СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
METHOD OF BIOLOGICAL WASTEWATER PURIFICATION

Данное изобретение относится к способу осуществления биологической очистки городских или аналогичных сточных вод с помощью активного ила в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения, в котором сначала вводят сточные воды в резервуар для биологического удаления фосфора (именуемый далее Р-резервуаром), причем в Р-резервуаре можно осуществлять их смешивание, вводя их затем в резервуар активного ила, в котором можно осуществлять вентиляцию (и который именуется далее В-резервуаром), а потом - по меньшей мере, в один резервуар для седиментации и рециркуляции (именуемый далее SU-резервуаром), в котором в течение одних суток проводят некоторое количество рабочих циклов, включающих в себя фазу возврата активного ила, фазу рециркуляции, фазу предварительной седиментации и фазу слива (именуемые далее S-фазой, U-фазой, V-фазой и А-фазой, соответственно), при этом последовательно осуществляют: в S-фазе - возврат сгущенного активного ила в порядке его поступления из SU-резервуара в Р-резервуар; в U-фазе - смешивание активного ила снова с водой; в V-фазе - седиментацию активного ила, а в А-фазе - слив обработанной (очищенной) воды, причем циклы в SU-резервуарах сдвинуты по фазе друг относительно друга, поток проходит через SU-резервуар в А-фазе, а в других фазах предусматривают растущий уровень воды, и поэтому выпуск из системы для обработки сточных вод идет в соответствии с подачей в систему для обработки сточных вод (принцип «наполнения»), а Р-резервуар при этом гидравлически соединен с В-резервуаром, и при этом В-резервуар гидравлически соединен с упомянутым, по меньшей мере, с одним SU-резервуаром. Кроме того, данное изобретение относится к устройствам для осуществления этого способа.
Способ биологической очистки сточных вод с помощью активного ила, в котором сначала вводят сточные воды в резервуар активного ила, который можно вентилировать, а потом - в резервуар для седиментации, в котором активный ил и обработанную воду разделяют, а после процесса разделения подают активный ил обратно в резервуар активного ила и сливают отработанную воду, известен из европейского патента ЕР 0851844. В течение одних суток в резервуаре для седиментации проводят некоторое количество рабочих циклов, включающих в себя фазу перемешивания, U, фазу предварительной седиментации, V, и фазу слива, А, причем в фазе перемешивания активный ил снова смешивают с водой, в фазе предварительной седиментации активный ил седиментируют, а в фазе слива сливают обработанную воду. В соответствии со способом согласно этому документу, процесс очистки имеет место в биологической системе с двумя резервуарами, то есть резервуаром активного ила и резервуаром для седиментации, с непрерывным притоком и прерывистым оттоком. В течение того периода, когда оттока нет, уровень воды увеличивается в результате притока (принцип «наполнения»). Патентные притязания согласно этому способу заключаются в том, что седиментированный активный ил возвращают в резервуар активного ила «на операции наполнения в системе с двумя резервуарами» после фазы предварительной седиментации и перед фазой перемешивания. В фазе перемешивания, содержимое В-резервуара (резервуара активного ила) смешивают с содержимым SU-резервуара (резервуара для седиментации) до тех пор, пока не получится постоянная концентрация сухого вещества. Оба резервуара граничат друг с другом и непрерывно взаимосвязаны друг с другом в области основания. (Система является трехфазной, имея фазы U, V и А).
Из международной заявки РСТ/АТ00/00322 на патент известен аналогичный способ, в котором седиментированный сгущенный активный ил возвращают (S-фаза) из SU-резервуаров в В-резервуар после V-фаз но перед U-фазами. В S-фазе сгущенный ил транспортируют от основания SU-резервуара в верхнюю область В-резервуара, а содержимое В-резервуара, перемещаемое таким образом, возвращают через отверстия в центральной области резервуара. В U-фазе, содержимое SU-резервуара завихряют и гомогенизируют без формирования циркулирующего потока через В-резервуар. В А-фазе существует поток из В-резервуара в SU-резервуар, тоже - через отверстия в центральной области. Перемешивания в SU-резервуарах (U-фаза) достигают, вдувая воздух. В-резервуар непрерывно соединен гидравлически с двумя SU-резервуарами посредством одного или нескольких отверстий в центральной области резервуара. (Система является четырехфазной, имея фазы S, U, V и А, и работает по принципу «сквозного потока»).
