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки сточных вод содержит:
2
4
3
3
2
4
3
- смеситель, выполненный с возможностью смешивания сточных вод с химическими реагентами (реагенты на основе железа или алюминия (Fe(SO), FeCl Al(SO) и т.д.);
- первичный отстойник, выполненный с возможностью отделения части нерастворимого осадка из сточных вод, смешенных с химическим реагентом и полного удаления отделенного осадка из первичного отстойника;
- первого аноксидного отсека, анаэробного отсека, второго аноксидного отсека, оксидного отсека и вторичного отстойника с тонкослойными модулями, причем
- первичный отстойник выполнен с возможностью одновременной управляемой подачи снятой с осадка в первичном отстойнике осветленной воды в первый аноксидный отсек и анаэробный отсек;
- первый аноксидный отсек выполнен с возможностью подачи образующейся в первом аноксидном отсеке иловой смеси из первого аноксидного отсека в анаэробный отсек, выполненный с возможность подачи в него химического реагента;
- анаэробный отсек выполнен с возможностью подачи образующейся в анаэробном отсеке иловой смеси во второй аноксидный отсек, выполненный с возможностью подачи иловой смеси, образующейся во втором аноксидном отсеке из второго аноксидного отсека в оксидный отсек, выполненный с возможностью подачи иловой смеси, образующейся в оксидном отсеке во вторичный отстойник с тонкослойными модулями, причем
- вторичный отстойник выполнен с возможностью отделения очищенной воды путем разделения в процессе отстаивания иловой смеси из оксидного отсека, частичного удаления активного ила из системы на утилизацию (избыточный активный ил) и частичной управляемой подачи активного ила в первый и второй аноксидные отсеки циркулирующий активный ил).
2
4
3
3
2
4
3
При этом, в частном случае реализации изобретения, в качестве химического реагента используются коагулянты, например, соли алюминия и железа (Fe(SO), FeCl Al(SO) и т.д.
Также, в частном случае реализации изобретения, химический реагент содержит биологические добавки, обеспечивающие подбраживание осадка и образование летучих жирных кислот.
Так же процессы подбраживания осадка первичного отстойника в объеме первичного отстойника до образования летучих жирных кислот достигаются путем изменения режима откачки осадка из первичного отстойника (например, режим циркуляции осадка первичного отстойника в объеме самого первичного отстойника).
В частном случае реализации изобретения, устройство для очистки сточных вод содержит средства измерения концентрации фосфора в жидкости, а подача реагента в смеситель и анаэробный отсек производится с расходом, обеспечивающим оптимальное связывание фосфора, где связывание фосфора является оптимальным при прекращении линейного спада остаточного фосфора в зависимости от общего роста скорости подачи химического реагента в устройство.
В частном случае реализации изобретения, устройство содержит средства для определения концентрации фосфора, а также азота в смеси с обеспечением, в зависимости от результатов измерения, регулирования дробной подачи осветленной воды из первичного отстойника в анаэробный и в аноксидный отсеки, с обеспечением усиления процесса денитрификации, при преобладании азота в смеси, либо с обеспечением вытеснения фосфора из тела клеток бактерий, при преобладании фосфора.
При этом, в частном случае реализации изобретения, устройство выполнено со средствами управления расходами ила, подаваемого в первый и второй аноксидные отсеки и регулирования скорости денитрификации путем изменения расходов количества циркулирующего ила, подаваемого в первый и второй аноксидные отсеки.
В частном случае реализации изобретения, устройство выполнено с регулируемыми рабочими объемами отсеков, причем в частном случае реализации изобретения, устройство выполнено с регулирование рабочих объемов отсеков, за счет сбора воды полузатопленными перфорированными трубами.
Устройство также может быть снабжено средствами для раздельного обезвоживания осадка из первичного отстойника и избыточного активного ила из вторичного отстойника с целью последующей утилизации.
В частном случае реализации изобретения, осуществляют регулирование рабочих объемов отсеков, в частном случае реализации изобретения, путем сбора воды полузатопленными перфорированными трубами, глубина затопления которых регулируется.
