СПОСОБ ГЛУБОКОЙ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК C02F3/02 C02F3/12 

Изобретение относится к обработке сточных вод и может быть использовано для очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод средних и малых населенных пунктов и отдельно стоящих домов и коттеджей.

Известен способ биохимической очистки сточных вод, включающий аэрацию сточных вод с активным илом, илоотделение и озонирование очищенной воды перед подачей ее на осветление [1] Однако известный способ недостаточно эффективен в работе и не обеспечивает высокой степени очистки сточных вод.

Наиболее близок к предлагаемому способу известный способ биологической очистки сточных вод, включающий аэрацию и многократное озонирование сточных вод во время аэрации и в присутствии активного ила [2] Однако известный способ сложен и трудоемок при применении, требует большого количества реагентов и затрат.

Известна также установка для глубокой биологической очистки сточных вод, содержащая первичный отстойник, аэротенк с аэратором, отстойник вторичный с тонкослойными модулями, стабилизатор с наполнителями в виде пористой и ершовой загрузки и технологические трубопроводы [3] Известная установка сложна в изготовлении и работе, требует больших капитальных и эксплуатационных затрат и не обеспечивает глубокой очистки воды при изменении состава сточных вод.

Целью изобретения является повышение степени очистки сточных вод и интенсификация процесса очистки, а также создание установки для глубокой биохимической очистки различных по составу и количеству сточных вод, недорогой и нетрудоемкой в эксплуатации.

Это достигается тем, что в способе глубокой биохимической очистки сточных вод, включающем первичное отстаивание, аэрацию и вторичное отстаивание, перед первичным отстаиванием сточную воду обрабатывают озоном в количестве 6,0-60,0 мг/л, а после вторичного отстаивания также обрабатывают озоном очищенную воду в количестве 2,0-20,0 мг/л. Кроме того, обработанную озоном сточную воду после первичного отстаивания дополнительно отстаивают перед подачей на аэрацию, после аэрации иловую смесь подвергают биофильтрации, а выпавший осадок направляют на рециркуляцию и смешивают с аэрируемой сточной водой, после вторичного отстаивания и перед вторичным озонированием воду подвергают микрофильтрации.

Озонирование исходных сточных вод при подаче их на первичное отстаивание позволяет осуществить деструкцию сложных органических молекул белков, полисахаридов, синтетических полимеров, растворимых в воде мыл и других, то есть нарушить агрегативную устойчивость дисперсных систем, а вода является сложной дисперсной системой, содержащей жидкую фазу, твердую фазу взвешенные частицы, а также коллоиды и суспензии. При нарушении устойчивости системы начинаются интенсивные процессы коагуляции и осаждения взвешенных частиц и коллоидов при первичном отстаивании. Использование дозы озона менее 6,0 мг/л в широком спектре исходных сточных вод по составу и количеству нецелесообразно, так как не обеспечивает достаточной степени деструкции твердой фазы, коагуляции и скорости осаждения, а обработка сточной воды дозой свыше 60,0 мг/л не является необходимой для ускорения процесса осаждения твердой фазы и увеличивает стоимость процесса. Первичное озонирование в указанном диапазоне позволяет значительно увеличить удельную скорость окисления загрязнений микроорганизмами (активным илом) во время аэрации и сократить также и эту стадию обработки сточных вод.

Озонирование воды после вторичного отстойника позволяет обеззаразить воду, снизить до следов ХПК и БПК, уменьшить содержание аммонийного азота и ПАВ в воде, то есть получить глубоко очищенную воду, пригодную к потреблению. Предложенный интервал дозы озона 2,0-20,0 мг/л является оптимальным для различных по составу и количеству сточных вод. Использование менее 2,0 мг/л не обеспечивает необходимой степени обеззараживания очищенной воды и уменьшения ее цветности. Использование более 20,0 мг/л озона нецелесообразно, так как согласно проведенным испытаниям процессы обеззараживания и удаления остатков трудноокисляемых загрязнений практически не ускоряются.

