Параметры очистки сточных вод / Технология. Цикл очистки сточных вод
Параметры очистки сточных вод / Технология
| Если Вас интересует очистное сооружение для загородного дома(производительностью от 1м³ в сутки), просим перейти на другой сайт компанииwww.sbm-group.ru |
Одной из традиционных технологий по очистке хозяйственных и бытовых стоков или промышленных стоков, которые прошли предварительную подготовку, считается биологическая очистка. Установки ЮНИЛОС® «МЕГА» используют биологическую очистку с рядом усовершенствований:
- Производится механическая очистка
- Выполнена доочистка на фильтрах
- Производится доочистка в биореакторе
- Обеззараживание ультрафиолетом
- Удаление фосфатов реагентным способом
| № п/п. | Показатель | На входе | На выходе | ПДК рыбхоз высшей категории | |||
| Технология | |||||||
| Исходные стоки | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 3.01 | |||
| мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | мг/л | ||
| 1 | Взвешенные вещества | 100-260 | 10,0 – 15,0 | 5,0 – 6,0 | 2,0 – 3,0 | 2,0 – 3,0 | Не более + 0,25 мг/л к фону водоёма |
| 2 | БПКполн | 100-240 | 10,0-15,0 | 6,0-8,0 | 2,0-3,0 | 2,0-3,0 | Не более 3,0 |
| 3 | Аммоний-ион (Nh5+) | 18-40 | 1,5-2,0 | 0,5-1,0 | 0,4-0,5 | 0,4-0,5 | 0,5 |
| 4 | Нитрит-анион (NO2-) | - | 0,2-0,3 | 0,12-0,18 | 0,06-0,08 | 0,06-0,08 | 0,08 |
| 5 | Нитрат-анион (NO3-) | - | 50,0-80,0 | 47,0-60,0 | 37,0-40,0 | 37,0-40,0 | 40 |
| 6 | Фосфор фосфатов (РO43--Р) | 6,0-12,5 | 4,0-9,0 | 3,0-6,0 | 1,0-3,0 | 0,2 | 0,2 |
| 7 | СПАВ | 0-12,5 | 1,0-2,0 | 0,5-1,0 | 0,4-0,5 | 0,5 | |
| 8 | Водородный показатель (рН) | 6,5-9,0 | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 |
| 9 | Железо двухвалентное | 0 – 1,0 | 0,5-0,7 | 0,2-0,5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| 10 | Жиры | 0-20,0 | - | - | - | - | - |
| 11 | Температура | 12-25°С | 12-25°С | 12-25°С | 12-25°С | 12-25°С | - |
| 12 | Грунтовые воды, токсичные и ядовитые вещества | Отсутствие в стоках | - | - | - | - | - |
После УФ-обеззараживания :
| № п/п | Показатель | Значения |
| 1 | Общие колиформные бактерииполн | Не более 500 КОЕ/100 мл |
| 2 | Термотолерантные колиформные бактерии | Не более 100 КОЕ/100 мл |
| 3 | Колифаги | Не более 10 БОЕ/100 мл |
Степень биологической очистки зависит от технического задания (пожеланий) заказчика, и может комплектоваться различными компонентами для достижения необходимой степени фильтрации. В настоящее время различают 4 основных технологии с разными вариантами компоновки, что позволяет получить 4 варианта различных степеней очистки.
Технология 1.0 - Биологическая очистка полного цикла с доочисткой
Предусматривает очистку стоков до уровня нормы, которая позволяет сбросить стоки в фильтрующие сооружения подземного типа. Данная технология проводится с выполнением следующих этапов:
- Очистка от песка и мусора механическим способом
- Усреднение сточных вод
- Биологическая очистка в две ступени: первая происходит с использованием активного ила (нитриденитрификация), вторая ступень – это доочистка с плавающей загрузкой. Особенностью данного этапа является разделение активного ила после каждой ступени очистки.
Технология 2.0 - Биологическая очистка полного цикла с одной ступенью фильтрации
Данная технология очистки может быть использована для получения результатов, которые будут отвечать нормам стоков для их повторного использования в системе водоснабжения оборотного типа. В отличие от 1-й технологии, здесь при выполнении полного цикла биологической очистки с фильтрацией в одну ступень, происходит дополнительная очистка стоков через фильтр с пенополистирольным наполнителем.
Технология 3.0 - Биологическая очистка полного цикла с двумя ступенями фильтрации
Данная технология предусматривает доведение очищенных стоков до санитарных норм стоков пригодных для сброса в водоемы 2-й категории рыбохозяйственного назначения.
Данная технология повторяет 2-ю технологию биологической очистки полного цикла с одной ступенью фильтрации, но дополнена этапом ультрафиолетового обеззараживания и прохождением через сорбционный фильтр.
Технология 3.1 - Биологическая очистка полного цикла с двумя ступенями фильтрации, удалением фосфатов реагентным путем и ультрафиолетовым обеззараживанием
При прохождении данной очистки, отфильтрованные сточные воды пригодны для их сброса в рыбохозяйственные водоемы первой и высшей категории, водоснабжения пищевых предприятий, сброса в водоемы, предназначенные для забора воды на хозяйственные и питьевые нужды. Эта технология полностью повторяет предыдущую, с одним усовершенствованием – удаление фосфатов с помощью реагентов.
www.sbm-mega.ru
Гудков Биологическая очистка городских сточных вод
мешиванием подаваемым воздухом или механическими способом.
