СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD AND DEVICE FOR SEWAGE TREATMENT

Изобретение относится к способу и устройству для очистки сточных вод, в частности сточных вод, которые получены при изготовлении бумаги.
Устройство с признаками ограничительной части пункта 15 формулы изобретения известно из DE 10148474 A1.
В настоящее время широкое распространение получили биологические очистные установки для очистки сточной воды, полученной на бумажных фабриках. Установки такого рода обычно включают ступень аэробной регенерации, а также ступень последующего осветления. В ступени регенерации в качестве активного ила присутствуют адаптированные микроорганизмы, разлагающие органические вещества, находящиеся в сточной воде, потребляя при этом кислород. Конечными продуктами этих процессов обычно являются двуокись углерода, вода и биомасса. В резервуаре для последующего осветления, расположенном после ступени регенерации, происходит разделение смеси активный ил/вода. Установка такого рода известна, например, из публикации PTS-MS 10/94 „Betrieb biologischer Abwasser-Reinigungsanlagen in Papierfabriken, Überwachung, Kontrolle und Optimierung“ der Papiertechnischen Stiftung, Heβstraβe 134, D-80797 München, offenbart.
Увеличение гидравлической мощности этого известного устройства или этого известного способа в способе и устройстве согласно DE 10148474 A1 достигается за счет того, что в дополнение к последующему осветлению часть смеси активного ила с отработанной водой после прохождения ступени регенерации обезвоживается в обезвоживающем агрегате. При этом активный ил, выделенный при последующем осветлении и обезвоживании, по меньшей мере, частично направляется обратно в резервуар с активным илом. Это известное устройство и этот известный способ особенно хорошо подходят, хотя и не только для прямоугольных (горизонтальных) отстойников. Из-за градиента концентрации, имеющего место в прямоугольном отстойнике, затраты на управление в известном устройстве и известном способе относительно высоки.
В основу изобретения положена задача создания устройства и способа для очистки сточных вод, в частности сточных вод в бумажной промышленности, при которых затраты на управление могут быть сокращены.
В отношении способа эта задача согласно изобретению решается с помощью предмета по пункту 1, а в отношении устройства - с помощью предмета по пункту 15 формулы изобретения.
В отличие от способа и устройства, известных из DE 10148474 A1, сущность изобретения состоит в том, что часть активного ила, выделенного в резервуаре для последующего осветления, может быть направлена в обезвоживающий агрегат. Для этого в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения на этапе в) предусмотрено, чтобы часть смеси активного ила со сточной водой, выходящей из резервуара для последующего осветления, обезвоживалась в обезвоживающем агрегате. Кроме того, в способе согласно изобретению предусмотрено, чтобы часть активного ила, выделенного в резервуаре для последующего осветления и/или в обезвоживающем агрегате, направлялась обратно в резервуар с активным илом.
В отношении устройства сущность изобретения заключается в том, что в обезвоживающий агрегат может подаваться активный ил, выделенный в резервуаре для последующего осветления.
Изобретение имеет то преимущество, что оно особенно хорошо может быть осуществлено в радиальном отстойнике (резервуаре), хотя и не только в радиальном, причем подача сточной воды может производиться через воронку в середине отстойника, так что большого градиента концентрации в значительной степени удается избежать. Затраты на управление при использовании способа и устройства согласно изобретению соответственно незначительны.
Дальнейшего упрощения управления можно добиться за счет того, что на этапе б) в резервуар для последующего осветления будет подана вся смесь активного ила со сточной водой из резервуара с активным илом.
В порядке альтернативы на этапе б) часть смеси активного ила со сточной водой из резервуара с активным илом подается в резервуар для последующего осветления, а другая часть смеси активного ила со сточной водой из резервуара с активным илом - в обезвоживающий агрегат. В этом варианте выполнения изобретения способ, известный из DE 10148474 A1, комбинируется со способом согласно изобретению, так что гидравлическая нагрузка может быть сокращена при приемлемых затратах на управление.
В качестве обезвоживающего агрегата могут быть использованы, например, отстойник, осадительная или концентрационная установки. Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения обезвоживающий агрегат имеет сетчатый ленточный фильтр. Таким образом, обезвоживание на этапе в) осуществляется с помощью сетчатого ленточного фильтра в качестве обезвоживающего агрегата. Активный ил, выделенный в результате обезвоживания с помощью сетчатого ленточного фильтра, содержит значительно меньше воды, чем обычный активный ил из резервуара для последующего осветления. Содержание твердой фазы в активном иле, выделенном в результате обезвоживания с помощью сетчатого ленточного фильтра, примерно в десять раз превосходит его содержание в активном иле из резервуара для последующего осветления. Это означает, что активный ил, возвращенный на ступень регенерации, содержит меньше воды. Тем самым гидравлическая нагрузка по сравнению с обычным последующим осветлением снижается на величину разности соответствующих концентраций твердой фазы в смеси активного ила со сточной водой. Из этого следует также увеличенное время контактирования сточной воды с биомассой в ступени регенерации. Таким образом, при тех же размерах ступени регенерации возможно увеличение гидравлической нагрузки, т.е. количества подаваемой сточной воды.