Указанная цель достигается также тем, что установка для глубокой биохимической очистки сточных вод, содержащая первичный отстойник, аэротенк с аэратором, вторичный отстойник и трубопроводы подачи исходной воды, выпуска очищенной воды, рециркуляции активного ила и выпуска осадка, снабжена установленным в верхней части первичного отстойника эжектором для первичного озонирования с приемной камерой и озонатором, а также расположенным после вторичного отстойника резервуаром очищенной воды и установленным в нем эжектором для конечного озонирования с озонатором. Кроме того, установка снабжена сообщенным с первичным отстойником и аэротенком дополнительным отстойником для дополнительного осаждения скоагулированной сточной воды, поступающей из первичного отстойника при значительно загрязненной исходной воде. Для улучшения циркуляции иловой смеси в аэротенке аэратор выполнен в виде водовоздушного эжектора. Аэротенк снабжен установленным на выходе из него иловой смеси биофильтром, выполненным в виде тонкослойного модуля отстаивания с образование в его нижней части отсека выпавшей в осадок биопленки, сообщенного с аэратором в виде эжектора. Вторичный отстойник снабжен установленным на выходе из него воды микрофильтром с емкостью осветленной воды. Трубопровод рециркуляции активного ила соединяет нижние части вторичного отстойника, отсека биопленка и первичного и дополнительного отстойников.

На чертеже изображена установка для глубокой биохимической очистки сточных вод в продольном разрезе.

Установка содержит первичный отстойник 1, в котором в верхней его части соосно установлен эжектор 2 для первичного озонирования поступающих в этот отстойник исходных сточных вод. Эжектор расположен в приемной камере 3, выполненной в виде направляющих стенок для циркуляции смеси сточной воды и озона. Исходная вода подается по трубопроводу 4, а озон из озонатора 5. Для выпуска воды из отстойника 1 в его стенке предусмотрено окно 6 и камера 7. В аэротенке 8 аэратор 9 расположен в верхней его части и выполнен в виде водовоздушного эжектора. На выходе иловой смеси из аэротенка установлен биофильтр 10, выполненный в виде тонкослойного модуля отстаивания с образованием в его нижней части отсека 11 для выпавшей в осадок биопленки, сообщенного с водовоздушным эжектором аэратора 9. Вторичный отстойник 12 на выходе из него осветленной воды имеет микрофильтр 13 с емкостью 14 для ее сбора. Резервуар 15 осветленной и отфильтрованной воды имеет установленный в его верхней части эжектор 16 для конечного озонирования и сообщенный с ним озонатором 17. Очищенная и обеззараженная вода удаляется по трубопроводу 18, а осадок из первичного отстойника 1 и дополнительного отстойника 19 по трубопроводу 20, рециркуляция активного ила из вторичного отстойника в аэротенк и первичный и дополнительный отстойник по трубопроводу 21.

Установка для глубокой биохимической очистки сточных вод при реализации в ней предложенного способа работает следующим образом.

