УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель на «Устройство для биологической очистки сточных вод» относится к области коммунального хозяйства и используется для биологической очистки активным илом в контактном режиме городских и близких к ним по составу производственных сточных вод средних и крупных объемов с высокой неравномерностью поступления загрязнений.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод аэротенк-вытеснитель коридорного типа, включающее последовательно расстановленные мешалки в зоне денитрофикации аэерационные системы в зоне нитрификации.(В.А.Загорский, Д.А.Дайнеко, Н.А.Белов, С.Е.Березин, В.И.Баженов, А.Н.Эпов «Реконструкция Аэротенков Люберецкой станции аэрации с внедрением технологии нитри-денитрификации». Развитие Московской канализации (сборник научных трудов), МГП «Мосводоканал», с.83-90, Москва, 2003 г.(1).
Основным недостатком известного устройства для биологической очистки сточных вод по (1) является отсутствие возможности регулировать процесс очистки в зависимости от высокой неравномерности поступления сточных вод в процессе очистки, что в свою очередь приводит к увеличению энергетических затрат.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является техническое решение на устройство для биологической очистки
сточных вод - Циклотенк, проточного типа, образованный последовательно расположенными коридорами с размещенными в них чередованием мешалками постоянного действия и системами аэрации постоянного действия с образованием зон нитрификации и денитрификации, узел постоянного впуска сточных вод, узел подачи возвратного ила, узел выпуска очищенной жидкости. (RU 2040483, 25.08.1992 г. (2)
Основным недостатком известного устройства по (2) является большие энергетические и материальные затраты.
Технический результат заявленной полезной модели является значительное снижение энергетических и материальных затрат в процессе работы при высокой неравномерности поступления загрязнений при одновременном сохранении требуемого качества очистки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, включающем аэротенк проточного типа, образованным последовательно расположенными коридорами с размещенными в них чередованием мешалками постоянного действия и системами аэрации постоянного действия с образованием зон нитрификации и денитрификации, узел постоянного впуска сточных вод, узел подачи возвратного ила, узел выпуска очищенной жидкости, в зоне нитрификации или денитрификации, или между ними, установлен, по меньшей мере, один узел нитро-денитрификации, состоящий из, по меньшей мере, одной
мешалки периодического действия и одной системы аэрации периодического действия, причем узел нитри-денитрификации посредством трубопровода подачи углеродсодержащего субстрата с запорным элементом соединен с узлом постоянного впуска сточных вод, причем каждый узел нитро-денитрификации может иметь перегородки с перетоками для ограничения степени влияния процессов нитрификации и денитрификации соседних зон по коридору на процессы, проходящие внутри узла нитри-денитрификации.
Такое конструктивное выполнение заявленной полезной модели позволяет в процессе ее работы обеспечить условия, при которых в зависимости от неравномерности количества поступающих на очистку сточных вод обеспечена возможность работы коридоров то в режиме нитрификации, то в режиме денитрификации, что позволяет значительно снизить энергетические затраты при одновременном сохранении требуемого качества очистки сточных вод.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для биологической очистки сточных вод в плане, схема, на фиг.2 - вид А-А на фиг.1.
Устройство для биологической очистки сточных вод содержит аэротенк проточного типа 1, образованный последовательно расположенными коридорами 2 с размещенными в них чередованием мешалками 3 постоянного
действия и системами аэрации 4 постоянного действия с образованием зон нитрификации 16 и денитрификации 17, узел 5 постоянного впуска сточных вод, установленный в зоне нитрификации 16 или денитрификации 17, или между ними узел 6 нитри-денитрификации с образованием соответствующей зоны - нитри-денитрификации. Узел 6 нитри-денитрификации посредством трубопровода 7 подачи углеродсодержащего субстрата с запорным элементом 10 соединен с узлом 5 постоянного впуска сточных вод и состоит, по меньшей мере, из одной мешалки 8 периодического действия и одной системы аэрации 9 периодического действия, В аэротенке установлены узел 13 подачи возвратного ила, узел 14 выпуска очищенной жидкости, рециркуляционный насос 15 с трубопроводом возврата нитрифицированной иловой смеси. Каждый узел 6 нитри-денитрификации может иметь перегородки 11 с перетоками 12 для ограничения степени влияния процессов нитрификации и денитрификации соседних зон по коридору на процессы, проходящие внутри узла 6 нитри-денитрификации.
