УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к охране окружающей среды и может быть использована в коммунальном хозяйстве и других отраслях промышленности при новом строительстве и реконструкции действующих очистных сооружений.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, раскрытое в свидетельстве на полезную модель RU №404 U, МПК7 C 02 F 3/02, 16.05.1995, которое принято за прототип предлагаемого устройства, содержащее резервуар с водоподающим и водоотводящим лотками, разделенный перегородками на два и более продольных коридора, снабженных системой аэрации и являющихся ступенями очистки. Резервуар разделен поперечной перегородкой с образованием поперечного коридора, служащего регенератором-уплотнителем рециркуляционного активного ила. Все коридоры разделены наклонными, не доходящими до дна перегородками, снабженными окнами со струенаправляющими козырьками и образующими в коридорах зоны аэрации и илоотделения. Под перегородками установлен барботер, зоны аэрации ступеней очистки снабжены фиксированными и плавающими насадками для прикрепления микрофлоры, а зоны илоотделения - тонкослойными модулями. Продольные вертикальные перегородки снабжены окнами пропуска частично очищенных и осветленных сточных вод на последующую ступень очистки, поперечная перегородка оснащена окнами выпуска иловой воды, расположенными выше уровня воды в ступенях очистки, зона илоотделения регенератора-уплотнителя снабжена лотком сбора иловой воды и эрлифтом перекачки уплотненного ила в водоподающий лоток, а зоны аэрации ступеней очистки снабжены эрлифтом для перекачки иловой смеси в регенератор-уплотнитель.
Недостатками этого устройства являются: отсутствие возможности поддержания активного ила и свободно плавающих самогенерирующих
насадок во взвешенном состоянии и активного массообмена, а также подверженность фильтров к засорению во время случайного прекращения подачи воздуха в систему аэрации.
Задачей полезной модели является повышение степени очистки сточных вод от взвешенных веществ, а также от органических соединений, аммонийных соединений и фосфора. Решение этой задачи обеспечивает получение технического результата, заключающегося в исключении условий для повышения концентрации продуктов метаболизма, а также достижении концентрации активного ила в аэрируемой жидкости более 12 г/л и увеличении его возраста более 18 суток.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в устройстве биологической очистки сточных вод, содержащем резервуар с водоподающим и водоотводящим лотками, загруженный свободно плавающими насадками, разделенный перегородками с образованием аэробной зоны с системой аэрации, средство для гидравлической защиты фильтросов от засорения, илоотделитель, снабженный не доходящей до дна резервуара перегородкой с окнами и струенаправляющими козырьками, в отличие от прототипа сформирована анаэробная зона, образованная перегородками, расположенными с получением коридоров, образующих замкнутый канал, устройство снабжено средством для механического или пневматического воздействия на проходящий поток очищаемых сточных вод со смесью взвешенного активного ила и свободно плавающих насадок для обеспечения их циркуляции по замкнутому каналу (лабиринту), при этом в конце коридоров лабиринта желательно устанавливать направляющие перегородки, имеющие дугообразную форму. Аэробная зона занимает от 1/2 до 3/4 объема резервуара, предпочтительно, от 2/3 до 3/4 объема. Система аэрации установлена под перегородкой илоотделителя. Устройство снабжено средством для гидравлической защиты фильтров от засорения, выполненным в виде стояка, уровень воды в котором находится выше уровня воды в резервуаре. Средства для механического или
пневматического воздействия на проходящий поток установлены в анаэробной зоне.
На фиг.1 изображено устройство для глубокой биологической очистки сточных вод, вид в плане. На фиг.2 - разрез по 1-1 на фиг.1. На фиг.3 - предлагаемое устройство, вид сверху. На фиг.4 (а-г) - различные варианты выполнения устройства.
Устройство для глубокой биологической очистки сточных вод включает резервуар 1 с водоподающим лотком 2 и водоотводящим лотком 3. Резервуар 1 загружен свободноплавающими самогенерирующими насадками 4 для прикрепления микроорганизмов активного ила имеет анаэробную зону 5 и аэробную зону 6. В анаэробной зоне 5 резервуар разделен продольными перегородками 7 на коридоры 8 различной ширины с возможностью циркуляции жидкости по замкнутому каналу (лабиринту). Анаэробная зона 5 снабжена пневматическими или механическими пульсаторами 9. Крайние продольные перегородки 7 соединены поперечной перегородкой 10, образующей П-образный коридор, в котором размещается не менее двух коридоров 8. В просветах между перегородками установлены потоконаправляющие дуговые перегородки 11. Илоотделитель 15 образован наклонной, не доходящей до дна перегородкой 16 снабженной окнами 17 со струенаправляющими козырьками. Аэробная зона 6 находится в коридоре, примыкающем к илоотделителю 15 и снабжена системой аэрацией 12, установленной под перегородкой илоотделителя, средством 13 в виде стояка, уровень воды в котором находится выше уровня воды в резервуаре, для гидравлической защиты фильтросов 14 от засорения.
Данное устройство может служить унифицированным элементом для реконструкции действующих аэротенков для осуществления предлагаемого способа.
На фиг.4 (а-г) схематично показаны варианты выполнения устройства с различным числом коридоров, образующих замкнутый лабиринт.
