Способ и установка для очистки сточных вод
Изобретение относится к способам и установкам очистки сточных вод. Способ очистки сточных вод включает следующие стадии процесса: а) аэробное осветление сточной воды с помощью активного ила на ступени регенерации; b) вторичное осветление одной части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в резервуаре вторичного осветления; с) обезвоживание другой части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в дегидраторе; d) возврат, по меньшей мере, части осадившегося на стадиях b) и с) активного ила в аэрационный танк с активным илом; е) отвод очищенной сточной воды из дегидратора после возврата активного ила, минуя резервуар вторичного осветления. Причем осадившийся на стадии b) активный ил возвращают на ступень регенерации в концентрации от примерно 2,5 до 7 г/л и осадившегося на стадии с) активный ил возвращают на ступень регенерации от примерно 30 до 60 г/л. Установка для очистки сточных вод включает ступень регенерации, резервуар вторичного осветления и дегидратор. При этом как резервуар вторичного осветления, так и дегидратор, связаны каждый через, по меньшей мере, две системы трубопроводов со ступенью регенерации, причем один трубопровод идет от отвода из ступени регенерации к резервуару вторичного осветления или, соответственно, к дегидратору и служит для подвода смеси сточной воды и активного ила, а другой трубопровод служит для возврата уплотненного в резервуаре вторичного осветления или, соответственно, в дегидраторе активного ила на ступень регенерации, и отводящая линия дегидратора минует резервуар вторичного осветления. Технический результат: повышение гидравлической мощности (пропускной способности) и оптимальное использование биологической емкости. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способу и установке для очистки сточных вод, в частности сточных вод, которые образуются при производстве бумаги.
Биологические очистные установки для сточных вод в целях очистки образующихся на бумажных фабриках сточных вод в настоящее время широко распространены. Такого рода установки включают, в общем, аэробную стадию регенерации, а также стадию вторичного осветления. На стадии регенерации находятся адаптированные в качестве активного ила микроорганизмы, которые разрушают содержащиеся в сточной воде органические вещества при потреблении кислорода. Конечными продуктами этих процессов являются обычно двуокись углерода, вода и биомасса. В резервуаре вторичного осветления, который подключен после стадии регенерации, происходит разделение смеси воды и активного ила. Такого рода установка описывается, например, в публикации PTS-MS 10/94 "Функционирование биологических установок для очистки сточных вод на бумажных фабриках, надзор, контроль и оптимизация" организации "Papiertechnischen Stiftung", HeBstraBe 134, D-80797, Мюнхен.
Из заявки на патент ФРГ 4326603-А1 известна установка для очистки сточных вод с аэрационным танком и следующим после него резервуаром вторичного осветления. Поступающий вместе со сточной водой активный ил отстаивается в резервуаре вторичного осветления и возвращается в аэрационный танк. Так как при внезапно появляющихся больших количествах сточной воды, как, например, это происходит в случае дождей, существует опасность, заключающаяся в том, что из аэрационного танка в резервуар вторичного осветления поступает слишком много активного ила и, таким образом, аэрационный танк не может более выполнять своей очистной функции, в случае этой известной установки для очистки сточных вод между аэрационным танком и резервуаром вторичного осветления дополнительно предусматривается отвод, через который при больших количествах сточной воды частичный поток текущей из аэрационного танка в резервуар вторичного осветления сточной воды можно отводить через устройство для фильтрации и затем перед резервуаром вторичного осветления его можно снова вводить в остальной поток сточной воды. С помощью устройства для фильтрации в этих исключительных случаях активный ил отфильтровывается из отведенной сточной воды и снова возвращается в аэрационный танк.
В заявке на патент США А-4083785 описывается установка для очистки сточных вод с аэрационным танком и резервуаром вторичного осветления. Аэрационный танк разделен на две гидравлически связанные друг с другом камеры. Сточная вода течет из первой камеры во вторую камеру аэрационного танка и оттуда поступает в резервуар вторичного осветления. Активный ил, который осаждается в резервуаре вторичного осветления, через первую перепускную линию снова возвращается в первую камеру. Во второй камере дополнительно предусмотрен отстойник, в котором может осаждаться большое количество отводимого из первой камеры во вторую камеру активного ила. Отстойник гидравлически связан через вторую перепускную линию с первой камерой для возврата осадившегося в нем активного ила снова в первую камеру.
В заявке на патент Японии А-62279807 описывается установка для очистки сточных вод, в которой за аэрационным танком расположено множество параллельно включенных фильтровальных установок, с помощью которых из сточной воды отфильтровывается активный ил, который затем снова возвращается в аэрационный танк.