В случае сетчатого ленточного фильтра речь идет о сеточном столе, над которым движется бесконечная лента. К тому же еще имеются два или более отклоняющих роликов. Бесконечная лента предпочтительно состоит из пластмассовой плетенки и имеет сетчатую структуру. Процесс обезвоживания осуществляется с помощью сетчатой структуры. Смесь активного ила со сточной водой наносится на сетчатый стол и обезвоживается с помощью сетки, причем сгущенный ил сбрасывается в воронку для соответствующей дальнейшей переработки. Для удаления поступающего густого ила его можно, например, соскабливать с поверхности ленточной сетки. Масса, застрявшая в сетке (и потому не удаленная), может удаляться из пластмассовой плетенки или с помощью разбрызгиваемой воды, или с помощью сжатого воздуха. Использование сжатого воздуха является особенно предпочтительным потому, что благодаря этому удается избежать эффекта разбавления для системы активного ила, который может возникнуть при использовании разбрызгиваемой воды. Распылительные сопла, применяемые для очистки сетки, предпочтительно устанавливаются поперек сетки. Работа этих распылительных сопел может поддерживаться или с помощью внешнего насоса, и/или с помощью отдельного процеженного и специально отведенного потока чистого фильтрата. Дальнейшая транспортировка очищенной твердой фазы осуществляется, например, с помощью шнека или благодаря свободному падению, причем вода для очистки сетки фильтра обеспечивает необходимую текучесть. Отфильтрованная вода собирается, например, в замкнутом дне средства для обезвоживания с помощью ленточной сетки и отводится по трубопроводам.
Выходящая из ступени регенерации смесь активного ила со сточной водой в виде объемного потока предпочтительно подается в обезвоживающий агрегат. Поэтому в соответствующем устройстве для очистки отработанной сточной воды имеется устройство для постоянной подачи смеси активного ила со сточной водой от ступени регенерации в обезвоживающий агрегат. Это означает, что обезвоживающий агрегат непрерывно снабжается постоянным потоком смеси активного ила со сточной водой из ступени регенерации. Таким образом, в резервуар для последующего осветления подается только оставшаяся часть выходящей из ступени регенерации смеси активного ила со сточной водой. Благодаря этому колебания объемов сточной воды могут быть скомпенсированы с помощью резервуара для последующего осветления.
Когда в рамках изобретения заходит речь об обезвоживающем агрегате или о сетчатом ленточном фильтре, то никаких ограничений под этим не подразумевается. Так, например, сток из ступени регенерации можно разделить не на два, а на три потока и более, из которых два потока или более направляются в два или большее количество обезвоживающих агрегатов, в частности в сетчатые ленточные фильтры. Таким образом, одна ступень регенерации может быть использована для обеспечения нескольких обезвоживающих агрегатов, и наоборот.
Для транспортировки смеси активного ила со сточной водой из ступени регенерации в обезвоживающий агрегат предпочтительно используется центробежный насос. Центробежный насос обладает преимуществом непрерывной подачи, т.е. смесь активного ила со сточной водой подается в обезвоживающий агрегат непрерывно. Другое преимущество центробежного насоса заключается в компактности конструкции таких насосов, поэтому они занимают мало места.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения ступень регенерации предполагает наличие по меньшей мере одного, предпочтительно примерно 2-5 дисковых погружных биологических фильтров. Таким образом, аэробная очистка (осветление) осуществляется с использованием одного или нескольких дисковых погружных биологических фильтров. Дисковые погружные биологические фильтры, называемые также погружными биологическими фильтрами, по существу, образованы из вращающихся пластмассовых дисков. Диаметр таких дисковых погружных биологических фильтров обычно равен 2-5 м, причем при использовании нескольких дисковых погружных биологических фильтров интервал между ними составляет около 15-20 мм. Диски вращаются на одном общем валу, причем они погружаются в очищаемую сточную воду примерно наполовину. Биологическое разложение органических веществ происходит как на поверхности дисковых погружных биологических фильтров, так и в водной фазе, где проявляют активность микроорганизмы. Согласно одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения резервуар для регенерации может быть выполнен в виде дискового биологического фильтра или продуваемого резервуара.
Очищенная сточная вода из резервуара для последующего осветления при необходимости может быть подана в следующую фильтрующую систему. Для этого в устройстве согласно изобретению после резервуара для последующего осветления расположена фильтрующая система. Фильтрующая система служит для дальнейшей очистки или фильтрации биологически очищенной сточной воды. При этом в зависимости от желательной степени очистки для удаления мельчайших взвешенных веществ могут быть использованы различные фильтры. При этом отфильтрованные материалы предпочтительно отправляются обратно для подачи на регенерацию. Вода, очищенная в этой следующей фильтрующей системе, после этого может подаваться в водоприемник или собираться в резервуаре с чистой водой для дальнейшего использования.
