СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1995 года по МПК C02F3/00 C02F9/00 

Изобретение относится к глубокой биологической очистке сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности для очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в частности при очистке сточных вод малых населенных пунктов.

Известны установки биологической очистки, включающие аэротенки, работающие в режиме полного окисления или в режиме продленной аэрации с отдельной стабилизацией избыточного активного ила [1] В большинстве случаев установки не включают первичные отстойники, в качестве вторичных отстойников используют либо отдельно расположенные, либо скомпонованные вместе с аэротенками емкости [2]
При необходимости более глубокой очистки установки снабжают фильтрами, которые удаляют взвешенные вещества и обусловленную этими веществами часть органических загрязнений [3]
Недостатками этих установок являются не очень высокая степень очистки от соединений азота и фосфора, СПАВ, биорезистентных и токсичных веществ, нестабильность качественного состава очищенной сточной воды, вызванная значительной неравномерностью состава и расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Если значительное время аэрации в аэротенке частично обеспечивает усреднение состава обрабатываемой воды, то неравномерность ее расхода не сглаживается.

Чем выше требования к качеству очищенной сточной воды, тем желательнее исключить отрицательное влияние на работу сооружений нестабильности их технологического и гидравлического режимов. Нестабильность технологического режима работы очистных сооружений приводит к нерациональному расходу электроэнергии и реагентов, при этом объем сооружений резко возрастает.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка глубокой биологической очистки сточных вод типа "Ручей" и универсально-сборные станции [4]
Сточные воды проходят приемную камеру, песколовки и измерительный лоток, поступают на биологическую очистку, а затем на доочистку. Блок биологической очистки включает анаэробный биореактор, аэротенк с насадками для прикрепленных культур и отстойник с тонкослойными элементами. Блок доочистки включает аэробный биореактор, отстойник и контактный резервуар.

Недостатками работы этих станций являются низкая степень очистки от органических соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов, СПАВ, а также нестабильность качественного состава очищенной сточной воды за счет неравномерности расхода и состава сточных вод, подаваемых на очистку.

Технологический эффект от использования предложенной станции глубокой очистки сточных вод заключается в повышении степени очистки сточных вод от органических соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов и СПАВ, а также в повышении стабильности технологического и гидравлического режимов работы очистных сооружений.

Технологический эффект достигается за счет поэтапной обработки сточных вод с использованием биологических, физико-химических и окислительно-сорбционных процессов, с предварительным усреднением поступающего на очистку стока.

На чертеже представлена схема станции.

Станция содержит приемный резервуар 1, песколовку 2, усреднитель 3 с погружным насосом и регулируемым водосливом, аэротенк-отстойник первой ступени 4 с ершовой загрузкой 5 в зоне аэрирования 6 и тонкослойными модулями 7 в зоне отстаивания 8, совмещенный с аэробным стабилизатором осадка 9 с ершовой загрузкой 5 и трубчатым отстойником 10, аэротенк-отстойник второй ступени 11 с ершовой загрузкой 5 в зоне аэрирования 12 и тонкослойными модулями 7 в зоне отстаивания 13, выполненный в виде корпуса 14 с размещенными внутри него наклонными не доходящими до дна перегородками 15, по всей длине которых выполнены продольные отверстия 16 с козырьком 17 и установленные последовательно после аэротенка-отстойника второй ступени 11 денитрификатор 18 с трубопроводом ввода обрабатываемой воды 19, соединенным с трубчатым отстойником 10 аэробного стабилизатора осадка 9, биореактор 20, выполненный в виде корпуса 21 с расположенными в нем слоями ершового наполнителя 22 и зернистой загрузки 23, снабженного узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя 24, совмещенного с наружной верхней торцовой частью корпуса 21, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя 24 перегородкой 25 на камеру смещения 26 и камеру дегазации 27, снабженную не доходящей до дна перегородкой 28, угольный фильтр 29 с системой озонирования 30, контактный резервуар 31 и иловые площадки 32.

Станция работает следующим образом.