Из заявки на патент Японии А-61061699 известна установка для очистки сточных вод с аэрационным танком и расположенным после него резервуаром вторичного осветления. Непосредственно перед отводом в резервуар вторичного осветления в аэрационном танке предусмотрен отстойник, в котором может осаждаться активный ил. Содержащийся в отстойнике активный ил затем направляется в линию подвода сточной воды аэрационного танка и, таким образом, снова попадает в аэрационный танк. Далее резервуар вторичного осветления за счет перепускной линии также связан с линией подвода сточной воды аэрационного танка в целях возврата в подводящую линию активного ила, накопившегося в резервуаре вторичного осветления.
В заявке на патент Японии А-61181595 описывается установка для очистки сточных вод с аэрационным танком и расположенным после него резервуаром вторичного осветления. Часть вытекающей из аэрационного танка сточной воды направляется в фильтровальную установку, в которой из сточной воды отфильтровывается активный ил. Отделенный путем фильтрации активный ил затем снова возвращается в аэрационный танк, в то время как профильтрованная сточная вода направляется прежде всего в установку для флокуляции. После флокуляции грубодисперсных примесей таким образом предварительно очищенная сточная вода направляется в резервуар вторичного осветления. Резервуар вторичного осветления гидравлически связан с линией подвода сточной воды аэрационного танка с помощью перепускной линии, через которую активный ил из резервуара вторичного осветления направляется в линию подвода сточной воды аэрационного танка.
Задачей изобретения в случае установки такого рода и, соответственно, соответствующего способа является повышение гидравлической мощности (пропускной способности) и оптимальное использование биологической емкости.
Согласно изобретению эта задача решается благодаря способу согласно п. 1 формулы изобретения, и соответственно, установки согласно п. 13 формулы изобретения.
Предлагаемый согласно изобретению способ включает следующие стадии процесса: а) аэробное осветление сточной воды с помощью активного ила на стадии регенерации; b) вторичное осветление одной части выходящей из стадии регенерации смеси сточной воды и активного ила в резервуаре вторичного осветления; с) обезвоживание другой части выходящей из стадии регенерации смеси сточной воды и активного ила в дегидраторе; d) возврат, по меньшей мере, части осадившегося на стадиях b) и с) активного ила в аэрационный танк с активным илом; е) объединение очищенной сточной воды из резервуара вторичного осветления (2) и дегидратора (3) после возврата активного ила.
Соответствующая установка включает ступень регенерации для аэробного осветления сточной воды, резервуар вторичного осветления для разделения твердого вещества и жидкости, а также дегидратор для обезвоживания ила, причем как резервуар вторичного осветления, так и дегидратор связаны каждый через, по меньшей мере, две системы трубопроводов со ступенью регенерации (1) для возврата активного ила, и отводящая линия резервуара вторичного осветления (2), а также отводящая линия дегидратора (3) связаны друг с другом для объединения очищенной сточной воды. В каждом случае один такой трубопровод идет от отвода из ступени регенерации к резервуару вторичного осветления или, соответственно, к дегидратору и служит для подвода смеси сточной воды и активного ила. Соответственно, другой трубопровод служит для возврата уплотненного в резервуаре вторичного осветления, соответственно, дегидраторе активного ила на ступень регенерации.
Возврат ила из дегидратора или, соответственно, из резервуара вторичного осветления необходим, чтобы таким образом снова приготовить требующуюся для системы регенерации биомассу, так что аэробная система при регенерации стабилизируется. Благодаря возврату ила, в частности, избегают или сводят к минимуму ухудшение очистки сточной воды за счет потерь биологического ила.
Первая стадия, а именно аэробное осветление сточной воды на стадии регенерации с помощью активного ила, соответствует таковой уровню техники. Однако, иначе, чем согласно уровню техники, не всю выходящую из стадии регенерации смесь воды и активного ила направляют в резервуар вторичного осветления, а только ее часть. Другую часть обезвоживают на параллельной стадии процесса в дегидраторе. При этом образующийся уплотненный биологический ил как из резервуара вторичного осветления, так и из дегидратора возвращают на стадию регенерации. Очищенную сточную воду, которая выходит из резервуара вторичного осветления или, соответственно, дегидратора, затем можно, например, непосредственно или через стадию фильтровой очистки направлять в водоприемник. Благодаря предлагаемому в изобретении способу снижают до минимума гидравлическую нагрузку стадии регенерации и также стадии вторичного осветления.