Повышение температуры сточной воды увеличивает скорость протекания очистки в 2 3 раза, но только в пределах 20 30° С. При этом необходимо проводить более интенсивную аэрацию, так как растворимость кислорода с увеличением температуры падает.
При более низких температурах замедляется процесс адаптации бактерий к новым видам загрязнений, ухудшаются процессы нитрификации, флокуляции и осаждения активного ила.
Соли тяжелых металлов сорбируются активным илом, при этом снижается биохимическая активность ила и происходит его вспуханиеиз-заинтенсивного развития нитчатых форм бактерий. По степени токсичности тяжелые металлы
можно расположить в следующем порядке: Sb >Ag >Cu >Hg >Co >Ni >Pb >
Cr3+ > V> Cd> Zn> Fe.
Абсорбция и потребление кислорода. В процессе аэрации вода насыщается пузырьками воздуха, затем кислород из пузырьков абсорбируется водой и переносится к микроорганизмам.
Перенос кислорода из газовой фазы к клеткам происходит в два этапа. На первом этапе происходит перенос кислорода из воздушных пузырьков в основную массу жидкости, на втором – перенос абсорбированного кислорода из основной массы жидкости к клеткам под действием турбулентных пульсаций. Скорость всего процесса лимитируется диффузионным сопротивлением воды при абсорбции кислорода. Наиболее надежный способ увеличения количества абсорбированного кислорода – повышение объемного коэффициента массоотдачи. Это достигается дроблением газовых пузырьков и увеличением газосодержания потока сточной воды.
Скорость потребления кислорода микроорганизмами не превышает скорость его абсорбции. Скорость потребления кислорода увеличивается с увеличением содержания его в воде, однако, только до определенного предела. Концентрация кислорода в воде, при которой скорость потребления его становится постоянной и не зависит от дальнейшего повышения концентрации, называется критической. Критическая концентрация меньше равновесной и зависит от природы микроорганизмов и температуры.
Биогенные элементы и микроэлементыявляются необходимыми для ус-
пешного протекания биохимических реакций в сточной воде. К ним относятся N,
S,P,K,Mg,Ca,Na,Cl,Fe,Mn,Mo,Ni,Co,Zn,Cu и др.
Среди них основными являются N,P иK. Недостаток азота тормозит окисление органических загрязнителей и приводит к образованию труднооседающего ила. Недостаток фосфора приводит к развитию нитчатых бактерий, и, в результате, к вспуханию активного ила.
Содержание биогенных элементов зависит от состава сточных вод и должно устанавливаться экспериментально. Ориентировочное соотношение БПКполн :N :P при продолжительности очистки до 3 суток составляет 100 : 5 : 1. При продолжительности очистки 20 суток это соотношение следует поддерживать на уровне
studfiles.net
Механическая очистка сточных вод
Механическая очистка сточных вод
Как повседневная наша жизнь в быту, так и практически все без исключения производственные процессы, сопровождаются образованием значительных объёмов так называемых сточных вод. То есть, разного рода загрязненных в результате их использования жидкостей, которые необходимо удалить через канализационные сети того или иного населенного пункта либо промышленного объекта.
Согласно общепринятым сегодня классификациям, загрязненные сточные воды принято подразделять на три основные группы: а) ливневые; б) хозяйственно-фекальные; в) производственные. С другой стороны, и способы, применяемые для очистки сточных вод, тоже подразделяются на три группы: а) механические; б) физико-химические; в) биологические.
При этом обычно в полном технологическом цикле очистки и – при необходимости - обеззараживания сточных вод в той или иной степени бывают задействованы все методы очистки, тем самым формируя единый комплекс водоочистки.
При этом механической очистке, как правило, отводится роль подготовительного этапа для последующей физико-химической и биологической очистки. Соответственно, механическая очистка в состоянии обеспечить лишь удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на уровне не более 60-65%. В то же время на некоторых производствах эффективность механической очистки сточных вод может достигать 90-95%.
С экономической точки зрения, именно механическую очистку сточных вод считают наиболее эффективной, поскольку это и впрямь самый дешевый метод очистки, а потому при использовании механических методов основной целью всегда является достижение как можно более глубокой степени очистки сточных вод с их помощью.
Сам по себе технологический процесс механической очистки сводится к возможно более полному выделению из отработанной в производственном цикле воды имеющихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей. Делается это в ходе последовательно проводимых стадий процеживания, отстаивания и фильтрования. При этом на первом этапе происходит простое процеживание загрязненной воды через различные решетки и сита. Этот метод достаточно эффективен для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ. Далее происходит отстаивание поступающих на переработку сточных вод с целью выделения взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды. Цикл отстаивания занимает довольно длительное время, при этом в ходе его происходит дальнейшее разделение взвешенных в отработанных водах веществ: тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.
