Устройство для очистки сточных вод активным илом Советский патент 1987 года по МПК C02F3/12 

Изобретение относится к биохимической очистке городских и производственных сточных вод и может быть использовано для очистки средних и больших количеств концентриро- эанных сточных вод, когда их .. йриток на очистную станцию подвер |жен значительным колебаниям.

Целью изобретения является увели- 1чение степени очистки при сокращении затрат за счет повьшения степени использования кислорода при значительных колебаниях нагрузки.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - рарез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Устройство для очистки сточных во активным илом содержит аэротенк 1, подводящий лоток 2 исходной сточной воды, впуск 3 возвратного активного ила, отводящий лоток 4 очищенной вод диспергаторы 5, присоединенные к напорным линиям 6 воздухонагнетателей постоянного действия, рециркуляционн камеры 8, присоединенные к воздухона гнетателям 9 и 10 периодического действия, отделенные от аэротенка продольной перегородкой 11, последовательно соединенные реактиваторы 12 и 13, разделенные секционирующими поперечными перегородками 14 и 15 и не доходящей до дна поперечной перегородкой 16, установленной между реактиватором 13 и рециркуляционными камерами 8. Камера 17 противоточной аэрации образована поперечной перегородкой 18 и не доходящей до дна аэротенка струенаправляющей стенкой 19. Камера 20 предварительного осветления с илосборным приямком 21 образована сплошной поперечной стенкой 22, расположенной в конце аэротенка, и продольной перегородкой 11. Кроме того, устройство имеет лоток 23 распределения иловой среды с затопленной нижней щелью 24, не доходящие до дна ламинизирующие перегородки 25, перепускной лоток 26, соединяющий камеру предварительного осветления 20 с реактиватором 12, эрлифты 27, присоединенные трубопроводами 28 к воздухонагнетателю постоянного действия, входные отверстия 29 которых расположены в илосборных приямках, а выходные 30 направлены в перепускной лоток 26, регенератор 31,

10

15

30

20

отделенный от реактиватора поперечной не доходящей до стенки устройства перегородкой 14, снабженный впуском 3 возвратного активного ила, установленные в продольной перегородке 11 уравнительный патрубок 32 и перепускные клапаны 33 и 34, премыкающие к секционирующим перегородкам 14 и 15 со стороны, обращенной к рециркуляционным камерам 8. Днища 35 рецир- куляционных камер 8 имеют пирамидаль ную форму с расположенными в центральных частях скважинами 36, в которых коаксиально с образованием кольцевых циркуляционных каналов 37 .установлены не доходящие до их дна полые хщлиндрические колонны 38, верхние части которых снабжены распо ложенными вьше рабочего уровня иловой среды водосливами 39, направленными в сторону секционированной камеры противоточной аэрации. В цилиндрических колоннах на уровне дна аэ- 25 ротенка установлены диспергаторы 40 низкого давления, присоединенные к напорной линии воздухонагнетателя постоянного действия, на глубине, близкой к половине глубины скважины, и в нижних частях цилиндрических колонн установлены диспергаторы 41 и 42 соответственно среднего и высокого давления, присоединенные к напорным линиям 43 и 44 воздухонагнетате- лей периодического действия, всасывающие линии которых разделены на трубопроводы 45 атмосферного воздуха и трубопроводы 46 технического кислорода, оборудованные клапанами 47 автоматического дозирования, напорной накопительной емкостью 48 и компрессором 49 подачи технического кислорода.

Всасывающие и напорные линии нагнетателей периодического действия снабжены запорной арматурой 50 и трубопроводом 51, соединяющим последовательно нагнетатели периодического действия.

Устройство работает следующим образом.