В рамках настоящего изобретения был рассмотрен вариант отказа полностью от резервуара вторичного осветления и вместо этого использования только дегидратора. Однако, оказалось, что при применении одного дегидратора только с трудом поддаются управлению сильные гидравлические колебания в подводящей линии. Лишь комбинация классического вторичного осветления с дополнительным обезвоживанием позволяет достигать адаптированной к соответствующим данным условиям оптимизации технологии.
В качестве дегидратора можно использовать, например, декантатор, седиментационную установку или концентрационную установку. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения дегидратор включает ленточный сетчатый фильтр. Обезвоживание на стадии с), таким образом, осуществляется с помощью ленточного сетчатого фильтра в качестве дегидратора. Полученный путем обезвоживания с помощью очистной ленточной сетки активный ил содержит явно меньше воды, чем обычный активный ил из резервуара вторичного осветления. Содержание твердого вещества в отделенном путем обезвоживания с помощью очистной ленточной сетки активном иле примерно в 10 раз больше такового в активном иле из резервуара вторичного осветления. Это означает, что возвращаемый на стадию регенерации активный ил содержит меньше воды. Гидравлическая нагрузка, таким образом, снижается по сравнению с обычным вторичным осветлением на разность соответствующих концентраций твердых веществ в смеси сточной воды и активного ила. Из этого также следует увеличенное время контакта сточной воды с биомассой на стадии регенерации. Таким образом, при неизменном "размере" ступени регенерации возможно повышение гидравлической нагрузки, то есть подводимой сточной воды.
В случае ленточного сетчатого фильтра речь идет о ситовом столе, через который пропускается бесконечная очистная ленточная сетка. Для этого имеются два или несколько направляющих роликов. Бесконечная лента состоит предпочтительно из плетенки из синтетического материала и имеет сетчатую структуру. Процесс обезвоживания достигается благодаря сетчатой структуре. Смесь сточной воды и активного ила наносится на ситовой стол и обезвоживается за счет сетки, причем уплотненный ил попадает в воронку (бункер) для соответствующей дальнейшей переработки. Для способствования удалению получаемого уплотненного ила его можно, например, соскабливать с поверхности очистной ленточной сетки. Приставшую (и неудаленную) к сетке массу можно удалять из очистной ленточной сетки либо с помощью спрысковой воды, которую разбрызгивают под давлением из внутренней части ситового стола, либо за счет сжатого воздуха. В особенности имеет преимущество использование сжатого воздуха, так как таким образом избегают эффекта разбавления системы активного ила, который может возникать при использовании спрысковой воды. Используемые для очистки сетки распылители предпочтительно установлены в поперечном направлении к сетке. Снабжение этих распылителей можно осуществлять или посредством наружного насоса и/или за счет частичного потока осветленного фильтрата, который сливается и отдельно выводится. Дальнейшая транспортировка отфильтрованного твердого вещества происходит, например, через шнек или за счет свободного падения, причем вода для очистки сетки фильтра обеспечивает необходимую текучесть. Фильтратная вода, например, собирается на закрытом дне ленточного сетчатого дегидратора и отводится через трубопроводы.
Предпочтительно выходящую из ступени регенерации смесь сточной воды и активного ила подают в дегидратор в постоянном объемном потоке. В соответствующей установке для очистки сточных вод вследствие этого имеется приспособление для постоянной подачи смеси сточной воды и активного ила из ступени регенерации в дегидратор. Это означает, что дегидратор непрерывно снабжается постоянным потоком смеси сточной воды и активного ила из ступени регенерации. В резервуар вторичного осветления таким образом поступает только остающаяся часть выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила. Колебания в количестве сточной воды, таким образом, выравниваются за счет резервуара вторичного осветления.
Если в рамках изобретения говорится об одном дегидраторе, соответственно, одном ленточном сетчатом фильтре, то это нельзя понимать как признак, ограничивающий объем охраны изобретения. Так, выходящий из ступени регенерации поток можно разделять не на два, а на три или более потоков, из которых два или более потоков подаются в два или несколько дегидраторов, в частности, ленточных сетчатых фильтров. Таким образом, ступень регенерации можно использовать для снабжения нескольких дегидраторов и, соответственно, также наоборот.