Для задержание наиболее мелких взвешенных частиц в рамках метода механической очистки применяется фильтрование, которое можно считать заключительным этапом всего технологического цикла механической очистки. В процессе фильтрации сточная вода проходит через тот или иной фильтрующий материал: обычно для использования в качестве фильтров применяют специальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. Подбор фильтровального материала определяется требованиями максимально возможной экономической эффективности при обеспечении необходимой для данного производство степени очистки. То есть, на поверхности фильтрующего материала или в его порах должно оседать требуемое конкретными нормами количество улавливаемой из сточной воды взвеси.
Собственно, в качестве самодостаточного, то есть самостоятельного метода очистки отработанных вод механическую очистку применяют в тех случаях, когда достигаемые при его использовании параметры позволяют снова задействовать осветленную в результате воду повторно использована в технологических процессах данного конкретного производства без потери в качественных характеристиках как самого производственного цикла, так и конечного продукта. Либо же тогда, когда полученные в результате механической очистки органолептические характеристики осветленной воды позволяют произвести её спуск в естественные водоемы без угрозы нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка должна рассматриваться лишь в качестве первой ступени полного технологического цикла очистки сточных вод.
www.aqua-modul.ru
Способ биологической очистки сточных вод
Изобретение может быть использовано в коммунальном хозяйстве, промышленности и сельском хозяйстве для очистки бытовых, промышленных и близких к ним по составу сточных вод, содержащих биологически разлагаемые вещества. Для осуществления способа первоначально проводят обработку сточных вод, содержащих нерастворимые механические примеси с сорбированными на них органическими веществами, в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил. Из резервуара предварительной аэрации сточные воды, содержащие чистые нерастворимые механические примеси, освобожденные от сорбированных на них органических веществ, и активный ил поступают на механическую очистку. Сток, содержащий активный ил и перешедшие в раствор легкоусвояемые органические вещества, подают в биореактор с чередующимися по содержанию кислорода зонами при подаче в него воздуха, затем в отстойник, также содержащий зоны, разнородные по содержанию кислорода. Из отстойника активный ил возвращают в биореактор и резервуар предварительной аэрации с образованием замкнутого технологического цикла очистки сточных вод, обеспечивающего автоматизацию процесса биологической очистки при снижении техногенной нагрузки на окружающую среду и сокращении энергетических, эксплуатационных, капитальных затрат на строительство очистных сооружений. 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Область техники
Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для очистки бытовых, промышленных и близких к ним по составу сточных вод, содержащих биологически разлагаемые вещества.
Предшествующий уровень техники
Проблемой известных способов биологических очистки является повышенная техногенная нагрузка на окружающую среду за счет образующихся достаточно больших объемов избыточного активного ила, что ведет к необходимости применения оборудования по его переработке и хранению, использованию реагентов, применяемых в процессе обработки осадков сточных вод, строительства полигонов для захоронения образовавшихся осадков. Все это приводит к вторичному загрязнению окружающей среды и необходимости использования дополнительных земельных ресурсов.
Другой проблемой является проблема выбросов вредных веществ, в том числе неприятно пахнущих, включая сероводород, с уловленных в сточных водах осадков в атмосферу, и необходимость вследствие этого увеличения размеров санитарно-защитной зоны - расстояния от очистных сооружений до жилых домов.
Кроме того, необходимость постоянного удаления вторичных загрязнений - сырого осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила из вторичных отстойников - не позволяет создать замкнутый технологический цикл очистки сточных вод, что делает невозможной автоматизацию управления всем процессом в целом и исключает работу очистных сооружений с гарантированным качеством очищенных сточных вод, при снижении техногенной нагрузки на окружающую среду с исключением дежурного персонала (т.е. исключением воздействия «человеческого фактора»).
Известны способы биологической очистки, включающие два этапа - механическую очистку и биологическую очистку.
На первом этапе удаляются нерастворимые в воде вещества во взвешенном состоянии, на втором этапе - то, что осталось от первого этапа - взвешенное и растворенное в стоках.
К недостаткам способа относится:
- образование вторичных загрязнений в виде сырого осадка в первичных отстойниках на первом этапе,
- большие объемы избыточно активного ила, образующегося в процессе биологической очистки (вторичное загрязнение).
Известен способ биологической очистки сточных вод (пат. RU №2220918, оп. 10.01.2004), по которому сточные воды после механической очистки последовательно подают на обработку в анаэробный биореактор, аэробный биореактор, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила, биореактор доочистки с загрузкой для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания. Способ обеспечивает сокращение количества образующегося осадка, который отводят из анаэробного биореактора, затем его обезвоживают, например, в фильтрующих мешках.
К недостаткам относится то, что способ не решает вопроса минимизации объема образования избыточного ила.
Известен способ биологической очистки сточных вод (пат. RU №2170217, оп. 10.07.2001), в котором сточные воды, предварительно прошедшие механическую очистку в первичном отстойнике, подают на обработку в активационный резервуар, в котором поддерживают наличие зон с разнородной по содержанию кислорода средой. Далее смесь сточных вод с активным илом поступает во вторичный отстойник для разделения на очищенную сточную воду и активный ил, который постоянно возвращают в начало активационного резервуара.