Эта следующая фильтрующая система предпочтительно содержит двухслойный фильтр. Двухслойные фильтры общеизвестны и содержат два слоя, один из более тонкого, а другой из более грубого материала, причем слой из более грубого материала располагается выше. Прохождение очищаемой воды производится, как и в сетчатом ленточном фильтре, сверху вниз. Через заданные интервалы времени, длительность которых зависит от степени загрязнения, а также от пропускной способности, производится обычная обратная промывка для очистки фильтров. После этого снова восстанавливается первоначальная слоистая структура. Такая фильтрация с помощью двухслойного фильтра может впоследствии оказаться полезной или необходимой, если величины стока из последующего осветления и/или обезвоживания с помощью сетчатого ленточного фильтра не будут достаточно низкими для непосредственного направления потока в водоприемник.
Согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения изобретения фильтрующая система соединена также с обезвоживающим агрегатом через сток. Благодаря этому очищенная сточная вода полностью или частично может подаваться в следующую фильтровальную систему. Таким образом, в фильтрующей системе осуществляется окончательная фильтрация сточной воды, выходящей как из резервуара для последующего осветления, так и из обезвоживающего агрегата.
В зависимости от степени загрязнения перед ступенью регенерации может располагаться ступень механической очистки. Примерами такой ступени механической очистки являются решетки, резервуар для предварительного осветления (очистки) или сетчатый ленточный фильтр. Указанные средства очистки могут использоваться или в отдельности, или в комбинации. При использовании сетчатого ленточного фильтра опять же рекомендуется постоянная обработка частичных потоков, в то время как в резервуаре для предварительного осветления обработка частичных потоков может носить переменный характер. Для того чтобы справиться с импульсным увеличением количества сточной воды, целесообразным оказалось использование буферного резервуара. Уже на ступени механической очистки для предотвращения гнилостного разложения можно, например, добавлять окислитель.
На консистенцию ила, сгущаемого с помощью обезвоживающего агрегата или сетчатого ленточного фильтра, можно воздействовать добавлением коагулянта. С этой целью в обезвоживающем агрегате для добавления коагулирующих средств предпочтительно устанавливается дозирующее устройство. Это дозирующее устройство может быть установлено, например, в трубопроводе между устройством для подачи смеси воды с активным илом или центробежным насосом и обезвоживающим агрегатом или сетчатым ленточным фильтром. Дозирующее устройство предпочтительно выполнено таким образом, чтобы перемешивание добавленных коагулянтов со смесью активного ила со сточной водой было принудительным. Это может быть достигнуто путем тангенциального ввода и вывода смеси воды с илом. В случае дозирующего устройства речь может идти, например, о соответствующем насосе. На интенсивность смешивания в дальнейшем можно оказывать воздействие с помощью специальных встраиваемых элементов, как например: участков завихрения, статических смесителей или систем ротора/статора.
Обработка смеси активного ила со сточной водой в обезвоживающем агрегате предпочтительно регулируется автоматически. Для этого перед обезвоживающим агрегатом расположено соответствующее измерительное устройство для измерения содержания твердой фазы очищенной сточной воды. Кроме того, имеется устройство управления, управляющее дозирующим устройством в зависимости от содержания твердой фазы, измеренного с помощью измерительного устройства. Примером измерительного устройства является зонд для замера взвешенных частиц/твердой фазы. В качестве альтернативы может быть использована также ультрафиолетовая спектроскопия. При увеличении содержания твердой фазы в отфильтрованной воде на устройство управления подается сигнал, по которому происходит постепенное повышение производительности дозирующего устройства, например насоса, подающего коагулянт. Управление может, например, регулироваться таким образом, что регулировка по достижении желательного качества фильтрата каждый раз действует в течение примерно 10 минут. По истечении 10 минут дозирующее устройство постепенно возвращается в исходное положение. Возможны и другие интервалы времени, например 5-15, в частности 8-12 минут.
Наряду с подачей коагулянтов на консистенцию сгущенного ила можно также воздействовать с помощью скорости сетки. Таким образом, существует дополнительная возможность регулирования способа согласно изобретению. Другим вариантом обеспечения желательного содержания взвешенных частиц в отфильтрованной воде является возможность варьирования питательным насосом в пределах его мощности в сочетании с вышеупомянутым дозирующим устройством. Если измерительное устройство показывает повышенное содержание твердой фазы в отфильтрованной воде, то подается сигнал на устройство для подачи, т.е. на центробежный насос, который после этого возвращается в исходное положение. Таким образом, подаваемое количество смеси активного ила со сточной водой постепенно сокращается. Такой вид регулирования может применяться в отдельности или в сочетании с первоначально упомянутым механизмом регулирования.