Исходная сточная вода по подводящему лотку 2 поступает в рециркуляционные камеры 8, где смешивается с активным илом, поступающим через щель, образованную днищем 35 и не доходящей до дна перегородкой €. При этом образовавшаяся иловая смесь интенсивно обескислороживает35

0

5

0

5

31

ся, так как прошедший регенерацию активный ил вступает в биохимический контакт с органическими загрязнениями сточной воды при отсутствии дополнительной аэрации. При этом начальная концентрация растворенного кислорода иловой смеси равная, например, 6 г/л, снижается до 1 мг/л и меньше, что не ухудшает окислитель- ных свойств активного ила ввиду кратковременности процесса обескислороживания, но затем играет важную роль в повьшении эффективности использования кислорода при создании управляемого рециркуляционного контура иловой смеси.

Одновременно с этим в рециркуляционных камерах происходит частичное осаждение активного ила, которьй благодаря пирамидальной форме дниш;а 35 сдвигается к центру и вовлекается в кольцевые рециркуляционные каналы 37, двигаясь по которым он огиба- ет нижние кромки не доходящих до дна скважин 36 цилиндрических колонн 38 и поднимается в их верхние части, снабженные водосливами 39. Такой характер движения иловой среды обуслов- лен эрлифтным эффектом работы диспер- гаторов 40 низкого давления, к кото- РЬ1М по напорной линии 6 от воздухо- нагнетателя 7 постоянного действия подают сжатый воздух. В данный момент иловая смесь, частично насыщенная растворенным кислородом, переливаясь через водосливы,, поступает в секционированную камеру 17 противоточной аэрации, где, встрегчаясь с противо- точным движением пузырьков воздуха, выходящего из мелкопузырчатых дис- пергаторов 5, двигается вниз и, огибая не доходящую до дна аэротенка 1 струенаправляющую стенку 19, полность насьщ(ается кислородом и поступает в аэротенк. Наличие секционирующей перегородки 18 способствует повышению эффекта противоточной аэрации за счет сокращения продольной циркуляции ило- вой среды. Сокращающей период газожидкостного контакта. Такое сочетание предварительного обескислороживания иловой смеси с ее последующей проти-. воточной аэрацией обеспечивает не только высокий эффект использования кислорода воздуха, но и частичную очистку поступающей сточной воды уже на самом входе в аэротенк.

5

0

35

5 д .Q 45 Q gg

104

Во время пребывания в аэротенке иловой смеси с концентрацией активного ила 1,5 г/л и ее барботажа сжатым воздухом, выходящим из мелкопузырчатых диспергаторов 5, завершается про цесс биохимического окисления органи-- ческих загрязнений поступающих сточных вод, после чего иловая смесь через распределительный лоток 23 с затопленной нижней щелью 24 поступает в камеру 20 предварительного осветления, В процессе прохождения иловой смеси по проточным каналам между ламинирующими перегородками 25 часть активного ила оседает в иловые приямки 21, а иловую смесь, содержание активного ила в которой снижается, например, с 1,5 до 0,5 г/л, по отводному лотку 4 отводят за пределы данного устройства на дальнейшую обработку. Наличие ламинирующих перегородок снижает взмучивающий эффект, вызывающийся неравномерностью распределения потоков в камере и работой эрлифтов 27, увеличивает объем зон пристенного осаждения в условиях, близких к покою, что позволяет при компактности камеры предварительного осветления обеспечить стабильный режим ее работы.

Возвратный активный ил концентрацией порядка В г/л через впуск 3 подают в регенератор 31, где в условиях аэрации с помощью мелкопузырчатых диспергаторов 5 происходит окисление сорбированных поверхностью илового хлопка загрязнений, в результате чего активный ил восстанавливает свои первоначальные технологические свойства. Иловой поток, огибая секционирующую перегородку 14, поступает в две смежные последовательно соединенные секции реакт ватора 12,13, где смешивается с потоком активного ила концентрацией в среднем 6 г/л, поступающего из иловых приямков камеры предвари- -тёльного освет ле нйя в реактиватор по перепускному лотку 26. Процесс зарядки реактиватора можно считать полностью завершенным, когда в его .обеих секциях при закрытых перепускных клапанах 33 и 34 установится постоянная концентрация на уровне 7 г/л. Возможные колебания рабочего уровня жидкости в реактиваторе и связанных с ними по закону сообщающихся сосудов рециркуляционных камер, вызванные некоторым расхождением расходов .возвратного ила, вводимого через

ш

51328310

впуск 3, и иловой смеси через выходные отверстия 30, компенсируются за счет прямого и обратного перетоков рабочей среды через уравнительный патрубок 32.