К недостаткам способа относится образование значительных объемов сырого осадка в первичном отстойнике и избыточного активного ила, удаляемых на утилизацию, что повышает затраты на эксплуатацию очистных сооружений, снижает эффективности работы очистных сооружений.
Известен способ биологической очистки, включающий подачу сточных вод в камеру предварительной очистки, затем обработку активным илом в активационном резервуаре, разделенном на аэробную и анаэробную зоны, с осуществлением периодической подачи воздуха, разделение иловой смеси в отстойнике с возвратом активного ила в активационный резервуар (патент RU №2299864, оп. 27.05.2007).
Прерывистая аэрация при реализации указанного способа на очистных сооружениях средней и большой производительности вызовет дополнительные затраты и сложность в управлении процессом.
При пространственном разделении аэробной и анаэробной зон не обеспечивается минимального образования активного ила, т.к. отсутствует саморегулирование процесса, которое может быть обеспечено только при условном разделении зон за счет наличия переходных зон, где формируется специфическая микрофлора, обеспечивающая стабильность процесса биологической очистки при изменении состава и количества поступающих на очистку сточных вод («сверхнеустойчивый режим)» и повышение эффективности метаболизма микроорганизмов активного ила.
Кроме того, в способе не решена проблема вредных выбросов, в том числе неприятно пахнущих, при удалении сырых осадков, отсутствует возможность автоматизации процесса очистки сточных вод.
Известен способ биологической очистки (Евразийский патент на изобретение №004338, оп. 29.04.2004), включающий подачу сточных вод без механической предочистки в уравнивающий резервуар, в который периодически подается воздух, для размельчения грубых механических примесей, обработку сточных вод в активационном резервуаре при подаче в него воздуха, где происходит их биологическая очистка, подачу очищенных сточных вод в отстойник, где происходит отделение активного ила от очищенной воды, подачу активного ила из отстойника в активационный резервуар.
В указанном способе не решается вопрос удаления нерастворимых примесей с сорбированными на них органическими веществами, а удаляются только те примеси, которые растворены в воде, и механические примеси, которые можно разбить потоком воздуха. Недостаточно решена проблема выделения вредных веществ, в том числе неприятно пахнущих, в атмосферу, так как не рассматривается вопрос удаления вредных органических примесей на первичных стадиях процесса.
Существующий способ применим для очистки сточных вод на малых очистных сооружениях и не может быть применен на больших сооружениях вследствие прерывистости процесса, т.к. значительно усложняется сам процесс и управление им.
Кроме того, при прерывистой аэрации не осуществляется в полной мере процесс разложения сорбированной на нерастворимых примесях (не подлежащих биодеградации) органики и не осуществляется в полной мере биологическая очистка сточных вод с минимальным образованием избыточного активного ила, что требует его удаления из очистных сооружений.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ, включающий механическую очистку сточных вод в первичном отстойнике, после которой сточные воды подают в биоактиватор (биореактор), в котором поддерживают наличие зон с разнородной по содержанию кислорода средой путем регулируемого ввода кислорода, и далее смесь сточных вод с активным илом поступает во вторичный отстойник для разделения на очищенную сточную воду и активный ил, который постоянно возвращают в начало биореактора. Сырой осадок после первичного отстойника рециркулируют на вход первичного отстойника для создания условий осуществления процесса гидролиза и гетероацетогенного процесса непосредственно в первичном отстойнике. Во вторичном отстойнике создают зоны с разнородной по содержанию кислорода средой путем регулирования скорости рециркуляции активного ила из вторичного отстойника на вход биореактор. Зоны с разнородной по содержанию кислорода средой в биореакторе распределены в горизонтальном направлении (патент RU №2296110, оп. 2007.03.27).
В указанном способе достигаются минимальные объемы избыточно активного ила по сравнению с известными способами, но технологический процесс не замкнут, за счет того, что технологические стадии разделены и существует необходимость удаления осадка из первичного отстойника, вследствие этого невозможно автоматизировать систему управления процессом биологической очистки, регулировка может быть осуществлена только вручную.
Осадок, удаляемый из первичных отстойников, включает в себя нерастворимые в сточных водах механические примеси, содержащие на себе адсорбированную органику, которая быстро разлагается при их извлечении из стока (идет анаэробный процесс) в местах складирования, выделяя в окружающую среду продукты обмена микроорганизмов - вредные вещества, в том числе неприятно пахнущие.
В результате санитарно-защитные зоны очистных сооружений требуют значительных площадей, что увеличивает техногенную нагрузку на окружающую среду.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание полностью автоматизированного процесса биологической очистки за счет замкнутого технологического цикла, при снижении капитальных и эксплуатационных затрат и снижении техногенной нагрузки на окружающую среду.
Задача решается следующим образом.
