БИОРЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2024 года по МПК C02F3/22 C02F3/30 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области биологической очистки городских и близким к ним по составу производственных сточных вод и предназначена для биологической очистки с активным илом в аноксидных и аэробных условиях с осуществлением процессов денитрификации и нитрификации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Наиболее широкое распространение для осуществления процессов нитрификации и денитрификации в настоящее время получила схема биологической очистки с предвключенным денитрификатором (модифицированная схема Лудзака-Эттингера) [1].

В данной схеме исходные сточные воды и возвратный активный ил из вторичного отстойника поступают в аноксидную зону (денитрификатор), из него иловая смесь перетекает в аэробную зону (нитрификатор) и далее во вторичный отстойник. Нитраты доставляются из аэробной зоны в аноксидную за счет нитратного рецикла. Недостатком данной схемы является необходимость перекачивания больших расходов иловой смеси в начало биореактора и перемешивания иловой смеси в аноксидной зоне, что повышает капитальные затраты, затраты на электроэнергию, усложняет автоматизацию процесса и значительно снижает надежность работы очистных сооружений из-за высокой стоимости и низкой надежности погружных лопастных мешалок и циркуляционных насосов.

Совмещение функции перемешивания и аэрации предложено в конструкции аэротенка со струйным аэратором, разработанного НИИ ВОДГЕО [2]. Струйный аэратор включает цилиндрический корпус с расширяющимся книзу коническим раструбом; распределительные воздуховоды со среднепузырчатой аэрацией, расположенные горизонтально в коническом раструбе; кольцевой направляющий конус с вертикальными лопатками, соединенный с верхней частью цилиндрического корпуса. Выходящий из распределительных воздуховодов воздух поднимается и в результате эрлифтного эффекта увлекает за собой жидкость, которая через кольцевой направляющий конус переливается в периферийную часть аэротенка. В результате образуется кольцевой расширяющийся книзу поток жидкости, который захватывает пузырьки воздуха и увлекает их в нижнюю часть аэротенка. Одновременно этот поток подсасывается в цилиндрический корпус, обеспечивая перемешивание жидкости и насыщение ее кислородом. Дополнительный захват воздуха обеспечивается за счет вертикальных выпукло-вогнутых лопаток, расположенных на поверхности кольцевого направляющего конуса под углом 30-60° к радиусу цилиндрического корпуса.

Данное решение повышает эффективность аэрации по сравнению с обычной среднепузырчатой аэрационной системой на 10-15% и обеспечивает эффективное перемешивание иловой смеси при отношении диаметра цилиндрического корпуса аэратора к ширине резервуара аэротенка 0,07-0,125. Однако данная конструкция не позволяет и не рассчитана на осуществление денитрификации и удаление азота.

Наиболее близким к заявленному изобретению является биореактор для биологической очистки сточных вод, включающий две коаксиально расположенные емкости: внешнюю и внутреннюю, во внешней емкости расположены зона денитрификации и зона нитрификации, внутренняя емкость выполнена в виде отстойника, мешалку, воздуховоды и аэраторы, перекачивающее устройство внутризонной рециркуляции биомассы и нитратсодержащей иловой смеси, перекачивающее устройство для перекачки возвратного активного ила, перекачивающее устройство отвода избыточного активного ила, выполненные в виде эрлифтов или погружных насосов, отличающийся тем, что емкости выполнены радиальными, внешняя емкость разделена одной сплошной и полупогружными перегородками не менее двух, разделяющими зону нитрификации на подзоны нитрификации, зона денитрификации и каждая подзона нитрификации выполнены с возможностью заполнения объемной загрузкой для прикрепления биомассы активного ила, аэраторы выполнены с возможностью продувки [3].

