Способ биологической очистки сточных вод от фосфатов

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для биологической очистки бытовых и производственных сточных вод. Способ биологической очистки сточных вод осуществляют с использованием инертного загрузочного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, создающий условия для процессов биологической коррозии. Биопленка образуется на границе контакта загрузочного материала с металлом в условиях пониженной интенсивности аэрации. Концентрация свободноплавающего активного ила не превышает 0,3 г/л. Обработанную биопленку удаляют непосредственно из зоны аэрации. Способ позволяет улучшить качество очистки сточных вод, повысить стабильность процесса очистки, уменьшить эксплуатационные расходы. 1 табл.

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для биологической очистки бытовых и производственных сточных вод.

Известен способ биологической очистки, при котором для глубокого удаления фосфатов смесь сточной жидкости с активным илом обрабатывается в присутствии загрузки из железных листов в циклическом режиме попеременно с пневматической аэрацией и механическим перемешиванием (Ясудзи Ямамото, Сигэру Каваниси, Хитоси Накано, Хидэаки Омори, Нобутоси Маэда). Удаление азота и фосфора из сточных вод с применением железного наполнителя. Япония. (Канке гидзюцу, т. 17, N3, 1988). Недостатками известного способа являются высокий расход металла и сложность в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ биологической очистки сточных вод в аэротенке, включающий биологическую коррозию, процесс которой осуществляется с использованием инертного загрузочного материала с последующим обрастанием его биопленкой, в непосредственный контакт с которой вводят металл. Вследствие растворения металла в локальной зоне вода обогащается соответствующими ионами (катионами), вступающими в химические реакции с некоторыми содержащимися в воде анионами (РO₄ ^3-, S^2- и др.). В результате этих реакций образуются нерастворимые в воде соли, выпадающие в осадок. Избыток ионов металлов, попадая в нейтральную среду, образует нерастворимый гидрат окиси, в результате чего осуществляется процесс коагуляции. Образующийся осадок сорбируется активным илом, находящимся во взвешенном состоянии. При этом иловой индекс снижается до 60 мг/л, что приводит к уменьшению выноса взвешенных веществ из вторичного отстойника (патент РФ 2075202, кл. С 02 F 3/02, 1998 г.).

Недостатком известного способа является необходимость в высокой интенсивности аэрации для поддержания свободноплавающего активного ила, участвующего в процессе биологической очистки в количестве 1,2 г/л, с сорбированным на нем осадком во взвешенном состоянии из-за низкого илового индекса, равного 60 мл/г. При этом концентрация растворенного кислорода достигает 5 мг/л. В результате этого происходит перерасход электроэнергии, а эффективность очистки от фосфатов со временем снижается за счет образования на металле, в условиях высокой концентрации кислорода, прочной пленки из оксида железа и фосфата железа.

Необходимая концентрация свободноплавающего активного ила (порядка 1,2 г/л) в зоне аэрации поддерживается за счет возврата его части из отстойника. Возвратный активный ил содержит соединения фосфора, в результате этого при рецикле активного ила в зону аэрации происходит выделение части фосфатов обратно в очищаемую сточную воду, то есть происходит снижение качества очистки сточной воды от этого биогенного элемента.

Задача предлагаемого изобретения - улучшение качества очистки сточных вод от соединений фосфора, повышение стабильности процесса очистки, уменьшение эксплуатационных расходов за счет сокращения подачи воздуха при одновременном сохранении высокой окислительной мощности.

Технический результат достигается тем, что процесс биологической очистки с использованием инертного загрузочного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, обеспечивающий биологическую коррозию, ведут с помощью биопленки в присутствии группы микроорганизмов, образующейся на границе контакта загрузочного материала с металлом и выделяющей кислород, потребляемый биоценозом биопленки в условиях пониженной интенсивности аэрации, при этом концентрация свободноплавающего активного ила не превышает 0,3 г/л.

Способ осуществляется следующим образом.

В зоне аэрации сточной воды, снабженной инертным загрузочным материалом, армированным металлом, который создает условия для процессов биологической коррозии, окисление органических загрязнений осуществляется в основном биологической пленкой, в биоценозе которой на границе с металлом, помимо прочих развиваются микроорганизмы Chlorella, снабжающие аэробные бактерии биопленки кислородом. Доза свободноплавающего активного ила составляет 0,05-0,3 г/л, для перемешивания которого подается небольшое количество воздуха. При этом на металле не происходит образования пленки из оксида и фосфора железа, поэтому процесс очистки осуществляется без затухания.

В результате электрохимических реакций и биологической коррозии, происходящих в локальной зоне на границе контакта сточной воды с биопленкой и растворенным металлом, осуществляется интенсивное биологическое окисление органических загрязнений и образование нерастворимых солей, выпадающих в осадок. Осадок сорбируется на поверхности биопленки и свободноплавающем активном иле.

Часть активного ила и отработанной биопленки выносится вместе с очищенной водой в отстойник, а другая часть, выпавшая в осадок, периодически удаляется непосредственно из зоны аэрации.

Таким образом, использование для биологической очистки сточных вод в системе, включающей процессы биологической коррозии, биопленки, содержащей кислородообразующие микроорганизмы, дает возможность понизить дозу свободноплавающего активного ила до 0,3 г/л, отказаться от его рециркуляции и значительно снизить интенсивность аэрации, что обеспечит стабильность процесса биологической коррозии и экономию электроэнергии.

Пример. Хозяйственно-фекальная сточная вода с концентрацией загрязнений, в среднем, по БПК₅=200 мг/л, фосфатам - 4 мг/л, взвешенным веществам - 60 мг/л, подавалась в две, параллельно работавшие, пилотные установки. Одна из них, контрольная, представляла прототип способа очистки. Другая, опытная, работала по предлагаемому способу очистки.

Совместно установки работали в течение 7 месяцев. Максимальное содержание растворенного кислорода в опытной установке составляло 2,0 мгO₂/л, а в контроле более 5,0 мгО₂/л, что вызвано вынужденным увеличением интенсивности аэрации для поддержания свободноплавающего активного ила во взвешенном состоянии. Доза свободноплавающего активного ила в контроле поддерживалась в концентрации 2,9 г/л за счет возврата части активного ила из отстойника.

В опытной установке все окислительные процессы осуществлялись за счет прикрепленной на загрузке биопленки (доза свободноплавающего активного ила - 0,05 г/л). В контроле эффективность очистки от фосфатов со временем снижалась и уже через 2 месяца глубина изъятия соединений фосфора в опытной установке была в 10 раз выше, чем в контроле.

Результаты сравнительных исследований представлены в таблице. Сравнение показало, что при равной нагрузке и одинаковом времени аэрации предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: увеличивается глубина очистки сточных вод от фосфатов, при этом процессы очистки происходят стабильно, без затухания; а также упрощается эксплуатация устройства с одновременным снижением эксплуатационных затрат.

Формула изобретения

Способ биологической очистки сточных вод в устройстве, включающий биологическую коррозию, процесс которой осуществляется с использованием инертного загрузочного материала с последующим обрастанием его биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, отличающийся тем, что очистку ведут с помощью биопленки, образующейся на границе контакта загрузочного материала с металлом в условиях пониженной интенсивности аэрации и концентрации свободноплавающего активного ила, не превышающей 0,3 г/л, при этом отработанную осевшую биопленку с сорбированными загрязнениями удаляют непосредственно из зоны аэрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1