Способ удаления фосфора из сточной жидкости

 

Изобретение относится к области очистки городских сточных вод, а также сточных вод пищевой промышленности и животноводческих комплексов и предназначено для удаления из сточной жидкости фосфора, представленного в виде ионов РО^3-₄. Способ включает механическую, биологическую очистку сточной жидкости и физико-химическую очистку иловой воды с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя в аэротенк. Иловая вода, освобожденная от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенная летучими жирными кислотами, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, смешивается с активным илом из вторичных отстойников и подается в илоуплотнитель. Технический эффект – высокое качество очистки сточной жидкости от фосфора и снижение эксплуатационных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к области очистки городских сточных вод, а также сточных вод пищевой промышленности и животноводческих комплексов и предназначено для удаления из сточной жидкости фосфора, представленного в виде ионов РO^3-₄.

Известен способ удаления фосфора из сточной жидкости (А.с. 784754. Способ биохимической очистки сточных вод, содержащих фосфор. Джильберт Виктор Левин (США), Джордж Джири Топол (Канада), Александра Грегор Тарнэй (США). М. Кл.³ С 02 F 3/30. Опубл. 30.11.80), включающий механическую, биологическую очистку сточной жидкости, физико-химическую очистку иловой воды, в котором степень высвобождения фосфора из клетки микроорганизмов возрастает по мере увеличения времени пребывания активного ила в анаэробных условиях.

Сточная жидкость проходит первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, освобождается от фосфора и подается на дальнейшую обработку. Активный ил из вторичных отстойников направляется в илоуплотнители для его разделения в анаэробных условиях на две фракции: иловую воду и сгущенный активный ил. В илоуплотнителях в анаэробных условиях происходит высвобождение фосфора из микроорганизмов активного ила и обогащение им иловой воды. В этом же сооружении осуществляется уплотнение ила с отделением иловой воды. Иловая вода с высоким содержанием фосфатов в количестве 75-25% от суточного расхода сточной жидкости отводится из илоуплотнителя на физико-химическую обработку, где в нее вводятся реагенты (чаще всего используется Са(ОН)₂) в сочетании с флокулянтами. Са(ОН)₂ служит для связывания РO^3-₄ в труднорастворимые соединения ортофосфорной кислоты. Образовавшиеся кристаллы задерживаются в отстойниках физико-химической очистки и затем удаляются с последующим использованием в качестве низкосортного минерального удобрения. Иловая вода из отстойников физико-химической очистки возвращается вновь на повторную очистку. Сконцентрированный активный ил, обедненный фосфором, в количестве 25-75% возвращается в аэротенк, где он активно поглощает фосфор, очищая, таким образом, сточную жидкость от биогенного элемента. Эффективность удаления фосфора из сточной жидкости зависит от многих факторов, основным из которых является продолжительность нахождения активного ила в анаэробных условиях.

Недостатком известного способа является недостаточно высокое качество очистки сточной жидкости, значительный объем илоуплотнителей и высокие капитальные затраты, необходимые на их строительство.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ удаления фосфора из сточной жидкости (Залетова Н.А., Исаева Н.В. Эффективные процессы удаления фосфора из городских сточных вод. Сборник научных трудов АКХ им. К.Д. Памфилова "Эффективные технологические процессы и оборудование для очистки сточных вод" М.: ОНТИ АКХ, 1988, с.36-37 - прототип), включающий механическую, биологическую очистку сточной жидкости и физико-химическую очистку иловой воды, в котором для увеличения степени высвобождения фосфора из микроорганизмов активного ила перед илоуплотнителями вводится серная или уксусная кислоты.

