Устройство для биохимической очистки сточных вод Советский патент 1984 года по МПК C02F3/12 C02F103/32 

Изобретение относится к устройствам для биохимической очистки сточных, вод и может быть использовано в технологии очистки сточных вод в различных отраслях, промышленности биоценозами микроорганизмов, уелоВИЯ культивирования которых допускают пЪддержание в очищаемой среде высокой концентрации биомассы этих культур, при одновременном улучшении параметров очистки, йапример биоценозом активного ила.

Известно устройство биохимической очистки сточных вод содержащее цилиндрический корпус, разделенный коаксиально установленной цилин-дрической перфорированной перегородкой на центральный отстойник и разманенный в кольцевой зоне аэротенк с установленным здесь же кольцевым перфорированным распределителем (коллектором), соединенным с отводящим очищенные сточные воды трубопроводом. Аэротенк снабжен узлс«м аэрации, выполненным в виде эжектора с прикрепленной к нему вертикальной йэрационной трубой. Кроме того, устройство снабжено узлом циркуляции и откачки жидкости, состоящим из погруженного насоса и системы трубопроводов, снабженных задвижками il .

Основными недостатками такого устройства являются периодичность его работы (в режимах:циркуляция, отстаи вание, откачка) недостаточно интенсивная аэрация иловой сцспензии (ввиду большого гидравлического хгопротивления иловой трубы), невозможность поддержания стабильной и высокой концентрации активного ила в суспензии в зоне аэротенка, а также невозможность регенерации фильтрукщей перегородки в непрер1-(тном процессе. Наличие по1 ружного насоса снижает эффективность работы аэрационного и циркуляционного узлов, резко ограничивают объии циркуляционной зоны аэротенка if снижает эффективность очистки.

Наиболее близким к изобретению

.

является устройство для биохимической очистки сточных вод, представляющий собой ферментер, содержащий корпус с трубопроводами для подачи. сточных вод и отвода очищенных вод разделенный на секции для восходящих и нисходящих газожидкостных потоков, установленные над днипем вертикальные .перегородки с изогнутьили в направлении движения потоков IS овцами и с теплообменниками, заключениыми между наружными и внутренними стенками перегородок, и установленные в нижних частях секций б ар бочажные газоподводящие устройства с подключенными к ним

газоподводяадими патрубками, а в верхних частях - дополнительные профилированные пластичные направлякщие. Кроме того, над перегородками установлены центробежные пеногасители, каждый из которых вьтолнен в виде радиально укрепленных на горизонтальном валу цилиндрических лопастей 2J .

Недостатками известного устройства являются невозможность создания повышенного регулируемого содержания биомассы микроорганизмов (например, биомассы активного ила) в рециркулирующей суспензии без применения специальных внешних сложных устройств, предназначенных для сгущения (отстойников, Флотаторов и т.п.), невозможность осуществления быстрого возврата сгущенной суспензии активного ила в зону аэрации (ввиду большой длительности процессов отстаивания .и флотации ила), необходимость оснащения устройств специальными коммуникаци ми и оборудованием для перекачки части сгущенной суспензии (рециркуляционного ила) из отстойников (флотаторов) обратно в зону аэрации. Все это значительно снижает эффективность работы устройства, особенно при использовании его в процессе очистки сточных вод- содержащих органические загрязнения в большой концентрации.

Цель изобретения - повывление эффективности процесса очистки сточных вод путем создания в суспензии обрабатываемых сточных вод поБЫ1;ен ной регулируемой концентрации биомассы активного ила.

Поставленная цель достигается тем что устройство для биохимической очистки сточных вод,, содержащее корпус с трубопроводами подвода стоных вод и отвода очищенных; установленные над днищем корпуса вертикальные перегородки с направлягапими профилированными отводами, воздухопроводы с барботерами, размещенными меду перегородками в их нижней части, снабжено прикрепленными снаружи к вертикальным перегородкам коробемк, разделенными горизонтальной nepei M кой на верхнюю теплообменную и нижнюю фильтрующую камеры, при атом направляющие профилированные отводы прикреплены к верхним торцам вертикальных перегородок, верхняя камера снабжена патрубками подвода и отвода теплоносителя, нижняя камера патрубками отвода жидкости, а внутренняя ее стенка выполнена с отверстиями .

