СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ Российский патент 2015 года по МПК C02F3/22 C02F3/26 

Область техники

Изобретение относится к способу биологической очистки, имеющему в своей основе очищение текучей среды, подлежащей обработке (например, очищение сточных вод), посредством процесса очистки активным илом, по меньшей мере частично функционирующего по порционному принципу. В ходе этого процесса аэрацию обрабатываемой жидкости, сепарацию ее осветленной части и удаление очищенной жидкости проводят в виде последовательных стадий в одном и том же рабочем пространстве.

В рабочий резервуар, содержащий массу активного ила, подают подлежащую обработке жидкость, а активный ил подвергают, по меньшей мере снизу, аэрации аэрирующим воздухом, направляемым в ил по проточной секции и через распределительный узел, который сообщается с нижней частью рабочего резервуара. Назначение данного процесса заключается в очистке обрабатываемой жидкости с помощью окисляющих микроорганизмов, содержащихся в массе активного ила, для которых примеси, присутствующие в обрабатываемой жидкости, являются питательными веществами. Описанный способ применялся, например, для обработки на установках фирмы HKN для очистки сточных вод, спроектированных и поставляемых на рынок конструкторским бюро Ekora Oy.

Уровень техники

Сточные воды в зависимости от характера их загрязнения очищают, например механически, химически, биологически или посредством комбинации перечисленных обработок. Кроме того, находят применение различные модификации мембранных технологий. При обработке сточных вод с особо сложной природой загрязнений можно использовать также принцип испарения. Однако обычно основная часть спроса на очистку сосредоточена на обработке бытовых стоков. Поскольку такие сточные воды имеют биологическое происхождение, для их очистки тоже целесообразно выбрать биологический подход. Кроме того, на основе описанного принципа очищаются и сточные воды в пищевой промышленности, а также в деревообрабатывающей промышленности.

В настоящее время большинство биологических очищающих установок в основе своей работы использует так называемый способ активного ила, означающий просто аэрацию сточных вод, т.е. другими словами, подачу кислорода микроорганизмам, часть которых питается находящимися в сточных водах примесями (питательными веществами). В техническом плане очищающую установку, функционирующую с использованием способа активного ила, можно реализовать в двух основных альтернативных вариантах.

Первая из этих альтернатив основана на непрерывной аэрации, происходящей в аэрационной емкости, из которой смесь сточных вод и активного ила перетекает во вторичный отстойник. Из этого отстойника активный ил, приведенный в отстоявшееся состояние, откачивают обратно в аэрационную емкость, а осветленная вода, приведенная в очищенное состояние, вытекает из верхней части вторичного отстойника.

В основу второй альтернативы заложена идея о том, что в аэрационной емкости, в которую подают сточные воды, вся масса активного ила находится постоянно. В таком варианте не предусмотрено наличие какого-либо отдельного вторичного отстойника, а его функцию выполняет сама аэрационная емкость после прерывания в ней аэрации. После того как отстоится адекватное количество активного ила, осветленный верхний слой, т.е. другими словами, очищенные сточные воды, можно вывести из очищающей установки (посредством откачки, плавающих отводных труб различного типа и других подобных средств). Такой вариант способа известен под названием порционной технологии, а установку для его реализации называют очищающей установкой порционного действия (такая установка обозначается международной аббревиатурой SBR - Sequencing Batch Reactor). Применение данного способа особенно эффективно, когда сточные воды производятся нерегулярно, причем только в течение части дня, и/или если специфичная биологическая загрузка сточных вод находится на высоком уровне, а гидравлическая - на низком. Установка, функционирующая согласно данному способу, имеет также специальное название "упрощенная установка на основе активного ила".

В последние годы порционные технологии вследствие простоты их принципа действия и хороших результатов очистки применялись особенно широко. Однако максимально широкое использование порционного процесса на основе обычного способа активного ила ограничивается несколькими недостатками, например такими, как многообразие ситуаций, связанных с потоками сточных вод, отказы в работе, недостаточно широкие монтажные площадки, а отчасти также и инвестиционные затраты.

