УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области обработки воды, в частности, к очистке бытовых сточных вод и может найти применение в хозяйственно-техническом водоснабжении и в других отраслях промышленности.
Известна мембранная установка для очистки воды (RU 2434812, МПК C02F 1/44, B01D 61/00, опубл. 27.11.2011 г.), содержащая емкость исходной воды, насос подачи исходной воды, батарею половолоконных ультрафильтров, накопительную емкость фильтрата, а также трубопроводы и запорно-регулирующую арматуру для подвода исходной воды, отвода фильтрата, концентрата и промывной воды, обеспечивающие проведение периодической регенерации ультрафильтров обратным потоком фильтрата за счет разрежения, создаваемого насосом подачи исходной воды.
Мембранная установка предназначена только для разделения исходной воды на фильтрат и концентрат и не предусматривает обеспечения окислительных процессов для очистки сточных вод от органических соединений.
Известна установка, используемая в способе обработки сточных вод, принятая за ближайший аналог (RU 2426697, МПК C02F 3/12, C02F 1/44, опубл. 20.08.2011 г.), в которой сточные воды с органическими веществами предварительно обрабатывают с помощью оборудования типа мелкоячеистого сита или барабанного грохота для удаления загрязнений. После чего, сточные воды поступают в усреднительный резервуар для стабилизации режима течения и затем подаются в мембранный разделительный резервуар (аэротанк) с активным илом. Фильтрат, поступающий из разделительного резервуара с активным илом, подвергают детоксификации в стерилизационном резервуаре. Риск засорения разделительной мембраны в установке снижают путем анализа качества сточных вод, поступающих в разделительный резервуар с активным илом. Определяют верхний предел иловой нагрузки по биохимической потребности в кислороде (БПК) и иловую нагрузку по БПК в резервуаре с активным илом корректируется так, чтобы не превышать верхнего предела.
Описанная установка имеет недостаточно высокую производительность из-за того, что в установке предусмотрен одноэтапный окислительный процесс, который протекает в аэротанке с активным илом, и для его осуществления необходимо время. Кроме того, несмотря на контроль качества поступающих сточных вод и корректировку иловой нагрузки, активная поверхность мембран со временем сокращается, соответственно снижается производительность очистки.
Полезная модель решает задачу повышения производительности установки для очистки сточных вод за счет интенсификации процессов очистки сточных вод на стадии окисления органических загрязнений и при отделении активного ила от очищенной воды.
Для получения необходимого технического результата в известной установке для очистки сточных вод, содержащей линию подвода сточных вод, оборудование для предварительной очистки от механических загрязнений, уравнительный резервуар, связанный с ним биореактор-нитрификатор, выполненный в виде аэротенка с активным илом, снабженный модулем с половолоконными ультра-фильтрационными мембранами и датчиками уровня и концентрации растворенного кислорода, линию отвода фильтрата, стерилизационный резервуар фильтрата, линию отвода очищенной воды, предлагается уравнительный резервуар выполнить в виде биореактора-денитрификатора, снабженного мешалкой, датчиками уровня и концентрации растворенного кислорода и связанного переливным трубопроводом с биореактором-нитрификатором для рециркуляции вод с активным илом. Установку дополнительно предлагается снабдить резервуаром фильтрата, установленным перед стерилизационным резервуаром, а линию отвода фильтрата в резервуар фильтрата оборудовать реверсивным насосом для промывки модуля с половолоконными ультрафильтрационными мембранами обратным потоком фильтрата.
На прилагаемой к описанию схеме изображена предлагаемая установка для очистки сточных вод. На схеме приняты следующие обозначения:
1 - контейнер, в котором размещена установка для очистки сточных вод;
2 - блок с оборудованием для предварительной очистки от механических загрязнений;
3 - биореактор-денитрификатор;
4 - биореактор-нитрификатор;
5 - модуль с половолоконными ультрафильтрационными мембранами, расположенный в биореакторе-нитрификаторе;
6 - воздушный компрессор для аэрации биореактора-нитрификатора и модуля с половолоконными ультрафильтрационными мембранами;
7 - реверсивный насос;
8 - резервуар фильтрата;
9 - стерилизационный резервуар;
10 - переливной трубопровод;
11 - линия отвода фильтрата;
12 - линия подвода сточных вод;
13 - линия отвода очищенной воды.
3
Предлагаемая установка для очистки сточных вод расположена в контейнере 1. Сточные воды поступают из канализационной насосной станции (на схеме не показана) в блок 2 с установленным оборудованием для предварительной очистки от грубых нерастворимых механических фракций, в качестве которого можно выбрать, например, барабанное сито. На этой стадии очищают сточные воды от примесей, размер которых превышает 1,0 мм. Барабанное сито оборудовано системой промывки. Очищенные от крупных загрязнений сточные воды самотеком поступают в биореактор-денитрификатор 3, емкость которого около 10 м. Биореактор-денитрификатор 3 оборудован мешалкой и дополнительно связан с биореактором-нитрификатором 4 переливным трубопроводом 10 для осуществления самотеком возвратной циркуляции иловой смеси. Объем циркуляции иловой смеси регулируется с помощью запорной арматуры. Биореактор-денитрификатор 3 снабжен датчиками уровня и концентрации растворенного кислорода (на схеме не показаны).