Для транспортировки смеси сточной воды и активного ила из ступени регенерации к дегидратору предпочтительно используют центробежный насос. Центробежный насос обладает преимуществом в том, что обеспечивает постоянную подачу, то есть, что смесь сточной воды и активного ила непрерывно подается в дегидратор. Другое преимущество заключается в компактной конструкции такого рода насосов, вследствие чего для них требуется только незначительная занимаемая площадь.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения ступень регенерации включает, по меньшей мере, одно, предпочтительно, например, от двух до пяти, дисковых погружных тел. Аэробное осветление происходит, таким образом, при использовании одного или нескольких дисковых погружных тел. Такого рода дисковые погружные тела, которые называют также как погружные биофильтры, состоят по существу из вращающихся пластмассовых дисков. Диаметр такого дискового погружного тела составляет в общем от 2 до 5 м, причем при использовании нескольких дисковых погружных тел они находятся предпочтительно по отношению друг к другу на расстоянии, каждое примерно 15-20 мм. Диски вращаются на общем валу, причем они примерно до половины погружаются в очищаемую сточную воду. Биологическая деструкция органических веществ происходит как на поверхности дискового погружного тела, так и в водной фазе, где микроорганизмы становятся эффективными. Согласно альтернативному варианту осуществления аэрационный танк может быть выполнен в виде дискового погружного тела или в виде аэротанка.
Очищенную сточную воду из резервуара вторичного осветления, если это необходимо, можно направлять в дополнительную фильтровальную систему. Для этого в случае предлагаемой согласно изобретению установки после резервуара вторичной очистки подключена фильтровальная система. Фильтровальная система служит для дальнейшей очистки и, соответственно, фильтрации биологически очищенной сточной воды. В зависимости от желательной степени чистоты при этом можно использовать различные фильтры для удаления мелких грубодисперсных примесей. Отфильтрованные при этом вещества предпочтительно возвращают в подводящую линию для регенерации. Очищенную с помощью дополнительной фильтровальной системы воду затем можно подавать в водоприемник или собирать в резервуаре для осветленной воды для дальнейшего применения.
Дополнительная фильтровальная система предпочтительно содержит двухслойный фильтр. Двухслойные фильтры общеизвестны и содержат два слоя, соответственно, слой из материала более тонкой структуры и слой из более грубого материала, причем слой из более грубого материала расположен сверху. Прохождение очищаемой воды осуществляется точно также, как в случае ленточного сетчатого фильтра, сверху вниз. В заданные интервалы времени, продолжительность которых зависит от степени загрязнения, а также от пропускной способности, осуществляют обычную обратную промывку для очистки фильтра. Затем снова устанавливают первоначальную слоистую структуру. Такого рода фильтрация через двухслойный фильтр может быть полезной или необходимой тогда, когда отводимые количества из стадии вторичного осветления и/или ленточного сетчатого дегидратора не являются достаточно малыми, чтобы поток можно было подавать непосредственно в водоприемник.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения фильтровальная система также связана с дегидратором через его отводящую линию. Очищенную сточную воду из дегидратора, таким образом, целиком или частично можно направлять в дополнительную фильтровальную систему. Таким образом в фильтровальной системе происходит конечная фильтрация как выходящей из резервуара вторичного осветления очищенной сточной воды, так и выходящей из дегидратора очищенной сточной воды.
В зависимости от степени загрязнения ступени регенерации может предшествовать ступень механической очистки. Примерами такой ступени механической очистки являются решетка, первичный отстойник или ленточный сетчатый фильтр. Указанные средства очистки можно использовать либо индивидуально, либо в комбинации. При использовании ленточного сетчатого фильтра вновь рекомендуется постоянная обработка частичного потока, в то время как в первичном отстойнике можно осуществлять изменяемую обработку частичного потока. Для выравнивания толчкообразно повышающихся количеств сточной воды оказывается предпочтительным использование буферной емкости. Уже на ступени механической очистки для предотвращения гниения можно вводить, например, окислитель.
На консистенцию ила, уплотненного с помощью дегидратора или, соответственно, ленточного сетчатого фильтра, можно оказывать влияние за счет добавки вспомогательных средств для флокуляции. Для этого к дегидратору присоединяют предпочтительно дозирующее устройство для добавления вспомогательных средств для флокуляции. Это дозирующее устройство может быть расположено, например, в трубопроводе между приспособлением для транспортировки смеси активного ила и воды, соответственно, центробежным насосом и дегидратором, соответственно, сетчатым фильтром. Дозирующее устройство предпочтительно выполнено так, что происходит принудительное смешивание введенного вспомогательного средства для флокуляции со смесью сточной воды и активного ила. Этого можно достигать, например, за счет тангенциального ввода и вывода смеси ила и воды. В случае дозирующего устройства речь может идти, например, о подходящем насосе. На интенсивность смешения можно оказывать влияние далее с помощью специальных встроенных элементов, как, например, за счет создающих турбулентность объектов, смесителей без дополнительных перемешивающих устройств или систем ротор/статор.