Прежде всего, порционный процесс для своего нормального функционирования может получать только такое количество сточных вод, для которого он запрограммирован и в соответствии с которым выбраны размеры предназначенной для процесса установки. Например, неожиданный пиковый выброс приводит к переливам, а это означает, что из очищающей установки выпускаются сточные воды, очищенные только частично. Чтобы избежать такого перелива, требуются дополнительные (балансирующие) емкости и вспомогательные приборы, а это связано с добавочными затратами.

В существующих установках, использующих активный ил, в том числе и в очищающих установках порционного действия, очищенная вода забирается из самого верхнего (осветленного) слоя, расположенного в верхней зоне рабочей емкости. Нарушения процесса обычно сразу же проявляются в виде помутнения этого слоя или, другими словами, в появлении неосажденных твердых веществ, различных совокупностей продуктов флокуляции и других подобных образований. Если твердые вещества такого типа попадают в сливной трубопровод, результат очистки, проведенной установкой, существенно ухудшается.

Анализ уже более чем столетнего применения описанного метода, заключающегося в осаждении активного ила и удалении осветленной, очищенной воды из верхней зоны, фактически показывает, что в установке может не оказаться избыточного количества активного ила, чтобы обеспечить его осаждение в данный отрезок времени в достаточной степени. Кроме того, это приводит к необходимости использовать аэрационные емкости относительно большого объема, причем его нельзя уменьшить, не изменяя функциональные параметры системы в целом.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлен способ по настоящему изобретению, состоит в кардинальном решении перечисленных проблем и, таким образом, в существенном повышении уровня техники. В плане выполнения этой задачи главное отличие предлагаемого способа заключается в том, что сепарацию жидкости, обработанной в ходе процесса очистки, из активного ила и удаление ее из рабочего резервуара проводят, направляя жидкость снизу вверх через массу активного ила и находящийся с ней в контакте фильтрующий блок, причем это происходит по меньшей мере во время прерывания аэрации, также происходящей снизу вверх.

В числе наиболее важных преимуществ способа по изобретению в первую очередь следует упомянуть тот факт, что все технические достоинства предлагаемого процесса очистки достигнуты главным образом за счет возможности выбрать размеры объема реального рабочего резервуара в виде части (например, примерно 1/5-1/10) объема известных аэрационных емкостей, в которых осветление происходит сверху вниз. Поскольку удаление воды проводят через фильтрующий блок, размер частиц, попадающих в сливной трубопровод, никогда не превышает, как оказалось, тонкодисперсный уровень.

Предпочтительный вариант предлагаемого способа обеспечивает также возможность денитрирования и биологического понижения содержания фосфора (дефосфорирования) без использования, например, каких-либо химических коагулянтов. Функционирование процесса на основе способа по изобретению происходит чрезвычайно простым образом и с высокой эффективностью за счет того, что в предпочтительном варианте осуществления проводят отслеживание высоты уровня поверхности текучей среды в рабочей емкости, что дает несколько преимуществ в плане управления процессом и его практической реализации. В этом случае благодаря предлагаемому способу появляется возможность плавно отслеживать даже большие изменения гидравлической загрузки, управляемым образом и с оптимальными периодами, переключаясь на стадии повторения цикла внутри установки и поверхностного удаления очищенных сточных вод. В результате исключается возможность любого перелива, характерная для традиционной очищающей установки порционного действия при переполнении ее рабочей емкости. К тому же возможные ситуации, связанные с неисправностями в ходе процесса, не ухудшают качество сливаемой воды с такой же легкостью, как это происходит в известных установках. Далее, изобретение в максимально возможной степени позволяет упростить техническое оснащение установки. Например, в числе прочих факторов появляется возможность отказаться от необходимости применять обычный для таких устройств сливной насос. Механика установки, работающей на основе способа по изобретению, отличается хорошей эксплуатационной надежностью, что позволяет свести к минимуму потребность в обслуживании и текущем ремонте. В добавление к сказанному, обеспечиваемая изобретением возможность уменьшить габаритные размеры установки приводит к экономии денежных средств.

