БИОРЕАКТОР ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Биореактор для доочистки сточных вод от органических и неорганических компонентов предназначен для доведения качества очищенных сточных вод до установленных нормативов (рекреационных, культурно-бытовых, или рыбохозяйственных) и может быть использован для доочистки хозяйственно - бытовых сточных вод или близких к ним по составу производственных сточных вод после аэробной биологической очистки.
Известен блок доочистки сточных вод в виде биореактора с волокнистой насадкой для фиксирования биомассы, входящий в установку для биохимической очистки сточных вод по патенту РФ №2183592 от 24.05.1999 г. (7 С 03 F 3/02), которая содержит ряд емкостных сооружений по аэробной биологической очистке сточных вод (резервуар, разделенный перегородками на секции и отсеки многоступенчатых биореакторов, состоящих из нитрификатора, денитрификатора, имеющих на первой ступени секции аэротенк с двумя коридорами с негерметичными перегородками, системы коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод, рециркуляции иловых смесей эрлифтами, подвода воздуха от воздуходувок, аэраторы, эжекторы, шиберы и узел стабилизации твердой фазы, устройство для приготовления и внесения в очищаемую воду реагентов).
Недостатком данного блока доочистки указанной установки является низкая эффективность изъятия коллоидных органических и неорганических загрязнений вследствие большой пористости волокнистой загрузки.
Наиболее близким по технической сущности является комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений, включающая резервуар, разделенный перегородками на секции и отсеки многоступенчатых биореакторов, состоящих из нитрификатора, денитрификатора и блока доочистки, имеющих на первой ступени секции аэротенк с двумя коридорами с негерметичными перегородками, системы коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод, подвода и отвода промывных вод, рециркуляции иловых смесей эрлифтами, емкость очищенных сточных вод, подвода воздуха от воздуходувок, аэраторы, отвода газов, эжекторы, шиберы, волокнистую насадку для фиксирования биомассы, устройство для приготовления и внесения в очищаемую воду реагентов, отстойники для выделения твердой фазы и узел стабилизации твердой фазы, усреднитель со встроенным первичным отстойником, негерметичные перегородки в коридорах биореактора первой ступени, проницаемые
для сточной жидкости и иловой смеси, выполненные преимущественно из сетчатых носителей, закрепленные на неподвижной штанге, подвижные в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а над усреднителем, биореакторами и стабилизатором выполнены газосборные зонты, связанные через эжекторы с воздухопроводами и аэраторами, а также биореактор доочистки с трехслойной загрузкой, причем последняя по ходу движения жидкости загрузка содержит ионы серебра, и трубопроводы ввода реагентов соединены с трубопроводом подачи исходных сточных вод на механическую очистку и трубопроводом подачи вод на биореактор доочистки, который является элементом комплексной установки для очистки вод от загрязнений. (См. Патент РФ на полезную модель №47002 от 10 08.2005 г. по заявке №2005105622 от 28.02.2005 г.)
Биореактор доочистки сточных вод принятой за прототип установки имеет ряд недостатков, основными из которых являются:
- увеличенные расходы на доочистку сточных вод в тех случаях, когда не требуется глубокой степени выделения каких - то ингредиентов, например, органических (по БПК), нитратов, фосфатов или обеззараживания;
- ингибирование биоокисления продуктами химического удаления фосфатов при рециркуляции очищенных вод или иловых смесей.
Задача полезной модели состоит в обеспечении фиксированного качества очищенных сточных вод при одновременном снижении себестоимости процесса.
Биореактор для доочистки сточных вод имеет корпус 1 с выделенными функциональными зонами сорбции и биоокисления 2, физико-химической очистки и обеззараживания 3, систему коммуникаций для подвода 4, распределения 5, дренажной системы сбора обработанной воды 6 после зоны сорбции и биоокисления, дренажной системы сбора обработанной воды 7 после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод, отвода доочищенных сточных вод 8, рециркуляции сточных вод после зоны сорбции и биоокисления эрлифтами 9, рециркуляции сточных вод после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 10, подачи рециркулируемой сточной воды после зоны сорбции и биоокисления 11, подачи рециркулируемой сточной воды после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 12, подвода вод на промывку 13 и отвода промывных вод 14, подвода воздуха 15, трубопроводы для введения в очищаемую воду реагентов 16, загрузку в виде волокнистой насадки 17 и зернистых материалов 18, эрлифтную нишу 19 для рециркуляции сточных вод после зоны сорбции и биоокисления, эрлифтную нишу 20 для рециркуляции сточных вод после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод, трубопроводов,
соединяющих между собой эрлифтные ниши после зоны сорбции и биоокисления 21 и после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 22.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где представлены план (фиг.1, разрез по 1-1), фиг.2 (разрез 2-2) и вид справа (фиг.3).
Биореактор для доочистки сточных вод от загрязнений работает следующим образом.