Недостатком данного технического решения является необходимость перекачивания больших расходов иловой смеси между зонами биореактора и перемешивания иловой смеси в зоне денитрификации, что повышает капитальные затраты, затраты на электроэнергию, усложняет автоматизацию процесса и значительно снижает надежность работы очистных сооружений из-за высокой стоимости и низкой надежности погружных лопастных мешалок и циркуляционных насосов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является создание биореактора для очистки сточных вод с биологическим удалением азота при соотношении
БПК_полн:N≈4-20 за счет создания гидравлических условий для циркуляции иловой смеси в биореакторе между зонами нитрификации и денитрификации, а также предотвращения образования донных отложений при помощи эрлифтной системы, без применения циркуляционных насосов и лопастных мешалок, а также устранение недостатков, присущих аналогам.

Поставленная задача решается тем, что предложен биореактор для очистки сточных вод, содержащий емкость, в которой расположены аэробная зона нитрификации и аноксидная зона денитрификации, по меньшей мере, один эрлифт, по меньшей мере, одну систему аэрации, по меньшей мере, один трубопровод для подачи исходных сточных вод в емкость, при этом биореактор дополнительно содержит, по меньшей мере, один трубопровод для поступления возвратного активного ила в емкость и трубопровод для отвода иловой смеси из емкости во вторичный отстойник, при этом аэробная зона, в которой концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 1,5-4 мг/л, расположена в верхней части емкости, имеющей вертикальные стенки, аноксидная зона, в которой концентрация растворенного кислорода не превышает 0,5 мг/л, расположена в, по меньшей мере, одной нижней части емкости, имеющей одну секцию, стенки которой наклонены под углом α = 30–60º, или две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными и имеют высоту Н_{ан.верт} > 0, а стенки нижней секции наклонены под углом α = 30–60°, система аэрации расположена на границе аэробной и аноксидной зон и закреплена на емкости посредством крепежных элементов, причем аэрируемая площадь составляет 30–60% от площади поперечного сечения аэробной зоны, эрлифт закреплён на стенках емкости посредством крепежных элементов, одним концом возвышается над емкостью, а другим концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,15-0,25 м от днища емкости, причем подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,25-0,4 м выше системы аэрации, трубопроводы для подачи исходных сточных вод и возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством крепежных элементов и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,2-0,5 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Существует вариант, в котором система аэрации закреплена на стенках емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор.

Существует вариант, в котором система аэрации закреплена на днище емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор.

Существует вариант, в котором биореактор дополнительно содержит балку, опирающуюся на стенки емкости, к которой подвешена система аэрации с помощью хомутов и стальных стержней.

Существует вариант, в котором эрлифт закреплен на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней.

Существует вариант, в котором трубопроводы подачи исходных сточных вод и возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней.

Существует вариант, в котором емкость выполнена круглой в поперечном сечении, а также имеет одну нижнюю часть в форме усеченного конуса.

Существует вариант, в котором емкость выполнена квадратной в поперечном сечении, а также имеет одну или четыре нижние части в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата.

Существует вариант, в котором емкость выполнена прямоугольной в поперечном сечении, а также имеет две, шесть или восемь нижних частей в форме усечённой пирамиды с основаниями в виде квадрата.

Существует вариант, в котором количество систем аэрации, трубопроводов для подачи исходных сточных вод и трубопроводов для поступления возвратного активного ила совпадает с количеством нижних частей.

Существует вариант, в котором количество эрлифтов не менее, чем количество нижних частей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 приведен план биореактора, в котором емкость выполнена круглой в поперечном сечении, а также имеет одну нижнюю часть в форме усеченного конуса (вид сверху).

На фиг. 2а, 2б приведен план биореактора, в котором емкость выполнена квадратной в поперечном сечении, а также имеет одну или четыре нижние части в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата (вид сверху).

На фиг. 3а, 3б, 3в приведен план биореактора, в котором емкость выполнена прямоугольной в поперечном сечении, а также имеет две, шесть или восемь нижних частей в форме усечённой пирамиды с основаниями в виде квадрата (вид сверху).

На фиг. 4 приведена схема биореактора, в котором емкость имеет одну нижнюю часть (поперечный разрез).