Предпочтительные варианты осуществления предлагаемого способа представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1а, 1b и 1с в виде трех примеров показано, как можно использовать способ по изобретению в условиях ограниченных габаритных размеров;

на фиг.2а и 2b соответственно в продольном сечении и на виде сверху иллюстрируется предпочтительный вариант осуществления способа по изобретению, предназначенный для крупномасштабного применения.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к способу биологической очистки, имеющему в своей основе очищение текучей среды, подлежащей обработке (например, очищение сточных вод), посредством процесса очистки активным илом, по меньшей мере частично функционирующего по порционному принципу. В ходе этого процесса аэрацию обрабатываемой жидкости, сепарацию ее осветленной части и удаление очищенной жидкости проводят в виде последовательных стадий в одном и том же рабочем пространстве. В рабочий резервуар 1, содержащий массу М активного ила, подают подлежащую обработке жидкость, а активный ил подвергают, по меньшей мере снизу, аэрации аэрирующим воздухом, направляемым в ил по проточной секции 2 посредством распределительного узла 3, который, по существу, сообщается с нижней частью рабочего резервуара. Назначение данного процесса заключается в очистке обрабатываемой жидкости с помощью окисляющих микроорганизмов, содержащихся в массе активного ила, для которых примеси, присутствующие в обрабатываемой жидкости, являются питательными веществами. Сепарацию жидкости, очищенной в ходе данного процесса, из активного ила и удаление ее из рабочего резервуара 1 проводят, направляя жидкость снизу вверх через массу М активного ила и находящийся с ней в контакте фильтрующий блок 4 по меньшей мере во время прерывания аэрации, также происходящей снизу вверх.

В частности, для повышения своей эффективности способ по изобретению в предпочтительном варианте осуществления включает стадию I балансировки и стадию II рециркуляции, во время которых поверхности жидкости в рабочем резервуаре 1 сначала обеспечивают возможность прийти в сбалансированное состояние под действием силы тяжести по принципу сообщающихся сосудов. В результате поток v проходит через фильтрующий блок 4 и распределительный узел 3 в балансирующее пространство 5, выполняющее функцию проточной секции 2 или ее части. Затем инициируют рециркуляцию w жидкости, отфильтрованной в балансирующем пространстве 5, в рабочий резервуар 1, увеличивая относительное количество (MLSS) твердого вещества в массе М активного ила посредством его повторного наслаивания.

Для другого предпочтительного варианта осуществления способа по изобретению существенными являются следующие особенности:

- аэрацию массы М активного ила поддерживают одновременно с подачей жидкости, подлежащей обработке, в рабочий резервуар 1,

- аэрацию прерывают до инициирования стадии I балансировки и

- повторно запускают аэрацию до инициирования стадии II рециркуляции.

Далее, в особо предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа проводят отслеживание высоты уровня поверхности жидкости в рабочем резервуаре 1 с помощью средства 15 слежения, такого как поплавок 15b блока 15а управления, показанного, например, на фиг.1а. Целью такого слежения является инициирование стадии I балансировки, когда поверхность жидкости в рабочем резервуаре достигнет выбранного для нее верхнего предела. В этом же контексте в другом предпочтительном варианте осуществления стадию выпуска очищенной жидкости инициируют по окончании стадии II рециркуляции в момент времени, предпочтительно выбираемый, с возможностью регулировки, после окончания стадии рециркуляции, и прекращают, когда поверхность жидкости в рабочем резервуаре 1 достигнет выбранного для нее нижнего предела.

Далее, в предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа при прерывании подачи обрабатываемой жидкости в рабочий резервуар 1 ее согласно принципу, представленному, например, на фиг.2а, временно накапливают в буферном резервуаре X, сообщающемся с рабочим резервуаром 1.

В частности, в альтернативных иллюстративных вариантах выполнения, представленных на фиг.1а и 1b и относящихся к применению способа по изобретению в условиях ограниченных габаритных размеров, рециркуляцию w (стадию II) проводят на основе маммут-принципа (Mammut principle), подавая аэрирующий воздух по проточной секции 2 или каким-то другим соответствующим образом в нижнюю часть балансирующего пространства 5, находящуюся на расстоянии е от дна рабочего резервуара 1. В состав проточной секции может входить проточный канал 2, 2а, расположенный снаружи балансирующего пространства 5 (см. фиг.1а), или канал 2, 2b, расположенный внутри него (см. фиг.1b). В другом варианте предусмотрена возможность использовать для этого отдельный циркуляционный насос 6, сопряженный с проточной секцией 2.

