СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2012 года по МПК C02F3/30 C02F103/20 

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 м^3/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 аммония
мг 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/дм³
Объем 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.

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.

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.