СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD FOR PURIFICATION OF SEWAGE WATERS

Усовершенствование относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки бытовых и производственных сточных вод с глубоким окислением азота аммонийных, нитратных и нитритных солей, фосфора фосфатов и органических загрязнений.
Известен способ глубокой биологической очистки сточных вод от азота аммонийных солей, способ осуществляется в аэротенке, разделенном на четыре последовательно чередующиеся анаэробные и аэробные зоны, достигается тем, что 60% исходной сточной воды направляют в первую анаэробную зону, а 40% - в третью анаэробную зону;
возвратный активный ил рециркулируют после отстаивания в первую зону в количестве 100% от объема поступающих сточных вод и в третью зону - в количестве 100%, при этом объем первой и третьей зоны в два раза меньше объема второй и четвертой аэробных зон [см. патент №2185338 Российской Федерации, кл. C02F 3/30, C02F 101:16, опубликованный 20.07.2002].
Согласно известного способа повышается степень очистки сточных вод от азота аммонийных солей, концентрация которого в очищенной воде находится ниже предела определения, увеличивается окислительная мощность системы, при этом нагрузка по органическим загрязнениям на ил может быть увеличена в 2,6 раза; удельная скорость окисления органических загрязнений возрастает в 1,7 раза.
Недостатком известного способа является невысокая степень очистки от азота аммонийных солей при высоких концентрациях 25-40 мг/л. Способ не позволяет произвести очистку от фосфора фосфатов, так как нет специально выделенных зон для процесса биологического удаления фосфора фосфатов.
Задача усовершенствования: повышение степени очистки сточных вод от азота аммонийных, нитратных, нитритных солей, фосфора фосфатов и органических соединений, интенсификация процессов биологической очистки, увеличение окислительной мощности системы.
Поставленная задача решена так, что способ очистки сточных вод, включающий биологическую очистку сточных вод в аэротенке, имеющем последовательно чередующиеся анаэробную, аэробную, аноксидную, вторую аэробную зоны, внешний рецикл возвратного ила из вторичного отстойника в анаэробную зону, подачу сжатого воздуха по воздухопроводам в аэробную и вторую аэробную зоны, исходную сточную воду направляют в анаэробную и аноксидную зоны, отличающийся тем, что включает последовательно после второй аэробной зоны вторую аноксидную зону и третью аэробную зону, внутренний рецикл из третьей аэробной зоны в аноксидную зону, исходную сточную воду направляют в соотношении 50÷60% в анаэробную зону, 30÷40% в аноксидную зону и 0÷20% во вторую аноксидную зону, возвратный активный ил после отстаивания перекачивается из вторичного отстойника в анаэробную зону в соотношении 50÷100% соответственно от объема поступающих на очистку сточных вод.
Технический результат: достигается повышение степени очистки сточных вод от азота аммонийных, нитратных, нитритных солей, фосфора фосфатов и органических соединений.
В третьей аэробной зоне установлены: насос, подающий смесь активного ила и сточной воды в первую аноксидную зону в соотношении 50÷200% соответственно от объема поступающих на очистку сточных вод, датчик измерения концентрации азота нитратов, посылающий управляющий сигнал через программируемый логический контроллер на насос, устанавливая производительность насоса.
Технический результат: автоматизируется процесс очистки сточных вод в зависимости от концентрации азота нитратов и объема сточных вод, поступающих на очистку.
Горячий сжатый воздух перед подачей в аэробную зону охлаждают в погружных воздуховодах, проходящих транзитом через анаэробную зону с подогревом в ней иловой смеси теплом горячего воздуха от погружных воздуховодов.
Технический результат: достигается интенсификация процессов биологической очистки, увеличивается окислительная мощность системы, реализуемая за счет лучшей растворимости диспергируемого в аэробной зоне охлажденного воздуха и подогреваемой анаэробной зоны теплом от поверхности погружных воздуховодов.
Увеличение температуры газов (воздуха) вызывает уменьшение растворимости газов (воздуха) в жидкости. Охлажденный воздух при диспергации его в жидкости лучше насыщает иловую смесь кислородом воздуха, что улучшает окислительную способность.
Горячий сжатый воздух перед подачей во вторую аэробную зону охлаждают в погружных воздуховодах, проходящих транзитом через аноксидную зону с подогревом в ней иловой смеси теплом горячего воздуха от погружных воздуховодов. Подогрев иловой смеси в анаэробной и аноксидных зонах интенсифицирует биологические процессы в этих зонах.
Технический результат: достигается интенсификация процессов биологической очистки, увеличивается окислительная мощность системы, реализуемая за счет лучшей растворимости диспергируемого во второй аэробной зоне охлажденного воздуха и подогреваемой аноксидной зоны теплом от поверхности погружных воздуховодов.