На фиг. 1 изображено предлагаемо устройство, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1 , на фиг.3 - устррйствр {вариант испол нения в виде коридорного аэротенка) продольный вертикальный разрез; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3. Устройство состоит из корпуса 1, снабженного днищем 2. Над днищем 2 установлены вертикальные перегородки 3, образующие заключенные между ними секции 4 для восходящих газожидкостных потоков. Наружные стенки 5 и б перегородок соединены между собой сплошными вертикальными перемычками 7, внутренние стен -ки 8 перегородок в нижней части сек ций 4 выполнены перфорированными либо сетчатыми и образуют автономные замкнутые контуры 9, которые расположены между перемычками 7 и наружными стенками 5 и 6 перегоро док и соединены с теми и другими верхними 10 и нижними 11 днищами. В нижней части секций 4установлены газоподводящие барботажные устройства 12, выполненные, например, в виде трубчатых барботеров,соединенные с газоподводящими трубопроводам 13, при этом отверстия 14 барботеров 12 находятся внутри автономных контуров 9. Верхняя часть секций 4 снабжена профилированными отводами 15 для возврата суспензии активного ила на рециркуляцию в секции 16 нисходящих потоков, образованные в пространстве между секциями 4, а также между этими секциями и стенка ми корпуса 1. Патрубки 17, служащие для отвода очищенных вод, установлены на стенках 5 и 6 перегородок, расположены между вертикальньлли перемычками 7 и подсоединены к отводя рему трубопроводу 18. Устройство содержит также трубопровод 19 для подачи сточных вод на очистку и патрубок 20 предна« значенный для отвода из корпуса избыточного активного ила. Патрубок 21 служит для отвода осадка и для опорожнения устройства. Верхняя часть секций перед трубч тыми отводами 15 выполнена в виде теплообменников 22 и 23, полости которых через патрубки 24 и 25 соединены с трубопроводами, соответственно, для подачи 26 и отвода 27 теплообменного агента. При этом, для увеличения поверхности теплообмена часть теплообменников может быть выполнена с высотой, равной полной высоте вертикальной перегоро ки 3, путем замены части перфорированных внутренних стенок 8 (в авто-номных замкнутых контурах 9) на сплошные, удаления связыванхцих -заменяемые контуры верхних днищ 10 и подключения к патрубкгил 17 этих контуров, вместо отводящего трубопровода 18, трубопровода 26 - для подачи теплообменного агента. Корпус устройства может быть выполнен круглой (фиг.2) либо прямоугольной формы, например, в виде коридорного аэротенка 28 (фиг.З и 4), вдоль каждого из коридоров 29 которого, параллельно его боковым стенкам 30 расположены секции 4 для восхбдящих газожидкостных потоков, чередунвдиеся с образованными между ними, а также между, ними и боковыми С1;енками 30 секциями 16 для нисходящих потоков. Устройство работает следующим образом. По трубопроводу 19 сточные воды, подлежащие биохимической очистке непрерывно подают в корпус,, в котором находится суспензия активного ила. Одновременно, в барботеры 12 по трубопроводу 13 подают сжатый воздух, например, от трубовоздуходувки. Выходя из отверстий 14 барботеров 12, воздух, вместе с увлекаемой им суспензией, состоящей из хлопьев активного ила, распределенных в очищаемой жидкости, проходит вверх, межцу внутренними перфорированными стенками 8 перегороЛок, образ укщими автономные замкнутые контуры 9, и далее внутри секции 4 к трубчатым отводам 15. Под действием гидростатического давления столба жидкости в корпусе 1 часть жидкости непрерывно фильтруется сквозь перфорированные стенки 8 перегородок и, попадая в замкнутые объемы, ограниченные наружными стенками. 5 и 6 перегородок, сплошными вертикальными пеермычками 7 и днищами 10 и 11, через патрубки 17 непрерывно отводится из устройства по отводящему трубопроводу 18, например во вторичный отстойник, контактный фильтр или другой аппарат для доотделения тонкодисперслых взвешенных веществ. Эффективное транспортигование газожидкостной смеси в канале секции 4 (требукщееся для интенсивной аэрации и эффективного перемешивания находящейся в корпусе устройства смеси иловой суспензии и очищаемых сточных вод) осуществляется при высокой скорости движения этой смеси (1,0 - 4,0 м/с), которая обеспечивается за счет подачи необходимого количества воздуха в- барботеры 12, Известно, что при этом возникают турбулентные пульсации трения газожидкостной смеси о стенки канала, в котором она движется (точнее, возникают пульсации касательных напряжений трения в вязком подслое, образующиеся на стенках ка нала). Диапазон