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы улучшить и/или дополнить описанный во введении способ биологической очистки сточных вод таким образом, чтобы оказалось возможным его применение в установках для обработки сточных вод.
Эта задача решается посредством способа, имеющего признаки согласно п. 1 формулы изобретения, и посредством устройств для осуществления этого способа. Преимущественные варианты изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению способ биологической очистки сточных вод с помощью активного ила в системе обработки сточных вод, включает введение сточных вод в Р-резервуар для биологического удаления фосфора, затем в В-резервуар активного ила, в котором возможна вентиляция, затем в SU-резервуары для седиментации и рециркуляции, в котором в течение одних суток проводят заданное количество рабочих циклов, содержащих S-фазу возврата активного ила, U-фазу рециркуляции, V-фазу предварительной седиментации, А-фазу слива, при этом Р-резервуар гидравлически соединен с В-резервуаром, а В-резервуар гидравлически соединен с SU-резервуарами, при этом дополнительно удаляют декантирующие вещества притока, хранят вводимый первичный и избыточный ил и снижают нарастание уровня воды в системе обработки сточных вод путем использования дополнительного S-резервуара, причем S-резервуар гидравлически соединен с Р-резервуаром, в котором проводят непрерывное или прерывистое смешивание, посредством одного или нескольких отверстий, при этом сточные воды вводят в S-резервуар, затем - в Р-резервуар, затем - в В-резервуар, затем, по меньшей мере, в один SU-резервуар, при этом последовательно в S-фазу в Р-резервуар вводят сгущенный активный ил из, по меньшей мере, одного, SU-резервуара, в U-фазе проводят смешивание в объеме, по меньшей мере, одного SU-резервуара, в V-фазе осаждают активный ил, а в А-фазе сливают обработанную воду, причем циклы в SU-резервуарах сдвинуты по фазе друг относительно друга, поток проходит через, по меньшей мере, один SU-резервуар в А-фазе и обеспечивает растущий уровень воды в фазах S, U, V, и поэтому выпуск из системы обработки идет в соответствии с подачей в систему обработки.
Чтобы обеспечить экономию пространства и снижение затрат, S-резервуар применяют в системах для специальной обработки сточных вод, описываемых в п. 1 формулы данного изобретения. Дополнительные затраты на сооружение в связи с воплощением S-резервуара и затраты на транспортировку и обработку ила снаружи системы, предназначенной для обработки, являются умеренными по сравнению с затратами на грабельную, камеру для осаждения песка и смазки, а также с дополнительными затратами на больший В-резервуар. Удаление декантирующих веществ снижает нагрузку, обуславливаемую биологическим потреблением кислорода (ВПК), и аэробная обработка ила оказывается необязательной (в знаменателе последующих выражений ЭЧН - эквивалент численности населения): 40 г БПК/ЭЧН, а не 60 г БПК/ЭЧН, возраст ила 10 суток, а не 18 суток. В-резервуар будет приблизительно на 50% меньше, чем при отсутствии S-резервуара. S-резервуар таким же образом дает выравнивание концентраций сточных вод в В-резервуаре. Способ в соответствии с изобретением пригоден лишь в малых системах для обработки сточных вод, а не в больших системах для обработки сточных вод.
В частности, было бы рентабельно и энергетически экономично, если бы сгущенный активный ил (в S-фазе) возвращали с помощью эрлифтных насосов и если бы сжатый воздух аналогично использовали для смешивания содержимого в упомянутом, по меньшей мере, одном SU-резервуаре (в U-фазе). Для этого также достаточно сжатого воздуха, предусматриваемого для вентиляции В-резервуара.
Для слива обработанных сточных вод можно использовать разные устройства. В предпочтительном варианте, принимать избыточный ил будет Р-резервуар. Избыточный ил отводят из основания Р-резервуара перед началом смешивания в объеме Р-резервуара. Затем активный ил сгущают до наибольшей возможной степени.
Чтобы получить каскадный эффект, при осуществлении способа в соответствии с изобретением, можно предусмотреть более одного Р-резервуара, например, два или более Р-резервуаров. В предпочтительном варианте, объем Р-резервуара составляет приблизительно V/3, где V - объем SU-резервуаров.
