Установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота
Изобретение относится к области биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод от органических соединений и соединений азота. Установка состоит из корпуса, размещенных в нем камеры аэрации с аэраторами у днища корпуса, камеры анаэробной обработки - денитрификации, оснащенной загрузкой для иммобилизации микроорганизмов, камеры осветления, устройств для подачи очищаемой воды. Каждая из боковых зеркально расположенных камер анаэробной обработки - денитрификации образована боковой стенкой корпуса установки и внешней стенкой камеры аэрации, снабженной направляющей наклонной перегородкой, смонтированной с зазором по отношению к днищу корпуса. Установка дополнительно оснащена камерами дегазации и вертикальной камерой аэробного окисления, встроенной в камеру аэрации, при этом каждая из камер дегазации расположена над камерой денитрификации, сообщена с ней и снабжена распределительным лотком очищаемых сточных вод и переливными окнами. Вертикальная камера окисления оснащена у основания встречными наклонными перегородками, смонтированными с зазором по отношению к днищу корпуса, и переливными окнами в каждой из стенок, расположенными напротив переливных окон камер дегазации, при этом соотношение площадей переливных окон камеры дегазации и камеры аэробного окисления составляет не менее 1:4 соответственно. Аксиальная камера осветления выполнена в виде конуса, соединенного с трубопроводом и сборным лотком для отведения очищенной воды, а устройство для отведения избыточного активного ила размещено вверху камеры аэробного окисления. Установка может быть оснащена несколькими аксиальными камерами осветления. Технический эффект - повышение степени очистки от соединений азота, упрощение и удешевление установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод от органических соединений и соединений азота, в том числе аммонийного.
Известна установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, состоящая из корпуса, разделенного перегородкой на камеру денитрификации с трубопроводом для подачи очищаемой воды и камеру нитрификации со свободно плавающей насадкой для иммобилизации микроорганизмов, оснащенной аэрирующим устройством, сообщенную с сепарационной камерой для отделения свободно плавающей насадки; установка снабжена каналом для рециркуляции воды в камеру денитрификации, размещенным вдоль корпуса, оснащенным, в свою очередь, в нижней его части промежуточным аэрирующим устройством, а трубопровод для отведения очищенной воды размещен в верхней части камеры нитрификации (см. патент JP №3150530 В2, МПК С 02 F 3/30 с приоритетом 12.04.94 г., опубл. 26.03.2001 г.).
Недостатком известной установки является ее высокая стоимость, обусловленная большими размерами последовательно установленных камер денитрификации и нитрификации, сложностью конструкции из-за необходимости оснащения установки сепарационной камерой для отделения свободно плавающей загрузки, большими энергозатратами из-за двух ступеней аэрации, недостаточно высокая степень очистки.
Известна установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, состоящая из бака со сборником ила, совмещенных камер денитрификации и осаждения и камеры аэрации, разделенных перегородкой, оснащенной системой распределения воды в камеры денитрификации и аэрации, трубопровода для вывода очищенной воды. При этом камера денитрификации снабжена устройством для сбора и рециркуляции денитрифицированной воды в бак со сборником, камера аэрации оснащена аналогичным устройством для вывода иловой смеси в тот же бак и устройством для подачи иловой смеси в камеру денитрификации. Процесс очистки цикличен: в камере аэрации время обработки воды - 90 минут, в камере денитрификации с одновременным процессом осаждения время обработки равно 30 минутам (см. заявку DE №10001181, МПК С 02 F 3/30 с приоритетом 07.01.2000 г., опубл. 18.10.2001 г.).
Недостатком известной установки является ее высокая стоимость, обусловленная громоздкостью конструкции, состоящей, по сути, из отдельных, рядом стоящих емкостей: для сбора и усреднения исходной и рециркулируемой воды, камер денитрификации и аэрации, а также оснащением автоматикой для соблюдения цикличности подачи очищаемой воды в камеры аэрации и денитрификации и длительностью процесса очистки ввиду того, что процесс осаждения исключает одновременную денитрификацию из-за временного несовпадения циклов.
Известна установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, состоящая из вертикальной камеры 2-х стадийной аэрации с аэраторами в верхней и нижней части камеры и трубопроводами подачи очищаемой воды и воздуха в нижней части камеры, максимальное использование кислорода в камере обеспечивается высотой водяного столба 14-20 м; к камере аэрации присоединены камеры денитрификации и нитрификации, установка оснащена отстойником, расположенным коаксиально снаружи камеры аэрации, на уровне второй ступени аэрации, с трубопроводом отведения осветленной воды (см. международную заявку WO №0170636 А1, МПК С 02 F 3/30 с приоритетом 21.03.2001 г., опубл. 27.09.2001 г.).