Сточные воды подают в приемный резервуар 1, откуда насосами подают на песколовки 2 и далее в усреднитель 3 с погружным насосом и регулируемым водосливом. Из усреднителя 3 отрегулированный расход сточной воды поступает в трубчатый отстойник 10 аэробного стабилизатора осадка 9, где частично осветляется и затем через распределительную камеру осветленных сточных вод поступает на биологическую очистку в аэротенк-отстойник первой ступени 4 в зону аэрирования 6. Осадок, отделившийся в трубчатом отстойнике, 10 попадает в зону с ершовой загрузкой аэробного стабилизатора осадка 9, где происходит его обработка. Стабилизированный осадок удаляют на иловые площадки 32 с возможностью его предварительной аэробной стабилизации совместно с избыточным активным илом. В зоне аэрирования 6 аэротенка-отстойника первой ступени 4 расположена ершовая загрузка 5 для прикрепления микроорганизмов, здесь происходит окисление углеродсодержащих загрязнений и аммонификация. После прохождения зоны отстаивания 8 осветленную сточную воду подают на вторую стадию биологической очистки в аэротенк-отстойник второй ступени 11 в зону аэрирования 12, в которой так же, как и в зоне аэрирования 6 аэротенка-отстойника первой ступени 4, расположена ершовая загрузка 5. Здесь происходит стабильная нитрификация стоков и снижение содержания аммонийного азота. Двухстадийность биологической обработки обусловлена наличием двух групп микроорганизмов с разными скоростями размножения. В присутствии гетеротрофных бактерий, имеющих высокие скорости роста и размножения, протекают реакции гидролиза сложных органических соединений до более простых, окисление последних и аммонификация. Более глубокую очистку ведут в присутствии автотрофных бактерий-нитрификаторов, которые окисляют аммонийные соединения до нитритов и нитратов и имеют более низкие скорости роста и размножения, чем гетеротрофные. Применение двухстадийных систем биологической очистки более надежно в эксплуатации, способствует защите нитрифицирующих организмов от токсичных веществ, которые обезвреживаются на первой ступени очистки, а на ершах закрепляются, и исключается возможность их выноса из системы. При этом время обработки сточных вод в аэротенке снижается до 8-10 ч по сравнению с 24 ч при одностадийной нитрификации. Наличие нитрифицированного стока предопределяет целесообразность применения для удаления соединений азота метода биологической денитрификации. Из зоны отстаивания 13 аэротенка-отстойника второй ступени обрабатываемую воду подают в денитрификатор 18, сюда же по трубопроводу обрабатываемой воды 19 подают в качестве источника органического углерода часть осветленной воды из трубчатого отстойника 10. Денитрификатор может быть сооружением как со взвешенным, так и с прикрепленным активным илом. При небольших расходах сточных вод более экономично и целесообразно применение фильтров-денитрификаторов, загруженных зернистыми материалами (песок, антрацит, кокс, пластмасса, гравий, керамзит, клиноптилолит и т.д.). Из денитрификатора 18 обрабатываемая вода поступает в биореактор 20, выполненный в виде корпуса 21 с расположенными в нем слоями ершового наполнителя 22 и зернистой загрузки 23, снабженный узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя 24, совмещенного с наружной верхней торцовой частью корпуса 21, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя 24 перегородкой 25 на камеру смешения 26 и камеру дегазации 27, снабженную не доходящей до дна перегородкой 28. В камеру смешения 26 подают сжатый воздух и при необходимости реагент для удаления фосфатов (сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид железа и др. ), при этом в биореакторе 20 происходит химико-биологическая обработка с использованием закрепленной на ершовом наполнителе 22 микрофлорой, после фильтрования очищаемой воды через слой зернистой загрузки 23 ее подают на угольный фильтр 29, где проводят глубокую доочистку от биорезистентных и токсичных соединений с использованием озона системы озонирования 30. Очищенные и обеззараженные сточные воды через контактный резервуар 31 выводят со станции.

Наличие зоны аэробной стабилизации осадка позволяет одновременно с осветлением воды производить обработку осадка, что особенно важно для очистных сооружений небольших городов и поселков.

Возможность увеличения нагрузки по органическим загрязнениям на аэротенки-отстойники за счет повышения рабочей концентрации активного ила свидетельствует о целесообразности исключения из технологической схемы первичных отстойников и замены их на более простые приемы выделения из сточных вод взвеси. Одним из таких приемов является замена первичных отстойников трубчатыми отстойниками, размещенными в аэробном стабилизаторе осадка.

Выполнение аэротенка-отстойника второй ступени в виде корпуса с размещенными внутри него наклонными не доходящими до дна перегородками, по всей длине которых выполнены продольные отверстия с козырьком, позволяет осуществить циркуляцию ила через щель в наклонной перегородке, получить взвешенный фильтрующий слой путем подачи иловой смеси в зону отстаивания снизу, высокий стабильный эффект осветления во взвешенном фильтрующем слое за счет постоянного обновления в нем активного ила путем циркуляции верхних слоев и постоянного поступления снизу свежего активного ила. Такое конструктивное решение аэротенка-отстойника второй ступени позволяет сократить капитальные затраты на 10-15% и упростить конструкцию и эксплуатацию сооружений.