изменений характеристик этих пульсаций (амплитуд. частотного спектра) несколько расширяется в случае применения негладких стенок канала (каковьми и являются в устройстве внутренние перфорированные стенки 8 перегоролок). Пульсации трения гаэожидкостного потока, возниканнцие на обравденных к потоку фильтрукщих поверхност-ях перфорированных стенок 8, приво дят к созданию непрерывного эффективного режима регенерации этих поверхностей за счет импульсного воздействия потока на слой частиц твердой фазы иловой суспензии (хлоп ков ила, постепенно задерживаитщ-хся в процессе фильтрования на фильтруй5вдих поверхностях) , отрьЕза этих частиц и уноса их с газож адкостным потоком при сохранении высо ких скоростей фильтрования жидкости Вьшолнение фильтрумцих элементов из перфорированных стейок 8 в виде автономных замкнутых контуров 9, позволяет наиболее равномерно рас пределить газ, поступающий в секдни 4 из отверстий 14 барботеров 1 по сечению этих контуров, что приводит к установлению стационарного режима процесса фильтрования с непрерывной .регенерацией фильтрукщих поврехностей в каждой секции 4, Остальная часть иловой суспензии (из которой часть жидкости удалена через перфорированные стенки перегородок, имекщая, таким образом повышенную концентрацию активного ила) , п.родолжая двигаться вверх с достаточно большой сксросгьюр сообщаемой ей барботирука :и 1 газомf поступает в расположенные в частях секций 4 профилированные отводы 15, через которые суспензия возвращается в корпус 1 устройс:сва на рециркуляцию в секции для нисходящих потоков 16 , Вько.ц агущенной иловой суспензии из профилиро™ ванных отводов 15 осуществляется высокоскоросгнкми струягди J которые направляются сверху вниз з объем ж кости, находяю,е;йоя в корпусе 1 Часть воздуха, нсз успевающая выделиться из суспензии (а также воздух, за5 :ватыва.емгг1й струя 4И суспензии при ударе же с г-иверхность .жидкости в корпусе 1) вноситсяс этими струями в объем сусг.ензкк., что усиливает эффект аэрации посзлед ней Г Проходя в секциях 16 сверху вн вдоль наружных стенок 5 и б перегор Док, иловая суспензия, -смешиваясь с потоком поступс1К1Дих на очистку сточных вод, под .действием разности ялотйоетей более плотного столба жидкости находшдегося в секцияк 16 и менее плотного столба гаэожидкост KOR (иловой)смеси, находящегося в секциях 4, движется в зону распо ложения барботеров 12. Здесь суспензия вновь захватывается потоком барботируетсего газа, транспортируется вверх к профилирован ьм отводам 15, фильтруясь по. пути через перфорированные стенки 8, и цикл движения жидкости повторяется. При этом, часть сгущенного избыточного активного ила HeitpepHBHO отводится из устройства через патрубок 20. Для поддержания оптимальной температуры в объеме биохимически очищенных сточных Бод 3 полости теплообменников 22 и 23 через патрубки 24 осьтдествляется подвод, а через патрубок 25 - отвод теплообменного агента по трубопроводам 26 и 27 соотвеьтственнОо В (зл.учае применения предлагаемого устройства для биохимич,еской очистки больших объемов сточных вод,, когда оно может быть выполнено в В1ще коридорного аэротенка 28, отвод отфильтрованной жидкости осуще.ствляется при этом по всей длине каждого из коридоров 29 через штуцер 17 в отводящий трубопровод 18 от каждого из замкнутых объемов, ограниченных автономными замкнутыми контутрами 9f паружкьа- к стенкамк 5 к 6 переяородок, сплошными .-- ертл--;.кальн Ь1Ми Шйремычками 7 к дятлами 1C и 11 ллоской форг/11га„ Вто оначи-тельыо улучкаеч в целом cTpyicv-ypy потока жидкости в аэтотенке га счет снкнакия продольного перёма лива-кин Суспензии к, одновременно, за счет интеысивного локального ь.эрационного перемешивания ее Б месте расположения каждой из секций,, Все это г:-оложительЕо сказызс.ггся на массообменкых ларактерт- стика;: у строй ст в а в дан ом Измен )эя соотношения расхо.дов отводимого избыточного актизкого ила и -очищенной ВОДЫ- мол-сно регулировать концентрацию (и общее состояние) биомассы ила в корпусе устройстза. тем самым можно оптимизировать процесс очистки, особенно в случае коле-баакй вхсдиьгх пара.метров оточпс я вслс- (их v;o:jf.44SCTBa и згггрльненности) „ Раним образоМр предлагае ю-в устройство нс.1:эволя8Т зффектизко проводить процесс бкохи1 4ической очистки сточных вод при кепрерсовной иитексивной циркуляции азрируемсй суслэнзкй сточккх вод с псБьтаенной регулирубйдой концектрадиай биомасг-к активного ила. Реализация в устройстве зыс-OKOvl скорости фштьтрования суапензки активного ила, превышающей скорость традиционного процесса отстаивания