Устройство для биологической очистки сточных вод работает по известному принципу следующим образом.
Для обеспечения процессов удаления азота в аэротенке образованы зоны денитрификации 17 и нитрификации 16. Зоны денитрификации конструктивно характеризуются размещением в них мешалок 3 постоянного действия, а также узлом 5 постоянного впуска сточных вод (в качестве которого может
быть использован лоток или трубопровод, или впускное отверстие и т.д.), узлом подачи иловой смеси, содержащей нитриты и нитраты (в качестве которого может быть использован узел 13 подачи возвратного активного ила и/или рециркуляционный насос 15 с трубопроводом возврата нитрифицированной иловой смеси в зону денитрификации). Зоны нитрификации конструктивно характеризуются размещением в них аэрационных систем 4 постоянного действия, которые традиционно соединяются с воздуходувками или компрессорами посредством воздухопроводов.
2
3
3
2
Сточные воды, включающие в свой состав углеродсодержащий субстрат, необходимый для поддержания процессов динитрификации, подаются в аэротенк проточного типа 1 посредством узла 5 постоянного впуска сточных вод. Как правило, сточные воды, содержащие легко окисляемый органический углерод, поступают в зону денитрификации 17, где нитриты и нитраты (NO, NO) восстанавливаются до газообразного азота (N, NO). Для того, чтобы нитриты и нитраты присутствовали в зоне денитрификации, осуществляется их подача, например, посредством узла 13 подачи возвратного активного ила и/или рециркуляционным насосом с трубопроводом возврата нитрифицированной иловой смеси 15. Процесс денитрификации обеспечивают мешалки 3 постоянного действия, которые поддерживают иловую смесь (или активный ил) во взвешенном состоянии. После обработки сточных вод в зоне денитрификации 17 иловая смесь (или активный ил) поступает
4
2
3
4
4
в зону нитрификации 16 (или аэрации), где осуществляется ее насыщение кислородом воздуха. Кислород воздуха требуется на окисление органических загрязнений (контролируется показателем БПК) и восстановление аммонийного азота (NH) до нитритов и нитратов (NO, NO). Подача воздуха осуществляется посредством аэрационной системы 4 постоянного действия и способствует поддержанию процесса перемешивания иловой смеси и поддержание ее во взвешенном состоянии. Затем иловая смесь с учетом условий высокой неравномерности поступления загрязнений по БПК и NH поступает в узел 6 нитри-денитрификации. По меньшей мере, дин или несколько узлов 6 нитри-денитрификации, расставленных по коридорам 2 аэротенка проточного типа 1 позволяют переводить работу коридоров 2 то в режим нитрификации, то в режим денитрификации. Например, в часы пиковых нагрузок (дневных, сезонных) по общей массе загрязнений БПК и NH процессы аэрации-нитрификации более предпочтительны, поскольку требуется вводить кислород воздуха в максимальном количестве для окисления органических загрязнений и восстановления аммонийного азота до нитритов и нитратов. А в периоды минимальных экстремумов (дневных, сезонных) процессы денитрификации обеспечат более качественную очистку от аммонийного азота, при этом избыточная аэрация-нитрификация не требуется, поскольку влечет за собой не обоснованное увеличение концентрации растворенного кислорода на выходе из аэротенка и излишние энергозатраты воздуходувок и/или компрессоров. Выполнение узлов 6 нитри-денитрификации из,