Возможность комбинированного регулирования состоит, например, прежде всего, в увеличении производительности дозирующего устройства по коагулянту при чрезмерно высоком содержании взвешенных частиц в очищенной сточной воде. По достижении оптимизированной производительности и впредь при чрезмерно высоком содержании взвешенных частиц в очищенной сточной воде происходит сокращение подачи коагулянта в обезвоживающий агрегат. Регулирование может быть рассчитано таким образом, чтобы по достижении 40-60, в частности 50% максимальной производительности подающего устройства при одновременном оптимизированном использовании коагулянта процесс обезвоживания через 10-30, в частности через 20 минут, прекращался, так что установку можно будет заново регулировать вручную. Возможны и другие предельные значения производительности или другие интервалы времени.
Концентрация твердой фазы в активном иле, выделенном в резервуаре для последующего осветления, предпочтительно составляет около 2-10, в частности около 2,5-7, а более предпочтительно около 4-5,5 г/л. Более высокую концентрацию твердой фазы в активном иле с помощью резервуара для последующего осветления удается получить лишь с большим трудом. Кроме того, при отклонении от этих значений в меньшую или большую сторону возникают сложности, ведущие к повреждению системы.
В то же время концентрация твердой фазы в активном иле, выделенном в обезвоживающем агрегате, составляет около 30-80, в частности около 35-55 г/л. Таким образом, концентрация твердой фазы в активном иле у обезвоживающего агрегата, например на сеточном ленточном прессе, примерно в десять раз выше, чем в резервуаре для последующего осветления.
Ниже изобретение более подробно описывается на основе примера выполнения со ссылкой на приложенные схематические чертежи.
Фиг.1 - блок-схема установки для очистки сточной воды для бумажной промышленности в соответствии с уровнем техники,
фиг.2 - расширенный вариант установки, представленной на фиг.1, который обычно используется для увеличения мощности,
фиг.3 - блок-схема другой установки для очистки сточной воды в соответствии с уровнем техники,
фиг.4 - установка для очистки сточной воды, представленная на фиг.1, с учетом биологической нагрузки,
фиг.5 - установка для очистки сточной воды, изображенная на фиг.3, с учетом биологической нагрузки и
фиг.6 - блок-схема примера выполнения устройства и способа согласно изобретению.
Для лучшего понимания сущности изобретения более подробно поясняются известная установка в соответствии с фиг.1, 2 и 4, а также известная усовершенствованная установка в соответствии с фиг.3 и 5. Об установке согласно изобретению в соответствии с фиг.6 и о способе согласно изобретению речь еще впереди. Уже здесь можно указать на то, что устройство и способ, раскрытые на фиг.1-5 и в соответствующем описании, могут комбинироваться с устройством и способом согласно изобретению.
На фиг.1 позицией 1 обозначена ступень регенерации или резервуар с активным илом. В случае предвключенного биологического фильтра его загрузка предпочтительно осуществляется с помощью насосов с регулируемой скоростью вращения. Регулирование загрузки биологического фильтра происходит, когда после биологического фильтра следует вторая биологическая ступень, предпочтительно в зависимости от содержания кислорода второй биологической ступени. Если ступень биологического разложения включает в себя дисковые погружные биологические фильтры, то речь идет предпочтительно о нескольких, например о четырех последовательно расположенных дисковых погружных биологических фильтрах с приводом с регулируемой скоростью вращения. Предпочтительно после второго и четвертого дисковых погружных биологических фильтров проводятся измерения содержания кислорода, используемые для регулирования числа оборотов дисковых погружных биологических фильтров. Если это окажется необходимым, то, как это принято, предпочтительно при подаче на ступень регенерации, осуществляется добавление раствора питательной соли.
Перепуск со ступени 1 регенерации в соответствии с уровнем техники осуществляется полностью в резервуар 2 для последующего осветления. В резервуаре 2 для последующего осветления происходит разделение смеси активного ила со сточной водой на чистую воду, в значительной мере очищенную от твердой фазы, и на активный ил. Далее следуют задержание, сгущение и накопление активного ила. Обычными вариантами выполнения резервуара для последующего осветления являются прямоугольные радиальные отстойники. Осевший активный ил по обратному трубопроводу снова подается в ступень регенерации. Для этого используются, например, щитовые скребки или всасывающие скребки, работающие по принципу лифта. Возврат ила может происходить непрерывно или с интервалами.
Отфильтрованная вода, вытекающая из резервуара для последующего осветления, в этом примере выполнения подается на опционную, следующую ступень фильтрации, например, через двухслойный фильтр, который в этом случае обозначен позицией 4. Здесь могут быть отфильтрованы даже самые мелкие частицы твердой фазы, а также агрегаты частиц биологического ила до размера около 1-5 мм. Чистая вода, вытекающая из этого фильтра, может затем собираться в резервуаре для чистой воды или направляться прямо в водоприемник.
