СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ОТХОДЯЩИХ В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

Полезная модель относится к области биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов от сероводорода, легких меркаптанов, азотсодержащих органических веществ, ароматических углеводородов, органических кислот, аммиака и др., а более конкретно, к системам этой очистки, обеспечивающим устранение загрязнений воздушного бассейна от неприятно пахнущих летучих соединений.
Известна установка биологической очистки отходящих газов, образующихся в процессе биологической очистки сочных вод, состоящая из капельного биофильтра «AZURAIR» с контактной загрузкой с иммобилизованными микроорганизмами, орошаемого водой с питательными веществами; биофильтр оснащен устройством для подачи воды и устройством для распределения очищаемого газа в верхней части корпуса и патрубками для отвода загрязненной воды и очищенного газа - в нижней его части (см. «DEGREMONT» Технический справочник по обработке воды», Водоканал, Санкт-Петербург, т.2,стр.1084-1089).
Недостатком известной установки является сложность ее эксплуатации и высокая стоимость вследствие необходимости адаптации биоценоза микроорганизмов к удаляемым загрязнениям.
Известна система биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов, включающая аэротенк, вторичный отстойник и вентиляционное устройство в виде перевернутой U-образной трубки, одно из ответвлений которой образует подающий коллектор, а второе - отводящий с расположенной между ними вакуумной камерой дегазации и встроенной в нее камерой отсасывания газа, соединенной с источником вакуума, например, всасывающим насосом (см. патент RU №2136610 С1 МПК C02F 3/02, 11/00, B01D 19/00 с приоритетом PL 09.11.94, опубл. 10.09.99 г., Бюл. №25).
3
Недостатком известной системы является непригодность использования системы на сооружениях полной биологической очистки производительностью более 200 м/сут (вышеописанная система используется на локальных очистных установках сточных вод коттеджей).
Известна система биологической очистки производственных сточных вод и отходящих в процессе очистки газов, включающая канализационную насосную станцию, решетки, песколовки, смеситель-усреднитель, первичный отстойник, аэротенк с трубопроводом рециркуляции иловой смеси, вторичный отстойник, фильтр доочистки, воздуховод отходящих газов, вытяжной вентилятор, биофильтр в форме цилиндра с соотношением высоты к диаметру 2:1 для очистки отходящих газов, оснащенный водным циркуляционным контуром, и трубу для выброса очищенных газов в атмосферу (см. «Экология производства», №9, 2006 г., М., с.71-75).
Недостатком известной системы является невысокая степень очистки отходящих газов, отсутствие возможности сокращения размеров санитарно-защитной зоны, высокая стоимость системы и сложность ее эксплуатации.
Известна система биологической очистки производственных сточных вод и отходящих в процессе очистки газов, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из канализационной насосной станции, решеток, песколовок, смесителя-усреднителя, первичного отстойника, аэротенка с трубопроводом рециркуляции иловой смеси, вторичного отстойника, фильтра доочистки, узла обработки осадка, биофильтра для очистки отходящих газов, оснащенного трубопроводами подачи и отвода питательной среды - иловой смеси, вытяжного вентилятора, адсорбера доочистки, установки УФ-облучения отходящих газов и воздуховода. Биофильтр, выполненный прямоугольным в плане, с перекрестным движением газов и иловой смеси, оснащен распределительной системой иловой смеси в виде форсунок и кассетами с насыпной полимерной загрузкой, примыкающим к ним каплеуловителем, и поддоном для сбора иловой смеси с трубопроводом для ее отведения, соединенным с трубопроводом подачи сточных вод из первичного отстойника в аэротенк, размещен над аэротенком, вытяжной вентилятор размещен после биофильтра, при этом система дополнительно оснащена последовательно установленными адсорбером для доочистки отходящих газов и узлом их УФ-обеззараживания, а труба для выброса очищенного газа в атмосферу соединена с узлом обеззараживания воздуха (см. патент RU на полезную модель №67983, МПК C02F 3/00 (2006/01), В01D 53/34 (2006/01) с приоритетом 02.07.2007 г., опубл. 10.11.07 г.).
Недостатками известной системы являются:
- невысокая степень очистки газов при одновременном ухудшении степени очистки сточных вод, обусловленная забиванием разбрызгивающей системы биофильтра, использованием загрузки с небольшой поверхностью массообмена, следствием чего является неполнота окисления органических соединений, содержащихся в этих газах и подачей отработанного активного ила из биофильтра на вход аэротенка, в результате чего нарушается режим работы последнего;
- большой размер санитарно-защитной зоны из-за выбросов недоочищенных отходящих газов.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение степени очистки отходящих газов при одновременном повышении степени очистки сточных вод и сокращение санитарно-защитной зоны очистных сооружений.