В результате поддержания конкретного уровня воды в В-резервуаре (см. фиг. 1) и, по меньшей мере, в одном SU-резервуаре, достигается превосходная очистка при весьма низком энергопотреблении, а в результате использования сжатого воздуха для работы в S- и U-фазах (с одновременным вводом кислорода) и в результате экстенсивной (эндогенной) денитрификации достигается превосходная очистка с очень низким энергопотреблением и низкими затратами, достигаются низкие затраты.
Соответственно, изобретение относится к устройству для очистки сточных вод, содержащему резервуар для удаления фосфора (именуемый далее Р-резервуаром), в котором возможно смешивание и который гидравлически соединен с В-резервуаром, резервуар активного ила, в котором возможна вентиляция (именуемый далее В-резервуаром), по меньшей мере, один резервуар для седиментации и рециркуляции (именуемый далее SU-резервуаром), который непрерывно соединен гидравлически с В-резервуаром и в котором этом в течение одних суток проводят некоторое количество рабочих циклов, включающих в себя фазу возврата активного ила, фазу рециркуляции, фазу предварительной седиментации и фазу слива (именуемые далее S-фазой, U-фазой, V-фазой и А-фазой, соответственно), и при этом упомянутый, по меньшей мере, один SU-резервуар и Р-резервуар соединены посредством трубы, чтобы обеспечить течение активного ила из упомянутого, по меньшей мере, одного резервуара в Р-резервуар. Чтобы получить каскадный эффект, устройства для очистки сточных вод предпочтительно содержат более одного Р-резервуара, например, два или более Р-резервуаров. В предпочтительном варианте, объем Р-резервуара составляет приблизительно V/3, где V - объем SU-резервуара. В Р-резервуаре предусмотрены средства для непрерывного или прерывистого смешивания сточных вод со сгущенным активным илом, который течет из упомянутого, по меньшей мере, одного Р-резервуара. Устройства для очистки сточных вод согласно изобретению отличаются тем, что S-резервуар гидравлически соединен с Р-резервуаром.
Подытоживая сказанное выше: настоящее изобретение в главном своем аспекте относится к способу биологической очистки сточных вод с помощью активного ила в системе обработки сточных вод, включающему:
подачу сточных вод в S-резервуар для удаления осаждающихся твердых частиц из сточных вод, накопления первичного и дополнительного ила и понижения уровня вод в системе очистки сточных вод, затем
подачу сточных вод в Р-резервуар для биологического удаления фосфора, в котором объем Р-резервуара непрерывно или периодически перемешивается, затем
подачу сточных вод в В-резервуар активного ила, выполненный с возможностью вентиляции, затем
подачу сточных вод в, по меньшей мере, один SU-резервуар для седиментации и рециркуляции, в котором в течение одних суток проводят заданное количество рабочих циклов, содержащих S-фазу возврата активного ила, U-фазу рециркуляции, V-фазу предварительной седиментации, А-фазу слива, при этом Р-резервуар гидравлически соединен с В-резервуаром, а В-резервуар гидравлически соединен с, по меньшей мере, одним SU-резервуаром, и в котором S-резервуар гидравлически соединен с Р-резервуаром посредством, по меньшей мере, одного отверстия,
при этом последовательно в S-фазу в Р-резервуар вводят сгущенный активный ил из, по меньшей мере, одного, SU-резервуара, в U-фазе проводят смешивание в объеме, по меньшей мере, одного SU-резервуара, в V-фазе осаждают активный ил, а в А-фазе сливают обработанную воду, причем циклы в SU-резервуарах сдвинуты по фазе друг относительно друга, поток проходит через, по меньшей мере, один SU-резервуар в А-фазе и обеспечивает растущий уровень воды в фазах S, U, V, и поэтому выпуск из системы обработки идет в соответствии с подачей в систему обработки.
Вышеуказанный способ может быть воплощен на практике в разных вариантах осуществления с получением дополнительных преимуществ, например, как описано ниже.
В одном из вариантов осуществления вышеописанного способа выкачивают активный ил из упомянутого, по меньшей мере, одного SU-резервуара в Р-резервуар посредством трубы, соединяющей упомянутый, по меньшей мере, один SU-резервуар с Р-резервуаром.
В еще одном из вариантов осуществления вышеописанного способа объем Р-резервуара составляет V/3, где V - объем SU-резервуара.
В другом варианте осуществления вышеописанного способа размер резервуаров зависит от количества и качества сточных вод и от удаления хранимого ила.