Согласно этому способу сточная жидкость проходит первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, освобождается от фосфора и подается на дальнейшую обработку. Активный ил из вторичных отстойников направляется в илоуплотнители, перед которыми вводится серная или уксусная кислота. В илоуплотнителях в анаэробных условиях происходит высвобождение фосфора из микроорганизмов активного ила и обогащение им иловой воды. В этом же сооружении осуществляется уплотнение ила с отделением иловой воды. Иловая вода отводится на физико-химическую очистку, предусматривающую введение реагентов (Са(ОН)₂ и флокулянта) для связывания ионов РO^3-₄ в труднорастворимые соединения, а затем после карбонизации сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки. Уплотненный ил, обедненный фосфором, возвращается на биологическую очистку в аэротенки, где происходит восполнение потерянного им в илоуплотнителях фосфора.

Согласно этому способу эффект удаления фосфора из сточной жидкости составляет 90-97% при продолжительности уплотнения 1-6,5 часов.

К недостаткам прототипа относятся недостаточно высокое качество очистки сточной жидкости из-за загрязнения сточной жидкости соединениями серы, необходимость дополнительного реагентного хозяйства, появляются эксплуатационные затраты на приобретение серной или уксусной кислоты.

Технической задачей, решаемой в заявляемом способе, является повышение качества очистки сточной жидкости от фосфора.

Техническая задача решается следующим образом. В способе удаления фосфора из сточной жидкости, включающем механическую, биологическую очистку сточной жидкости и физико-химическую очистку иловой воды с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя в аэротенк, согласно изобретению иловая вода, освобожденная от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенная летучими жирными кислотами, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии (кислой или водородной) анаэробного сбраживания, смешивается с активным илом из вторичных отстойников и подается в илоуплотнитель.

Сточная жидкость проходит первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, освобождается от фосфора и подается на дальнейшую обработку. Активный ил из вторичных отстойников направляется в смеситель, где смешивается с иловой водой, освобожденной от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенной ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, и подается в илоуплотнитель, где осуществляется уплотнение ила с отделением иловой воды, которая далее направляется на физико-химическую очистку, предусматривающую введение реагентов для связывания ионов PO^3-₄ в труднорастворимые соединения, а затем после карбонизации сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки. Уплотненный ил, обедненный фосфором, возвращается на биологическую очистку в аэротенки, где происходит восполнение потерянного им в илоуплотнителях фосфора.

За счет использования для интенсификации высвобождения фосфора из микроорганизмов иловой воды, освобожденной от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенной ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, достигается высокое качество очистки сточной жидкости от фосфора, а также снижение эксплуатационных затрат.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена технологическая схема удаления фосфора из сточной жидкости.

Обозначения на чертеже: 1 - первичный отстойник; 2 - аэротенк; 3 - вторичный отстойник; 4 - илоуплотнитель; 5 - смеситель; 6 - отстойник физико-химической очистки; 7 - карбонизатор; 8 - смеситель; 9 - биологически очищенная сточная жидкость; 10 - активный ил из вторичного отстойника; 11 - уплотненный активный ил, обедненный ионами РO^3-₄; 12 - циркулирующий активный ил, обедненный ионами РO^3-₄; 13 - избыточный активный ил; 14 - иловая вода, обогащенная ионами РO^3-₄; 15 - осадок, содержащий Ca₅OH(PО₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O; 16 - иловая вода с остаточным содержанием фосфора (0,1-0,5 мг/л); 17 - карбонизированная жидкость с рН 8-8,5; 18 - сырой осадок из первичных отстойников; 19 - иловая вода, освобожденная от ионов РO^3- ₄в отстойнике физико-химической очистки и обогащенная ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания; 20 - осадок, прошедший первую стадию анаэробного сбраживания; 21 - подача Са(ОН)₂; 22 - подача флокулянта; 23 - подача углекислого газа (очищенные дымовые газы локальной котельной); 24 - смеситель; 25 - осадок, содержащий гидроксид железа - отход производства водопроводных очистных сооружений при подготовке подземных вод для хозяйственно-бытовых нужд; 26 - отстойник физико-химической очистки; 27 - осадок из отстойника физико-химической очистки; 28 - иловая вода, обогащенная ионами РO^3-₄ и ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, 29 - ацидофикатор.