На фиг. 5 приведена схема биореактора для очистки сточных вод, в котором емкость имеет две, четыре, шесть или восемь нижних частей (поперечный разрез).

Биореактор для очистки сточных вод содержит емкость 1 (фиг. 4, фиг. 5), в которой расположены аэробная зона 2 (фиг. 4, фиг. 5) нитрификации и аноксидная зона 3 (фиг. 4, фиг. 5) денитрификации, по меньшей мере, один эрлифт 4 (фиг. 4, фиг. 5), по меньшей мере, одна система аэрации 5 (фиг. 4, фиг. 5), по меньшей мере, один трубопровод 6 (фиг. 4, фиг. 5) для подачи исходных сточных вод в емкость 1, по меньшей мере, один трубопровод 7 (фиг. 4, фиг. 5) для поступления возвратного активного ила в емкость 1 и трубопровод 8 (фиг. 4, фиг. 5) для отвода иловой смеси из емкости 1 во вторичный отстойник (на фиг. не показан).

Аэробная зона 2 расположена в верхней части емкости 1, имеющей вертикальные стенки 9 (фиг. 4, фиг. 5). Аноксидная зона 3 расположена в, по меньше мере, одной нижней части емкости 1, имеющей одну секцию, стенки 10 (фиг. 4, фиг. 5) которой наклонены под углом α, или две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки 11 (фиг. 4, фиг. 5) верхней секции выполнены вертикальными и имеют высоту Н_{ан.верт,}, а стенки 10 нижней секции наклонены под углом α.

Система аэрации 5 расположена на границе аэробной 2 и аноксидной 3 зон и закреплена на емкости посредством крепежных элементов (на фиг. не показаны).

Эрлифт 4 закреплён на стенках емкости посредством крепежных элементов (на фиг. не показаны) концом 12 (фиг. 4, фиг. 5) возвышается над емкостью 1, а концом 13 (фиг. 4, фиг. 5) опущен в аноксидную зону 3, причем подвод воздуха, например, по трубопроводу 14 (фиг. 4, фиг. 5) в эрлифт 4 осуществляется выше системы аэрации 5. Трубопроводы 6, 7 закреплены на стенках емкости посредством крепежных элементов (на фиг. не показаны) и погружены концами 15 (фиг. 4, фиг. 5), 16 (фиг. 4, фиг. 5) в емкость 1 ниже системы аэрации 5 на расстояние, которое составляет определенную часть глубины аноксидной зоны Н_ан.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Биореактор действует следующим образом.

Исходные сточные воды после механической очистки подводятся по трубопроводу 6 в аноксидную зону 3. Возвратный активный ил поступает по трубопроводу 7 также в аноксидную зону 3. После прохождения всех этапов очистки иловая смесь по трубопроводу 8 отводится из аэробной зоны 2 во вторичный отстойник.

В результате совместной работы эрлифта 4 и системы аэрации 5 в биореакторе образуются циркуляционные потоки: над системой аэрации 5 направленные вверх, а по периферии емкости 1 – вниз.

Иловая смесь по эрлифту 4 поступает из аноксидной зоны 3 в аэробную зону 2, где происходит окисление органических веществ и аммония.

В результате циркуляции из аэробной зоны 2 иловая смесь возвращается в аноксидную зону 3, где за счет потребления активным илом растворенного кислорода на окисление органических веществ, концентрация растворенного кислорода снижается, в качестве акцептора электронов используется кислород нитратов и происходит процесс денитрификации.

Необходимая общая кратность рециркуляции иловой смеси определяется с помощью уравнения массового баланса, с обеспечением удаления нитратов до заданной концентрации в очищенной воде. Производительность эрлифта рассчитывается по необходимой кратности рециркуляции иловой смеси за вычетом циркуляции возвратного активного ила из вторичного отстойника.

Формула расчета степени рециркуляции R_общ между зонами нитрификации и денитрификации имеет вид:

где - азот общий в поступающей воде, мг/л, - азот общий в очищенной воде, мг/л, - количество азота, потребляемого на прирост активного ила, мг/л, - азот нитратов в поступающей воде, мг/л, - азот нитратов в очищенной воде.

