Способ биохимической очистки сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C01F3/02 C02F3/16 

(Л

С

Изобретение может быть использовано при биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод и позволяет снизить количество образующегося шлама при обеспечении высокой степени очистки. Сточные воды обрабатывают в биологическом резервуаре глубиной не менее 5 м, снабженном одним или несколькими поверхностными аэраторами турбинного типа мощностью (5-12)v10 кВт/м воды в условиях полного эндогенного дыхания при соблюдении величины отношения количества биомассы к субстрату 20-100. Способ повышает экономичность процесса очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано при биохимической очистке бытовых и промышленных сточных вод, в частности, химических и нефтеперерабатывающих предприятий.

Целью изобретения является .снижение количества образующегося шлама при обеспечении высокой степени очистки.

В основе известных способов биологической очистки сточных вод лежит превращение растворенного органического и/или неорганического вещества (субстрата) в форму активного ила, который необходимо удалять из системы.

При этом потребление микроорганизмами растворенного в сточных водах субстрата протекает по трем основным схемам:

энергетические затраты: субстрат + 02 - СОа + НаО;

синтез новой биомассы: субстрат + МНз;Ј биомасса;

эндогенное дыхание:.

биомасса + Оа С02 + МНз + НаО.

Эти процессы находятся в химическом равновесии. Преобладание одного из них определяется эмпирически устанавливаемым отношением M/F, где М - количество биомассы;

F - количество субстрата в системе.

Величину отношения M/F определяют по формуле

и 1т-Xv , 3 V

M/F

где Xv,a - концентрация взвешенных веществ, мг/л;

v - объем очищаемой воды, м ;

So - БПКД поступающей на очистку воды, мг/л;

Q - расход воды, м3/день.

XI

hO

ч ю

00

о

со

Для различных процессов биохимической очистки величина M/F составляет от 1 до 50.

Интервал 0-1 характерен для кратковременной (высокопроизводительной) аэрации, 1-5 - для обычной аэрации с денитрифика- цией или без нее, 5-20 - для продленной аэрации, 20-100 - для отстаивания.

Обработка сточных вод в отстойнике при M/F 20 отличается тем, что хлопья активного ила приобретают- способность диспергироваться и фактически находятся в суспензированном состоянии. При этом количество кислорода, идущее на энергетические затраты, наименьшее по сравнению с другими способами биохимической очистки.

Выбор типа аэраторов и необходимого их количества осуществляют исходя из эмпирического показателя ЕРК, представляющего собой соотношение между количеством кислорода, поступающего из аэратора к хлопьям активного ила, к общему количеству подаваемого кислорода. Величина ЕРК зависит от типа биологического резервуара и его конструкции, типа аэратора, отношения мощности аэратора к объему биологического резервуара, качественных характеристик очищаемой воды (температуры, величины ВПК, концентрации биомассы).

В табл.1 представлена зависимость степени удержания активного ила в условиях полного перемешивания от величины ЕРК для различных типов аэраторов.

Таким образом, аэрацию сточных вод проводят так, чтобы расход энергии был минимальным, активный ил находился в суспензированном состоянии, а значение ЕРК поддерживалось как можно более высоким.

Выбор параметров обусловлен следующим.

Для достижения высокой степени очистки и обеспечения услов.ий полного эндогенного дыхания, при которых не образуется избыточный шлам, необходимо соблюдение величины отношения M/F 20- 100.

Поддержание этого интервала обеспечивается для минимальной глубины резервуара поверхностным аэратором турбинного типа мощностью 5-10 кВт/м , для максимальной - 12-10 кВт/м . Минимальная глубина биологического резервуара - 5 м, максимальная определяется возможностью осуществления процесса биологической очистки.

Для осуществления способа сточные воды после предварительной механической и химической обработки подают в биологический резервуар 1, оснащенный одним или несколькими аэраторами 2, перемешивающими содержимое резервуара, после чего по трубопроводу 3 их подают в отстойник 4,

откуда по трубопроводу 5 отводят отходящий поток, а избыток шлама подают в трубопровод 6, причем избыток шлама либо рециркулируют по трубопроводу 7 в резервуар 1, либо выводят по трубопроводу 8.

Отходящий поток по трубопроводу 5 и избыток шлама, рециркулирующий по трубопроводу 8, подают в биологический резервуар 9 с расстоянием от дна резервуара до поверхности сточной воды, составляющим не менее 5 м.