Далее, в варианте выполнения, представленном на фиг.1с, который является альтернативным или дополнительным по отношению к предыдущим вариантам, рабочий резервуар 1 выполнен с конусообразно расширяющейся верхней частью, главное назначение которой заключается в сведении к минимуму изменения высоты уровня поверхности жидкости с целью облегчения контроля уровня этой поверхности.

Для дополнительного расширения области применения способа по изобретению в него включают стадию денитрирования и/или стадию биологического дефосфорирования. В течение данных стадий жидкость, подлежащую обработке, подают в рабочий резервуар 1, прерывая на это время аэрацию. Назначение первой из данных стадий заключается в проведении понижения содержания азота в анаэробных условиях с последующим завершением работы установки, причем желательно предусмотреть возможность регулировать продолжительность этой стадии. Вторая стадия является альтернативной по отношению к первой и может проводиться в один или более приемов. Эту стадию проводят путем рециркуляции обрабатываемой жидкости и аэрации с целью биологического понижения содержаний фосфора в аноксических условиях, причем вслед за этим в случае необходимости завершают работу установки. Желательно предусмотреть возможность регулировать продолжительность этой стадии.

В предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа в обрабатываемой жидкости отслеживают содержание кислорода и/или азота, главным образом для того, чтобы управлять процессом на стадии денитрирования и/или на стадии биологического дефосфорирования.

Далее, в варианте осуществления предлагаемого способа, предпочтительном для практического применения, предусмотрена возможность прерывать аэрацию, если в рабочем резервуаре поверхность жидкости в течение заданного отрезка времени остается на стабильном уровне, и возобновлять аэрацию, как только данная поверхность начнет подниматься, т.е. когда поступает новая порция жидкости.

Выбор размеров установки, реализующей способ по изобретению, проводят в первую очередь на основе загружаемого количества SL активного ила. Исходя из условий "долгого процесса аэрации" этот параметр можно выбрать из ряда SL=0,05…0,08…0,1 [кг БПК₇/кг MLSS×d], где ВПК - биологическая потребность в кислороде.

При выборе размеров загрузки резервуара учитывают такие параметры, как пространственная нагрузка OL [кг БПК₇/d/V/(объем аэрационной емкости)/м³] и относительное общее количество MLSS (объемная плотность) активного ила [кг/м³]. Соотношение, связывающее эти факторы, имеет следующий вид:

$$SL=\frac{OL}{MLSS}$$ ,

откуда следует

$$MLSS=\frac{OL}{SL}$$ .

Поскольку способ по изобретению действует "в перевернутом направлении", удаляя аэрированные сточные воды через аэрационный фильтрующий слой, находящийся у дна аэрационной емкости, появляется возможность существенно повысить величину MLSS по сравнению с обычным процессом осветления-отстаивания. В результате достигается высокая степень загрузки резервуара и, как следствие этого, недостижимое до сих пор уменьшение объема аэрационной емкости:

Биологическая нагрузка

$$V\left(\text{аэрационная емкость}\right)=\frac{Биологическая\text{ нагрузка}}{Пространственная\text{ нагрузка}}=\frac{L_{БПК7}}{OL}$$ .

Однако при этом биологическая функциональность процесса остается неизменной и безопасной при условии, что загружаемое количество SL активного ила выбирают "безопасным образом", исходя из следующего набора цифровых данных, приведенного в качестве примера:

$$SL=\mathrm{0,08}=\frac{OL}{MLSS}=\frac{\mathrm{0,3}}{\mathrm{3,75}}=\frac{\mathrm{0,5}}{\mathrm{6,25}}=\frac{\mathrm{0,8}}{10}=\frac{\mathrm{1,0}}{\mathrm{12,5}}=\frac{\mathrm{1,2}}{15}=\frac{\mathrm{1,4}}{\mathrm{17,5}}=\frac{\mathrm{1,6}}{20}=\frac{\mathrm{1,8}}{\mathrm{22,5}}=\frac{\mathrm{2,0}}{25}$$ .