Рециркуляция возвратного ила из вторичного отстойника составляет 30-150% от расхода исходных сточных вод и может быть определена по формуле СНиП 2.04.03-85:

где - концентрация активного ила в биореакторе, г/л, - иловый индекс, мл/г.

Степень циркуляции, создаваемой эрлифтом:

(3)

Кратность рециркуляции, создаваемой эрлифтом, принимается не менее 1 по отношению к расходу сточных вод, т.е. если по формуле (3) получается

.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами осуществления.

Пример 1

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет круглую в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 1,5 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,05 мг/л. Аноксидная зона расположена в нижней части емкости, выполненной в форме усеченного конуса, причем нижняя часть имеет одну секцию, стенки наклонены под углом α=30º. Система аэрации закреплена на стенках емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 30% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Эрлифт закреплен на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,15 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,25 м выше системы аэрации. Трубопроводы для подачи исходных сточных вод и поступления возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,2 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 2

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет квадратную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 2 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,1 мг/л. Аноксидная зона расположена в нижней части емкости, выполненный в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата, причем нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α=40º. Система аэрации закреплена на закреплена на днище емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 50% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Эрлифт закреплен на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,25 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,3 м выше системы аэрации. Трубопроводы для подачи исходных сточных вод и поступления возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,25 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 3. Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет квадратную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 2 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,2 мг/л. Аноксидная зона расположена в нижней части емкости, выполненной в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата, причем нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α = 60º. Биореактор содержит балку, опирающуюся на стенки емкости, к которой подвешена система аэрации с помощью хомутов и стальных стержней. Аэрируемая площадь составляет 60% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Эрлифт закреплен на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,2 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,4 м выше системы аэрации. Трубопроводы для подачи исходных сточных вод и поступления возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,5 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 4

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет квадратную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 4 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,5 мг/л. Аноксидная зона расположена в четырех нижних частях емкости, выполненных в форме усеченной пирамиды с основанием в виде квадрата, причем каждая нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α =45 º. Биореактор содержит четыре системы аэрации, закрепленные на днище емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 45% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Биореактор содержит четыре эрлифта, каждый из которых одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,25 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифты осуществляется на 0,3 м выше системы аэрации. Биореактор содержит четыре трубопровода для подачи исходных сточных вод и четыре трубопровода для поступления возвратного активного ила, закрепленных на стенках емкости и погруженных одним концом в емкость ниже систем аэрации на расстояние, которое составляет 0,5 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 5

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет прямоугольную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 3 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,4 мг/л. Аноксидная зона расположена в двух нижних частях емкости, выполненных в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата, причем каждая нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α=50º. Биореактор содержит две системы аэрации, закрепленные на стенках емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 55% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Биореактор содержит четыре эрлифта, каждый из которых одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,15 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифты осуществляется на
0,25 м выше системы аэрации. Биореактор содержит два трубопровода для подачи исходных сточных вод и два трубопровода для поступления возвратного активного ила, закрепленных на стенках емкости и погруженных одним концом в емкость ниже систем аэрации на расстояние, которое составляет 0,4 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 6

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет прямоугольную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 2 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,1 мг/л. Аноксидная зона расположена в шести нижних частях емкости, выполненных в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата, причем каждая нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α =35º. Биореактор содержит шесть систем аэрации, закрепленных на днище емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 45% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Биореактор содержит шесть эрлифтов, каждый из которых одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,2 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифты осуществляется на 0,4 м выше системы аэрации. Биореактор содержит шесть трубопроводов для подачи исходных сточных вод и шесть трубопроводов для поступления возвратного активного ила, закрепленных на стенках емкости и погруженных одним концом в емкость ниже систем аэрации на расстояние, которое составляет 0,3 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Пример 7