В период повышения технологических нагрузок, вызываемого увеличением притока поступающих сточных вод, увеличением концентрации органических загрязнений или совокупностью указанных факторов, условие сохранения постоянства соотношения нагрузка: активный ил: растворенный кислород и поддержание его на оптимальном уровне выполняется в результате дополнительного включения в работу воздухо- нагнетателя 9 периодического действия и открытия перепускного клапана 33. В результате этого по напорной линии 43 кислородсодержащий газ (технический кислород или воздух-, обогащенный техническим кислородом) подается к диспергаторам 41 среднего давления, расположенным на глубине, близкой к половине глубины скважины, что значительно повышает эффект использования кислорода и соответственно повьшает эрлифтный эффект рециркуляционных камер и камеры 17 проти- воточной аэрации. Возросший в несколько раз рециркуляционный поток иловой смеси, поступающий из рециркуляционных камер в аэротенк 1, компенсируется аналогичным потоком из аэротенка в секцию реактиватора 12 через открытьш перепускной клапан 33. Образовавшийся таким образом рециркуляционный контур иловой смеси, охватывающий аэротенк 1 и секцию ре-активатора 12, имеет повьш1енную концентрацию активного ила порядка 3 г/л, увеличивает путь очищаемой воды примерно в раза, по меньшей мере в 3-5 раз превътает расход поступающих сточных вод, обеспечивая гомогенные условия проведения процесса, и компенсирует возросшую потребность в кислороде за счет его более эффективного использования (20-30%)

при работе дрспергаторов среднего давления. При этом секционирующая перегородка 15, отделяя- сработавшую секцию реактора 12 от заряженной секции реактиватора 13, предотвращает вымьшание в ней более высокой концентрации активного ила (7 г/л) потоком с более низкой концентрацией (3 г/л). Таким образом обеспечивается поддеркв кл

15 п ,ж п л ч

20 р в эл

25 оп ти ц у

30 во кр оч оч пр

J2 ме но об пр ка

40 пе ре пр бо но

45 ле Об ны ва ва тр ув ме щины ко в

50

55

жание на постоянном и оптимальном уровне соотношения нагрузка: активный ил: растворенный кислород при возрастании технологической нагрузки более чем в 2 раза, что соответствующим образом отражается на результатах очистки.

В периоды, когда нагрузка близка к максимальной, наряду с .включением в работу воздухонагнетателя 10 периодического действия и открытием перепускного клапана 34 производят отключение воздухонагнетателя 9 периодического действия и закрытие пере5 пускного клапана 33. Кислородсодер- ,жащий газ по напорной линии 44 поступает к диспергаторам 42 высокого давления, расположенным в нижней части цилиндрических колонн 38, в

0 результате чего резко возрастает эффект использования кислорода и соответственно эрлифтный.эффект работы рециркуляционных камер 8. Наряду с элементами технологического процесса,

5 описанными вьш1е, в данном режиме работы при наличии высокого гидростатического давления и повьш1енной концентрации кислорода в газовой фазе усиливается адгезионный эффект раст0 ворения и потребления кислорода ми- кробиальной клеткой, что, в свою очередь, приводит к значительной очистке сточных вод уже на стадии прохождения рециркуляционных форка2 мер. При этом концентрация растворенного кислорода в иловой смеси вместо обычных 4-6 мг/л достигает 15-25 мг/л при степени его использования порядка 30-40%. При этом секционирующая

0 перегородка 14, отделяя сработавший реактиватор от регенератора 31, предотвращает вымывание в нем более высокой концентрации, активного ила (8 г/л) потоком с бо5 лее низкой концентрацией (5 г/л). Образовавшийся новьй рециркуляционный контур иловой смеси, охватывающей аэротенк и секции реактиватора 12,13, имеет повьшенную концентрацию активного ила порядка 5 г/л, увеличивает путь очищаемой воды примерно в 2 раза, по меньшей мере в 610 раз превьш1ает расход поступающих сточных вод, обеспечивая гомогенные условия проведения процесса и компенсирует максимальную потребность в кислороде за счет его наиболее эф-, фективного использования.

