УСТАНОВКА МАЛОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2000 года по МПК C02F3/12 C02F3/30 B01D21/00 

Предметом изобретения является установка малой мощности для биологической очистки сточных вод в псевдоожиженном слое/ технология биологических пленок.

Известные из уровня техники установки малой мощности для биологической очистки сточных вод характеризуются недостаточными производительностью и стабильностью процесса очистки.

Основными причинами этого являются
изменяющаяся и часто малая концентрация биомассы;
нестабильность биомассы;
выброс биомассы при гидравлических ударах;
нестабильная обратная подача биомассы из вторичного отстойника на позицию биологической очистки;
недостаточная буферная способность при пиковой нагрузке;
выброс биомассы, сопровождающийся снижением производительности, при неполной нагрузке и ее недостаточном количестве;
снижение Ph путем нитрификации, что влечет за собой замедление процессов биологического распада.

Чтобы улучшить производительность и стабильность процесса очистки, можно, например, оснастить установки малой мощности на позиции биологической очистки неподвижным пакетным катализатором, обсемененным микроорганизмами. Выброс этих микроорганизмов не происходит даже при гидравлических ударах. К недостаткам данной технологии относятся:
Обсеменяемая поверхность неподвижных катализаторов площадью от 100 до 150 м² на м³ биологической позиции является относительно небольшой. Производительность очистки или нагрузка на м³ объема отстойника, исходя из этого, является недостаточной.

Поверхность неподвижных катализаторов часто обрастает относительно толстым слоем биомассы. Так как только самая верхняя часть биологического слоя снабжается в необходимой степени кислородом и питательными веществами, то его биологическая активность является ограниченной.

Внутри слоя прироста начинаются процессы гниения, которые вследствие отмирания микроорганизмов также отрицательно воздействуют на возможную производительность.

Отложения и переплетения на поверхности и внутри неподвижных пакетных катализаторов сокращают площадь обсеменяемой поверхности и тем самым снижают производительность биологического слоя.

Очистка неподвижных катализаторов возможна лишь при повышенной трудоемкости процесса обслуживания.

В Докладе федерального министерства исследования и технологии ФРГ N 02 WA 8538 за октябрь 1997 г. сообщается о применении пригодных для создания кипящего слоя частиц во взвешенном состоянии для повышения мощности очистных установок. По сравнению с неподвижными пакетными катализаторами обсеменяемая поверхность на единицу объема отстойника была значительно выше.

Однако при удержании частиц во взвешенном состоянии на биологической ступени очистки возникли неразрешимые проблемы. Частицы частично сдавливались решеткой. Кроме того, частицы так сильно переплетались, что опускались на дно и осаждались.

Об использовании пригодных для создания кипящего слоя питательных частиц для повышения содержания биомассы в очистных сооружениях уже известно. Удержание частиц происходит при помощи сеток или решеток.

По причине высокого содержания волокон и взвесей в коммунальных сточных водах при указанной форме удержания уже после короткого времени работы следует считаться с возможностью засоров, переплетений и, таким образом, аварийных ситуаций.

В WO-A-95 17351 описана аэрируемая емкость, содержащая псевдоожижаемый слой из несущего материала в форме частиц. Из US-A-4, 421,648 известны установка и способ биологической очистки сточных вод с вертикально расположенным вторичным отстойником.

Настоящим изобретением предлагается очистная установка малой мощности, у которой в значительной степени устранены указанные недостатки, свойственные установкам такой мощности согласно уровню техники.

Очистная установка малой мощности для биологической очистки сточных вод содержит первичный отстойник с накопителем шлама и приток. После первичного отстойника расположена секция биологической очистки для биопродукта -активный ил - и биопродукта -биологические пленки - с отключаемым вентиляционным устройством, причем секция биологической очистки частично заполнена частицами питательных сред. Секция биологической очистки содержит задерживающее устройство для удержания частиц питательных сред, после нее вертикально расположен вторичный отстойник со стоком и дополнительно размещена не аэрируемая, заполненная частицами питательных сред секция биофильтров, в которую поступает поток из первичного отстойника и обратный поток шлама из вторичного отстойника.

Удержание частиц питательных сред в аэрируемой секции биологической очистки производится без засорения на основании двух следующих принципов:
Вариант 1: частицы питательных сред с удельным весом 1,0 г/см³, предпочтительно 0,9 г/см³.

При этом варианте оба приемных отверстия для потока из первичного отстойника и потока из вторичного отстойника расположены в верхней части секции биофильтров, секция биофильтров открыта снизу в направлении к секции биологической очистки и выступает за уровень воды, и труба задерживающего устройства проходит от дна секции биологической очистки и заканчивается ниже уровня воды.