Объединение линий рециркуляции возвратного активного ила и возврата нитратсодержащей иловой смеси, которая в обычных схемах выполняется в виде самостоятельной линии из конца оксидной зоны в зоны денитрификации, обеспечивает усиление узла денитрификации путем маневрирования расходами нитратсодержащей иловой смеси и расходами подаваемой жидкости, что позволяет регулировать режим денитрификации в условиях сезонных и суточных колебаний расхода и состава сточных вод. Одновременно достигается возможность регулирования зольности активного ила, образующегося в результате очистки и усиления осаждаемости (снижение илового индекса) во вторичном отстойнике. Добавка реагента перед оксидной зоной способствует формированию оптимальных условий для развития нитрифицирующих бактерий на поверхности агрегатов алюмофосфатных соединений, которые не создают противодействия обеим группам бактерий - нитрификаторов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - представляет общую технологическую схему заявленного устройства.
Фиг. 2 - схематично представляет вторичный отстойник с тонкослойными модулями.
Устройство содержит линию 1 подачи сточных вод, выполненную, например, в виде трубопровода или открытого сточного канала, и линию 2 подачи реагентов в смеситель 3. Линия 2 подачи реагентов выполнена в виде трубопровода. Смеситель 3 выполнен в виде бака. Жидкость из смесителя подается в первичный отстойник 4, на дне которого установлены трубопроводы, один из которых выполнен подающим под давлением жидкость, предназначенную для разжижения осадка, а второй предназначен для откачивания разжиженного осадка, с целью его рециркуляции и утилизации 15. Разжижение осадка обеспечивается путем рециркуляции части осадка, осуществляемой с использованием насоса 5 или насосной станции.
Снятая с осадка в первичном отстойнике 4 жидкость распределяется между первым аноксидным отсеком 6 и анаэробным отсеком 7, с расходами q1 и q2, соответственно. Дробная подача осветленной, после первичного отстойника, воды в анаэробный 7 и в аноксидный 6 отсеки обеспечивает, при необходимости, усиления процесса денитрификации или миграцию фосфора (вытеснение фосфора из тела клеток бактерий) в анаэробном отсеке. Дополнительно осуществляется регулирование процесса связывания фосфора в анаэробном отсеке путем изменения дозы реагента, подаваемого в анаэробный отсек в зависимости от расхода и состава сточных вод.
Завершающий этап очистки происходит в оксидном отсеке 10, в котором происходит барботирование 9 очищаемой воды воздухом, либо насыщение очищаемой воды кислородом другим способом, а также удаление из воды летучих веществ и окисление легко окисляемых соединений, после чего процесс химической и микробиологической очистки сточных вод завершается и смесь воды с активным илом и нерастворимыми соединениями поступает во вторичный отстойник 11 с тонкостенными модулями. Активный ил откачивается из вторичного отстойника 11 насосом 13, часть ила удаляется для утилизации 14, а часть ила подается в аноксидные отсеки 6 и 8. Очищенная вода 12 отводится из отстойника 11.
Из осадочной части вторичного отстойника иловая смесь подается в первый аноксидный отсек 6 и второй аноксидный отсек 8, предназначенные для денитрификации сточных вод. Такой вариант может применяться для относительно небольших по производительности очистных станций. Усиление узла денитрификации путем маневрирования расходами нитратсодержащей иловой смеси и расходами подаваемой жидкости q1 и q2 позволяет регулировать режим денитрификации в условиях сезонных и суточных колебаний расхода и состава сточных вод.
Изображенный на фиг. 2 вторичный отстойник 11 с тонкослойными модулями содержит каналы 21 подачи иловой смеси, выполненные, например, в виде труб с отверстиями, где трубы расположены между верхними ярусами тонкослойных противоточных модулей 22 для осветления очищенной воды и нижними ярусами модулей 24 уплотнения ила. Отвод воды из отстойника 11 осуществляется по каналам 23, расположенным в верхней части отстойника 11, а отвод ила осуществляется по каналу 25, с донной части отстойника 11. Для илоразделения также могут быть использованы обычные вторичные отстойники, например, вертикальные отстойники с центральным приводом.
Особенность предложенной технологии, реализованной в устройстве, заключается в объединении линий рециркуляции возвратного активного ила и возврата нитратсодержащей иловой смеси, которая в обычных схемах выполняется в виде самостоятельной линии из конца оксидной зоны в зоны денитрификации.