Исходная сточная вода по трубопроводу 4 поступает в эжектор 2, в который подается озоновоздушная смесь из озонатора 5. На выходе из диффузора эжектора 2 смесь сточной воды с озоновоздушной смесью образует пену объемное отношение сточной воды и водовоздушной смеси 1:1-1:2,5. Благодаря этому процессу происходит быстрое поглощение сточной водой озона и кислорода, и начинаются быстрые процессы окисления деструкции сложных органических молекул. Приемная камера 3 в виде направляющих стенок обеспечивает направленную циркуляцию указанной смеси сначала вниз, а потом вверх по периферии первичного отстойника, при этом из сточной воды активно выпадают в осадок взвеси и коагулирующие коллоиды и суспензии. Если практически весь озон израсходован на окисление загрязнений, и в отстойнике 1 выпало достаточное по технологии очистки количество взвешенных частиц, вода поступает в аэротенк 8 на биологическую очистку. Если процессы деструкции взвесей в первичном отстойнике не завершены, то первично обработанная озоном сточная вода через окно 6 и камеру 7 поступает в дополнительный отстойник 19, где полностью осаждаются взвеси и коагулирующие коллоиды и суспензии, а из него через верхний перелив предварительно очищенная вода поступает в аэротенк. В эаротенке 8 вода аэрируется одним из известных способов. В изобретении предложено выполнение аэратора в виде водовоздушного эжектора, что обеспечивает направленную циркуляцию иловой смеси в объеме аэротенка и активный биологический процесс очистки. Из аэротенка иловая смесь поступает в биофильтр 10, где в тонкослойном отстаивании отделяется биопленка активного ила от воды. Биопленка собирается в под биофильтровом в отсеке 11, откуда ее подают на вход водовоздушного эжектора-аэратора 9 для активизации биологических процессов в аэротенке 8. Вода после отделения биопленки поступает во вторичный отстойник 12 на осветление, из которого осветленная вода подвергается микрофильтрованию, а осадок подается на рециркуляцию в аэротенк 8, а также в первичный и дополнительный отстойники. Отфильтрованная через микрофильтр 13 вода собирается в емкости 14, из которой подается в резервуар 15, где подвергается обработке озоном при помощи эжектора 16, который подает озоновоздушную смесь с дозой озона 2,0-20,0 мг/л озонатора 17. Это конечное озонирование обеспечивает обеззараживание очищенной воды, уменьшение содержания аммонийного азота и ПАВ, а также уменьшение ХПК и БПК воды. В тонкослойном модуле отстаивания биофильтра 10 происходит не только отделение биопленки от воды, но и процессы денитрификации и регенерации активного ила в анаэробных условиях. Активный ил частично поступает через эжектор аэратора 9 в аэротенк, а частично в виде избыточного ила в систему рециркуляции ила и по трубопроводам 21 подается в первичный отстойник 1 и дополнительный отстойник 19. В этих отстойниках происходит анаэробное сбраживание стабилизированного озоновоздушной смесью первичного осадка и избыточного активного ила из аэротенка 8. Минерализованный осадок из отстойников 1 и 19 отводится по трубопроводу 20.

П р и м е р 1. Очистке подвергают исходные сточные воды, характеризующиеся следующими показателями, мг/л: БПК_п=200; С_взв=220; азот общий 30; азот аммонийный 20; фосфаты 10. Эту воду обрабатывают озоном в виде озоновоздушной смеси с концентрацией озона 12 мг/л в условиях первичного отстойника 1 при помощи эжектора 4. После аэрации, биофильтрации, осветления и микрофильтрации воду подвергают конечной обработке озоном в виде озоновоздушной смеси с концентрацией озона 6 мг/л. В результате полной обработки сточной воды получили следующие показатели очищенной и обеззараженной воды, мг/л: БПК_п 3; С_взв 2; азот общий 7; азот аммонийный 0,3; фосфаты 0,5.

П р и м е р 2. На обработку подают более загрязненные сточные воды, характеризующиеся следующими показателями, мг/л: БПК_п=400; С_взв 330; азот общий 60; азот аммонийный 35; фосфаты 15. Первичное озонирование этой воды осуществляют озоновоздушной смесью с концентрацией озона 40 мг/л. Наблюдается активная коагуляция и осаждение загрязнений в первичном и дополнительном отстойниках. Конечное озонирование осветленной воды осуществляют озоновоздушной смесью с дозой озона 15 мг/л. В результате полной обработки воды получили следующие показатели очищенной и обеззараженной воды, мг/л: БПК_п 3, С_взв 3, азот общий 8; азот аммонийный 0,4; фосфаты 0,6.

Приведенные примеры позволяют сделать вывод о высокой эффективности предложенного способа и установки для глубокой биохимической очистки сточных вод.