Биореактор согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет прямоугольную в поперечном сечении емкость. В аэробной зоне концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 1,5 мг/л, а концентрация растворенного кислорода в аноксидной зоне составляет 0,25 мг/л. Аноксидная зона расположена в восьми нижних частях емкости, выполненных в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата, причем каждая нижняя часть имеет две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α =50 º. Биореактор содержит восемь систем аэрации, закрепленных на стенках емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор. Аэрируемая площадь составляет 55% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Биореактор содержит восемь эрлифтов, каждый из которых одним концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,25 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифты осуществляется на
0,25 м выше системы аэрации. Биореактор содержит восемь трубопроводов для подачи исходных сточных вод и восемь трубопроводов для поступления возвратного активного ила, закрепленных на стенках емкости и погруженных одним концом в емкость ниже систем аэрации на расстояние, которое составляет 0,5 глубины аноксидной зоны Н_ан.

Данные о физико-химическом составе исходных и очищенных (после вторичного отстойника) сточных вод и технологические параметры процесса приведены в Таблице 1

Таблица 1

№ примера Исходные сточные воды Растворенный кислород, мг/л Концентрация активного ила, г/л Очищенные сточные воды БПК_полн, мг/л азот аммонийный, мг/л БПК_полн /азот аэробная зона аноксидная зона аэробная зона эрлифт азот аммонийный, мг/л азот нитратов, мг/л азот нитритов, мг/л 1 470 116 ≈4,0 1,5 0,05 5,6 5,5 0,9 10,5 0,1 2 350 41 ≈8,5 2 0,1 3,7 3,6 0,4 8,3 0,08 3 156 7,9 ≈20,0 4 0,5 2,5 2,6 0,09 3,5 0,02

Близкие значения концентрации активного ила в аэробной зоне и иловой смеси, перекачиваемой эрлифтом, свидетельствуют об отсутствии отложений ила в аноксидной зоне.

Анализы выполнены в соответствии со следующими документами, устанавливающими правила и методы исследований: БПК_полн - ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97; ион аммония - ПНД Ф 14.1:2:3.1-95; нитрат-ионы - ПНД Ф 14.1:2:4.4-95; нитрит-ионы - ПНД Ф 14.1:2:4.3-95; концентрация активного ила - ФР 1.31.2008.04397. Концентрация растворенного кислорода измерена оксиметром Oxi 3310 компании WTW.

Исследования физико-химического состава исходных и очищенных (после вторичного отстойника) сточных вод для примеров 4-7 осуществления изобретения проведены аналогичным образом (данные не приведены).

Таким образом, подтверждено достижение заявленным изобретением указанного технического результата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ИТС-10-2019. Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям / Бюро наилучших доступных технологий. - Москва, 2019.

2. Яковлев, С.В. Биологическая очистка производственных сточных вод: процессы, аппараты и сооружения / С.В. Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов [и др.]. - М.: Стройиздат, 1985 - 208 с.

3. RU142082, C02F 3/22, опубл. 20.06.2014.

Изобретение относится к области биологической очистки городских и близким к ним по составу производственных сточных вод и предназначена для биологической очистки с активным илом в аноксидных и аэробных условиях с осуществлением процессов нитрификации и денитрификации. Биореактор содержит емкость, в которой расположены аэробная зона нитрификации и аноксидная зона денитрификации, по меньшей мере один эрлифт, по меньшей мере одна система аэрации, по меньшей мере один трубопровод для подачи исходных сточных вод. Биореактор содержит по меньшей мере один трубопровод для поступления возвратного активного ила в емкость и трубопровод для отвода иловой смеси из емкости во вторичный отстойник. Аэробная зона, с концентрацией растворенного кислорода на уровне 1,5-4 мг/л, расположена в верхней части емкости, имеющей вертикальные стенки. Аноксидная зона, с концентрацией растворенного кислорода, не превышающей 0,5 мг/л, расположена в по меньшей мере одной нижней части емкости, имеющей одну секцию, стенки которой наклонены под углом α=30-60°, или две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными, а стенки нижней секции наклонены под углом α=30-60°. Система аэрации расположена на границе аэробной и аноксидной зон и закреплена на емкости. Аэрируемая площадь составляет 30-60% от площади поперечного сечения аэробной зоны. Эрлифт закреплён на стенках емкости, одним концом возвышается над емкостью, а другим концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,15-0,25 м от днища емкости. Подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,25-0,4 м выше системы аэрации. Трубопроводы для подачи исходных сточных вод и возвратного активного ила закреплены на стенках емкости и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,2-0,5 глубины аноксидной зоны. Технический результат: создание биореактора для очистки сточных вод с биологическим удалением азота при соотношении БПК_полн:N ≈ 4-20 за счет создания гидравлических условий для циркуляции иловой смеси в биореакторе между зонами нитрификации и денитрификации, предотвращения образования донных отложений при помощи эрлифтной системы без применения циркуляционных насосов и лопастных мешалок. 10 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл., 7 пр.