2
3
Технический результат достигается тем, что в системе биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов, включающей канализационную насосную станцию, решетки, песколовки, смеситель-усреднитель, первичный отстойник, аэротенк с трубопроводом рециркуляции иловой смеси, вторичный отстойник, фильтр доочистки, воздуховод отходящих газов, биофильтр для очистки отходящих газов с трубопроводами подачи питательной среды и ее отвода, выполненный прямоугольным в плане с перекрестным движением газов и питательной среды, оснащен кассетами с загрузкой, примыкающим к ним каплеуловителем и поддоном для сбора отработанного активного ила и размещенный над аэротенком после биофильтра вытяжной вентилятор, последовательно установленные адсорбер для доочистки отходящих газов, узел их УФ-обеззараживания и трубу для выброса очищенных газов в атмосферу, соединенную с узлом обеззараживания, биофильтр снабжен открытой камерой для распределения избыточного активного ила с перфорированным днищем, шагом перфорации 20,0-25,0 мм, со смещением рядов перфорации на  ее шага и диаметром отверстий 5,0-10,0 мм, расположенной непосредственно над кассетами с полимерной загрузкой в виде цилиндрических перфорировано-гофрированных элементов высотой до 1000 мм, диаметром 20,0-30,0 мм, с удельной поверхностью 100-150 м/м и индексом пустот более 90%, при этом система оснащена эжектором, установленным перед биофильтром на трубопроводе подачи избыточного активного ила, соединенном с трубопроводом его отвода из вторичного отстойника, и трубопроводом отвода отработанного активного ила из биофильтра в узел обработки осадка.
На чертеже представлена система биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов.
2
3
Система биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов состоит из канализационной насосной станции 1, решеток 2, песколовок 3, смесителя-усреднителя 4, первичного отстойника 5, аэротенка 6 с рециркуляционным контуром иловой смеси 7 и насоса 8 для ее рециркуляции, вторичного отстойника 9 с трубопроводом отвода из него избыточного активного ила 10, фильтра доочистки 11, узла обработки осадка 12, воздуховода отходящих газов 13, эжектора 14 для насыщения питательной среды - избыточного активного ила кислородом воздуха, биофильтра 15, оснащенного открытой камерой 16 для равномерного распределения избыточного активного ила с перфорированным днищем, шагом перфорации 20,0-25,0 мм, смещением рядов перфорации на  ее шага, и диаметром отверстий 5,0-10,0 мм, расположенной непосредственно над кассетами с полимерной загрузкой 17 в виде набора вертикальных цилиндрических перфорировано-гофрированных элементов высотой до 1000 мм, диаметром 20,0-30,0 мм с удельной поверхностью 100-150 м/м и индексом пустот более 90%. К кассетам с полимерной загрузкой 17 примыкает каплеуловитель 18, а под кассетами 17 расположен поддон для сбора отработанного активного ила 19. Система оснащена так же трубопроводами подачи избыточного активного ила 20 из нижней части вторичного отстойника 9 в биофильтр 15 и отведения отработанного активного ила 21 из поддона 19 биофильтра 15 в узел обработки осадка 12, вытяжным вентилятором 22, адсорбером доочистки отходящих газов 23, установкой УФ-обеззараживания этих газов 24 и трубой для выброса очищенных газов в атмосферу 25. Трубопровод подачи избыточного активного ила 20 в биофильтр 15 соединен с трубопроводом отвода избыточного активного ила 10 из вторичного отстойника 9 в узел обработки осадка 12.
Система биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов работает следующим образом:
Сточные воды поступают в канализационную насосную станцию 1 и последовательно проходят через решетки 2, песколовки 3, смеситель-усреднитель 4, первичный отстойник 5 в аэротенк 6 с рециркуляционным контуром иловой смеси 7 и насосом 8 для рециркуляции последней. Далее сточные воды поступают во вторичный отстойник 9, после чего проходят через фильтр доочистки 11 и отводятся из системы. Весь осадок поступает в узел обработки осадка 12. Отходящие в процессе очистки сточных вод газы, содержащие дурнопахнущие летучие органические соединения, от канализационной насосной станции 1, решеток 2, песколовок 3, смесителя - усреднителя 4, первичного отстойника 5, аэротенка 6, вторичного отстойника 9 и узла обработки осадка 12 с помощью вытяжного вентилятора 22 собираются воздуховодом 13 и пропускаются последовательно через биофильтр 15, выполненный прямоугольным в плане с перекрестным движением газов и питательной среды - избыточного активного ила, адсорбер доочистки отходящих газов 23 и установку обеззараживания отходящих газов 24. Оснащение системы очистки эжектором 14, подсасывающим воздух из внешней среды, выполняющим функцию мелкопузырчатого аэратора, установленным перед биофильтром 15 на трубопроводе подачи избыточного активного ила 20, соединенном с трубопроводом отвода избыточного активного ила 10 из вторичного отстойника 9, способствует насыщению избыточного активного ила кислородом воздуха, что обеспечивает интенсификацию процесса окисления содержащихся в отходящих газах органических соединений и, как следствие, повышение степени очистки этих газов.