Способ и установка позволяют увеличить способность к разделению в первичном отстойнике, ускорить биологический процесс в аэротенке и получить очищенную и обеззараженную воду на выходе с наиболее низкими показателями по БПКп и другим загрязнениям. Изобретение позволяет в 1,5-2 раза уменьшить габариты и металлоемкость установки.

Использование: глубокая биохимическая очистка сточных вод средних и малых населенных пунктов и отдельно стоящих домов. Сущность изобретения: исходные сточные воды при подаче их на первичное отстаивание обрабатывают озоном в количестве 6,0-60,0 мг/л, а затем подают на аэрацию в аэротенк 8, что вызывает деструкцию сложных органических молекул в исходной воде и нарушает агрегативную устойчивость ее дисперсной системы. В результате интенсифицируются процессы осаждения взвесей в первичном отстойнике 1 и дополнительном отстойнике 19, а также биопроцессы в аэротенке 8. Иловая смесь в биофильтре 10, выполненном в виде модуля тонкослойного отстаивания, разделяется, и биопленка попадает в отсек 11, откуда ее подают на рециркуляцию в аэратор 9, выполненный в виде водовоздушного эжектора. Осветленную во вторичном отстойнике 12 воду подают на микрофильтр 13 и собирают в емкости 14 и резервуаре 15 очищенной воды. В последнем очищенную воду подвергают также обработке озоном при помощи эжектора 16 и озонатором 17 в количестве 2,0-20,0 мг/л с целью обеззараживания и удаления остатков трудноокисляемых загрязнений. Изобретение позволяет в 1,5-2,0 раза уменьшить габариты и металлоемкость установки, а энергозатраты минимальны для расходов менее 10000 м³ / сут. 2 с. и 9 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ глубокой биохимической очистки сточных вод, включающий первичное отстаивание сточных вод, аэрацию и вторичное отстаивание иловой смеси, озонирование, подачу исходных сточных вод, выпуск очищенной воды и осадка, а также рециркуляцию активного ила, отличающийся тем, что при подаче исходных сточных вод на первичное отстаивание ее обрабатывают озоном в количестве 6,0 60,0 мг/л и после вторичного отстаивания очищенную воду также обрабатывают озоном в количестве 2,0 20,0 мг/л. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после первичного отсаивания обрабатанной озоном сточной воды ее дополнительно отстаивают перед подачей на аэрацию. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после аэрации иловую смесь подвергают биофильтрации путем тонкослойного отстаивания, а выпавший осадок направляют на рециркуляцию и смешивают с аэрируемой сточной водой. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после вторичного отстаивания и перед подачей на конечную обработку озоном воду подвергают микрофильтрованию. 5. Установка для глубокой биохимической очистки сточных вод, содержащая первичный отстойник, аэротенк с аэратором, вторичный отстойник, трубопроводы подачи исходной сточной воды, выпуска очищенной воды и удаления осадка и рециркуляции активного ила, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в верхней части первичного отстойника эжектором для первичного озонирования сточной воды с приемной камерой и озонатором, а также резервуаром очищенной воды с эжектором для конечного озонирования и озонатором. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным отстойником, сообщенным с первичным отстойником и аэротенком. 7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что аэратор аэротенка выполнен в виде водовоздушного эжектора. 8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что аэротенк снабжен биофильтром, выполненным в виде тонкослойного модуля отстаивания с образованием в нижней его части отсека для сбора биопленки. 9. Установка по пп.5, 7 и 8, отличающаяся тем, что аэратор аэротенка в виде водовоздушного эжектора сообщен с отсеком для сбора биопленки биофильтра. 10. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на выходе воды из вторичного отстойника микрофильтром и емкостью очищенной воды. 11. Установка по пп.5, 6 и 8, отличающаяся тем, что она снабжена трубопроводами для осадка и активного ила, сообщающими нижние части вторичного отстойника, отсека для сбора биопленки, первичного и дополнительного отстойников.