по меньшей мере, одной мешалки 8 периодического действия и одной системы аэрации 9 периодического действия обеспечит технологический манев позволяющий в нужное время (и в нужном месте) обеспечить внутренний резерв управляемого аэротенка проточного типа 1, рационально переводя зону узла 6 нитри-денитрификации на более благоприятный режим в зависимости от величины поступления загрязнений по БПК и МЩ (т.е. технологической нагрузки). В зону узла 6 нитри-денитрификации подается углеро-досодержащий субстрат для осуществления процессов денитрификации. Источником углеродсодержащего субстрата на практике в большинстве случаев принимают исходные сточные воды, поэтому трубопровод 7 подачи углеродсодержащего субстрата подключен к узлу 5 постоянного впуска сточных вод. (В качестве углеродсодержащего субстрата возможно использовать реагент, например метанол, но при этом надо учесть, что реагент является статьей дополнительных материальных затрат). Трубопровод 7 подачи углеродсодержащего субстрата оборудован запорным элементом 10 и подключен к узлу 5 постоянного впуска сточных вод. Запорный элемент 10 (например, задвижка, шибер, клапан и т.д.) открыт в период работы мешалки/ок 8 периодического действия для того, чтобы обеспечить условия проведения процессов денитрификации, которые в свою очередь поддерживаются работой мешалки/ок 8 периодического действия. Поэтому работа мешалки/ок 8 периодического действия и открытие запорного элемента 10
совмещаются во времени, обеспечивая тем самым условия проведения процессов денитрификации. Запорный элемент 10 закрыт, когда аэрационная система периодического действия 9 включается в работу, поскольку причины подачи углеродсодержащего субстрата в комбинированную зону узла 6 нитри-денитрификации не существует. Процессы нитрификации при вводе углеродсодержащего субстрата тормозятся, поскольку протекают первоочередные процессы окисления органических загрязнений (параметр БПК). Сосредоточив впуск через узел 5 постоянного впуска сточных вод, протоком через последовательность коридоров 2 возможно достичь более качественной очистки сточных вод, характерной для аэротенков-вытеснителей. Очищенная жидкая среда выводится из аэротенка через узел 14 выпуска. Узел 6 нитри-денитрификации в аэротенке проточного типа 1 может быть отделен от соседних зон перегородками 11 для ограничения степени влияния на нее соседних зон. Поскольку соседние зоны могут (и обязательно будут) находиться в антагонистических процессах нитрификации и денитрификации. Особенно это рекомендуется в случае устройства коротких комбинированных зон нитри-денитрификации, где межзонная площадь контакта (или поперечное сечение коридора 2) соизмеримы с ее длиной. И напротив, влияние граничных процессов ослабевает, если длина комбинированной зоны узла 6 нитри-денитрификации существенно превышает размеры поперечного сечения коридора. Перегородки 11 содержат перетоки 12
иловой смеси, тем самым обеспечивая проток иловой смеси через комбинированную зону узла 6 нитри-денитрификации, их технологическое присутствие очевидно. Перетоки 12 могут выполняться в виде придонных или поверхностных окон, лотков, вертикально-ориентированных сквозных проемов и т.д. Главное, чтобы они не создавали потерь напора при межзонном переходе, что обеспечивается скоростями в перетоках менее 0,3 м/с. Экономия энергетических затрат связана с устройством узла 6 нитри-денитрификации, энергопотребление которой обеспечивается попеременной работой двух устройств: мешалки/ок периодического действия 8 и аэрационных систем периодического действия 9. Для упрощения можно предположить, что узел 6 нитри-денитрификации работает 50% времени в режиме нитрификации и 50% времени в режиме денитрификации. (Поскольку работа традиционных аэротенков, рассчитывается на максимальные нагрузки по расходам и концентрациям, т.е. массы загрязнений, а особенность предлагаемой конструкции заключается в том, что она адаптируется к пониженным нагрузкам путем ввода в действие мешалки/ок периодического действия 8.)