Обработка смеси сточной воды и активного ила в дегидраторе предпочтительно регулируется автоматически. Для этого после дегидратора дополнительно подключают соответствующее измерительное устройство для определения содержания твердого вещества в очищенной сточной воде. Далее имеется управляющее устройство, которое регулирует дозирующее устройство в зависимости от определенного с помощью измерительного устройства содержания твердого вещества. Примером измерительного устройства является зонд для определения мутности и/или содержания твердого вещества. В качестве альтернативы можно также использовать УФ-спектроскопию. Когда содержание твердого вещества в фильтратной воде повышается, тогда подается сигнал на управляющее устройство, благодаря чему постепенно повышается производительность дозирующего устройства, например насоса, для вспомогательного средства для флокуляции. Управление можно регулировать, например, таким образом, что уровень производительности сохраняется, соответственно, в течение примерно 10 минут после того, как достигнуто желательное качество фильтрата. По истечении 10 минут дозирующее устройство постепенно снова возвращается к прежнему состоянию.
Наряду с добавкой вспомогательных средств для флокуляции на консистенцию уплотненного ила можно также оказывать влияние за счет скорости пропускания через сетку. Таким образом, существует дополнительная возможность регулирования предлагаемого согласно изобретению способа. Следующий вариант обеспечения желательного содержания взвешенных веществ в фильтратной воде состоит в возможности изменения функционирования подающего насоса в пределах его мощности в сочетании с вышеуказанным дозирующим устройством. Если согласно измеряющему устройству в фильтратной воде обнаруживают повышенное содержание твердого вещества, то подается сигнал на устройство для транспортировки, соответственно, центробежный насос, который в ответ на это возвращается в прежнее рабочее положение. Подводимое количество смеси сточной воды и активного ила, таким образом, постепенно снижается. Этот тип регулирования можно использовать индивидуально или в комбинации с указанным вначале регулировочным механизмом.
Возможность комбинированного регулирования заключается, например, в том, что при слишком высоком содержании взвешенных веществ в очищенной сточной воде прежде всего повышается производительность дозирующего устройства для флокулирующего средства. При достижении оптимальной производительности и при все еще слишком высоком содержании взвешенных веществ в очищенной сточной воде происходит уменьшение подачи флокулирующего средства в дегидратор. Регулирование, таким образом, можно осуществлять так, что при достижении 50% максимальной производительности устройства для транспортировки при одновременно оптимизированном введении флокулирующего средства процесс обезвоживания спустя 20 минут прерывают, так что установку можно снова регулировать вручную.
Концентрация твердого вещества в осаждающемся в резервуаре вторичного осветления активном иле составляет предпочтительно от примерно 2,5 г/л до примерно 7 г/л и, в частности, от примерно 4 г/л до примерно 5,5 г/л. Более высоких концентраций твердого вещества в активном иле при использовании резервуара вторичного осветления можно достигать лишь с трудом. К тому же при понижении или, соответственно, превышении этих значений возникают недостатки, приводящие к ухудшению системы.
В противоположность этому осаждающийся в дегидраторе активный ил содержит твердые вещества в концентрации от примерно 30 до 60 г/л, в частности, от примерно 35 до 55 г/л. Таким образом, концентрация твердого вещества в активном иле в случае дегидратора, например ленточного сетчатого пресса, повышена примерно в 10 раз по сравнению с таковой в активном иле из резервуара вторичного осветления.
Изобретение описывается подробнее ниже с помощью примера и при ссылке на прилагаемые чертежи.
На чертежах представлены:
фиг. 1 - установка для очистки сточной воды при производстве бумаги согласно уровню техники;
фиг. 2 - расширенная конструкция установки согласно фиг. 1, которую используют обычно для повышения пропускной способности;
фиг. 3 - установка для очистки сточной воды согласно изобретению;
фиг. 4 - установка для очистки сточной воды согласно фиг. 1 при учете биологической нагрузки;
фиг. 5 - предлагаемая согласно изобретению установка для очистки сточной воды согласно фиг. 3 при включении биологической нагрузки.