2
3
Размещение над биофильтром 15 открытой камеры 16 для равномерного распределения избыточного активного ила с перфорированным днищем, шагом перфорации 20,0-25,0 мм, со смещением рядов перфорации на  ее шага и диаметром отверстий 5,0-10,0 мм, расположенной непосредственно над кассетами с полимерной загрузкой 17 в виде набора цилиндрических перфорировано-гофрированных элементов высотой до 1000 мм, диаметром 20,0-30,0 мм с удельной поверхностью 100-150 м/м, индексом пустот более 90% способствует повышению степени очистки отходящих газов как за счет предотвращения забивания перфорации камеры распределения избыточного активного ила и загрузки кассет, так и за счет увеличения поверхности массообмена загрузки.
Увеличение радиуса и шага отверстий перфорированного днища приведет к ухудшению равномерности распределения избыточного активного ила на поверхности загрузки, а уменьшение этих показателей приведет к забиванию системы распределения избыточного активного ила.
2
3
Применение загрузки из полимерного материала с удельной поверхностью менее 100 м/м и индексом пустот менее 90%, т.е. загрузки с меньшей поверхностью массообмена, менее развитой поверхностью контакта обеих сред приведет к снижению степени очистки газов, а увеличение поверхности массообмена приведет к забиванию загрузки и, следовательно, к ухудшению степени очистки.
Установка вытяжного вентилятора 22 после биофильтра 15 предотвращает выход неочищенных газов из последнего через возможные негерметичные соединения, позволяет избежать потери давления воздуха перед входом в адсорбер 23, и, тем самым, осуществить более полную доочистку отходящих газов.
В установленный после эжектора 14 биофильтр 15 избыточный активный ил подают по трубопроводу 20 подачи последнего из нижней части вторичного отстойника 9.
Отработанный активный ил после орошения загрузки кассет 17 собирается в поддоне 19 биофильтра 15 и отводится трубопроводом 21 в узел обработки осадка 12. Это позволяет избежать попадания отработанного активного ила из биофильтра 15 в аэротенк 6, что приведет к повышению качества очистки сточных вод за счет исключения его влияния на процесс очистки сточных вод в аэротенке - изменения рН сточных вод в аэротенке в кислую сторону, что приведет к несоответствию очищенных вод требованиям ПДК для рыбохозяйственных водоемов.
Далее отходящие газы, пройдя через каплеуловитель 18, поступают в адсорбер 23, где происходит их доочистка от неприятно пахнущих летучих соединений. Установка УФ-обеззараживания отходящих газов 24 обеспечивает удаление из них оставшихся после доочистки болезнетворных микроорганизмов. Далее через трубу выброса очищенных газов 25 они поступают в атмосферу.
Таким образом, установка эжектора на трубопроводе подачи избыточного активного ила, оснащение биофильтра камерой распределения избыточного активного ила с перфорированным днищем, выполнение перфорации днища со смещением ее рядов и заявляемыми параметрами и оснащение кассет загрузкой с развитой поверхностью массообмена обеспечит повышение степени очистки газов при одновременном повышении степени очистки воды, обеспечиваемой оптимизацией работы аэротенка.
Предложенная система биологической очистки сточных вод и отходящих в процессе очистки газов по сравнению с известной обеспечивает:
- повышение степени очистки отходящих газов от сероводорода, легких меркаптанов, азотсодержащих органических веществ ароматических углеводородов, органических кислот, аммиака и др. до 99,8% по сравнению с 97,2% в известном способе, за счет дополнения системы эжектором и камерой распределения с заявленными параметрами перфорации и конфигурации и параметров загрузки, при одновременном повышении степени очистки сточных вод, обеспечиваемой оптимизацией работы аэротенка за счет исключения попадания отработанного избыточного активного ила в трубопровод подачи сточных вод из первичного отстойника в аэротенк и подачи отработанного избыточного активного ила из биофильтра в узел обработки осадка;
- уменьшение площади санитарно-защитной зоны со 150 до 50-75 метров за счет повышения степени очистки отходящих неприятно пахнущих газов.