В способе биологической очистки сточных вод, включающем обработку сточных вод в биореакторе, с чередующимися по содержанию кислорода зонами при подаче в него воздуха, подачу очищенных сточных вод в отстойник, содержащий также зоны, разнородные по содержанию кислорода, где продолжается процесс биологической очистки активным илом с последующим разделением очищенного стока и активного ила и возвратом активного ила из отстойника в биореактор, согласно изобретению первоначально проводят обработку сточных вод, содержащих нерастворимые механические примеси с сорбированными на них органическими веществами, в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил для разложения сорбированных на нерастворимых механических примесях органических веществ, которые в виде легкоусвояемых органических веществ переходят в раствор, после резервуара предварительной аэрации сточные воды, содержащие чистые нерастворимые механические примеси, освобожденные от сорбированных на них органических веществ, и активный ил, поступают на механическую очистку для удаления из стока указанных нерастворимых механических примесей, далее сток, содержащий активный ил и перешедшие в раствор легкоусвояемые органические вещества, подают в биореактор и затем в отстойник, из которого активный ил возвращают в биореактор и резервуар предварительной аэрации с образованием замкнутого технологического цикла очистки сточных вод.
Уровень сточных вод в резервуаре предварительной аэрации поддерживают постоянным при непрерывной подаче воздуха.
Время нахождения смеси сточных вод и активированного ила в резервуаре предварительной аэрации составляет 45 мин - 1,5 час.
Количество активированного ила, подаваемого из отстойника в резервуар предварительной аэрации, составляет 5-10% от общего количества рециркулируемого ила.
Концентрация кислорода водоиловой смеси в резервуаре предварительной аэрации поддерживается на уровне 2,5-3,5 г О2/м3.
Биореактор условно разделен на последовательно чередующиеся зоны с разнородной по содержанию кислорода средой, первая из которых, предпочтительно, анаэробная.
Количество зон в активационном резервуаре составляет четную величину - как минимум две.
Концентрация кислорода в анаэробной зоне биореактора составляет не более 0,7 г O2/м3.
Концентрация кислорода в аэробной зоне биореактора составляет не менее 2,5 г О2/м3.
Количество активного ила, поступающего в биореактор, составляет 90-95% от общего количества рециркулируемого активного ила.
Концентрация активного ила в биореакторе составляет 2,5-7,5 г/дм3.
Соотношение объемов анаэробной и аэробной зон в биореакторе составляет 1:1
Механическая очистка сточных вод, содержащих нерастворимые примеси, освобожденные от сорбированной на них органики, осуществляется предпочтительно, за счет фильтрации, которую проводят на ситах с размером ячейки сита 2-5 мм.
Концентрация кислорода в водоиловой смеси в донной части отстойника составляет 0,1-0,3 г О2/м3, а на глубине 1 м в отстойнике - 2-2,5 г О2/м3.
Введение стадии предварительной обработки сточных вод в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил, позволяет разложить сорбированную на нерастворимых механических примесях органику на более простые легкоусвояемые органические соединения, которые переходят в раствор и в дальнейшем максимально усваиваются микроорганизмами активного ила в биореакторе в минимально короткие сроки, следовательно, требуется меньший объем биореактора, что уменьшает капитальные затраты на строительство очистных сооружений в целом.
Резервуар предварительной аэрации не выполняет функцию приемного резервуара и используется как первая ступень биологической очистки, а именно, для разложения сорбированной на механических примесях органики.
Последующее удаление указанных нерастворимых примесей в устройстве механической очистки способствует тому, что освобожденные от сорбированной органики механические примеси не выделяют вредных (в том числе, неприятно пахнущих) веществ в окружающую среду в местах их переработки и складирования.
Совокупность отличительных признаков, а именно - подача активного ила из отстойника в резервуар предварительной аэрации, дальнейшая подача и обработка сточных вод в биореакторе с чередующимися по концентрации кислорода зонами и далее подача сточных вод в отстойник, из которого активный ил возвращается в резервуар предварительной аэрации и биореактор, создает замкнутый технологический цикл очистки сточных вод и позволяет автоматизировать управление всем процессом биологической очистки.
Поддержание постоянного уровня сточных вод в резервуаре предварительной аэрации не требует приборов контроля за поддержанием уровня, упрощает эксплуатацию очистных сооружений.
Биологическая очистка предварительно обработанных сточных вод, содержащих легкоусвояемую органику, в биореакторе с чередующимися по концентрации кислорода зонами, обеспечивает разложение поступивших на очистные сооружения со сточными водами биогенных веществ (С, N,) с минимальным приростом активного ила.
При этом важным фактором является то, что обработка стоков в биореакторе, предпочтительно, начинается в анаэробной зоне. Активный ил в анаэробной зоне изымает органические соединения и использует их для поддержания своей жизнедеятельности, при этом продуктами метаболизма микроорганизмов активного ила частично являются газообразные вещества, способствующие укрупнению мелких микроорганизмов, что также обеспечивает минимальный объем активного ила.
Если сточные воды попадают сразу в аэробную зону, то активный ил также изымает органические соединения, но с максимальным приростом ила, т.к. в аэробных условиях органика, растворенная в сточных водах, используется микроорганизмами активного ила для их питания и размножения, что увеличивает объем ила, который в последующем сохраняется, и требует его изъятия из системы и дальнейшей переработки.