ила (например, во вторичном отстойнике) в 2-3 раза, обеспечивается непрерывной саморегенерацией фильтрующих поверхностей автономных зё1мкнутых фильтровальных контуров без заметного изменения структуры хлопков активного ила. Это позволяет улучшить видовой состав, уменьшить возраст ила .(за счет меньшего времени нахождения ила в системе рециркуляции) , что улучшает параметры процессов дальнейшей обработки избыточного активного ила - его уплотнения и обезвоживания с целью утилизации.

Осуществление, например, в предла гаемом устройстве процесса биохимической очистки наиболее концентрированного по органическим загрязнениям компонента сточньк вод предприятии гидролизной промышленности последрожжевой бражки, т.е. проведение процесса биоокисления при нелимитированных условиях питания биомассы, при повыценной концентрации биомассы активного ила (дозы ила в устройстве, равной, в частности, 10 кг/м) и регулируемом времени пребывания ила в системе очистки (в пределах 3-6 ч), позволяет примерно в 1,6 раза увеличить объемную окислительную мощность устройства и в несколько раз увеличить прирост активного ила от утилизируемых органических загрязнений . Столь малого времени пребывания не достаточно, чтобы на хлопках активного или сорбировались в заветном количестве токсичные элементы (фтор и тяжелые металлы) . Это, в свою очередь, приводит к тому, что химический состав- ила может соответствовать требованиям, предъявляемым к этому продукту при использовании его в качестве белково-витаминной кормовой добавки.

Таким образом, применение предлагаемого устройства на станциях очистки сточных вод гидролизных предприятий позволяет в масштабе отрасли получить дополнительно 10-15 тыс.т белок- и витаминсодержащего продукта ежегодно. Это равносильно строительству одного гидрлизно-дрожжевЬго завода средней мощности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНМС ВОД, содержащее корпус с трубопроводами подвода сточных вод и отвода очищенных, установленные над днищем корпуса вертикальные перегородки с направляющими профилированнь 1и отводами ,iвоздухопроводы с барботерами, размещенными между перегородками в их нижней части, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очист ки сточных вод путем создания в о суспензии обрабатываемых сточных вод повышенной регулируемой конценг трации биомассы активного ила, оно снабжено прикрепленными снаружи к вертикальнш4 перегородкскм коробами, разделенными горизонтальной перемьтчкой на верхнюю теплообменную и нижнюю фильтрующую камеры, при этом направляющие профилированные отводы прикреплены к верхним торцам вертикальных перегородок, верхняя камеру ${ снабжена патрубками подвода и отвоКЛ да теплоносителя, нижняя камера патрубками отвода жидкости, а внутренняя ее стенка выполнена с отверСТИЯ И. 8 С О 00 ы 4ib

17

21

7