Заявляемый способ удаления фосфора из сточной жидкости предусматривает пропуск сточной жидкости через первичные отстойники 1 и аэротенки 2. Иловая смесь, пройдя через вторичные отстойники 3, разделяется на две составляющие: биологически очищенная сточная жидкость 9 подается на дальнейшую обработку, а активный ил 10, циркулирующий и избыточный, направляется в смеситель 8, а затем в илоуплотнители 4. Микроорганизмы активного ила, находясь в анаэробных условиях, способны выделять в окружающую среду фосфор в виде ионов РО^3-₄. Для интенсификации процесса высвобождения фосфора, а следовательно, и сокращения объемов илоуплотнителей, в смеситель 8 вводится иловая вода 19 из ацидофикатора 29, обогащенная ЛЖК. Продуцирование ЛЖК в ацидофикаторе происходит в результате протекания первой стадии (кислой или водородной) анаэробного сбраживания сырого осадка 18, поступающего из первичных отстойников. Частично сброженный и уплотненный осадок 20 из ацидофикатора отправляется на дальнейшую обработку - сгущение, стабилизацию и обезвоживание. Уплотненный активный ил, обедненный ионами фосфора 11, выгружается из илоуплотнителя. Большая его часть 12 возвращается в аэротенк, где при наличии растворенного кислорода и достаточном количестве питательного субстрата он начинает активно поглощать фосфор, а избыточный активный ил 13 удаляется на обработку - сгущение, стабилизацию и обезвоживание.

Поскольку иловая вода в ацидофикаторе обогащается не только ЛЖК, но и ионами РO^3-₄, то для повышения эффекта удаления фосфора из сточной жидкости в иловую воду из ацидофикатора 29 перед подачей в смеситель 8 вводится осадок, содержащий гидроксид железа - отход производства водопроводных очистных сооружений при подготовке подземных вод для хозяйственно-бытовых нужд 25. Далее эта смесь направляется в отстойник физико-химической очистки 26, в котором происходит осаждение кристаллов FеРO₄ и MgNH₄PO₄·6H₂O. Осевшие кристаллы 27 удаляются из отстойника. Освобожденная от ионов РO^3-₄, но содержащая ЛЖК иловая вода 19 из отстойника физико-химической очистки (26) направляется в смеситель 8.

Иловая вода 14, обогащенная ионами РO^3-₄, в смесителе 5 смешивается с Са(ОН)₂ 21 и флокулянтом 22, например ВПК-402, праестол, полиокс, и направляется в отстойник физико-химической очистки 6, в котором происходит осаждение кристаллов Са₅OН(РO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O. Осевшие кристаллы 15 удаляются из отстойника и могут использоваться как низкосортное удобрение. Осветленная жидкость 16 из отстойника физико-химической очистки направляется в карбонизатор 7, куда подается углекислый газ (очищенные дымовые газы из локальной котельной) 23 для понижения рН до 8-8,5 и связывания Са²⁺ с образованием СаСО₃. Карбонизированная жидкость 17 сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки.

Согласно заявляемому способу эффект удаления фосфора из сточной жидкости составляет 92-98% при степени рециркуляции активного ила 1.0, времени уплотнения 1-5 часов и рН уплотненного циркулирующего активного ила 6-7,5. Большие значения эффекта соответствуют большей степени уплотнения ила (65% иловой воды, 35% уплотненного ила) и более высокой концентрации активного ила (9-12 г/л), загружаемого в илоуплотнитель.

Таким образом, с помощью заявляемого способа обеспечивается высокое качество очистки сточной жидкости и сокращаются эксплуатационные затраты за счет смешения активного ила из вторичных отстойников с иловой водой, освобожденной от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенной ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания.

Формула изобретения

Способ удаления фосфора из сточной жидкости, включающий механическую, биологическую очистку сточной жидкости и физико-химическую очистку иловой воды с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя в аэротенк, отличающийся тем, что иловая вода, освобожденная от ионов ортофосфорной кислоты в отстойнике физико-химической очистки и обогащенная летучими жирными кислотами, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, смешивается с активным илом из вторичных отстойников и подается в илоуплотнитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1