Чередование в активационном резервуаре различных по содержанию кислорода зон приводит к изменению метаболизма микроорганизмов активного ила и смещению биоценоза в активном иле в сторону «хищников» (более крупных микроорганизмов), что обеспечивает минимальный прирост активного ила.
Минимизация объема образования активного ила позволяет исключить из технологического процесса стадии удаления ила из технологии и дальнейшей его переработки, которые являются неотъемлемой частью всех известных процессов очистки сточных вод, что в конечном итоге дает возможность в заявляемом способе создать алгоритм полной автоматизации процесса очистки сточных вод.
Вариант осуществления изобретения
Способ поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемой биологической очистки сточных вод, где
1 - резервуар предварительной аэрации,
2 - устройство механической очистки,
3 - биореактор,
а, б - соответственно анаэробная и аэробная зоны, на которые условно разделен активационный резервуар,
4 - отстойник,
б, а - соответственно аэробная и анаэробная зоны, на которые условно разделен отстойник 4,
5 - трубопровод подачи сточных вод,
6 - трубопровод подачи активного ила из отстойника в резервуар предварительной аэрации,
7 - трубопровод подачи активного ила из отстойника в биореактор,
8 - система аэрации,
9 - аэрационные элементы со средним пузырем,
10 - аэрационные элементы с мелким пузырем,
11 - трубопровод подачи воздуха в резервуар предварительной аэрации,
12 - трубопровод подачи воздуха в биореактор,
13 - выпуск очищенных сточных вод.
Способ осуществляют следующим образом.
Сточные воды, содержащие нерастворимые примеси, с содержащимися на них органическими соединениями, без механической предочистки поступают в резервуар предварительной аэрации 1, в котором органические соединения, сорбированные на нерастворимых примесях, подвергают биологическому разложению микроорганизмами активного ила, поступающего из отстойника 4. В резервуаре предварительной аэрации 1 поддерживается постоянный верхний уровень сточных вод. По трубопроводу 11 в резервуар 1 непрерывно подается воздух, а из отстойника 4 по трубопроводу 6 в резервуар 1 также непрерывно подается активный ил для разложения сорбированных на нерастворимых механических примесях органических соединений. Количество воздуха, подаваемого в резервуар предварительной аэрации 1, обеспечивает поддержание концентрации кислорода в водоиловой смеси в резервуаре предварительной аэрации 1 на уровне 2,5-3,5 г О2/м3. Количество активного ила, подаваемого из отстойника 4 в резервуар предварительной аэрации 1, составляет 5-10% от общего количества рециркулируемого ила.
Необходимое время для процесса, идущего в резервуаре предварительной аэрации 1, составляет 45 мин - 1,5 часа, в зависимости от количества содержания органических соединений в сточных водах. Если время процесса составляет менее 45 мин, не достигается необходимого эффекта по разложению органических соединений, сорбированных на нерастворимых примесях. Если время процесса более 1,5 часа, это приводит к необоснованно повышенным эксплуатационным и капитальным затратам. Непрерывная подача воздуха в резервуар предварительной аэрации 1 и биореактор 3 осуществляется системой аэрации 8 через аэрационные элементы, например, мембранные элементы 9 со средним пузырем и мембранные элементы 10 с мелким пузырем, установленные в днище резервуара предварительной аэрации 1 и в днище биореактора 3. При этом в резервуаре предварительной аэрации 1 установлены мембранные элементы 9 со средним пузырем. В биореакторе 3 в анаэробных зонах установлены мембранные элементы 9 со средним пузырем, а в аэробных зонах установлены мембранные элементы 10 с мелким пузырем.
Из резервуара предварительной аэрации 1 сток, содержащий нерастворимые механические примеси, растворенные органические соединения, а также дополнительно растворенные органические соединения с нерастворимых механических примесей, подают на механическую очистку на устройство 2, где происходит выделение из предварительно обработанного стока нерастворимых механических примесей, которые не содержат адсорбированной на них органики. Органика в виде более простых легкоусвояемых органических соединений, в основном в виде летучих и жирных кислот, растворена в сточных водах. Механическая очистка сточных вод, содержащих нерастворимые примеси, освобожденные от сорбированной на них органики, и активный ил, осуществляется, предпочтительно, за счет фильтрации на ситах с размером ячейки 2-5 мм. Но возможно и применение других известных средств - решетки, сита, барабан с сеткой и т.д.
Освобожденные от органических веществ и уловленные механическим устройством 2 нерастворимые механические примеси выгружают из него в контейнеры и далее отправляют на свалки, полигоны - согласованные места для хранения, размещения, переработки. Указанный осадок отличается отсутствием неприятного запаха.
После устройства механической очистки 2 сток, освобожденный от нерастворимых примесей, содержащий активный ил и дополнительно поступившие в раствор легкоусвояемые органические вещества, поступает в биореактор 3, куда подается активный ил из отстойника 4 в количестве 90-95% от общего количества рециркулирующего активного ила 7. Концентрация активного ила в биореакторе 3 составляет 2,5-7,5 кг/м3.
Биореактор 3 условно разделен на чередующиеся по концентрации кислорода зоны, которых в биореакторе 3 может быть, как минимум, две - анаэробная (а) и аэробная (б).