Недостатком известной установки является сложность ее и высокие энергозатраты, обусловленные наличием 2-х систем аэрации в верхней и нижней частях вертикальной камеры аэрации, соответствующего количества насосов для обслуживания названной камеры, а также насосов для камеры денитрификации и для подачи очищаемой воды.
Известна установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из цилиндрического корпуса, центральной цилиндроконической камеры анаэробной обработки - денитрификации с аксиальным вертикальным трубопроводом подачи очищаемой воды; коаксиальных: камеры отстаивания и камеры аэрации, предназначенной для нитрификации, оснащенной аэраторами в придонном пространстве и загрузкой для иммобилизации микрофлоры, встроенная камера анаэробной обработки также оснащена загрузкой для иммобилизации микрофлоры и системой пневматической регенерации загрузки, лотком для перелива иловой смеси в верхней части камеры и вертикальным коллектором для отведения осадка - активного ила из придонной зоны камеры анаэробной обработки. Камера отстаивания, размещенная между камерами аэрации и анаэробной обработки, оснащена тонкослойными модулями для разделения иловой смеси на активный ил, осаждающийся на тонкослойных модулях и рециркулируемый эрлифтами в камеру аэробной обработки, и осветленную воду, отводимую через водосборные лотки (см. патент RU №2209778, МПК С 02 F 3/30, с приоритетом 27.04.2002 г., опубл. 10.08.2003 г.).
Недостатком известной установки является невысокая степень очистки сточных вод от соединений азота, вызванная отсутствием непрерывной рециркуляции иловой смеси в камеру анаэробной обработки. По воспроизведенным данным степень очистки от соединений азота - нитратов составляет до 24-50 мг/л (в пересчете на азот).
Недостатком известной установки является также ее сложность, обусловленная конструктивным оформлением установки: наличием тонкослойных модулей в зоне осаждения, которые склонны к заиливанию; расположением камеры анаэробной обработки по отношению к камере аэрации, приводящим к образованию застойных зон в придонной зоне камеры аэрации, прилегающей к коническому днищу камеры анаэробной обработки, а также необходимость принудительной регенерации загрузки камеры анаэробной обработки, приводящей к подавлению жизнедеятельности микрофлоры.
Техническим результатом является повышение степени очистки от соединений азота, упрощение и удешевление установки.
Технический результат достигается тем, что в установке для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, состоящей из корпуса, размещенных в нем камеры аэрации с аэраторами у днища корпуса, камеры анаэробной обработки - денитрификации, оснащенной загрузкой для иммобилизации микроорганизмов, камеры осветления, устройств для подачи очищаемой сточной воды, сборного лотка для отведения очищенной воды и устройства для отведения избыточного активного ила, каждая из боковых зеркально расположенных камер анаэробной обработки - денитрификации образована боковой стенкой корпуса установки и внешней стенкой камеры аэрации, снабженной наклонной перегородкой, смонтированной с зазором по отношению к днищу корпуса; установка дополнительно оснащена камерами дегазации и вертикальной камерой аэробного окисления, встроенной в камеру аэрации, при этом каждая из камер дегазации расположена над камерой денитрификации, сообщена с ней и снабжена распределительным лотком очищаемых сточных вод и переливными окнами, вертикальная камера аэробного окисления оснащена у основания встречными наклонными перегородками, смонтированными с зазором по отношению к днищу корпуса, и переливными окнами в каждой из стенок, расположенными напротив переливных окон камер дегазации, при этом соотношение площадей переливных окон камеры дегазации и камеры аэробного окисления составляет не менее 1:4 соответственно, аксиальная камера осветления выполнена в виде конуса, соединенного с трубопроводом и лотком для отведения осветленной воды, а устройство для отведения избыточного активного ила размещено вверху камеры аэробного окисления.
Предусматривается оснащение установки для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота несколькими аксиальными камерами осветления.
На чертеже представлена установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота.
Установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота состоит из корпуса 1 с трубопроводами для подачи очищаемых сточных вод 2 и распределительными лотками для этих вод 3, размещенными в корпусе 1 вертикальной камеры аэробного окисления 4, смонтированной внутри камеры аэрации 5 с аэраторами 6, установленными над днищем 7 корпуса 1. В корпус установки 1 вмонтирована аксиальная коническая камера осветления 8. Боковые зеркально расположенные камеры анаэробной обработки - денитрификации 9 образованы боковыми стенками корпуса 1 и внешними стенками 10 камеры аэрации 5 и снабжены направляющими наклонными перегородками 11 (с наклоном последних в сторону боковых стенок корпуса 1), смонтированными с зазором по отношению к днищу 7 корпуса 1. Камеры анаэробной обработки - денитрификации 9 оснащены инертной загрузкой 12 с иммобилизованными микроорганизмами. Над камерами анаэробной обработки - денитрификации 9 расположены камеры дегазации 13, соединенные с последними и оснащенные переливными окнами 14. Камера аэробного окисления 4 оснащена противолежащими переливным окнам 14 окнами 15, а у основания - встречными наклонными перегородками 16, смонтированными с зазором по отношению к днищу 7 корпуса 1 установки. Соотношение площадей переливных окон 14 камер дегазации 13 и переливных окон 15 камеры аэробного окисления 4 составляет не менее 1:4 соответственно. Аксиальная камера осветления 8, выполненная в виде конуса, оснащена отводящими трубопроводами осветленных вод 17, соединенным со сборным лотком 18. Установка оснащена устройством для отведения избыточного активного ила 19, размещенным вверху камеры аэробного окисления.
Установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота работает следующим образом.
Исходные бытовые и близкие к ним по составу производственные сточные воды, содержащие органические соединения в количестве 250-450 мг/л, и аммонийный азот в количестве 30-60 мг/л подают по трубопроводу 2 через распределительный лоток 3 в камеры анаэробной обработки - денитрификации 9 через камеры дегазации 13. Размещение камер дегазации 13 над камерами денитрификации 9 снижает концентрацию растворенного кислорода (повышает его дефицит) в поступающей через переливные окна 14 иловой смеси.
Размещение распределительных лотков сточных вод 3 над камерами дегазации 13 обеспечивает поступление очищаемой воды в последнюю.
Камеры анаэробной обработки - денитрификации 9 оснащены инертной загрузкой 12, туда же через переливные окна 14 подают поток циркулирующей иловой смеси, насыщенной нитратами, из камеры аэрации 5.
Зеркальное расположение камер анаэробной обработки - денитрификации 9 с наклонными направляющими перегородками 11, сообщенных с камерами дегазации 13, которые оснащены переливными окнами 14, обеспечивает непрерывную циркуляцию иловой смеси между аэробной и анаэробной зонами.
В камерах денитрификации 9 происходит восстановление нитратного азота до молекулярного с одновременным потреблением органического субстрата исходных сточных вод.
Применение загрузки 12 с иммобилизованными микроорганизмами стабилизирует процесс очистки за счет общего увеличения биомассы на ее поверхности и снижения выноса денитрифицирующих микроорганизмов из камер денитрификации 9. Из нижней части камер денитрификации 9, гидравлически сообщенной с камерой аэрации 5, через зазор, образованный между направляющими наклонными перегородками 11 (с уклоном в сторону боковых стенок корпуса 1) и днищем 7 корпуса 1, очищаемая вода поступает в камеру аэрации 5, где происходит насыщение воды воздухом аэраторами 6 и интенсивная циркуляция воды и активного ила.
Выполнение камеры аэрации с переменным по высоте сечением - от большего к меньшему, - за счет наклонных перегородок 11 камер анаэробной обработки - денитрификации 9 и формы выполнения камер аэрации 5, аэробного окисления 4 и дегазации 13 создает эрлифтный эффект, обеспечивающий распределение потоков между камерами денитрификации 9 и камерой аэробного окисления 4 с интенсивной, непрерывной их циркуляцией, в процессе которой происходит интенсивное окисление органических соединений и нитрификация аммонийного азота.
Соотношение площадей переливных окон 14 и 15 камер дегазации 13 и камеры аэробного окисления 4 составляет не менее 1:4 соответственно и обеспечивает разделение потока в следующем соотношении: 20-40% и 60-80%, и, тем самым, способствует повышению степени очистки по нитратам до 80-90%.
При соотношении площадей переливных окон 14 и 15 менее 1:4 большая часть загрязнений по нитратам уйдет из камеры аэробного окисления транзитом, что не обеспечивает требуемой степени очистки.
При соотношении площадей переливных окон 14 и 15 более 1:4 в камеру анаэробной обработки - денитрификации поступает количество нитратов, превышающее восстановительную возможность последней, что повлечет снижение степени очистки по нитратам или потребует неоправданного увеличения объема камеры анаэробной обработки - денитрификации.