На фиг. 1 цифрой 1 обозначена в целом ступень регенерации. В случае включенного перед ней биофильтра его загрузку осуществляют предпочтительно с помощью насосов с регулированием скорости вращения. Регулирование загрузки биофильтра осуществляют, когда после биофильтра дополнительно подключена вторая биологическая ступень, предпочтительно в зависимости от содержания кислорода на второй биологической ступени. В случае, если ступень биологической деструкции включает дисковые погружные тела, то при этом речь идет предпочтительно о нескольких, например, четырех включенных в ряд дисковых погружных телах с приводным механизмом с регулированием скорости вращения. Соответственно, после второго и четвертого дисковых погружных тел предпочтительно находятся измерители количества кислорода, которые используют для регулирования числа оборотов дисковых погружных тел. Как обычно, предпочтительно в подводящую линию на ступени регенерации добавляют питательный солевой раствор, если это может оказаться необходимым.
Перепуск из ступени 1 регенерации согласно уровню техники происходит полностью в резервуар 2 вторичного осветления. В резервуаре 2 вторичного осветления происходит разделение смеси активного ила и сточной воды на прозрачную, в значительной степени не содержащую твердых веществ воду и активный ил. Далее осуществляют улавливание, уплотнение и накопление активного ила. Обычными формами выполнения резервуара вторичного осветления являются прямоугольные или, соответственно, круглые резервуары. Осажденный активный ил по перепускному трубопроводу снова вводят на ступень регенерации. Для этого можно использовать, например, защитные камеры или камеры всасывания, последние из которых работают по принципу сифона. Возврат активного ила можно осуществлять непрерывно или периодически.
Выходящую из резервуара вторичного осветления профильтрованную воду согласно этому примеру осуществления подают на необязательную дополнительную ступень фильтрации, например, на двухслойный фильтр, который в данном случае обозначен цифрой 4. На этом фильтре можно отфильтровывать также самые мелкие частицы твердого вещества, а также агрегаты частиц активного ила вплоть до величины от примерно 1 до 5 мм. Выходящую из этого фильтра чистую воду затем можно либо собирать в резервуаре для осветленной воды, либо прямо направлять в водоприемник.
Ниже приводится пример возможных параметров представленной на фиг. 1 установки (согласно уровню техники).
| Ступень регенерации | |
| приток сточной воды | 150 м3/час |
| объем | 350 м3 |
| время пребывания | 2,33 часа (частное от деления объема 350 м3 на приток сточной воды 150 м3/час = 2,33 часа) |
| Резервуар вторичного осветления | |
| поверхность отстойника | 198 м2 |
| объем отстойника | 653 м3 |
| загрузка поверхности отстойника | 0,76 м/час (частное от деления притока сточной воды 150 м3/час на поверхность отстойника 198 м2 = 0,76 м/час) |
| время пребывания | 4,35 часа (частное от деления объема отстойника 653 м3 на приток сточной воды 150 м3/час) |
Вышеприведенные данные выведены теоретически. Если учитывают фактические условия работы, то есть возврат активного ила из резервуара 2 вторичного осветления на ступень регенерации 1, то получаются следующие соотношения:
| Ступень регенерации | |
| приток сточной воды, включая возврат | 270 м3/час |
| объем | 350 м3 |
| фактическое время пребывания | 1,30 часа |
| Резервуар вторичного осветления | |
| поверхность отстойника | 198 м2 |
| объем отстойника | 653 м3 |
| возвратный ил | 120 м3/час |
| фактическая загрузка поверхности | 1,36 м/час |
| фактическое время пребывания | 2,42 часа |
Из этого сравнения становится ясно, что существенными гидравлическими параметрами установки при, в общем, обычном определении параметров установки пренебрегают, когда не учитывают возвратный активный ил.
На фиг. 2 представлена обычная согласно уровню техники конструкция установки в соответствии с фиг. 1, когда нужно обрабатывать дополнительное количество сточной воды. На фиг. 2 соответствующие варианту выполнения фиг. 1 элементы имеют такие же обозначения. Если, например, нужно обрабатывать повышенное приточное количество 100 м3/час, то при сохранении общих обычных граничных условий и вышеуказанных параметров установки нужно было бы включить дополнительный резервуар вторичного осветления. Однако, это имело бы следствием то, что эффективное время пребывания, соответственно, время контакта при тех же размерах ступени регенерации снизилось бы на примерно 50%. На основании уменьшенного времени контакта настоятельно дополнительно требовалось бы расширение ступени регенерации, как это подробнее поясняется ниже. Расширение ступени регенерации, в общем, имеет смысл, однако, только тогда, когда она биологически перегружена. Если, однако, увеличивают только количество сточной воды, причем содержание субстрата в сточной воде становится меньше, нужно скорее уменьшать гидравлическую нагрузку установки.