Концентрация кислорода в анаэробной зоне биореактора 3 составляет не более 0,7 г O2/м3, в аэробной - не менее 2,5 г O2/м3.
Соотношение объемов анаэробной и аэробной зон в биореакторе 3 составляет 1:1, что обеспечивает процесс биологической очистки сточных вод с минимальным образованием активного ила при снижении эксплуатационных затрат.
Зоны не отделены друг от друга пространственно, а условно распределены по горизонтали биореактора 3. Количество зон зависит от загрязненности поступающих на очистку стоков. При содержании в сточных водах, поступающих в биореактор 3, БПК5 до 150 мг O2/дм3, количество зон выбирают - 2. Если величина БПК5 более 150 мг O2/дм3, то количество зон выбирают кратно двум - 4, 6, 8 и т.д.
Чередование анаэробной (а) и аэробной (б) зон в биореакторе 3 приводит к усилению метаболизма (обмена) микроорганизмов при попадании их в неблагоприятные для них условия - из анаэробной зоны в аэробную и затем из аэробной зоны в анаэробную и т.д. При этом, минуя стадию нитрификации, азот выводится из стоков в виде газообразных продуктов N2O↑, N2 ↑. Органические вещества тоже выводятся в виде газообразного продукта СО2 ↑ (до 92%). При этом количество образующегося избыточного активного ила составляет 0,028-0,052 кг/кг снятой БПК, что составляет вынос активного ила в виде взвешенных веществ в очищенных сточных водах 3-8 мг/дм3.
Измерение концентрации кислорода производится электрохимическим методом (оксиметрами) или химическим методом (метод Винклера).
Фактическое содержание кислорода корректируют автоматически путем регулировки оборота двигателя воздуходувки частотным преобразователем в соответствии с оптимальным значением концентрации кислорода, путем регулировки подачи воздуха в зоны биореактора через аэрационные элементы.
Из биореактора 3 через 6-8 часов выходит смесь сточной жидкости с активным илом и поступает в отстойник 4, который также условно разделен на зоны - аэробная (б) и анаэробная (а), в которых постоянно осуществляется процесс аэробной и анаэробной очистки, т.е. продолжается процесс биологической очистки активным илом. Предпочтительно 2/3 полезного объема отстойника работает как аэробная зона, предпочтительно 1/3 полезного объема отстойника работает как анаэробная зона.
Затем в отстойнике 4 происходит разделение смеси - осветленная часть удаляется на сброс 11, а осевший активный ил по трубопроводам 6 и 7 постоянно удаляется в резервуар предварительной аэрации 1 и в биореактор 3 (первая анаэробная зона).
Скорость удаления осевшего активного ила в отстойнике выбирается с учетом поддержания постоянного уровня активного ила в отстойнике 1/3 его высоты и с учетом создания анаэробных условий с концентрацией кислорода 0,1-0,3 г O2/м3 в донной части отстойника.
Содержание кислорода на глубине 1 м в отстойнике составляет 2-2,5 г O2/м3, что обеспечивает гарантированную очистку сточных вод от соединений азота.
Трубопроводы 6,7 рециркуляции активного ила в резервуар предварительной аэрации и биореактор оборудованы расходомерами, например, индукционными.
Процесс автоматизации осуществляют с использованием известных измерителей содержания кислорода, расходомеров жидких сред. В качестве исполнительных механизмов используют известные преобразователи частот.
В качестве подтверждения эффективности способа приведены показатели испытаний (таблица) заявляемого способа биологической очистки сточных вод на очистных сооружениях производительностью 8000 м3/сутки с шестью зонами в биореакторе, чередующимися по концентрации кислорода от 0,3 г O2/м3 в первой зоне - анаэробной до 4,5 г O2/м3 в шестой зоне - аэробной.