0

5

132

Негативное воздействие повышенных концентраций активного ила в иловой смеси аэротенка порядка 3-5 г/л на работу вторичных отстойников, необходимых в соответствии с технологи- ческими регламентами работы данного устройства, практически полностью снимается в результате работы камеры 20 предварительного осветления. Выходящая из нее очищенная сточная жидкость содержит не более 1,5 г/л взвешенных частиц активного ила, что не вызывает затруднений в работе вторичных отстойников, а использова- ние технического кислорода способствует формированию более плотного хлопка активного ила и улучшению его седиментационных свойств.

Формула изобретения 1. Устройство для очистки сточных вод активным илом, содержащее аэро- тенк, подводящий лоток исходной сточной воды, впуск возвратного активного ила, отводящий лоток очищенной воды, диспергаторы, присоединенные к напорным линиям воздухонагнетателей постоянного действия, рециркуляционные камеры с диспергаторами, присоединенными к воздухонагнетателям пе-.:

Подучу технического кислорода ком-2о риодического действия, отделенные-от прессором 49 в напорную накопительную емкость 48 производят круглосу- а его сработку путем подачи

точно,

во всасывающие линии воздухонагнета- телей 9 и 10 периодического действия - периодически. Степень обогащения воздуха техническим кислородом во всасывающих линиях воздухонагнета- телей устанавливается клапаном 47 автоматического дозирования одним из известных способов, например по показателям датчиков растворенного кислорода, установленными в характерных точках аз1ротенка.

Дпя подачи кислорода (кислородсодержащего газа) к диспергаторам среднего или высокого давления исполь- ззтатся нагнетатели одинаковых характеристик. Для этого всасывающие и напорные линии воздухонагнетателей периодического действия дополнительно снабжены запорной арматурой 50 и технологическим трубопроводом 51, соединяющим нагнетатели по последовательной схеме. При этом в режиме максимальных нагрузок воздухонагнета- тель 9 подает кислородосодержащий газ во всасывающую линию нагнетателя 10, откуда газовая смесь под напором, близким к суммарному напору двух нагнетателей, поступает к диспергаторам высокого давления.

Предлагаемое устройство позволяет за счет гибкого управления ключевыми параметрами технологического процесса, интенсификации биохимического окисления, повьшения степени использования кислорода и сокращения непроизводительных затрат электроэнергии

аэротенка продольной перегородкойj последовательно соединенные реакти- .ваторы с секционирующими попереч- ными перегородками и не доходя25 щей до дна поперечной перегородкой, установленной между реактива тором и рециркуляционной камерой, отличающеес я тем, что, с целью увеличения степени очист30 ки при сокращении затрат за

счет повышения степени использования кислорода при значительных колебания нагрузки, оно снабжено камерой про- тивоточной аэрации, образованной

35 поперечной перегородкой и не доходящей до дна аэротенка струенаправляю- щей стенкой, камерой предварительног осветления с илосборным приямком, образованной сплошной поперечной

40 стенкой, расположенной в конце аэротенка, и продольной перегородкой, лотком распределения иловой среды в камере предварительного осветления, не доходящими до ее дна .ламинизн45 рующими перегородками, перепускным лотком, соединяющим камеру предварительного осветления с реактиватором, эрлифтами, присоединенными трубопроводами к воздухонагнетателю постоян50 ного действия, входные отверстия которых расположены в илосборных приям ках, а выходные направлены в перепускной лоток, регенератором, отделенным от реактиватора не доходящей

55 до стенки поперечной перегородкой и снабженным впуском возвратного ила в продольной перегородке между аэ- ротенком и реактиваторами установлены уравнительный патрубок и переО« , .