20-40% вышеуказанной иловой смеси через переливные окна 14 камер дегазации 13 поступает в камеры анаэробной обработки - денитрификации 9 и смешивается с исходной водой, а 60-80% иловой смеси через противолежащие окна 15 камеры аэробного окисления 4 поступает в последнюю, где продолжается процесс аэробного окисления. Аксиальная коническая камера осветления способствует предотвращению отложений активного ила на внешней ее поверхности.
На входе в аксиальную камеру осветления 8 происходит формирование взвешенного слоя активного ила, через который как бы фильтруется очищаемая вода, осветляясь при этом. Очищенная и осветленная вода поднимается вверх по отводящему трубопроводу очищенных вод 17 и отводится с помощью сборного лотка этих вод 18. Иловая смесь через зазор между встречными наклонными перегородками 16 и днищем 7 из камеры аэробного окисления 4 снова возвращается в камеру аэрации 5, а избыточный активный ил отводится устройством для удаления активного ила 19, размещенным вверху камеры аэробного окисления 4.
Образующийся циркулирующий поток иловой смеси смешивается с потоком из камер анаэробной обработки - денитрификации 9 и, насыщаясь воздухом аэраторов 6, непрерывно циркулирует с делением потоков по вышеуказанной схеме.
Очищенная вода содержит органические соединения в количестве 6-8 мг/л, аммонийный азот в количестве 1-2 мг/л и нитраты в количестве 5-10 мг/л.
Только совокупность таких признаков, как: наличие зеркально расположенных камер анаэробной обработки - денитрификации с камерами дегазации над ними и направляющими перегородками у днища корпуса, примыкающей к ним камеры аэрации с встроенной камерой аэробного окисления и размещенной в ней, в свою очередь, аксиальной конической камерой осветления обеспечивает упрощение конструкции, удешевление ее и повышает степень очистки по нитратам за счет непрерывной рециркуляции потока иловой смеси на всех стадиях процесса через камеры анаэробной обработки - денитрификации, аэрации, аэробного окисления и осветления.
Предложенная установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота по сравнению с известной обеспечивает повышение степени очистки по органике с 10-15 мг/л до 6-8 мг/л, по аммонийному азоту с 30-60 мг/л до 1-2 мг/л, по нитратам с 24-50 мг/л до 5-10 мг/л (в пересчете на азот) за счет непрерывной циркуляции потоков иловой смеси и их распределения в соотношении 20-40% и 60-80% из камеры аэрации в камеры анаэробной обработки - денитрификации и аэробного окисления, способствуя, тем самым, более полной деструкции органических веществ и упрощение, удешевление конструкции за счет исключения загрузки в камере аэрации, аэраторов в камере анаэробной обработки и эрлифта для рециркуляции иловой смеси.
1. Установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота, состоящая из корпуса, размещенных в нем камеры аэрации с аэраторами у днища корпуса, камеры анаэробной обработки - денитрификации, оснащенной загрузкой для иммобилизации микроорганизмов, камеры осветления, устройств для подачи очищаемой воды, сборного лотка для отведения очищенной воды и устройства для отведения избыточного активного ила, отличающаяся тем, что каждая из боковых зеркально расположенных камер анаэробной обработки - денитрификации образована боковой стенкой корпуса установки и внешней стенкой камеры аэрации, снабженной направляющей наклонной перегородкой, смонтированной с зазором по отношению к днищу корпуса, установка дополнительно оснащена камерами дегазации и вертикальной камерой аэробного окисления, встроенной в камеру аэрации, при этом каждая из камер дегазации расположена над камерой денитрификации, сообщена с ней и снабжена распределительным лотком очищаемых сточных вод и переливными окнами, вертикальная камера аэробного окисления оснащена у основания встречными наклонными перегородками, смонтированными с зазором по отношению к днищу корпуса, и переливными окнами в каждой из стенок, расположенными напротив переливных окон камер дегазации, при этом соотношение площадей переливных окон камеры дегазации и камеры аэробного окисления составляет не менее 1:4, соответственно, аксиальная камера осветления выполнена в виде конуса, соединенного с трубопроводом и сборным лотком для отведения очищенной воды, а устройство для отведения избыточного активного ила размещено вверху камеры аэробного окисления.
2. Установка для биологической очистки сточных вод от органических соединений и соединений азота по п.1, отличающаяся тем, что установка оснащена несколькими аксиальными камерами осветления.