Устройство работает следующим образом.
Исходные сточные воды по водоподающему лотку 2 подают в резервуар 1 и смешивают с иловой смесью, в которой концентрация активного ила по сухому веществу составляет не менее 2,5 г/л, и свободно плавающими самогенерирующими насадками 4 для прикрепления к их поверхности микроорганизмов активного ила и приводят смесь в циркуляционное движение по замкнутому лабиринту со скоростью не менее 0.15 м/с под воздействием пневматического или механического пульсатора 9, установленного в анаэробной зоне 5. В аэробной зоне 6, которая занимает от 1/2 до 3/4 объема резервуара, разделяют иловую смесь на два потока, один из которых возвращают на смешение с исходными сточными водами в анаэробную зону 5, а другой направляют в илоотделитель 15, где производят предварительное осветление с получением уплотненного активного ила со свободноплавающими насадками и смеси избыточного ила и биологически очищенных сточных вод, которые после окончательного осветления выводят через водоотводящий лоток 3. Уплотненный активный ил со свободноплавающими самогенерирующими насадками 4 через окна 17 со струенаправляющими козырьками под воздействием восходящего водовоздушного потока на границе, не доходящей до дна перегородки 16, возвращают в аэробную зону 6 и смешивают с циркуляционным потоком для продолжения движения.
Установленные в начале и в конце коридоров 8 направляющие перегородки, которые имеют дугообразную форму, снижают потери напора потока и обеспечивают его плавный поворот.
При прекращении подачи воздуха в систему аэрации 12 ее изнутри заполняет чистая вода, находящаяся в стояке устройства для гидравлической защиты 13, тем самым, предотвращая проникновение иловой смеси через фильтросы 14.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления полезной модели под аэробную зону выделено от 2/3 до 3/4 объема резервуара.
Концентрация растворенного кислорода в анаэробной зоне составляет не выше 0,4 мг/л, а аэробной зоне изменяется от 0,5 мг/л на границе с аэробной зоной до 4,2 мг/л в середине и до 5 мг/л в конце.
Свободно плавающие насадки являются самогенерирующими и представляют собой частицы из полимера, предохраняющие биопленку от истирания.
Преимущество предлагаемой полезной модели состоит в том, что оно позволяет в одной технологической емкости многократно осуществлять смену окружающей среды прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов с периодом пребывания в этих средах любое технологически необходимое время (от нескольких минут до нескольких часов) в зависимости от качества и количества загрязнений. Поочередное пребывание очищаемых вод в аэробной и анаэробной зонах, использование свободноплавающих насадок для прикрепления к их поверхности микроорганизмов активного ила позволяет исключить условия для повышения концентрации продуктов метаболизма, кроме того, разделение и возврат взвешенного активного ила и свободноплавающих насадок обеспечивает получение концентрации активного ила в аэрируемой жидкости более 12 г/л и увеличение его возраста более 18 суток.
Благодаря предложенной полезной модели в резервуаре формируются зоны, в которых преобладает разнородная по содержанию растворенного кислорода среда.
При этом в аэробной стадии в основном происходит нитрификация с использованием растворенного кислорода и химически связанного в форме нитрата, образующегося после нитрификации аммониевых соединений.
В анаэробной стадии, обедненной кислородом среде, сформированной вдали от зоны аэрации преимущественно происходит денитрификация с использованием химически связанного кислорода и биологическое удаление фосфора.
Предлагаемая полезная модель позволяет данный процесс осуществлять в одной технологической емкости совместно с процессами удаления органических загрязнений. При этом также отпадает необходимость возврата в цикл биологически очищенной сточной воды, количество которой в большинстве случаев многократно превышает количество сточных вод, обрабатываемых в классической схеме.
По сравнению с известными предлагаемая полезная модель отличается стабильностью протекания процессов с особой простотой и меньшими затратами.
Среда с требующимися для протекания отдельных процессов разнородными условиями создается, согласно полезной модели, одновременно в одной технологической емкости путем циркуляции содержимого со скоростью не менее 0,15 м/с в анаэробной стадии.
Пример. Исходную сточную воду с составом загрязнений:
5
4
4
2
3
химическое потребление кислорода (ХПК) 570 мг/л, биологическое потребление кислорода (БПК) - 200 мг/л, NH - 31 мг/л, PО - 15,3 мг/л, NО - 0,02 мг/л, МО - 1,53 мг/л подвергают обработке в условиях известного и предложенного способа при времени аэрации 7 часов.
В таблице приведены сравнительные результаты известного и предлагаемого устройств.
Таблица
Показатель
Известное устройство
Предложенное устройство
ХПК, мг/л
45
31
БПК<sub>3</sub>, мг/л
6
3
NH<sub>4</sub>, МГ/Л
3
5.3
NO<sub>2</sub>, мг/л
0.014
0.017
NO<sub>3</sub>, мг/л
5.1
4.3
Расход электроэнергии на
единицу снятых органических загрязнений, квт-ч
3.5
1.2
Как видно из таблицы, показатель расхода электроэнергии на единицу снятых органических загрязнений в предлагаемом устройстве более чем в 2 раза ниже того же показателя известного устройства.