Способ удаления фосфора из сточной жидкости

Изобретение относится к очистке городских сточных вод, а также сточных вод пищевой промышленности и животноводческих комплексов и предназначено для удаления из сточной жидкости фосфора в виде ионов PO₄ ^3-. Способ удаления фосфора из сточной жидкости включает механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором из илоуплотнителя в аэротенк, с подачей в илоуплотнитель иловой воды, обогащенной летучими жирными кислотами, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, причем избыточный активный ил, освобожденный от PO₄ ^3- в илоуплотнителе добавляют в ацидофикатор. Благодаря введению в ацидофикатор избыточного активного ила компенсируется недостаток органических веществ при низких значениях БПК исходной сточной жидкости и обеспечивается необходимое количество летучих жирных кислот, подаваемых в илоуплотнитель для осуществления процесса дефосфатизации. Способ характеризуется снижением эксплутационных затрат на очистку сточной жидкости от фосфора. 1 ил.

 

Изобретение относится к очистке городских сточных вод, а также сточных вод пищевой промышленности и животноводческих комплексов и предназначено для удаления из сточной жидкости фосфора, представленного в виде ионов PO₄ ^3-.

Известен способ удаления фосфора из сточной жидкости [см. 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, стр.36-37], включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости, 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 кислоты. 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) для связывания ионов PO₄ ^3- в труднорастворимые соединения и флокулянта для осаждения зародышей и дозародышей кристаллов Са₅OH(PO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O, a 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.

К недостаткам способа относятся высокие эксплуатационные затраты на приобретение серной и уксусной кислот. При использовании серной кислоты очищенная сточная жидкость загрязнена сульфатами.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ удаления фосфора из сточной жидкости [см. Амбросова Г.Т., Меркель О.М., Бойко Т.А. и др. "Способ удаления фосфора из сточной жидкости", патент РФ 2230041, C 02 F 3/30, опубл. Бюл. №16, 10.06.2004 - прототип], включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором из илоуплотнителя, в аэротенк. В илоуплотнитель подается иловая вода, обогащенная летучими жирными кислотами (ЛЖК), продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания.

Сточная жидкость проходит первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, освобождается от фосфора и подается на дальнейшую обработку. Активный ил из вторичных отстойников направляется в илоуплотнители, куда подается иловая вода, обогащенная ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания и где осуществляется уплотнение ила с отделением иловой воды, которая далее направляется на физико-химическую очистку, предусматривающую введение реагентов для связывания ионов PO₄ ^3- в труднорастворимые соединения в отстойнике физико-химической очистки и карбонизаторе. После этого иловая вода 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, 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.

Недостатком прототипа является то, что при низких значениях биохимической потребности кислорода (БПК) сточной жидкости (100-150 мг/л) в ацидофикаторе продуцируется недостаточное количество ЛЖК из-за низкого содержания легкоокисляемых органических веществ, что приводит к необходимости добавления уксусной кислоты в илоуплотнитель и увеличению эксплуатационных затрат.

Технической задачей, решаемой в заявляемом способе, является снижение эксплуатационных затрат на очистку сточной жидкости от фосфора.

Техническая задача решается следующим образом. В способе удаления фосфора из сточной жидкости, включающем механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором из илоуплотнителя, в аэротенк, с подачей в илоуплотнитель иловой воды, обогащенной летучими жирными кислотами (ЛЖК), продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, избыточный активный ил, освобожденный от PO₄ ^3- в илоуплотнителе, добавляют в ацидофикатор. Введение в ацидофикатор избыточного активного ила компенсирует недостаток органических веществ при низких значениях БПК исходной сточной жидкости и обеспечивает необходимое количество ЛЖК, подаваемых в илоуплотнитель для осуществления процессов дефосфотизации. Избыточный активный ил, добавляемый в ацидофикатор, забирается из илоуплотнителя, где он был освобожден от фосфора. Такой способ позволяет не увеличивать содержание фосфора в надиловой воде ацидификатора и не вызывает вторичного загрязнения фосфором активного ила в илоуплотнителе.