1. Биореактор для очистки сточных вод, содержащий емкость, в которой расположены аэробная зона нитрификации и аноксидная зона денитрификации, по меньшей мере один эрлифт, по меньшей мере одна система аэрации, по меньшей мере один трубопровод для подачи исходных сточных вод в емкость, отличающийся тем, что биореактор дополнительно содержит по меньшей мере один трубопровод для поступления возвратного активного ила в емкость и трубопровод для отвода иловой смеси из емкости во вторичный отстойник, при этом аэробная зона, в которой концентрация растворенного кислорода поддерживается на уровне 1,5-4 мг/л, расположена в верхней части емкости, имеющей вертикальные стенки, аноксидная зона, в которой концентрация растворенного кислорода не превышает 0,5 мг/л, расположена в по меньшей мере одной нижней части емкости, имеющей одну секцию, стенки которой наклонены под углом α=30-60°, или две, верхнюю и нижнюю, секции, при этом стенки верхней секции выполнены вертикальными и имеют высоту Н_{ан.верт} > 0, а стенки нижней секции наклонены под углом α=30-60°, система аэрации расположена на границе аэробной и аноксидной зон и закреплена на емкости посредством крепежных элементов, причем аэрируемая площадь составляет 30-60% от площади поперечного сечения аэробной зоны, эрлифт закреплён на стенках емкости посредством крепежных элементов, одним концом возвышается над емкостью, а другим концом опущен в аноксидную зону на расстоянии 0,15-0,25 м от днища емкости, причем подвод воздуха в эрлифт осуществляется на 0,25-0,4 м выше системы аэрации, трубопроводы для подачи исходных сточных вод и возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством крепежных элементов и погружены одним концом в емкость ниже системы аэрации на расстояние, которое составляет 0,2-0,5 глубины аноксидной зоны Н_ан.

2. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что система аэрации закреплена на стенах емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор.

3. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что система аэрации закреплена на днище емкости посредством хомутов и стальных стационарных опор.

4. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит балку, опирающуюся на стенки емкости, к которой подвешена система аэрации с помощью хомутов и стальных стержней.

5. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что эрлифт закреплен на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней.

6. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что трубопроводы подачи исходных сточных вод и возвратного активного ила закреплены на стенках емкости посредством хомутов и стальных стержней.

7. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена круглой в поперечном сечении, а также имеет одну нижнюю часть в форме усеченного конуса.

8. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена квадратной в поперечном сечении, а также имеет одну или четыре нижние части в форме усеченной пирамиды с основаниями в виде квадрата.

9. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена прямоугольной в поперечном сечении, а также имеет две, шесть или восемь нижних частей в форме усечённой пирамиды с основаниями в виде квадрата.

10. Биореактор по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что количество систем аэрации, трубопроводов для подачи исходных сточных вод и трубопроводов для поступления возвратного активного ила совпадает с количеством нижних частей.

11. Биореактор по п.10, отличающийся тем, что количество эрлифтов не менее, чем количество нижних частей.