Пример возможного расчета установки, изображенной на фиг.1 (в соответствии с уровнем техники), приводится ниже:
Ступень регенерации:
Приток сточной воды:
150 м<sup>3</sup>/ч
Объем:
350 м<sup>3</sup>
Время пребывания:
2,33 ч (частное от деления объема 350 м<sup>3</sup> на приток сточной воды 150 м<sup>3</sup>/ч=2,33 ч)
Резервуар для последующего осветления:
Поверхность резервуара для осветления:
198 м<sup>2</sup>
Объем резервуара для осветления:
653 м<sup>3</sup>
Загрузка поверхности резервуараосветления:
0,76 м/ч (частное от деления притока сточной воды 150 м<sup>3</sup>/ч на поверхность резервуара для осветления 198 м<sup>2</sup>=0,76 м/ч)
Время пребывания:
4,35 ч (частное от деления объема резервуара для осветления 653 м<sup>3 </sup>на приток сточной воды 150 м<sup>3</sup>/ч)
Вышеприведенные данные были вычислены теоретически. С учетом фактических условий эксплуатации, т.е. возврата активного ила из резервуара 2 для последующего осветления обратно на ступень 1 регенерации, получаются следующие условия:
Участок регенерации:
Приток сточной воды, включая возврат:
270 м<sup>3</sup>/ч
Объем:
350 м<sup>3</sup>
Фактическое время пребывания:
1,30 ч
Резервуар для последующего осветления:
Поверхность резервуара для осветления:
198 м<sup>2</sup>
Объем резервуара для осветления:
653 м<sup>3</sup>
Возврат ила:
120 м<sup>3</sup>/ч
Фактическая поверхностная загрузка:
1,36 м/ч
Фактическое время пребывания:
2,42 ч
Из этого сравнения видно, что при обычном расчете важными гидравлическими параметрами установки, если не учитывать возвратный поток ила, можно пренебречь.
3
Фиг.2 изображает обычное, соответствующее уровню техники развитие установки, представленной на фиг.1, когда необходимо обработать дополнительное количество сточной воды. На фиг.2 элементы, соответствующие варианту выполнения, изображенной на фиг.1, обозначены одинаковыми позициями. Если, например, необходимо обработать больший приток порядка 100 м/ч, то дополнительный резервуар для последующего осветления необходимо монтировать с сохранением общепринятых краевых условий и вышеупомянутых параметров установки. Однако это привело бы к сокращению эффективного времени пребывания или времени контактирования при тех же размерах ступени регенерации примерно на 50%. Из-за уменьшения времени контактирования дополнительно потребовалось бы расширение как это будет более подробно показано ниже. Однако общее расширение ступени регенерации имеет смысл лишь тогда, когда она перегружена биологически. Если же увеличивается только количество сточной воды, причем содержание субстрата в ней уменьшается, то было бы необходимо уменьшить гидравлическую нагрузку установки.
3
Для показанной на фиг.2 установки в случае увеличенного на 100 м/ч притока имеются следующие данные:
Участок регенерации:
Приток сточной воды:
250 м<sup>3</sup>/ч(сумма: 150+100 м<sup>3</sup>/ч)
Возврат ила из сточной воды:
200 м<sup>3</sup>/ч(сумма 120+80 м<sup>3</sup>/ч)
Объем резервуара для регенерации:
350 м<sup>3</sup>
Фактическое время пребывания:
0,78 ч (частное от деления объема резервуара для регенерации 350 м<sup>3</sup> на суммарный приток сточной воды в резервуар для последующего осветления270+180 м<sup>3</sup>/ч=450 м<sup>3</sup>/ч)
Следовательно, для получения рассчитанного на основе фиг.1 времени пребывания 1,30 ч, необходимо расширить ступень регенерации активации на 67% (с 0,78 до 1,30 ч).
Таким образом, в резервуаре для последующего осветления устанавливаются следующие условия:
Резервуар для последующего осветления:
Поверхность резервуара для осветления:
1×198 м<sup>2</sup>+1×133 м<sup>2</sup>
Объем резервуаров для осветления:
1×653 м<sup>3</sup>+1×436 м<sup>3</sup>
Количество сточной воды:
250 м<sup>3</sup>/ч
Возврат ила:
200 м<sup>3</sup>/ч
Фактическая поверхностная загрузка:
1,36 м/ч (частное от деления суммы притока сточной воды 250 м<sup>3</sup>/ч и возврата ила 120+80 м<sup>3</sup> на сумму поверхностей резервуаров для осветления 198+133=331 м<sup>2</sup>)
Фактическое время пребывания:
2,42 ч (частное от деления объема резервуара для осветления 653 м<sup>3 </sup>на приток сточной воды, включая возврат 270 м<sup>3</sup>/ч)
Такая конструкция существующей установки связана с большими затратами времени. Кроме того, требуется вложение больших денежных средств. Далее, в результате необходимого расширения ступени регенерации почти на 70%, возникает относительно большая потребность в занимаемой площади. Гибкость установки в отношении ингредиентов сточной воды (концентрации ингредиентов сточной воды) при такой традиционной конструкции ограничена. Другими словами, если сточная вода становится «жиже» или «гуще», то это может нанести существенный вред всей функциональности установки.