Сточная вода после биологической очистки, содержащая остаточные загрязнения в виде суспендированных частиц активного ила или отработанной биопленки, а также другие загрязнения в коллоидной и растворенной форме, по трубопроводу подвода сточных вод 4 поступает на доочистку в биореактор через систему распределения 5 и направляется в зону сорбции и биоокисления 2, имеющую волокнистую насадку 17, на которой вследствие электростатического и химического взаимодействий происходит сорбция загрязнений, находящихся преимущественно во взвешенном состоянии, и последующее их биологическое и ферментативное окисление биоценозом, закрепленным на насадке. Для обеспечения процесса биологической доочистки под волокнистую насадку 17 подается сжатый воздух 15. В том случае, если доочищенная сточная вода по качеству удовлетворяет установленным нормам, она собирается дренажной системой сбора обработанной воды 6 от зоны сорбции и биоокисления и по трубопроводу отвода 8 сточных вод поступает на сброс в приемники сточных вод.
Если требуется более высокое качество доочищенных сточных вод по органическим веществам и азоту аммонийному, то сточная вода из дренажной системы сбора обработанной воды 6 от зоны сорбции и биоокисления поступает в эрлифтную нишу 19, из которой ведется рециркуляция эрлифтами 9, подающими ее по трубопроводу подачи рециркулируемой сточной воды после зоны сорбции и биоокисления 2 через систему распределения 5 на доочистку.
Если требуется более высокое качество доочищенных сточных вод по взвешенным веществам, нитратам и нитритам, фосфатам, то обрабатываемая вода последовательно проходит зону сорбции и биоокисления 2 с волокнистой насадкой 17, зону физико-химической очистки и обеззараживания 3 с зернистыми материалами 18. При этом для улучшения эффективности очистки вод от указанных ингредиентов по трубопроводу 16 через дренажную систему сбора обработанной воды 6 от зоны сорбции и биоокисления вводится реагент (реагенты). Очищенная вода собирается дренажной системой сбора обработанной воды 7 после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод и по трубопроводу отвода 8 сточных вод отводится на сброс.
Если качество дочищенной воды при этом не соответствует нормативным показателям, то осуществляется ее рецикл: сточная вода по дренажной системы сбора обработанной воды 7 после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 3 поступает эрлифтную нишу 20, откуда эрлифтом 10 поднимается на высоту, превышающую потери напора в загрузке с зернистыми материалами 18, и далее по трубопроводу подачи рециркулируемой сточной воды после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 12 поступает на следующий цикл доочистки в загрузке с зернистыми материалами 18. Рецикл осуществляется до тех пор, пока не будут достигнуты нормативные показатели в дочищенной воде.
Если качество очищенной воды после зоны сорбции и биоокисления 2 с волокнистой насадкой 17 не соответствует нормативному, а после зоны физико-химической очистки и обеззараживания вод 3 выше установленных нормативов, то с целью снижения затрат на процесс биореактор доочистки сточных вод от загрязнений работает следующим образом: часть сточной воды из дренажной системы сбора обработанной воды 6 от зоны сорбции и биоокисления поступает в эрлифтную нишу 19, туда же поступает весь расход сточных вод, прошедший обработку в зоне физико-химической очистки и обеззараживания 3 с зернистыми материалами 18. Отвод дочищенных сточных вод на сброс ведется по трубопроводу 8.
Регенерация биореактора доочистки ведется водовоздушной промывкой в два этапа. На первом этапе по трубопроводу 15 подается сжатый воздух и ведется аэрация для отрыва дисперсных загрязнений от волокнистой насадки 17 и зернистых материалов 18. На втором этапе по трубопроводу 13 через дренажную систему 7 подается вода на промывку, которая собирается распределительной системой 5 и отводится по трубопроводу промывных вод 14.
Дочищенная в биореакторе доочистки сточная вода соответствует установленным нормативам качества (табл.).
Режим доочистки в биореакторе
Нормированные показатели доочистки сточных вод, мг/л
Удельные параметры процесса
взвешенные вещ-ва
БПК<sub>5</sub>
N-NH<sub>4</sub>
РO<sub>4</sub> <sup>-3</sup>
расход
себестоимость
СБО без циркуляции
8
8
5
3
1.5
0.75
СБО с циркуляцией
6
6
1.0
2.7
1.2
0.85
СБО+ФХО без циркуляции
3
3
0.4
0.5
1
1
СБО+ФХО с общей циркуляцией
2
2
0.3
0.2
0.8
1.2
СБО+ФХО с внутризонной циркуляцией
4
4
0.7
1.3
1.2
1.1
Примечания: СБО - доочистка сточных вод производится в зоне сорбции и биоокисления; ФХО - доочистка сточных вод производится в зоне физико-химической очистки и обеззараживания.
Режим доочистки сточных вод в биореакторе «СБО+ФХО без циркуляции» является режимом по прототипу. Устройство эрлифтных ниш, обеспечивающих отвод и/или циркуляцию сточных вод от каждой или от двух функциональных зон с системами сбора и отвода обработанной позволяет гибко варьировать качеством дочищенных сточных вод, что в итоге приводит к повышению производительности биореактора и/или снижению себестоимости процесса доочистки по сравнению с прототипом.