Таким образом, обычную очищающую установку порционного действия, использующую, например, пространственную нагрузку OL резервуара, равную 0,3, и, в соответствии с этой величиной, объем рабочей (так называемой аэрационной) емкости 1, равный, например, 4,0 м³ (1,2 кгБПК₇/d), согласно способу по изобретению можно легко выполнить с объемом

$$V\text{ аэр}\text{.}=\frac{\mathrm{1,2}кгБП{К}_7/d}{\mathrm{1,2}кг/{м}^3\times d}=\mathrm{1,0}{\text{ м}}^{\text{3}}$$ ,

а затем выбрать OL=2 с объемом 0,6 м³.

Как показано на прилагаемых чертежах, во время эксплуатации способа сточные воды свободно стекают или накачиваются (операция z) в аэрационную емкость 1, в которой происходит аэрация. Воздух подают компрессором С, который, например, в варианте выполнения, показанном на фиг.1b, помещен у нижнего участка центральной трубы 2, 2b, но не у самого дна. Закрывают клапаны V2 и V3, выполненные с электрическим управлением и установленные в верхней части данной трубы. Аэрирующий воздух распределяется равномерным образом по всей площади дна через полые трубки, например дренажного типа, в составе узла 3. В варианте, предназначенном для крупномасштабного применения, функцию фильтрующего блока 4 выполняет фильтрующий слой гравия такой, например, как дренированный фильтрующий песчаный слой. В менее масштабных вариантах эту функцию могут выполнять, например, сменные плоские фильтрующие диски.

Для проведения очистки с хорошими результатами нужно, чтобы объем активного ила был адекватен требуемому количеству питательных веществ. Это означает, что загружаемое количество SL активного ила, согласно экспериментальным данным, может составлять, например, 0,08 [кг БПК₇/кг MLSS×d]. Данная величина характеризует отношение биологической потребности поступающих сточных вод в кислороде к суммарному весу активного ила. Таким образом, объем аэрационной емкости можно существенно уменьшить, повысив консистенцию (MLSS) активного ила. Для такой ситуации предлагаемый способ является предпочтительным.

Когда поверхность сточных вод в аэрационной емкости достигнет верхнего предела, реле, реагирующее на высоту уровня жидкости, выключает аэрационный компрессор С. Согласно принципу сообщающихся сосудов жидкий компонент сточных вод медленно поднимается через нижний фильтр 4 в центральную трубу, а основная часть твердых веществ остается в фильтре 4, который на предыдущей стадии выполнял функцию аэратора. После короткой паузы логический центр открывает рециркуляционный клапан V2 и одновременно с этим включает компрессор С. Центральная труба 2b параллельно процедуре подачи воздуха превращается в специальный воздушный насос (так называемый маммут-насос), начиная, таким образом, прокачку аэрированных сточных вод через клапан V2, в то время как рециркулирующий поток w проходит сверху вниз в аэрационную емкость 1. Отсасываемый поток, проходящий через расположенный внизу фильтр 4, описывается уравнением

$${\left(\frac{V}{A}\right)}^m=K\times T$$ .

Оседающий и отстоявшийся активный ил непрерывно формирует дополнительные слои, уменьшая, таким образом, содержание твердых веществ в сточных водах, выводимых из аэрационной емкости. По окончании требуемого периода времени логическое реле открывает выпускной клапан V3, в связи с чем закрывается рециркуляционный водяной клапан V2. Тем самым запускается стадия выпуска очищенной жидкости, продолжающаяся до тех пор, пока реле, реагирующее на высоту уровня жидкости, не зафиксирует нижний предел и не закроет выпускной клапан V3. Компрессор С работает все время, нагнетая аэрирующий воздух в аэрационную емкость 1, но изменяется направление потока воздуха, проходящего через расположенный внизу фильтр 4, который во время предыдущей стадии выполнял фильтрующую функцию. К тому же фильтр 4, выполняя на данной стадии альтернативную функцию аэратора, этим аэрирующим воздухом освежается и продувается. При этом в варианте выполнения, показанном на фиг.2а, 2b и предназначенном для крупномасштабного применения, в рабочей емкости или над ней за счет подачи рециркулирующего потока w предпочтительно из одного или нескольких продолговатых отверстий или одной или нескольких инжекционных трубок JP осуществляют аэрацию в расширенной зоне на поверхности жидкости, направленную сверху вниз.

