УСТАНОВКА ДЛЯ ГЛУБОКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2004 года по МПК C02F3/30 C02F3/30 C02F101/30 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к установкам глубокой биологической очистки, и может быть использовано для очистки сточных вод, концентрированных по органическим загрязнениям.

Из существующего уровня техники известны многочисленные технологические схемы очистки сточных вод, использующие многоступенчатую анаэробно-аэробную обработку с использованием как прикрепленной, так и находящейся во взвешенном состоянии микрофлоры.

Так, в частности, известна установка для биологического удаления из сточных вод органических веществ, соединений азота и фосфора с использованием анаэробной и аноксидной зон с иммобилизованной и взвешенной микрофлорой. /Патент РФ 2136614, C 02 F 3/30, 1999 г./
Недостатками этой установки являются сложность ее конструктивного и аппаратурного оформления и, как следствие, сложность в ее обслуживании.

Известна установка для биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод от органических соединений и взвешенных веществ в анаэробном и аэробном режимах с последующими доочисткой и обеззараживанием. /Патент РФ 2170710, C 02 F 3/30, 2001 г./
Недостатками этой установки являются неприспособленность конструкции для направленного удаления фосфора, высокая продолжительность процесса очистки, а также высокая энергоемкость из-за применения насосов для перекачки со стадии на стадию очищаемых сточных вод и избыточного активного ила.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является модульная установка анаэробно-аэробной биологической очистки сточных вод, содержащая трубопровод подачи исходной воды на очистку, последовательно соединенные реактор анаэробной обработки с перемешивающим устройством (с узлом принудительного перемешивания), реактор аэробной обработки, снабженный вспененным носителем для прикрепленной микрофлоры, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила в реактор анаэробной обработки, реактор доочистки с носителем для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания с трубопроводом отвода очищенной воды. Установка обеспечивает практически полную биологическую очистку от органических веществ. /Журнал "Водоснабжение и санитарная техника", 2002 г., 2, с.24-25/
Недостатками этой установки являются наличие механического оборудования для перемешивания, недостаточная степень удаления фосфора и отсутствие процесса регенерации активного ила.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в создании сооружений глубокой биологической очистки сточных вод, обеспечивающих их нормативное отведение в открытый водоем, выполненных в виде единого блока-модуля.

Технический результат от использования предложенной установки заключается в значительном сокращении объемов образующихся осадков сточных вод, сокращении объемов строительных работ за счет использования блоков полной заводской готовности, а также сокращении времени очистки и снижении энергозатрат.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в установке для глубокой биологической очистки сточных вод, включающей трубопроводы подачи воды на очистку и отвода очищенной и обеззараженной воды, систему пневматической аэрации и установленные последовательно анаэробный биореактор, аэробный биореактор, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила, биореактор доочистки с загрузкой для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания, анаэробный биореактор выполнен с пирамидальным дном для сбора осадка и снабжен трубопроводом отвода осадка, центральной, не доходящей до дна перегородкой, образующей камеру биосорбции, лотком с регулируемым водосливом и загрузкой для прикрепленной микрофлоры, армированной металлом, и расположенной по периферии центральной перегородки, камера биосорбции снабжена в нижней части аэратором, аэробный биореактор снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой, отстойник выполнен с пирамидальным дном для сбора активного ила и снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой, а в верхней части - блоком тонкослойных элементов, трубопровод рециркуляции активного ила соединен с камерой биосорбции и аэробным биореактором, биореактор доочистки разделен герметической перегородкой на две секции, каждая из которых снабжена струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой и соединена с камерой обеззараживания, а трубопровод подачи воды на очистку соединен с камерой биосорбции анаэробного биореактора, при этом в качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры в анаэробном биореакторе и в биореакторе доочистки используют мелкопористый полимерный материал, камера обеззараживания выполнена в виде лотка с расположенными над ним одним и более ультрафиолетовыми излучателями. Установка может быть выполнена в виде единого блока-модуля полной заводской готовности.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Установка (фиг. 1) содержит контейнер 1, в котором располагаются установленные последовательно блоки: анаэробного биореактора 2, аэробного биореактора 3, отстойника 4, биореактора доочистки 5 и камеры обеззараживания 6, анаэробный биореактор 2 выполнен с пирамидальным дном для сбора осадка и снабжен трубопроводом отвода осадка 7 и центральной, не доходящей до дна перегородкой 8, образующей камеру биосорбции 9, лотком с регулируемым водосливом 10 и загрузкой для прикрепленной микрофлоры 11, выполненной из мелкопористого полимерного материала, армированного металлом, и расположенной по периферии центральной перегородки 8. Камера биосорбции 9 снабжена в нижней части аэратором 12 и соединена с трубопроводом подачи воды на очистку 13, аэробный биореактор 3 на входе снабжен струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой 14 и аэраторами 15. Отстойник 4 с пирамидальным дном для сбора активного ила снабжен струенаправляющей не доходящей до дна перегородкой 16, эрлифтом 17 с трубопроводом рециркуляции активного ила 18, соединенным с камерой биосорбции 9 и аэробным биореактором 3, и блоком тонкослойных элементов 19 в верхней части.