в условиях значительных колебаний поступающей нагрузки обеспечить глу бокую очистку концентрированных сточных вод при одновременном сокращении приведенных затрат на 30-40% по сравнению с известными и техническими решениями.

Формула изобретения 1. Устройство для очистки сточных вод активным илом, содержащее аэро- тенк, подводящий лоток исходной сточной воды, впуск возвратного активного ила, отводящий лоток очищенной воды, диспергаторы, присоединенные к напорным линиям воздухонагнетателей постоянного действия, рециркуляционные камеры с диспергаторами, присоединенными к воздухонагнетателям пе-.:

риодического действия, отделенные-от

риодического действия, отделенные-от

аэротенка продольной перегородкойj последовательно соединенные реакти- ваторы с секционирующими попереч- ными перегородками и не доходящей до дна поперечной перегородкой, установленной между реактива- тором и рециркуляционной камерой, отличающеес я тем, что, с целью увеличения степени очистки при сокращении затрат за

счет повышения степени использования кислорода при значительных колебания24 нагрузки, оно снабжено камерой про- тивоточной аэрации, образованной

поперечной перегородкой и не доходящей до дна аэротенка струенаправляю- щей стенкой, камерой предварительного осветления с илосборным приямком, образованной сплошной поперечной

стенкой, расположенной в конце аэротенка, и продольной перегородкой, лотком распределения иловой среды в камере предварительного осветления, не доходящими до ее дна .ламинизнрующими перегородками, перепускным лотком, соединяющим камеру предварительного осветления с реактиватором, эрлифтами, присоединенными трубопроводами к воздухонагнетателю постоянного действия, входные отверстия которых расположены в илосборных приямках, а выходные направлены в перепускной лоток, регенератором, отделенным от реактиватора не доходящей

до стенки поперечной перегородкой и снабженным впуском возвратного ила в продольной перегородке между аэ- ротенком и реактиваторами установлены уравнительный патрубок и перепускные клапаны, примыкающие к секционирующим перегородкам со стороны обращенной к рециркуляционным камерам, при этом днища рециркуляционных камер вьшолнены пирамидальной формы с расположенными в центральных частях скважинами, в которых коаксиаль- но с образованием кольцевых рециркуляционных каналов установлены не до- ходящие до -их дна полые цилиндрические колонны, верхние части которых снабжены расположенными йыше рабочего уровня иловой среды водосливами, направленными в сторону камеры противоточной аэрации, в цилиндрических колоннах на уровне дна аэро- тенка установлены диспергаторы низкого давления, присоединенные к напорной линии воздухонагнетателя постоянного действия, а на глубине, близкой к половине глубины скважины.

и в нижних частях цилиндрических колонн установлены диспергаторы соответственно среднего и высокого давления, присоединенные к напорным линиям воздухонагнетателей периодического действия, всасьгаающие линии которых разделены на трубопроводы атмосферного воздуха и трубопроводы технического кислорода, оборудованные клапанами автоматического дозирования, напорной накопительной емкостью и компрессором подачи технического кислорода.

2, Устройство по П.1, о т л и - чающееся тем, что всасьшаю- щие и напорные линии нагнетателей периодического действия дополнительно снабжены запорной арматурой и трубопроводом, соединяющим нагнетатели последовательно.

В-5

t

vy /// /7/ /// ///

29

ФиеМ

Изобретение относится к биохимической очистке городских и производственных сточных вод. Увеличение степени очистки при сокращении затрат достигается за счет повышения степени использования кислорода при значительных колебаниях нагрузки. В предложенном устройстве технологически взаимосвязаны аэро- тенк, секционированныереактиваторы, регенератор, рециркуляционные камеры скважинного типа, противоточ- ной аэрации и предварительного осветления. Подача кислорода осуществляется через воздухонагнетатели постоянного и периодического действия, в которые предусмотрены вводы атмосферного воздуха и технического кислорот да с соответствующими регулирующими. и дозирующими элементами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. в & (Л ее ю 00 со

Редактор Н.Гунько

Составитель П.Ивкин Техред м. Ходанич

Заказ 3446/25 Тираж 850Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор С.Шекмар