На фиг.3 изображена известная из DE 10148474 A1 альтернатива представленной традиционной конструкции. Способ имеет следующие этапы: а) аэробное осветление сточной воды с помощью активного ила в ступени регенерации; б) последующее осветление выходящей из ступени регенерации части смеси активного ила со сточной водой в резервуаре для последующего осветления; в) обезвоживание другой части выходящей из ступени регенерации смеси активного ила со сточной водой в обезвоживающем агрегате; г) возврат по меньшей мере части активного ила, выделенного на этапах б) и в), в резервуар с активным илом.
Соответствующее устройство имеет ступень регенерации для аэробного осветления сточной воды, резервуар для последующего осветления для отделения твердой фазы от жидкости, а также обезвоживающий агрегат для обезвоживания ила, причем как резервуар для последующего осветления, так и обезвоживающий агрегат по меньшей мере двумя соответствующими системами трубопроводов соединены со ступенью регенерации. При этом соответственно один из трубопроводов идет от стока ступени регенерации к резервуару для последующего осветления или к обезвоживающему агрегату и служит для подачи смеси активного ила со сточной водой. Соответственно другой трубопровод служит для возврата активного ила, сгущенного в резервуаре для последующего осветления или в обезвоживающем агрегате, на ступень регенерации.
Возврат ила из обезвоживающего агрегата или резервуара для последующего осветления обеспечивает повторное предоставление биомассы, необходимой для системы регенерации, так что аэробная система стабилизируется в регенерации. Благодаря возврату ила исключается или минимизируется, в частности, нарушение процесса очистки сточных вод в результате потерь биологического ила.
Первый этап, а именно аэробное осветление сточной воды на ступени регенерации с помощью активного ила, соответствует такому же этапу, известному из уровня техники на фиг.1. Однако в отличие от уровня техники, представленного на фиг.1, в резервуар для последующего осветления подается не вся вытекающая из ступени регенерации смесь воды с биологическим илом, а только ее часть. Другая часть обезвоживается на параллельно протекающем этапе процесса в обезвоживающем агрегате. Образующийся при этом сгущенный ил как из резервуара для последующего осветления, так и из обезвоживающего агрегата направляется обратно ступень регенерации. Очищенная сточная вода, вытекающая из резервуара для последующего осветления или из обезвоживающего агрегата, может затем направляться, например, в водоприемник напрямую или через ступень фильтрующей очистки. С помощью способа в соответствии с фиг.3 и 5 гидравлическая нагрузка ступени регенерации, а также на ступень последующего осветления сводится к минимуму.
В частности, после ступени 1 регенерации выходящий поток сточной воды разделяется на две части, причем его первая часть, как это было принято до настоящего времени, направляется в резервуар 2 для последующего осветления, в то время как вторая его часть подается в обезвоживающий агрегат 3, например в сетчатый ленточный фильтр. Как из резервуара 2 для последующего осветления, так и из обезвоживающего агрегата 3 отделенный активный ил снова возвращается на ступень 1 регенерации. После резервуара для последующего осветления расположена дополнительная фильтрующая система 4, например двухслойный фильтр, который подпитывается из стока резервуара 2 для последующего осветления и, по желанию, из стока обезвоживающего агрегата 3 (обозначено пунктиром). Однако вода, вытекающая из обезвоживающего агрегата 3, при соответствующей чистоте может миновать ступень 4 дополнительной фильтрации и непосредственно соединяться с очищенной сточной водой, вытекающей из фильтрующей установки 4, и затем подаваться в водоприемник.
3
Для соответствующего притока сточной воды - 250 м/ч (что соответствует условиям для варианта выполнения согласно уровню техники на фиг.2) в случае варианта выполнения изобретения согласно изобретению имеются следующие параметры:
Степень регенерации:
Приток воды:
250 м<sup>3</sup>/ч
Возврат ила:
95 м<sup>3</sup>/ч
Возврат из обезвоживающего агрегата:
5 м<sup>3</sup>/ч
Объем:
350 м<sup>3</sup>
Фактическое время пребывания:
1,00 час (частное от деления объема резервуара для регенерации 350 м<sup>3</sup> на сумму притока сточной воды 250 м<sup>3</sup> и возврата ила 95+5 м<sup>3</sup>/ч)
Для достижения фактического времени пребывания, соответствующего первоначальному исходному положению, ступень регенерации здесь должна расширяться примерно на 30%. Этим определяются следующие условия для резервуара для последующего осветления:
Резервуар для последующего осветления:
Поверхность резервуара для осветления:
198 м<sup>2</sup>
Объем резервуара для осветления:
653 м<sup>3</sup>
Возвратный ил, включая агрегат для обезвоживания:
95 м<sup>3</sup>/ч(сумма 90+5 м<sup>3</sup>/ч)
Количество сточной воды (поступление в резервуар для последующего осветления):
230 м<sup>3</sup>/ч
Фактическая поверхностная загрузка:
1,16 м/ч(частное от деленияколичества сточной воды230 м<sup>3</sup> наповерхность резервуарадля осветления198 м<sup>2</sup>)
Фактическое время пребывания:
2,61 ч(частное от деленияобъема резервуарадля осветления653 м<sup>3</sup> на количествосточной воды250 м<sup>3</sup>/ч)
Таким образом, ни в каком расширении резервуара для последующего осветления относительно времени пребывания при фактических условиях эксплуатации необходимости нет.