Биореактор доочистки 5 разделен герметической перегородкой 26 (фиг.2) на две секции, каждая из которых снабжена струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой 20а и 20б, загрузкой для прикрепленной микрофлоры 21 и аэраторами 22 и соединена с камерой обеззараживания 6, которая выполнена в виде лотка с расположенными над ним одним и более ультрафиолетовыми излучателями 23 и соединена с трубопроводом отвода очищенной и обеззараженной воды 24. Аэраторы 12, 15 и 22 камеры биосорбции 9 анаэробного биореактора 2, аэробного биореактора 3 и биореактора доочистки 5 соответственно соединены с системой пневматической аэрации 25.

В биореакторе доочистки 5 в качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры могут использовать мелкопористый полимерный материал, а в анаэробном биореакторе 2 - тот же самый материал, армированный металлом.

Установка работает следующим образом.

Сточные воды после механической очистки по напорному трубопроводу подачи воды на очистку 13 подают на обработку в установку для глубокой биологической очистки, размещенную в контейнере 1. Сточную воду подают в первую емкость - анаэробный биореактор 2 - комбинированное сооружение, где в центральной аэрационной зоне - камере биосорбции 9, образованной центральной, не доходящей до дна перегородкой 8, осуществляют первую фазу биологической очистки - регенерацию активного ила с последующей сорбцией загрязнений на активном иле. В нижней анаэробной зоне после осаждения смеси активного ила с осадком происходит гидролиз части органических веществ с образованием летучих жирных кислот, а в периферийной аноксидной зоне, заполненной загрузкой для прикрепленной микрофлоры 11, армированной металлом, происходит частичное восстановление азота и выделение фосфора (происходит процесс биогальванической дефосфатации).

Известно использование в качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры инертного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, создающий условия для процессов биологической коррозии. /Патент РФ 2075202, C 02 F 3/02, 1997 г.; патент РФ 2197436, C 02 F 3/02, 2003 г./.

Воду, прошедшую обработку в анаэробном биореакторе, собирают периферийным лотком с регулируемым водосливом 10, откуда она самотеком направляется в аэробный (вторую емкость) биореактор 3, где под воздействием свободно плавающего биоценоза аэробных микроорганизмов окисляются органические углерод и азот. Образующуюся смесь активного ила отстаивают во вторичном отстойнике 4 и эрлифтом 17 по трубопроводу рециркуляции активного ила 18 направляют в камеру биосорбции 9 анаэробного биореактора 2 и/или в аэробный биореактор 3. Осветленную, в том числе с использованием тонкослойных модулей 19, воду собирают периферийным лотком и направляют самотеком в биореактор доочистки 5 (четвертую емкость). Биореактор доочистки 5 разделен герметической перегородкой 26 на две секции, каждая из которых снабжена струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой 20а и 206 и соединена с камерой обеззараживания 6. Секции биореактора доочистки 5 снабжены мелкопористой полимерной загрузкой для прикрепленной микрофлоры 21, за счет жизнедеятельности которой в обедненных субстратными составляющими сточных водах осуществляют доочистку воды до нормативных требований водоотведения. В процессе очистки происходит обрастание загрузки для прикрепленной микрофлоры, что приводит к необходимости ее периодической регенерации. Процесс регенерации носителя для прикрепленной микрофлоры 21 производят водовоздушной промывкой, отключая то одну секцию, то другую.

Обеззараживание очищенной воды осуществляют перед сбросом в водоем или перед вторичным использованием, пропуская воду через лоток 6 с расположенными над ним одним и более ультрафиолетовыми излучателями 23.