В одном из вариантов осуществления вышеописанного способа избыточный ил выводят из Р-резервуара посредством эрлифта в положении, находящемся на уровне трети высоты сточных вод относительно днища Р-резервуара.
В еще одном из вариантов осуществления вышеописанного способа сгущенный активный ил выкачивают из упомянутого, по меньшей мере, одного SU-резервуара в Р-резервуар посредством эрлифта.
В другом варианте осуществления вышеописанного способа S-, Р-, В- и SU-резервуары образуют гидравлически соединенные одиночные резервуары.
В одном из вариантов осуществления вышеописанного способа смешивание содержимого Р-резервуара и упомянутого, по меньшей мере, одного SU-резервуара проводят с помощью пузырьков воздуха.
В еще одном из вариантов осуществления вышеописанного способа ил, хранимый в S-резервуаре, выводят оттуда и транспортируют посредством автоцистерны вакуумного действия.
В другом варианте осуществления вышеописанного способа при эксплуатации системы для обработки сточных вод используют магнитные вентиляционные клапаны, управляемые компьютером.
В одном из вариантов осуществления вышеописанного способа в А-фазе выход для обработанных сточных вод системы для обработки сточных вод закрывают, чтобы ил не мог покинуть систему.
Дополнительные подробности данного изобретения будут вытекать из нижеследующих чертежей, которые иллюстрируют возможные неограничительные варианты осуществления согласно изобретению. На чертежах показаны рабочий цикл (фиг. 1) и система для обработки сточных вод (фиг. 2-3):
на фиг. 1 показан рабочий цикл для SU-резервуара и связанный с ним уровень воды в SU-резервуаре; Но - это уровень воды в SU-резервуаре в начале перетекания; на фиг. 1 также показана возможная эксплуатация Р-резервуара;
на фиг. 2 показано схематическое изображение (план на нулевой отметке) системы для обработки сточных вод;
на фиг. 3 показан вертикальный разрез системы для обработки сточных вод согласно фиг. 2.
На фиг. 1 показан рабочий цикл для SU-резервуара и связанный с ним уровень воды в SU-резервуаре, причем время представлено текущим в горизонтальном направлении слева направо. Ход и функционирование отдельных фаз, т.е. S-фазы, U-фазы, V-фазы и А-фазы, уже рассмотрены выше подробно. На фиг. 1 также показана возможная эксплуатация Р-резервуара, предусматривающая три этапа: смешивание 11 в заданном объеме, седиментацию 12 декантирующих веществ и отвод 13 избыточного ила.
На фиг. 2 показано схематическое изображение системы для обработки сточных вод, на котором следующие признаки обозначены следующими позициями:
1 - поток из S-резервуара в Р-резервуар
2 - поток избыточного ила из Р-резервуара в S-резервуар
3 - поток сгущенного активного ила из SU-резервуара в Р-резервуар
4 - поток из объема Р-резервуара в В-резервуар
5 - поток из объема В-резервуара в SU-резервуар
6 - выход с переливом и затвор со сжатым воздухом
7 - эрлифт для избыточного ила
8 - эрлифт для сгущенного активного ила.
вx
вых
На фиг. 3 показан вертикальный разрез системы для обработки сточных вод согласно фиг. 2 (сделанный по линии, которая на фиг. 2 проходит между обозначениями А-А). Символ Q обозначает поток сточных вод, поступающий в S-резервуар, при этом символ Q обозначает поток обработанной воды, вытекающий из системы для обработки воды. Сгущенный активированный и аэрированный ил из SU-резервуара течет в Р-резервуар (поток 3) через эрлифт 8. Чтобы эффективно смешать сточные воды в Р-резервуаре со сгущенным активным илом 9, в объеме Р-резервуара проводят непрерывное или прерывистое смешивание. Смесь сточных вод и ила затем транспортируется в В-резервуар и далее в SU-резервуар через одно или несколько отверстий, соединяющих Р-резервуар с В-резервуаром (поток 4), а В-резервуар - с SU-резервуарами (поток 5), соответственно. Цифра 8 обозначает блок управления эрлифтом для работы в S-фазе. Объем Р-резервуара составляет приблизительно V/3, где V - объем SU-резервуара. В SU-резервуаре осуществляют смешивание в U-фазе с помощью крупных пузырьков 10 воздуха.