Сточная жидкость проходит первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, освобождается от фосфора и подается на дальнейшую обработку. Активный ил из вторичных отстойников направляется в илоуплотнители, куда подается иловая вода, обогащенная ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания с добавлением избыточного активного ила, обедненного фосфором, и где осуществляется уплотнение ила с отделением иловой воды, которая далее направляется на физико-химическую очистку, предусматривающую введение реагентов (Са(ОН)₂) для связывания ионов PO₄ ^3- в труднорастворимые соединения и флокулянта для осаждения зародышей и дозародышей кристаллов Са₅OH(PO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O 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, обогащенной ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания с добавлением избыточного активного ила, обедненного фосфором, достигается высокое качество очистки сточной жидкости от фосфора, снижение эксплуатационных затрат, а также независимость от БПК исходной сточной жидкости.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже 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 - ацидофикатор; 9 - биологически очищенная сточная жидкость; 10 - активный ил из вторичного отстойника; 11 - уплотненный активный ил, обедненный ионами PO₄ ^3-; 12 - циркулирующий активный ил, обедненный ионами PO₄ ^3-; 13 - избыточный активный ил; 14 - иловая вода, обогащенная ионами PO₄ ^3-; 15 - осадок, содержащий Са₅OH(PO₄)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, 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, 24 - избыточный активный ил.

Заявляемый способ удаления фосфора из сточной жидкости предусматривает (см. чертеж) 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 илоуплотнители (4). Микроорганизмы активного ила, находясь в анаэробных условиях, способны выделять в окружающую среду фосфор в виде ионов PO₄ ^3-. Для интенсификации процесса высвобождения фосфора, а следовательно, и сокращения объемов илоуплотнителей в илоуплотнитель вводится иловая вода (19) из ацидофикатора (8), обогащенная ЛЖК. Продуцирование ЛЖК в ацидофикаторе происходит в результате протекания первой стадии (кислой или водородной) анаэробного сбраживания сырого осадка (18), поступающего из первичных отстойников и с добавлением избыточного активного ила (24). Частично сброженный и уплотненный осадок (20) из ацидофикатора отправляется на дальнейшую обработку - 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 "жадно" поглощать фосфор, а избыточный активный ил (13) удаляется на обработку.

Иловая вода (14), обогащенная ионами PO₄ ^3-, в смесителе (5) смешивается с Са(ОН)₂ (21) и флокулянтом (22), например ВПК-402, праестол, полиокс, "zetag", и направляется в отстойник физико-химической очистки (6), в котором происходит осаждение кристаллов Са₅OH(PO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂0. Осевшие кристаллы (15) удаляются из отстойника и могут использоваться как низкосортное минеральное удобрение. Осветленная жидкость (16) из отстойника физико-химической очистки направляется в карбонизатор (7), куда подается углекислый газ (23) для понижения рН до 8-8,5 и связывания Са²⁺ с образованием труднорастворимого соединения СаСО₃. Карбонизированная жидкость (17) сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки.

Согласно заявляемому способу эффект удаления фосфора из сточной жидкости составляет 90-95%. Большие значения эффекта соответствуют большей степени рециркуляции (0,5-0,75) активного ила, большей степени уплотнения ила (93,5-97%) и более высокой концентрации активного ила (9-12 г/л), загружаемого в илоуплотнитель.

Таким образом, с помощью заявляемого способа сокращаются эксплуатационные затраты за счет введения в илоуплотнитель иловой воды, обогащенной ЛЖК, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников и избыточном активном иле, освобожденном от PO₄ ^3- из илоуплотнителя.

Способ удаления фосфора из сточной жидкости, включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором из илоуплотнителя, в аэротенк, с подачей в илоуплотнитель иловой воды, обогащенной летучими жирными кислотами, продуцируемыми в ацидофикаторе, работающем на сыром осадке из первичных отстойников в режиме первой стадии анаэробного сбраживания, отличающийся тем, что избыточный активный ил, освобожденный от РО₄ ^3- в илоуплотнителе, добавляют в ацидофикатор.