В аэрируемой секции используется труба, закрытая снизу и открытая сверху. Труба оканчивается на глубине около 30 см ниже поверхности воды. В этой трубе размещена вторая труба меньшего диаметра, соединенная со стоком. Меньшая труба начинается примерно на 30 см выше дна большой трубы и заканчивается над поверхностью воды.

Благодаря такой конструкциии частицы питательных сред с удельным весом менее 1,0 г/см³ постоянно всплывают в псевдоожиженном слое в большой трубе.

Активный ил и незначительное количество сточных вод текут по внутренней трубе во вторичный отстойник.

Вариант 2: частицы питательных сред с удельным весом 1,0 г/см³, предпочтительно 1,1 г/см³.

При этом варианте оба приемных отверстия для потока из первичного отстойника и потока из вторичного отстойника расположены в нижней части секции биофильтров, секция биофильтров закрыта снизу относительно секции биологической очистки и заканчивается наверху на уровне воды, и труба задерживающего устройства начинается выше дна секции биологической очистки и заканчивается выше уровня воды.

Труба, открытая с обоих концов, начинается над поверхностью воды и заканчивается примерно в 30 см от дна емкости, в которой производится биологическая очистка.

В большую наружную трубу снизу вводится труба меньшего диаметра. Эта труба начинается под поверхностью воды и заканчивается в стоке биологической стадии.

Благодаря такой конструкции частицы питательных сред с удельным весом более 1,0 г/см³ постоянно падают в псевдоожиженный слой. Активный ил и незначительное количество сточных вод текут по внутренней трубе во вторичный отстойник.

Размеры обеих труб выбраны таким образом, что частицы питательных сред даже при высоких гидравлических нагрузках не могут быть вынесены со стадии биологической очистки.

Активный ил, отделяемый во вторичном отстойнике, с помощью насоса частично возвращают на стадию биологической очистки. Шлам, произведенный в избыточном количестве, вместе с первичным шламом, выделенным на стадии предварительной очистки, складируют в накопителе шлама до его удаления.

Важными преимуществами по сравнению с уровнем техники являются:
На стадии аэрации в очистную установку вводят частицы питательных сред, обсеменяемая поверхность которых, составляющая более 800 м²/м³ насыпанного объема, во много раз больше, чем у неподвижных катализаторов и известных частиц питательных сред.

Размеры и форма частиц исключают переплетения и отложения.

Биологический слой на поверхности частиц за счет постоянного истирания в псевдоожиженном слое поддерживается тонким и тем самым физиологически очень активным.

Снабжение микроорганизмов биологического слоя кислородом и питательными веществами является оптимальным. Процессы гниения исключаются. Введение частиц не требует дополнительного обслуживания.

Микроорганизмы, вырастающие на частицах питательных сред в слизистом слое, устойчивы по отношению к длительным недогрузкам и временному недостатку кислорода.

Частицы питательных сред имеют удельный вес или < 1,0 г/см³, или > 1,0 г/см³.

Удержание частиц питательных сред в протекающем псевдоожиженном слое не влечет за собой опасность закупорки.

Выброс частиц питательных сред практически невозможен даже при гидравлических перегрузках.

Производительность очистки остается стабильной при гидравлических ударах и сильных колебаниях загрузки.

Активный ил известным способом отделяют во вторичном отстойнике путем осаждения и часть его снова направляют на стадию биологической очистки. Благодаря соединению двух биологических сред стадия биологической очистки может подвергаться большей нагрузке, что обеспечивает высокую стабильность процесса.

Благодаря размещению бескислородной стадии способа внутри стадии биологической очистки азот удаляют на биологических стадиях методом нитрификации/денитрификации.

Далее на примере исполнения подробно разъясняются устройство и способ согласно изобретению. На чертежах изображены:
фиг. 1 - очистная установка малой мощности с частицами питательных сред с удельным весом < 1,0 г/см³;
фиг. 2 - очистная установка малой мощности с частицами питательных сред с удельным весом > 1,0 г/см³;
фиг. 3 и 4 - соответственно вид сверху.

Отдельные стадии очистной установки малой мощности предпочтительно размещают в радиальном бетонном отстойнике, состоящем из трех сегментов.

Необработанные сточные воды текут сначала в первый сегмент, который служит первичным отстойником 1 и накопителем шлама. В этом отстойнике из сточных вод отделяют грубые массы и плавучие вещества, а также песок.

Затем сточные воды вместе с активным илом, поступающим обратно из вторичного отстойника 3, попадают на стадию 2 биологической очистки, оснащенную управляемым вентиляционным устройством 4 и частично заполненную частицами 5 питательных сред.