В случае показанной на фиг. 2 установки при повышенном на 100 м3/час приточном количестве получают следующие данные:
| Ступень регенерации | |
| приток сточной воды | 250 м3/час (сумма из 150+100 м3/час) |
| возвратный ил сточной воды | 200 м3/час (сумма из 120+80 м3/час) |
| объем аэрационного танка | 350 м3 |
| фактическое время пребывания | 0,78 часа (частное от деления объема аэрационного танка 350 м3 на сумму притоков сточной воды в резервуар вторичного осветления: 270+180 м3/час = 450 м3/час) |
Для достижения рассчитанного в связи с фиг. 1 времени пребывания 1,30 часа поэтому нужно расширять ступень регенерации на 67% (от 0,78 часа до 1,30 часа).
Таким образом получают следующие соотношения в резервуаре вторичного осветления:
| Резервуар вторичного осветления | |
| поверхность отстойника | 1Ч198 м2 плюс 1Ч133 м2 |
| объем отстойника | 1Ч653 м3 плюс 1Ч436 м3 |
| количество сточной воды | 250 м3/час |
| возвратный ил | 200 м3/час |
| фактическая загрузка поверхности | 1,36 м/час (частное от деления суммы притока сточной воды 250 м3/час, а также возвратного ила 120+80 м3/час на сумму поверхностей отстойника 198 + 133 = 331 м2) |
| фактическое время пребывания | 2,42 часа (частное от деления объема отстойника 653 м3 на приток сточной воды, включая возврат, 270 м3/час) |
Такого рода конструкция существующей установки связана с большой затратой времени. К тому же возникают большие финансовые потребности в капиталовложениях. За счет необходимого расширения ступени регенерации почти на 70% возникает далее несоразмерно высокая потребность в занимаемой площади. Гибкость установки в отношении ингредиентов сточных вод (концентрация ингредиентов сточных вод) в случае такого рода обычной конструкции ограничена. Другими словами, когда сточная вода становится "более жидкой" или, соответственно, "более густой", может происходить значительное ухудшение общей функциональности установки.
На фиг. 3 представлена предлагаемая согласно изобретению альтернатива по отношению к указанной обычной конструкции. На выходе со ступени 1 регенерации выходящий поток сточной воды в этом случае разделяют на два частичных потока, причем первый частичный поток, как обычно, направляют в резервуар 2 вторичного осветления, тогда как второй частичный поток подают в дегидратор 3, например, ленточный сетчатый фильтр. Как из резервуара 2 вторичного осветления, так и из дегидратора 3 отделенный активный ил снова возвращают на ступень 1 регенерации. После резервуара 2 вторичного осветления подключают дополнительную фильтровальную систему 4, например, двухслойный фильтр, которую загружают из отводящей линии резервуара 2 вторичного осветления и, на выбор, также из отводящей линии дегидратора 3 (пунктирная линия). Выходящую из дегидратора 3 воду, однако, при соответствующей очистке также на дополнительной фильтровальной системе 4 можно выпускать и прямо объединять с выходящей из фильтровальной системы 4 очищенной сточной водой и затем загружать в водоприемник.
Для соответствующего притока сточной воды 250 м3/час (это соответствует соотношениям в случае варианта осуществления согласно уровню техники, представленному на фиг. 2) в случае предлагаемого согласно изобретению варианта осуществления получают следующие показатели:
| Ступень регенерации | |
| приток сточной воды | 250 м3/час |
| возвратный ил | 95 м3/час |
| возврат из дегидратора | 5 м3/час |
| объем | 350 м3/час |
| фактическое время пребывания | 1,00 час (частное от деления объема аэрационного танка 350 м3 на сумму из притока сточной воды 270 м3/час и возвратного ила 95 + 5 м3/час) |
Для достижения соответствующего первоначальному исходному положению фактического времени пребывания в данном случае нужно расширять степень регенерации примерно на 30%. Таким образом, получают следующие соотношения для резервуара вторичного осветления:
| Резервуар вторичного осветления | |
| поверхность отстойника | 198 м2 |
| объем отстойника | 653 м3 |
| возвратный ил, включая дегидратор | 95 м3/час (сумма из 90 + 5 м3/час) |
| количество сточной воды (подача в резервуар вторичного осветления) | 230 м3/час |
| фактическая загрузка поверхности | 1,16 м/час (частное от деления количества сточной воды 230 м3/час на поверхность отстойника 198 м2) |
| фактическое время пребывания | 2,61 час (частное от деления объема отстойника 653 м3 на количество сточной воды 250 м3/час) |
Таким образом, не требуется никакого расширения резервуара вторичного осветления по отношению к времени пребывания при фактических условиях работы.