Горячий сжатый воздух перед подачей в третью аэробную зону охлаждают в погружных воздуховодах, проходящих транзитом через вторую аноксидную зону с подогревом в ней иловой смеси теплом горячего воздуха от погружных воздуховодов.
Технический результат: достигается интенсификация процессов биологической очистки, увеличивается окислительная мощность системы, реализуемая за счет лучшей растворимости диспергируемого в третьей аэробной зоне охлажденного воздуха и подогреваемой второй аноксидной зоны теплом от поверхности погружных воздуховодов.
Устройство, реализующее способ очистки сточных вод, представлено в чертежах.
Фиг. 1 - схема устройства.
Фиг. 2 - схема расположения погружных воздуховодов в анаэробной зоне и аэраторов в смежной с нею аэробной зоне.
Фиг. 3 - схема расположения погружных воздуховодов в аноксидной зоне и аэраторов смежной с нею второй аэробной зоне.
Фиг. 4 - схема расположения погружных воздуховодов во второй аноксидной зоне и аэраторов в смежной с нею третьей аэробной зоне.
Перечень обозначений на чертежах.
1 - анаэробная зона;
2 - аэробная зона;
3 - аноксидная зона;
4 - вторая аэробная зона;
5 - вторая аноксидная зона;
6 - третья аэробная зона;
7 - погружной насос нитратного рецикла;
8 - вторичный отстойник;
9 - сточные воды;
10 - внутренний рецикл иловой смеси из конца аэротенка;
11 - внешний рецикл возвратного ила из вторичного отстойника 8;
12 - подача воздуха от нагнетателей;
13 - датчик измерения концентрации азота нитратов;
14 - программируемый логический контроллер;
15 - погружные воздуховоды подачи воздуха от нагнетателей 12 в аэробную зону 2;
16 - погружные воздуховоды подачи воздуха от нагнетателей 12 во вторую аэробную зону 4;
17 - погружные воздуховоды подачи воздуха от нагнетателей 12 в третью аэробную зону 6;
18 - аэраторы.
Устройство, реализующее способ очистки сточных вод, содержит в аэротенке анаэробную зону 1, аэробную зону 2, аноксидную зону 3, вторую аэробную зону 4, вторую аноксидную зону 5, третью аэробную зону 6, которые сообщены между собой.
В третьей аэробной зоне 6 установлен погружной насос 7.
Вторичный отстойник 8 сообщен с третьей аэробной зоной 6.
Расход сточных вод 9 распределен между анаэробной зоной 1, аноксидной зоной 3 и второй аноксидной зоной 5 в соотношении 50÷60%, 30÷40% и 0÷20%, соответственно.
Устройство содержит внутренний рецикл 10 из третьей аэробной зоны 6 в аноксидную зону 3, а также внешний рецикл 11 возвратного ила из вторичного отстойника 8.
Подачу воздуха от нагнетателей 12 в аэробную зону 2, вторую аэробную зону 4, третью аэробную зону 6.
В третьей аэробной зоне 6 установлен датчик 13 измерения концентрации азота нитратов, который электрически сообщен через программируемый логический контроллер 14 со входом погружного насоса 7 нитратного рецикла.
Погружные воздуховоды 15 подачи воздуха от нагнетателей 12 в аэробную зону 2 погружены в анаэробную зону 1 и транзитом проходят через нее.
Погружные воздуховоды 16 подачи воздуха от нагнетателей 12 во вторую аэробную зону 4 погружены в жидкость аноксидной зоны 3 и транзитом проходят через нее.
Погружные воздуховоды 17 подачи воздуха от нагнетателей 12 в третью аэробную зону 6 погружены в жидкость второй аноксидной зоны 5 и транзитом проходят через нее.
Погружные воздуховоды 15, 16, 17 сообщены в аэробных зонах аэротенка с погружными аэраторами 18, которые установлены в аэробных зонах 2, 4, 6.
Аэраторы могут быть трубчатыми из эластичных перфорированных труб, дисковыми, кольцевыми.
Погружные воздуховоды выполнены из металлопластиковых труб, эластичных герметичных труб, тонкостенных нержавеющих металлических труб.
Способ очистки осуществляется следующим образом: исходную сточную воду 9 разделяют на три потока. Первый поток в количестве 50÷60% от всего объема сточных вод подают в анаэробную зону 1, сюда же подается возвратный ил из вторичного отстойника 8 в количестве 50÷100% от объема сточной воды 11. В анаэробной зоне 1 проходит первая ступень процесса биологического удаления фосфора фосфатов - фосфотация, за счет отсутствия нитратов и достаточного количества органического субстрата.
Далее смесь сточной воды с активным илом поступает в аэробную зону 2, где концентрация кислорода составляет 1,5-2 мг/л. Воздух в аэробную зону 2 подается по воздуховодам от нагнетателей - воздуходувок 12. В аэробной зоне 2 проходит нитрификация азота аммонийных солей, вторая ступень процесса биологического удаления фосфора фосфатов - дефосфотация.