Далее, в этом же аспекте в варианте выполнения, представленном на фиг.2а, 2b, предусмотрена возможность использовать также вспомогательный аэратор D, например так называемого турбинного типа. Его устанавливают на поверхности фильтра и используют в случае необходимости для повышения эффективности аэрации. Вращение аэратора обеспечивается его собственным двигателем, а свою функцию он выполняет как с помощью подачи воздуха компрессором, так и без такой подачи. Как показано на фиг.2а, 2b, в данном варианте выполнения из-за наличия отдельного циркуляционного насоса 6 вместе с главными клапанами V2, V3 исполнительного механизма были установлены дополнительные клапаны V4, V5, участвующие в требуемых операциях с потоком. Конечно, такой вариант системы клапанов можно применить также и в вариантах выполнения, использующих отдельный рециркуляционный насос (например, в вариантах по фиг.1а-1с).

Как показано на фиг.2а, блоки, участвующие в операциях процесса, дополнены буферным резервуаром X, с помощью которого насос, подающий сточные воды, сохраняет способность к работе в течение всего цикла, включающего описанные выше стадии балансировки (I), рециркуляции (II) и сливной откачки.

В зависимости от качества и природы сточных вод рабочие периоды или, другими словами, различные положения реле, реагирующего на уровень поверхности, можно надлежащим образом регулировать. Кроме того, в данном контексте таким же образом задается количество периодов, например, за 1 день. В этом случае процесс, проводимый согласно изобретению, в некоторой степени превращается в замкнутый цикл, т.е. в промежуточную форму между порционными технологиями и системой, работающей непрерывно.

В управлении процессом предусмотрена также возможность предоставить логическому реле дополнительный период времени, что позволяет проводить денитрирование (полное удаление азота) и биологическое удаление фосфора, используя специальный контроль времени. Кроме того, предусмотрена возможность расчета объема сточных вод с помощью вычислений в импульсном режиме.

Поскольку нет необходимости управлять процессом с привязкой ко времени и вместо этого используют управление на основе контроля высоты уровня жидкости в аэрационной емкости, это следует учитывать в операционной логике. Например, в ситуации, когда в течение заданного периода времени не наблюдается каких-либо изменений высоты уровня сточных вод, аэрацию можно прекратить. Длительность такого перерыва зависит от закономерностей биопроцесса. Подъем уровня жидкости означает поступление новых сточных вод, т.е. нужно немедленно начинать аэрацию. Для денитрирования, а также для биологического удаления фосфора описанная ситуация обеспечивает особенные преимущества.

Требования, предъявляемые к процессу денитрирования (температура, рН и аэрация, адекватная данному процессу), выполняются при правильном загружаемом количестве SL активного ила и правильных размерах аэрируемого объема. В добавление к сказанному, на стадии выпускного откачивания содержание кислорода необходимо довести до нулевого уровня. Эту процедуру проводят таким образом, чтобы компрессор С выключался, когда происходит накачивание сточных вод, причем продолжительность его отключения нужно надлежащим образом отрегулировать на основании экспериментальных данных.

В основу биологического дефосфорирования заложена способность определенных бактерий, таких как бактерии семейства Acinetobacter, в аэробных и анаэробных условиях соответственно связывать с собой и высвобождать большое количество фосфора. Таким образом, для биологического дефосфорирования требуется наличие периода обработки сточных вод, во время которого вода не содержит ни растворенного кислорода, ни растворенной окиси азота, т.е. находится в аноксическом состоянии. Кроме того, в наличии должно находиться адекватное количество питательных веществ.