3
Из приведенного примера выполнения видно, что для переработки дополнительного количества 100 м/ч очищаемой сточной воды обычно требуется расширение последующего осветления за счет дополнительного резервуара для последующего осветления. Последующее осветление в обычном примере выполнения, изображенном на фиг.2, при сохранении основных параметров установки следует расширить примерно на 70%. Ступень регенерации, соответственно, следует расширить за счет использования устройства согласно изобретению примерно лишь на 30%. На практике это означает экономию затрат примерно на 80%. Кроме того, по сравнению с обычным осветлением гидравлическая нагрузка, как это показано на фиг.2, снижается более чем на 90%. Дополнительное экономическое преимущество заключается в том, что при традиционной конструкции из-за вынужденного значительного расширения ступени регенерации увеличивается потребность в занимаемой площади. В отличие от этого в случае устройства согласно настоящему изобретению необходимость в дополнительной площади для реализации ступени регенерации гораздо меньше. Как видно из фиг.1 и 3, для переоснащения существующей установки в устройство согласно изобретению необходимо лишь небольшое количество дополнительных элементов, вследствие чего конструкция может актуально реализовываться.
3
3
3
3
На фиг.4 показаны условия биологической нагрузки в установке по очистке сточной воды в соответствии с уровнем техники, изображенном на фиг.1. Изображенная установка рассчитана на биологическую нагрузку 560 кг химической потребности в кислороде (CSB) в день, соответственно 23 кг/ч. При этом под CSB-нагрузкой следует понимать химическую потребность в кислороде, которая является параметром суммарного учета окисляемых ингредиентов сточной воды. Стандартный способ определения этого параметра специалисту в области технологии очистки сточной воды известен и поэтому здесь в дополнительном пояснении не нуждается. В поступающей на регенерацию сточной воде CSB-нагрузка составляет 93 мг/л, что при величине поступающей сточной воды 150 м/ч соответствует нагрузке 14 кг/ч. Возвратный ил содержит нагрузку 35 мг/л, что при возврате 120 м/ч соответствует нагрузке 4 кг/ч. Отсюда для ступени регенерации биологическая нагрузка получается равной 67 мг/л, что при общем количестве поступающей сточной воды 270 м/ч соответствует нагрузке 18 кг/ч, причем сточная вода, вытекающая после прохождения последующего осветления, имеет нагрузку 35 мг/л, что при количестве воды 150 м/ч соответствует нагрузке 5,3 кг/ч.
3
3
3
На фиг.5 показаны условия биологической нагрузки установки, изображенной на фиг.3. Биологическая нагрузка за счет поступающей сточной воды на ступени регенерации также составляет 93 мг/л, что в результате увеличенного притока в целом 250 м/ч здесь соответствует биологической нагрузке 23 кг/ч. В возвратном иле отмечается CSB-нагрузка, равная 35 мг/ч, что при транспортируемом количестве возвратного ила порядка 95 м/ч соответствует загрузке 3 кг/ч. Сюда в этом случае следует добавить биологическую нагрузку возвратного ила после обезвоживания с помощью ленточной сетки, составляющую 35 мг/л, что при количестве, равном 5 м/ч, соответствует нагрузке 0,4 кг/ч.
Из этого для биологических нагрузок на отдельных ступенях получаются следующие значения:
Степень регенерации:
74 мг/л; при общем количестве сточной воды 350 м<sup>3</sup>/ч это соответствует значению 26 кг/ч;
Последующее осветление:
35 мг/л; при пропускной способности для сточной воды 230 м<sup>3</sup>/ч это соответствует нагрузке 5 кг/ч;
Обезвоживание с помощью ленточной сетки:
35 мг/л; при общей пропускной способности 120 м<sup>3</sup>/ч это соответствует нагрузке 4 кг/ч;
Водоприемник:
35 мг/л; при количестве воды 250 м<sup>3</sup>/ч это соответствует нагрузке 8,8 кг/ч.