Выполнение биореактора, установленного после денитрификатора, в виде корпуса с расположенными в нем слоями ершового наполнителя и зернистой загрузки, снабженного узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя, совмещенного с наружной верхней торцовой частью корпуса, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя перегородкой на камеру смешения и камеру дегазации, снабженную не доходящей до дна перегородкой, позволяет улучшить технологические показатели по всем параметрам очистки и ликвидировать воздушные мешки в толще фильтрующей загрузки, благодаря чему повышаются скорость фильтрования, фильтроцикл и производительность биореактора.

П р и м е р. Очистка на станции глубокой биологической очистки подвергают сточную воду со следующими показателями загрязнений, мг/л: ХПК 360. БПК_полн. 220; взвешенные вещества 239; нефтепродукты 10; СПАВ 13,2; Н₄ 24,6; РО4 10; 8; фенолы 0,022.

Сравнение работы известной и предложенной станций приведено в таблице.

Таким образом, использование предложенной станции позволяет достичь глубину очистки сточной воды по БПК_полн. 99,3-99,5% ХПК 94-96% по взвешенным веществам 99-100% азоту аммонийному 99% фосфатам при использовании реагента 99-100% нефтепродуктам 99-100% фенолам 97-100% анионоактивным СПАВ 99,8%
Станция глубокой очистки сточных вод конструктивно изготавливается и поставляется отдельными блоками по стадиям очистки и предусматривает возможность поэтапного их ввода в эксплуатацию.

Модульно-блочное исполнение гарантирует маневренность в эксплуатации в случае изменения и колебания расходов и состава поступающих сточных вод при обеспечении требуемой степени для сброса очищенных сточных вод в водоем любой категории.

Использование: очистка бытовых и близких к ним по составу сточных вод малых населенных пунктов. Сущность изобретения: станция глубокой очистки сточных вод содержит приемный резервуар, песколовку, усреднитель с погружным насосом и регулируемым водосливом, аэробный стабилизатор осадка с трубчатым отстойником и аэротенком-отстойником первой ступени с ершовой загрузкой в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания. Вторичный аэротенк-отстойник выполнен в виде корпуса с размещенными внутри наклонными не доходящими до дна перегородками, имеющими продольные отверстия с козырьками. Станция имеет денитрификатор и биореактор, выполненный в виде корпуса с расположенными в нем слоями крупнопористого ершового наполнителя и зернистой загрузки с узлом подачи воды в виде смесителя, а также камеру дегазации, угольный фильтр с системой озонирования, контактный резервуар и иловые площадки. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от органических соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов и СПАВ, а также стабильность технологического и гидравлического режимов работы очистных сооружений. 1 ил. 1 табл.

СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая приемный резервуар, песколовку, аэротенк-отстойник первой ступени с загрузкой в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания, аэротенк-отстойник второй ступени с ершовой загрузкой в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания, контактный резервуар и иловые площадки, отличающаяся тем, что станция снабжена усреднителем с погружным насосом и регулируемым водосливом, установленным после песколовки, аэробным стабилизатором осадка с ершовой загрузкой и установленными последовательно после аэротенка-отстойника второй ступени денитрификатором, биореактором и угольным фильтром с системой озонирования, аэробный стабилизатор осадка совмещен с аэротенком-отстойником первой ступени и снабжен трубчатым отстойником, соединенным трубопроводом обрабатываемой воды с денитрификатором, загрузка аэротенка-отстойника первой ступени выполнена из ершей, а аэротенк-отстойник второй ступени выполнен в виде корпуса с размещенными внутри него наклонными не доходящими до дна перегородками, по всей длине которых выполнены продольные отверстия с козырьком, биореактор выполнен в виде корпуса с расположенными в нем слоями крупнопористого ершового наполнителя и зернистой загрузки, снабженного узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя, совмещенного с верхней наружной торцевой частью корпуса биореактора, разделенного вертикальной, не доходящей до верха смесителя перегородкой на камеру смешивания, снабженную трубопроводами подачи реагента и сжатого воздуха, и камеру дегазации, снабженную не доходящей до дна перегородкой.