Во время данного процесса периодический контроль времени фактически такой же, как и для процесса денитрирования, описанного выше. Сточные воды накачивают в систему, прерывая при этом аэрацию, а их циркуляция происходит через рециркуляционный клапан V2. Аэрацию и рециркуляцию проводят поочередно.

Очевидно, что изобретение не ограничено вариантами осуществления, представленными или описанными выше. Напротив, предусмотрена возможность вносить в изобретение многообразные изменения, лежащие в границах его базисной идеи. Таким образом, очевидно, что очень многие составляющие способа по изобретению можно варьировать, используя фильтрующие и проточные конструкции, модификации которых структурно отличаются друг от друга. Далее, чтобы обеспечить тонкую регулировку управления процессом, предусмотрена возможность дополнить способ по изобретению дополнительными контролирующими приборами, измерительными логическими схемами и активаторами, такими как управляющие клапаны, обратные клапаны и другие подобные средства.

Кроме того, предлагаемый способ предоставляет возможность в случае необходимости проводить периоды отключения или выжидания также и между отдельными стадиями процесса, тем самым стабилизируя протекание процесса в рабочей емкости. Далее, предусмотрена возможность использовать технические приемы, известные сами по себе и предназначенные для химического понижения содержания фосфора, применив, например, так называемый способ одновременного осаждения. Согласно этому способу осаждение происходит не в виде отдельной стадии, а одновременно с биологическим процессом, причем осаждающий химический агент (обычно сульфат железа FeSO₄) подают в рабочую емкость. Затем осажденный фосфор необходимо удалить вместе с избытком ила.