3
Биореактор-нитрификатор 4, рабочий объем которого около 10 м, снабжен модулем 5 с половолоконными ультрафильтрацион-ными мембранами, например, марки Sterapore SUR234L производства «MITSUBISHI RAYON» (Япония). Система аэрации в биореакто-ренитрификаторе обеспечивается воздушным компрессором, например, марки DX-40/0-80, производства «BECKER» (Германия). Аэрация обеспечивает постоянную концентрацию растворимого кислорода в биореакторе-нитрификаторе 4 на уровне 2 мг/л. Биореактор-нитрификатор 4 снабжен датчиками уровня и концентрации растворенного кислорода (на схеме не показаны).
На линии отвода фильтрата в резервуар 8 фильтрата установлен реверсивный насос 7, который используют для периодической промывки модуля 5 с половолоконными ультрафильтрационными мембранами обратным потоком фильтрата. Из резервуара 8 фильтрат поступает в стерилизационный резервуар 9, где проходит обработку, например, ультрафиолетовым облучением. Описание работы установки.
3
3
3
Сточные воды из канализационной насосной станции подаются с равномерным расходом около 1,5 м/час на очистку от механических загрязнений при помощи барабанного сита. После очистки от нерастворимых загрязнений размером более 1,0 мм сточные воды самотеком с расходом около 1,5 м/час поступают в биореактор-денитрификатор 3, который выравнивает расход сточных вод до 0,85-1,0 м/час. Кроме того, вследствие рециркуляции иловой смеси из биореактора-нитрификатора 4 самотеком по объемно-регулируемому переливному трубопроводу в биореактор-денитрификатор 3 поступает иловая смесь, обогащенная нитратным азотом, который образуется там в результате реакции нитрификации. Нитратный азот в бескислородных условиях в биореакторе-денитрификаторе 3 служит источником кислорода для окисления органических загрязнений в сточных водах. При этом нитраты восстанавливаются до молекулярного азота, удаляемого в атмосферу. Перемешивание иловой смеси и сточных вод в биореакторе-денитрификаторе 3 осуществляют погруженной мешалкой, работающей периодически по заданной программе. В биореакторе-денитрификаторе 3 концентрация растворенного кислорода составляет 0,0-0,1 мг\л. При превышении этого показателя уменьшают объем циркуляции иловой смеси, путем объемного регулирования переливного трубопровода. Датчик уровня, установленный в биореакторе-денитрификаторе 3 связан с насосами (на схеме не показаны) модуля 5 с половолоконными ультрафильтрационными мембранами и управляет их работой. Система аэрации в биореакторе-нитрификаторе 4 обеспечивает концентрацию растворимого кислорода в резервуаре на уровне 2 мг/л, при которой обеспечивается очистка сточных вод от органических соединений с помощью жизнедеятельности биоценоза бактерий активного ила. Активный ил отделяется от очищенной воды при помощи модуля 5 с половолоконными ультрафильтрационными мембранами. Аэрация частично очищает поверхности половолоконных ультрафильтрационных мембран в модуле 5. Для того, чтобы условия фильтрации не снижались, предусмотрена периодическая промывка модуля 5 с половолоконными ультрафильтрационными мембранами. Обратная промывка работает в автоматическом режиме и включается через каждые 10 минут работы модуля 5. Промывка длится 1 мин. Такой режим был подобран опытным путем и показал хорошие результаты. Периодически проводят промывку модуля 5 с использованием химических реактивов (щелочным раствором гипохлорита натрия и кислотным моющим раствором). В стерилизационном резервуаре 9, куда фильтрат поступает из резервуара 8 фильтрата, производится обработка фильтрата ульрафиолетовым облучением с длиной волны 256 нм. Такое обеззараживание очищенных вод с целью уничтожения остаточной микрофлоры, которая в незначительном количестве все же проникает через мембраны, как показали проведенные опытные испытания, очень эффективно, так как поступающий фильтрат обладает высокой прозрачностью. При испытаниях для обеззараживания фильтрата в стерилизационном резервуаре 9 использовали две УФ-лампы. После обеззараживания очищенные воды самотеком отводятся на сброс, а также могут быть использованы на технические нужды по обслуживанию установки (например, промывку барабанного сита и т.д.).
Проведенные испытания предлагаемой установки показали, что производительность установки по сравнению с установкой, описанной в ближайшем аналоге, повысилась. Это происходит за счет того, что процесс окисления органических загрязнений начинается и интенсивно протекает уже в уравнительном резервуаре, выполненном в виде биореактора-денитрификатора 3, что сокращает длительность протекания окислительных процессов в биореакторе-нитрификаторе 4. Следовательно, выполнение уравнительного резервуара в виде био-реактора-денитрификатора 3 способствует интенсификации процесса очистки сточных вод на стадии окисления органических загрязнений. Периодическая частая автоматическая промывка модуля 5 с половолоконными ультрафильтрационными мембранами обеспечена за счет использования дополнительного резервуара 8 фильтрата и реверсивного насоса 7, который обеспечивает обратный поток фильтрата. Благодаря таким конструктивным изменениям обеспечивается интенсификация процесса отделения активного ила от очищенной воды за счет улучшения условий фильтрации.
В среднем один цикл очистки сточных вод в предлагаемой установки занимает приблизительно 5 часов, это в среднем на 30% меньше, по сравнению с циклом очистки в установке, описанной в ближайшем аналоге. Таким образом, производительность установки значительно повышается, что положительно скажется на экономических затратах на очистку.