Реализуемая в установке технология глубокой биологической очистки и доочистки воды обеспечивает значительное сокращение количества образующегося осадка, который отводят из нижней анаэробной зоны анаэробного биореактора 2 через трубопровод отвода осадка 7. Затем его обезвоживают, например, в фильтрующих мешках (на чертежах не показаны). Аэрацию камеры биосорбции 9, аэробного биореактора 3 и обеих секций биореактора доочистки 5 ведут от системы пневматической аэрации 25 посредством аэраторов 12, 15 и 22 соответственно. Время очистки воды в предложенной установке составляет 8-10 час.

Установка выполнена по типу каскада, т.е. отсутствует перекачка со ступени на ступень. Энергозатраты ограничиваются использованием насосного оборудования для подачи сточных вод на установку и компрессора для подачи воздуха на технологические нужды.

В установке реализована экологически чистая технология глубокой биологической очистки сточных вод комбинированным биоценозом прикрепленных и свободно плавающих автотрофных и гетеротрофных микроорганизмов, действующих в анаэробных, аэробных и аноксидных условиях, с последующими процессами доочистки в биореакторе и обеззараживания УФ-излучением.

Установка изготавливается полностью в заводских условиях определенного технологического ряда по производительности.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет решить задачу создания установки в виде единого блока-модуля полной заводской готовности при сокращении времени очистки и невысоких энергозатратах.

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод, концентрированных по органическим загрязнениям. Установка содержит установленные последовательно анаэробный биореактор, аэробный биореактор, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила, биореактор доочистки с загрузкой для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания. Анаэробный биореактор выполнен с пирамидальным дном для сбора осадка и снабжен трубопроводом отвода осадка, центральной, не доходящей до дна перегородкой, образующей камеру биосорбции, лотком с регулируемым водосливом и загрузкой для прикрепленной микрофлоры, армированной металлом, и расположенной по периферии центральной перегородки. Камера биосорбции снабжена в нижней части аэратором. Аэробный биореактор снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой, отстойник выполнен с пирамидальным дном для сбора активного ила и снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой, а в верхней части - блоком тонкослойных элементов. Трубопровод рециркуляции активного ила соединен с камерой биосорбции и аэробным биореактором. Биореактор доочистки разделен герметической перегородкой на две секции, каждая из которых снабжена струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой и соединена с камерой обеззараживания. Трубопровод подачи воды на очистку соединен с камерой биосорбции анаэробного биореактора. В качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры в анаэробном биореакторе и в биореакторе доочистки используют мелкопористый полимерный материал. Камера обеззараживания выполнена в виде лотка с расположенными над ним одним и более ультрафиолетовыми излучателями. Установка может быть выполнена в виде единого блока-модуля. Технический эффект - создание сооружения очистки сточных вод с небольшим количеством образующегося осадка, невысоким временем очистки при низких энергозатратах. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для глубокой биологической очистки сточных вод, включающая трубопроводы подачи воды на очистку и отвода очищенной и обеззараженной воды, систему пневматической аэрации и установленные последовательно анаэробный биореактор, аэробный биореактор, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила, биореактор доочистки с загрузкой для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания, отличающаяся тем, что анаэробный биореактор выполнен с пирамидальным дном для сбора осадка и снабжен трубопроводом отвода осадка, центральной, не доходящей до дна перегородкой, образующей камеру биосорбции, лотком с регулируемым водосливом и загрузкой для прикрепленной микрофлоры, армированной металлом, и расположенной по периферии центральной цилиндрической перегородки, камера биосорбции снабжена в нижней части аэратором, аэробный биореактор снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой, отстойник выполнен с пирамидальным дном для сбора активного ила и снабжен на входе струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой и блоком тонкослойных элементов в верхней части, трубопровод рециркуляции активного ила соединен с камерой биосорбции и аэробным биореактором, биореактор доочистки разделен герметической перегородкой на две секции, каждая из которых снабжена струенаправляющей, не доходящей до дна перегородкой и соединена с камерой обеззараживания, а трубопровод подачи воды на очистку соединен с камерой биосорбции анаэробного биореактора.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры в анаэробном биореакторе и в биореакторе доочистки используют мелкопористый полимерный материал.3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что камера обеззараживания выполнена в виде лотка с расположенными над ним одним и более ультрафиолетовыми излучателями.4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что выполнена в виде единого блока-модуля полной заводской готовности.