Частицы 5 питательных сред при впуске воздуха образуют псевдоожиженный слой, а при отключении вентиляции - слой, в котором образуется бескислородная среда.

При прохождении этого этапа в первую очередь растворенные органические вещества (БПК, ХПК) подвергаются аэробному разложению, а азот частично удаляют на биологических стадиях нитрификации и денитрификации.

Частицы 5 питательных сред вместе с высеянными на них микроорганизмами на аэрируемой биологической стадии 2 удерживаются с помощью описанной системы без образования засора.

Биомасса в виде взвеси (активный ил) отделяется от очищенной воды в вертикально расположенном вторичном отстойнике 3 со скошенными стенками. Часть осажденного активного ила постоянно возвращается на стадию 2 биологической очистки. Образующийся в избытке активный ил закачивают в дискретном режиме в накопитель шлама 1.

Образующийся в процессах механической первичной очистки и биологической очистки шлам складируют в накопителе шлама до его удаления и анаэробно стабилизируют.

Стадия 2 биологической очистки оснащена неаэрируемой позицией 9 биофильтров, заполненной частицами питательных сред, которая является стадией денитрификации. На данную стадию подают активный шлам, возвращаемый после вторичной очистки, и сточные воды, прошедшие предварительную очистку.

Сточные воды, предварительно обработанные в отсутствии кислорода, после прохождения позиции 9 биофильтров попадают в аэрируемую часть стадии 2 биологической очистки.

Список ссылочных позиций
1. Первичный отстойник с накопителем шлама
2. Биологическая стадия
3. Вторичный отстойник
4. Вентиляционное устройство
5. Частицы питательных сред
6. Приток
7. Сток
8. Задерживающее устройство
9. Позиция биофильтрова

Установка предназначена для биологической очистки сточных вод в псевдоожиженном слое. Установка содержит расположенную после первичного отстойника секцию биологической очистки, которая частично заполнена частицами питательных сред с обсеменяемой поверхностью не менее 800 м² на 1 м³ насыпного объема. Для удержания частиц питательных сред служит задерживающее устройство, за которым расположен вертикально вторичный отстойник со стоком. В секции биологической очистки дополнительно расположена неаэрируемая секция биофильтров, заполненная частицами питательных сред, в которую поступает поток из первичного отстойника и обратный поток шлама из вторичного отстойника. Установка надежна в работе, исключает процессы гноения и засоры. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Очистная установка малой мощности для биологической очистки сточных вод, в которой после первичного отстойника с накопителем шлама (1) и притока (6) расположена секция (2) биологической очистки для биопродукта активный ил и биопродукта биологические пленки с отключаемым вентиляционным устройством (4), причем секция (2) биологической очистки частично заполнена частицами (5) питательных сред с обсеменяемой поверхностью не менее 800 м² на 1 м³ насыпного объема и для удержания частиц (5) питательных сред содержит задерживающее устройство (8), за которым расположен вертикально вторичный отстойник (3) со стоком (7), причем составные части (1 - 4) очистной установки расположены предпочтительно в радиальном отстойнике, отличающаяся тем, что в секции (2) биологической очистки дополнительно расположена неаэрируемая секция биофильтров (9), заполненная частицами питательных сред, в которую поступает поток из первичного отстойника (1) и обратный поток шлама из вторичного отстойника (3). 2. Очистная установка малой мощности для биологической очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что составные части (1 - 4) очистной установки размещены предпочтительно в радиальном отстойнике. 3. Очистная установка по п.1, отличающаяся тем, что удельный вес частиц питательных сред составляет величину < 1,0 г/см³, предпочтительно 0,9 г/см³, причем оба приемных отверстия для потока из первичного отстойника (1) и потока из вторичного отстойника (3) расположены в верхней части секции биофильтров (9), секция биофильтров (9) открыта снизу в направлении секции (2) биологической очистки и выступает за уровень воды и труба задерживающего устройства (8) проходит от дна секции биологической очистки (2) и заканчивается ниже уровня воды. 4. Очистная установка по п.1, отличающаяся тем, что удельный вес частиц питательных сред составляет величину > 1,0 г/см³, предпочтительно 1,1 г/см³, причем оба приемных отверстия для потока из первичного отстойника (1) и потока из вторичного отстойника (3) расположены в нижней части секции биофильтров (9), секция биофильтров (9) закрыта снизу относительно секции биологической очистки (2) и заканчивается наверху на уровне воды и труба задерживающего устройства (8) начинается выше дна секции биологической очистки (2) и заканчивается выше уровня воды.