Из аэробной зоны 2 иловую смесь направляют в аноксидную зону 3. Также в аноксидную зону 3 подают 30÷40% исходной сточной жидкости 9 и 50÷100% от поступающего объема воды рециркулирующего активного ила 9 с помощью погружного насоса 7. В аноксидной зоне 3 проходит денитрификация азота аммонийных солей.
Далее смесь сточной воды с активным илом поступает во вторую аэробную зону 4, где концентрация кислорода составляет 1,5-2 мг/л. Воздух во вторую аэробную зону 4 подается по воздуховодам от нагнетателей - воздуходувок 12. Во второй аэробной зоне 4 проходит нитрификация азота аммонийных солей, вторая ступень процесса биологического удаления фосфора фосфатов - дефосфотация.
Из второй аэробной зоны 4 иловую смесь направляют во вторую аноксидную зону 5. Также во вторую аноксидную зону 5 подают 0-20% исходной сточной жидкости 9. Во второй аноксидной зоне 5 проходит денитрификация азота аммонийных солей.
Далее смесь сточной воды с активным илом поступает в третью аэробную зону 6, где концентрация кислорода составляет 1,5-2 мг/л. Воздух в третью аэробную зону 6 подается по воздуховодам от нагнетателей - воздуходувок 12. В третьей аэробной зоне 6 проходит нитрификация азота аммонийных солей, вторая ступень процесса биологического удаления фосфора фосфатов - дефосфотация. В конце третьей зоны 6 установлен погружной насос 7 и датчик 13 концентрации азота нитратов. Датчик 13 измеряет концентрацию азота нитратов и посылает данные на программируемый логический контроллер 14, который ретранслирует управляющий сигнал на насос 9 и задает производительность насоса 9 в зависимости от концентрации азота нитратов, что позволяет организовать автоматически контролируемый процесс эффективной денитрификации.
Из третьей аэробной зоны 6 смесь сточной воды с активным илом поступает в отстойник 8, где происходит отделение очищенной воды от активного ила, который возвращают в анаэробную зону 1 аэротенка.
Сжатый воздух перед подачей в аэробную зону 2 охлаждают в погружных воздуховодах 15, проходящих транзитом через анаэробную зону 1, подогревая ее анаэробное содержимое, которое при подогреве скорее размножается, что положительно влияет на качество очистки первой ступени процесса биологического удаления фосфора фосфатов - фосфотация, за счет отсутствия нитратов и достаточного количества органического субстрата.
Охлажденный в погружных воздуховодах 15, расположенных в анаэробной зоне 1, охлажденный сжатый воздух лучше растворяется в жидкости аэробной зоны 2, что положительно сказывается на процессе окисления аэробной зоны 2 и качестве очистки сточных вод.
Сжатый воздух перед подачей во вторую аэробную зону 4 охлаждают, который охлаждают в воздуховодах 16, проходящих транзитом через анаэробную зону 3, подогревая ее аноксидное содержимое, которое при подогреве скорее размножается, что положительно влияет на качество очистки в аноксидной зоне 3, где проходит денитрификация азота аммонийных солей.
Охлажденный в погружных воздуховодах 16, расположенных в аноксидной зоне 3, охлажденный сжатый воздух лучше растворяется в жидкости второй аэробной зоны 4, что положительно сказывается на процессе окисления второй аэробной зоны 4 и качестве очистки сточных вод.
Сжатый воздух перед подачей в третью аэробную зону 6 охлаждают, который охлаждают в погружных воздуховодах 17, проходящих транзитом через вторую аноксидную зону 3, подогревая ее аноксидное содержимое, которое при подогреве скорее размножается, что положительно влияет на качество очистки во второй аноксидной зоне 5, где проходит денитрификация азота аммонийных солей.
Охлажденный в погружных воздуховодах 17, расположенных во второй аноксидной зоне 5, охлажденный сжатый воздух лучше растворяется в жидкости третьей аэробной зоны 6, что положительно сказывается на процессе окисления третьей аэробной зоны 6 и качестве очистки сточных вод.
Предлагаемый способ очистки сточных вод обладает высокой степенью очистки от азота аммонийных солей при концентрациях 0-40 мг/л.
Наличие второй аноксидной зоны 5 позволяет произвести биологическое удаление фосфора фосфатов.
Способ позволяет увеличить окислительную мощность аэротенка за счет лучшего растворения охлажденного сжатого воздуха в аэробных зонах 2, 4, 6, ускорения процесса денитрификации за счет подогрева от воздуховодов, проходящих через анаэробную зону 1, аноксидную зону 3 и вторую аноксидную зону 5, при этом нагрузка по органическим загрязнениям на ил может быть увеличена.
Предлагаемый способ не требует строительства специальных сооружений и может быть применен в действующих аэротенках-вытеснителях после их несложной реконструкции.