| Месяц | БПК5 мг О2/дм3 | ХПК мг О2/дм3 | Азот аммониямг N/дм3 | Фосфаты мг Р/дм3 | Азот нитратов мг N/дм3 | Взв. вещества мг/дм3 | ||||
| Вход | Выход | Вход | Выход | Вход | Выход | Вход | Выход | Выход | Выход | |
| январь | 372 | 3,2 | 651 | 38 | 35,04 | 0,25 | 10,0 | 0,36 | 5,03 | 8,9 |
| февраль | 526 | 3,6 | 1086 | 33 | 42,6 | 0,28 | 9,2 | 0,45 | 6,7 | 13,0 |
| март | 299 | ≤3,0 | 699 | 29 | 43,8 | 0,22 | 8,95 | 0,9 | 6,17 | 8,8 |
| апрель | 405 | 3,4 | 986 | 40 | 51,1 | 0,26 | 8,1 | 0,44 | 8,71 | 6,6 |
| май | 372 | ≤3,0 | 718 | 28 | 35,1 | 0,28 | 7,53 | 0,41 | 3,2 | 8,3 |
| июнь | 312 | ≤3,0 | 624 | 35 | 38,1 | 0,31 | 6,43 | 0,52 | 3,85 | 8,6 |
| июль | 410 | ≤3,0 | 768 | 36 | 41,6 | 0,28 | 7,8 | 0,46 | 5,1 | 6,0 |
| август | 364 | ≤3,0 | 697 | 34 | 48,5 | 0,13 | 9,6 | 0,78 | 5,6 | 9,2 |
| сентябрь | 568 | 4,1 | 1037 | 38,5 | 42,9 | 0,29 | 8,8 | 0,48 | 6,1 | 9,8 |
| октябрь | 518 | ≤3,0 | 816 | 28 | 39,3 | 0,19 | 10,6 | 0,64 | 5,8 | 7,8 |
| ноябрь | 412 | ≤3,0 | 726 | 32 | 41,2 | 0,16 | 11,2 | 0,43 | 4,2 | 9,6 |
| декабрь | 268 | ≤3,0 | 589 | 34 | 28,6 | 0,29 | 10,8 | 0,7 | 5,1 | 8,3 |
| Примечание:Концентрация активного ила в биореакторе - 6,5 г/дм3Объем удаленного избыточного активного ила (т/год по сухому веществу), подлежащего удалению - 0 |
Заявляемый способ позволяет за счет создания режима замкнутой экосистемы очистки стоков автоматизировать процесс биологической очистки при снижении техногенной нагрузки на окружающую среду, за счет минимизации вторичных загрязнений - избыточно-активного ила и вредных выбросов в окружающую среду, что ведет к отсутствию оборудования по переработке и хранению избыточного активного ила, отсутствию полигонов для его захоронения, сокращению расхода реагентов, применяемых в процессе обработки осадков сточных вод, приводящих к вторичному загрязнению.
Автоматизация процесса позволяет исключить влияние человеческого фактора при управлении процессом биологической очистки.
При использовании заявляемого способа достигается:
- экономия земельных ресурсов - при проектировании очистных сооружений производительностью 25000 м3/cyтки размеры санитарно-защитной зоны уменьшены с 450 м до 20 м (проект прошел государственную экспертизу в 2009 г. с положительным заключением),
- решение проблемы запаха - снижение выбросов неприятно пахнущих веществ в воздушную среду за счет удаления сорбированной органики с нерастворимых примесей,
- сокращение энергетических и эксплуатационных затрат за счет оптимизации расхода воздуха, отсутствия необходимости обработки вторичных загрязнений и применения дорогих реагентов.
- способ позволяет исключить из технологического процесса первичный отстойник, что ведет к уменьшению эксплуатационных и капитальных затрат на строительство очистных сооружений.
1. Способ биологической очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод в биореакторе с чередующимися по содержанию кислорода зонами при подаче в него воздуха, подачу очищенных сточных вод в отстойник, содержащий также зоны, разнородные по содержанию кислорода, где продолжается процесс биологической очистки активным илом, с последующим разделением очищенного стока и активного ила и возвратом активного ила из отстойника в биореактор, согласно изобретению, первоначально проводят обработку сточных вод, содержащих нерастворимые механические примеси с сорбированными на них органическими веществами, в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил для разложения сорбированных на нерастворимых механических примесях органических веществ, которые в виде легко усвояемых органических веществ переходят в раствор, после резервуара предварительной аэрации сточные воды, содержащие чистые нерастворимые механические примеси, освобожденные от сорбированных на них органических веществ, и активный ил, поступают на механическую очистку для удаления из стока указанных нерастворимых механических примесей, далее сток, содержащий активный ил и перешедшие в раствор легко усвояемые органические вещества, подают в биореактор и затем в отстойник, из которого активный ил возвращают в биореактор и резервуар предварительной аэрации с образованием замкнутого технологического цикла очистки сточных вод.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень сточных вод в резервуаре предварительной аэрации поддерживают постоянным при непрерывной подаче воздуха.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что время нахождения смеси сточных вод и активированного ила в резервуаре предварительной аэрации составляет 45 мин - 1,5 ч.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество активированного ила, подаваемого из отстойника в резервуар предварительной аэрации, составляет 5-10% от общего количества рециркулируемого ила.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кислорода водоиловой смеси в резервуаре предварительной аэрации поддерживается на уровне 2,5-3,5 г O2/м3.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что биореактор условно разделен на последовательно чередующиеся зоны с разнородной по содержанию кислорода средой, первая из которых предпочтительно анаэробная.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество зон в активационном резервуаре составляет четную величину - как минимум две.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в анаэробной зоне биореактора составляет не более 0,7 г O2/м3.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в аэробной зоне биореактора составляет не менее 2,5 г O2/м3.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество активного ила, поступающего в биореактор, составляет 90-95% от общего количества рециркулируемого активного ила.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация активного ила в биореакторе составляет 2,5-7,5 г/дм3.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемов анаэробной и аэробной зон в биореакторе составляет 1:1.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическая очистка сточных вод, содержащих нерастворимые примеси, освобожденные от сорбированной на них органики, осуществляется предпочтительно за счет фильтрации, которую проводят на ситах с размером ячейки сита 2-5 мм.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в водоиловой смеси в донной части отстойника составляет 0,1-0,3 г O2/м3, а на глубине 1 м в отстойнике - 2-2,5 г О2/м3.
www.findpatent.ru