Эти примеры показывают возможность оптимального использования расширенной установки для очистки сточной воды согласно изобретению в части ее биологической пропускной способности при постоянной концентрации в поступающей сточной воде (CSB-нагрузка в сточной воде). Благодаря повышенной гидравлической производительности возможно оптимальное обеспечение субстратом в отсутствие целевого увеличения концентрации в поступающей сточной воде (с помощью добавки, например крахмала).
Блок-схема устройства или способа согласно изобретению представлена на фиг.6.
Установка согласно фиг.6 содержит резервуар 1 с активным илом, резервуар 2 для последующего осветления, а также фильтрующую систему 4. Существенным в этой установке является то, что резервуар 2 для последующего осветления и обезвоживающий агрегат 3 гидравлически соединены друг с другом, так что активный или возвратный ил, выделенный в резервуаре 2 для последующего осветления, может быть подан в обезвоживающий агрегат 3. В этом смысле обезвоживающий агрегат 3 расположен после резервуара 2 для последующего осветления или соответственно ступень обезвоживания расположена после ступени последующего осветления. Обезвоживающим агрегатом может быть, например, прибор с названием Turbodrain TD3. Впрочем, в случае устройства или способа согласно изобретению могут использоваться уже описанные в связи с известным устройством или способом в соответствии с фиг.1-5 выполнения резервуара 1 с активным илом, резервуара 2 для последующего осветления, обезвоживающего агрегата 3 и фильтрующей системы 4.
Установка, схематически изображенная на основе блок-схемы в соответствии с фиг.6, смонтирована и подробно описана следующим образом. К резервуару 1 с активным илом из механического средства для предварительного осветления подается сточная вода. Резервуар 1 с активным илом содержит также подводящий трубопровод 5 для подачи возвратного ила из обезвоживающего агрегата 3, а также другой подводящий трубопровод 6 для возвратного ила, выделенного в резервуаре 2 для последующего осветления. Кроме того, резервуар 1 с активным илом содержит отводящий трубопровод 7, соединяющий резервуар 1 с активным илом с резервуаром 2 для последующего осветления.
Резервуар 2 для последующего осветления предпочтительно выполнен в виде радиального резервуара, причем подача сточной воды осуществляется по трубопроводу 7 в резервуар 2 для последующего осветления через установленную в нем по центру воронку.
Резервуар 2 для последующего осветления содержит отводящий трубопровод 8, соединяющий резервуар 2 для последующего осветления с обезвоживающим агрегатом 3, так что возвратный ил из резервуара 2 для последующего осветления может подаваться в обезвоживающий агрегат 3 через отводящий трубопровод 8. Резервуар 2 для последующего осветления соединен с другим трубопроводом, а именно с подводящим трубопроводом 6, ведущим к резервуару 1 с активным илом, так что возвратный ил из резервуара 2 для последующего осветления может поступать в резервуар 1 с активным илом.
Другой отводящий трубопровод 9 соединяет резервуар 2 для последующего осветления с фильтрующей системой 4.
Очевидно, что отводящие трубопроводы 6, 8 и 9 резервуара 2 для последующего осветления относительно установленных за ними резервуаров 1, 4 или агрегата 3 являются соответствующими подводящими трубопроводами.
Фильтрующая система 4, которая может содержать один двухслойный фильтр, соединена с помощью трубопровода 10 с водоприемником.
Обезвоживающий агрегат 3 содержит подвод, а именно отводящий трубопровод 8 резервуара 2 для последующего осветления, а также два стока, а именно трубопровод 5, ведущий к резервуару 1 с активным илом, и другой трубопровод 11, по которому очищенная вода из обезвоживающего агрегата 3 подается в трубопровод 11, ведущий в водоприемник.
Вышеописанные установка и способ обеспечивают возврат активного ила как из обезвоживающего агрегата 3 (по трубопроводу 5), так и из резервуара 2 для последующего осветления (по трубопроводу 6) в резервуар 1 с активным илом. Кроме того, между резервуаром 2 для последующего осветления и обезвоживающим агрегатом 3 существует гидравлическая связь, так что часть активного ила, выделенная в резервуаре 2 для последующего осветления, через обезвоживающий агрегат 3 поступает в резервуар 1 с активным илом, причем из активного ила удаляется жидкость, которая в качестве очищенной сточной воды по трубопроводу 11 подается в водоприемник.
Объемные потоки, а также концентрации биомассы, с которыми может эксплуатироваться установка согласно изобретению на фиг.1, показаны на фиг.6.
Кроме того, устройство на фиг.6 можно комбинировать с устройством на фиг.5. Это означает, что у устройства на фиг.5 между резервуаром 2 для последующего осветления и обезвоживающим агрегатом 3 предусмотрен соединительный трубопровод, так что активный ил из резервуара 2 для последующего осветления может подаваться в обезвоживающий агрегат. Таким образом, обезвоживающий агрегат 3 по двум подводящим трубопроводам мог бы снабжаться смесью активного ила с сточной водой, с одной стороны, из резервуара 2 для последующего осветления, а с другой, из резервуара 1 для активного ила.