Резервуар 9 оснащен одним или несколькими поверхностными аэраторами 10 турбинного типа мощностью 5-10 2-12-10 2 кВт/м сточной воды, которые прижимают

активированный шлам ко дну резервуара 9 и замедляют его всплытие. Очищенный от шлама отходящий поток выводят по трубопроводу 11 и подают на биофильтр 12. Очищенную воду отводят по трубопроводу 13.

Часть осадка после фильтрации избыточного активного ила по трубопроводам 14 и 15 рециркулируют на биофильтр 12. Другую часть осадка и избыточного активного ила по трубопроводам 14 и 16 подают в биологический резервуар 9. Глубина биологического резервуара 9 должна быть не менее 5 м, в то время как форма поперечного сечения может быть произвольной (круглой, квадратной, прямоугольной и т.д), так что

конструкция резервуара может быть оптимизирована при минимальном объеме.

П р и м е р 1. Очистке подвергают сточные воды нефтеперерабатывающего завода и осуществляют ее только в биологическом

резервуаре 9. Высота уровня жидкости в биологическом резервуаре 6 м. Мощность аэраторов турбинного типа составляет-6,75 кВт/м . Отношение M/F в биологическом резервуаре составляет 25-30, емкость

резервуара - 6 тыс.м3.

В табл.2 представлены характеристики сточной воды нефтеперерабатывающего завода до и после очистки.

Данные табл.2 свидетельствуют о том, что высокую эффективность очистки в предлагаемом способе достигают при высоких значениях рН исходной воды и значительных флуктуациях концентраций загрязненных компонентов. В случае залповых выбросов, когда все микроорганизмы в биологическом резервуаре погибают, активированная пульпа регенирируется в течение 24 ч, в то время как по известному способу для регенерации требуется 15-25 сут. Кроме

этого в предлагаемом способе отсутствует образование избыточного шлама.

П р и м е р 2. Очистке по полной схеме подвергают сточные воды, образующиеся при газификации и коксовании каменного угля, характеризующиеся высокими значениями ХПК, ВПК и ООУ, а также значительным содержанием соединений азота.

Очистку осуществляют в биологическом резервуаре глубиной 7 м, объемом 11 тыс.м3. Уровень жидкости в резервуаре - 6 м, мощность поверхностного аэратора турбинного типа - кВт/м3 сточных вод, отношение M/F равно 40. Вследствие высокого содержания аммиака в сточных водах после биологического резервуара 9 их подают на биофильтр 12. Избыток шлама из биофильтра рециркулируют в биологический резервуар, где он находится в условиях полного эндогенного дыхания.

В табл.3 представлены данные по эффективности очистки воды от газификации и коксования каменного угля. Избыточный шлам в процессе обработки не образуется.

П р и м е р 3. Очистке подвергают бытовые сточные воды, характеризующиеся высокими значениями БПК и взвешенных веществ,

Очистку осуществляют в биологическом резервуаре 9 в условиях примера 1. Очищенные сточные воды имеют БЛ(5 20 мг/л и содержат 10 мг/л взвешенных веществ.

По сравнению с известным способом, согласно которому сточные воды подверга- ют механической очистке для удаления взвешенных веществ, обработке флокулян- тами, удалению образующегося осадка, последующему его сгущению и переработке, в предлагаемом способе избыточный шлам

Тип аэратора

Диффузионный Поверхностная мешалка турбинного типа

Поверхностная мешалка пропеллерного типа Погружная мешалка турбинного типа

0

5

0

5

0

5 0

не образуется, что значительно снижает капитальные и эксплуатационные затраты.

В табл.4 представлены данные по количеству образующегося шлама при различных видах биологической обработки.

Использование предлагаемого способа позволяет при обеспечении высокой степени очистки сточных вод снизить количество образующегося шлама и повысить экономичность процесса очистки.

Формула изобретения

где М - количество биомассы,

F - количество субстрата, м3/день мг/л;

Ху,а количество взвешенных веществ в резервуаре, мг/л;

v - обьем очищаемых вод, м3;

So БПК& поступающей на очистку воды, мг/л;Q - расход воды, м3/день.

Таблица

Параметр ЕРК

Удержание активного ила в условиях полного перемешивания

Хорошее (независимо от глубины) 0,3-5 м -хорошее; 5 м-плохое

1-6 м-хорошее

Хорошее независимо от глубины

Примечание: ООУ- общий органический углерод

Таблица2

Т а б л и ц а 3

Таблица4