Другая отличительная особенность заключается в маневрировании режимом реагентной обработки воды: в зависимости от состава сточных вод и ее температуры. При этом возможен вариант усиленной коагуляции воды в первичном отстойнике (как пример общего снижения всех показателей состава сточных вод при шоковой нагрузке на очистную станцию), либо вариант целевого снижения концентрации ортофосфатов при дозировании реагента непосредственно в анаэробную зону (анаэробный отсек 7) устройства.
Одновременно достигается возможность регулирования зольности активного ила и усиления осаждаемости (снижение илового индекса) во вторичном отстойнике. Добавка реагента перед оксидной зоной способствует формированию оптимальных условий для развития нитрифицирующих бактерий на поверхности агрегатов алюмофосфатных соединений, которые не создают противодействия обеим группам бактерий - нитрификаторов.
Устройство для очистки сточных вод содержит средства измерения концентрации фосфора в жидкости, а подача реагента в смеситель и анаэробный отсек производится с расходом, обеспечивающим оптимальное связывание фосфора, где связывание фосфора является оптимальным при прекращении линейного спада остаточного фосфора в зависимости от общего роста скорости подачи химического реагента в устройство.
Положительные свойства добавки реагента перед первичными отстойниками могут быть использованы в процессе предварительной ферментации осадка первичных отстойников для насыщения сточных вод легкоусвояемыми органическими кислотами.
При наличии самостоятельного насосного узла может осуществляться перемешивание осадка для ферментации или уплотнение осадка перед обезвоживанием.
Предложенная конструкция также допускает использование флокулянтов, наряду с реагентами, для отделения и уплотнения активного ила.
Использование в качестве реагентов коагулянтов, например, солей алюминия и/или железа используется для удаления фосфора, обеспечивает ускоренное удаление из воды коллоидных частиц, а также формирование агрегатов, на поверхности которых обеспечивается оптимальные условия для развития бактерий активного ила. Положительные свойства добавки реагента перед первичным отстойником могут быть использованы в процессе предварителой ферментации осадка первичных отстойников для насыщения сточных вод легкоусвояемыми органическими кислотами. Добавление в реагенты ферментов и микроогранизмов может дополнительно обеспечить подбраживание осадка в первичном отстойнике с целью образованиялетучих жирных кислот (ЛЖК).
При этом в первом и втором аноксидных отсеках жидкость обрабатывается с использованием аноксидного процесса, заключающегося в биохимическом окислении сточных вод с постоянной или прерывистой продувкой очищаемой воды воздухом, с концентрацией кислорода в очищаемой воде (до 0,5 мг/л). Осуществление биохимического окисления обеспечивается за счет использования активного ила, отделяемого во вторичном отстойнике 11 с тонкослойными модулями. Изменение количества циркулирующего ила, подаваемого в аноксидные отсеки, обеспечивает регулирование скорости денитрификации, в зависимости от количества соединений азота в сточных водах.
Из первого аноксидного отсека смесь, подвергнутая биохимическому окислению, подается в анаэробный отсек 7, куда дополнительно подаются реагенты, обеспечивающие оптимизацию анаэробного процесса, при котором осуществляется биохимическое окисление, происходящее в отсутствии кислорода, а кислород, необходимый для окисления, бактерии получают из окисленных соединений азота.
В связи с тем, что в присутствии соединений азота, удаление растворенного в воде фосфора происходит неоптимальным образом, а активность аэробных микроогранизмов активного ила после анаэробной обработки существенно снижается, после анаэробного процесса жидкость дополнительно подвергается обработке аноксидный процессом во втором аноксидном отсеке 8, куда дополнительно подается активный ил, отделенный от жидкости во вторичном отстойнике. В процессе биологической очистки сточных вод во втором аноксидном отсеке решается задача, заключающаяся в оптимизации микробиологического состава активного ила.
Регулирование рабочих объемов отсеков может осуществляться за счет сбора воды в отсеках полузатопленными перфорированными трубами, глубина погружения которых регулируется в зависимости от расхода или состава поступающих сточных вод.
Более рационально применить вторичные отстойники с тонкослойными модулями, совмещенные с илоуплотнителями. Нижний ярус устраивается как тонкослойный илоуплотнитель, а верхний как противоточный осветлительный модуль.