Изобретение относится к способу биологической очистки, основанный на очищении жидкости, подлежащей обработке, посредством процесса, использующего активный ил и, по меньшей мере, частично функционирующего по порционному принципу, причем в ходе этого процесса аэрацию жидкости, подлежащей обработке, сепарацию осветленной жидкости и удаление очищенной жидкости проводят в виде последовательных стадий в одном и том же рабочем пространстве. При этом в рабочий резервуар, содержащий массу активного ила, подают подлежащую обработке жидкость с целью ее очистки содержащимися в массе активного ила окисляющими микроорганизмами, которые используют в качестве питательных веществ примеси, присутствующие в указанной жидкости, тогда как массу активного ила в резервуаре подвергают, по меньшей мере снизу, аэрации аэрирующим воздухом, направляемым в ил по проточной секции и через распределительный узел, сообщающийся с нижней частью рабочего резервуара, а сепарацию жидкости, которая была очищена в ходе процесса, из активного ила и удаление этой жидкости из рабочего резервуара проводят, направляя жидкость снизу вверх через массу активного ила и находящийся с ней в контакте фильтрующий блок, по меньшей мере, когда прерывается аэрация, происходящая снизу вверх. Способ характеризуется тем, что для повышения эффективности способа в него дополнительно включают стадии балансировки и рециркуляции, причем уровень поверхности жидкости в рабочем резервуаре сначала приводят в сбалансированное состояние под действием силы тяжести по принципу сообщающихся сосудов посредством потока, проходящего через фильтрующий блок и распределительный узел в балансирующий объем, выполняющий функцию проточной секции или ее части, после чего инициируют рециркуляцию жидкости, которая была отфильтрована через массу активного ила и фильтрующий блок, в рабочий резервуар для увеличения относительного количества твердого вещества массы активного ила посредством его повторного наслаивания. Использование настоящего способа позволяет снизить объем аэрационной емкости, избежать попадания твердых частиц в сливной трубопровод и избежать проблемы, возникающей при заборе воды из верхней зоны, связанной с недостатком количества избыточного ила для его осаждения в данный отрезок времени. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ биологической очистки, основанный на очищении жидкости, подлежащей обработке, посредством процесса, использующего активный ил и по меньшей мере частично функционирующего по порционному принципу, причем в ходе этого процесса аэрацию жидкости, подлежащей обработке, сепарацию осветленной жидкости и удаление очищенной жидкости проводят в виде последовательных стадий в одном и том же рабочем пространстве, при этом в рабочий резервуар (1), содержащий массу (М) активного ила, подают подлежащую обработке жидкость с целью ее очистки содержащимися в массе активного ила окисляющими микроорганизмами, которые используют в качестве питательных веществ примеси, присутствующие в указанной жидкости, тогда как массу активного ила в резервуаре (1) подвергают, по меньшей мере снизу, аэрации аэрирующим воздухом, направляемым в ил по проточной секции (2) и через распределительный узел (3), сообщающийся с нижней частью рабочего резервуара, а сепарацию жидкости, которая была очищена в ходе процесса, из активного ила и удаление этой жидкости из рабочего резервуара (1) проводят, направляя жидкость снизу вверх через массу (М) активного ила и находящийся с ней в контакте фильтрующий блок (4) по меньшей мере, когда прерывается аэрация, происходящая снизу вверх,
отличающийся тем, что для повышения эффективности способа в него дополнительно включают стадии (I, II) балансировки и рециркуляции, причем уровень поверхности жидкости в рабочем резервуаре (1) сначала приводят в сбалансированное состояние под действием силы тяжести по принципу сообщающихся сосудов посредством потока (v), проходящего через фильтрующий блок (4) и распределительный узел (3) в балансирующий объем (5), выполняющий функцию проточной секции (2) или ее части, после чего инициируют рециркуляцию (w) жидкости, которая была отфильтрована через массу (М) активного ила и фильтрующий блок (4), в рабочий резервуар (1) для увеличения относительного количества (MLSS) твердого вещества массы (М) активного ила посредством его повторного наслаивания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аэрацию массы (М) активного ила поддерживают одновременно с подачей жидкости, подлежащей обработке, в рабочий резервуар (1), затем прерывают аэрацию до инициирования стадии (I) балансировки и снова возобновляют до инициирования стадии (II) рециркуляции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту уровня поверхности жидкости в рабочем резервуаре (1) отслеживают средством (15, 15а, 15b) слежения, чтобы инициировать стадию (I) балансировки, когда поверхность жидкости в рабочем резервуаре достигнет выбранного для нее верхнего предела.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию выпуска очищенной жидкости инициируют в момент времени, предпочтительно выбираемый, с возможностью регулировки, после окончания стадии (II) рециркуляции, и прекращают, когда поверхность жидкости в рабочем резервуаре (1) достигнет выбранного для нее нижнего предела.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прерывании подачи обрабатываемой жидкости в рабочий резервуар (1) жидкость временно накапливают в буферном резервуаре (X), сообщающемся с рабочим резервуаром.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркуляцию (w) на стадии (II) рециркуляции проводят согласно маммут-принципу, подавая аэрирующий воздух по проточной секции (2), имеющей проточный канал (2, 2а или 2, 2b), расположенный снаружи балансирующего объема (5) или внутри него, или соответствующим образом в нижнюю часть балансирующего объема (5), находящуюся на расстоянии (е) от дна рабочего резервуара (1), и/или посредством отдельного циркуляционного насоса (6), сопряженного с проточной секцией (2).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает стадию денитрирования и/или стадию биологического дефосфорирования, в течение которых жидкость, подлежащую обработке, подают, прерывая на это время аэрацию, в рабочий резервуар (1), чтобы провести в анаэробных условиях понижение содержания азота, которое завершается стадией выключения установки, предпочтительно с возможностью регулировки продолжительности стадии денитрирования, или, альтернативно, чтобы провести стадию/стадии рециркуляции жидкости, подлежащей обработке, и аэрации для осуществления в аноксических условиях биологического дефосфорирования, после чего, если это необходимо, проводят стадию выключения установки, предпочтительно с возможностью регулировки продолжительности стадии биологического дефосфорирования.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что отслеживают содержание кислорода и/или азота в жидкости, подлежащей обработке, главным образом для того, чтобы управлять процессом во время стадий денитрирования и/или биологического дефосфорирования.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что аэрацию прерывают, когда поверхность жидкости в рабочем резервуаре остается на стабильном уровне в течение заданного отрезка времени, и возобновляют, когда уровень поверхности жидкости в рабочем резервуаре начинает подниматься, т.е. когда начинает поступать новая порция жидкости.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость, подлежащая обработке, представляет собой сточные воды.