Из представленного примера осуществления видно, что для обработки дополнительного количества 100 м3/час очищаемой сточной воды обычно необходимо расширение стадии вторичного осветления на один дополнительный резервуар вторичного осветления. Регенерацию в случае обычного, представленного в соответствии с фиг. 2 примера осуществления при сохранении существенных параметров установки нужно расширять примерно на 70%. В противоположность этому ступень регенерации при использовании предлагаемой согласно изобретению установки нужно расширять только примерно на 30%. На практике это приводит к экономии на затратах примерно 80%. К тому же гидравлическая нагрузка по сравнению с обычным вторичным осветлением, как это показано в связи с фиг. 2, снижается на более чем 90%. Дополнительное экономическое преимущество состоит в том, что в случае обычной конструкции на основании необходимого сильного расширения ступени регенерации возникает более высокая потребность в занимаемой площади. В противоположность этому в случае установки согласно настоящему изобретению требуется только гораздо меньшая дополнительная площадь для ступени регенерации. Как можно видеть из фиг. 1 и 3, для переоборудования существующей установки до предлагаемой согласно изобретению установки необходимо только немного дополнительных элементов, вследствие чего конструирование можно осуществлять в соответствии с требованиями современности.
На фиг. 4 указано соотношение биологической нагрузки в случае установки для очистки сточных вод согласно уровню техники, которая представлена на фиг. 1. Представленная установка рассчитана на биологическую нагрузку 560 CSB в день, соответственно, 23 кг/час. При этом под CSB-нагрузкой следует понимать химическую потребность в кислороде, которая представляет собой параметр суммарного учета окисляемых ингредиентов сточной воды. Стандартный способ определения этого параметра известен специалисту в области технологии сточных вод, и поэтому в данном случае его не нужно подробнее пояснять. В случае притока для регенерации CSB-нагрузка составляет 93 мг/л, что в случае притока 150 м3/час соответствует нагрузке 14 кг/час. Возвратный ил имеет нагрузку 35 мг/л, что при возвратном количестве 120 м3/час соответствует нагрузке 4 кг/час. Отсюда для ступени регенерации получают биологическую нагрузку 67 мг/л, что в случае общего притока 270 м3/час соответствует нагрузке 18 кг/час, причем выходящая из резервуара вторичного осветления очищенная сточная вода имеет нагрузку 35 мг/л, что при количестве воды 150 м3/час соответствует нагрузке 5,3 кг/час.
На фиг. 5 указаны соотношения в отношении биологической нагрузки в случае предлагаемой согласно изобретению установки, которая представлена на фиг. 3. Биологическая нагрузка в притоке на ступень регенерации также составляет 93 мг/л, что на основании повышенного приточного количества в целом 250 м3/час в этом случае соответствует биологической нагрузке 23 кг/час. В возвратном иле можно констатировать CSB-нагрузку 35 мг/л, что в случае транспортируемого количества возвратного ила 95 м3/час соответствует нагрузке 3 кг/час. Кроме того, в этом случае по-прежнему приходят к биологической нагрузке возвратного ила из стадии обезвоживания на очистной ленточной сетке 35 мг/л, что в случае количества 5 м3/час соответствует нагрузке 0,4 кг/час.
Отсюда получают следующие значения для биологических нагрузок отдельных стадий процесса очистки:
| стадия регенерации | 74 мг/л; в случае всего количества сточной воды 350 м3/час это соответствует значению 26 кг/час |
| вторичное осветление | 35 мг/л; в случае пропускания сточной воды в количестве 230 м3/час это соответствует нагрузке 5 кг/час |
| обезвоживание с помощью ленточной сетки | 35 мг/л; в случае общего пропускания 120 м3/час это соответствует нагрузке 4 кг/час |
| водоприемник | 35 мг/л; в случае количества воды 250 м3/час это соответствует нагрузке 8,8 кг/час |
Эти примеры показывают, что при постоянной приточной концентрации (CBS-нагрузка в сточной воде) можно оптимально использовать расширенную согласно изобретению установку для очистки сточных вод в отношении ее биологической емкости. На основании повышенной гидравлической эффективной мощности возможна оптимальная обработка субстрата без необходимости осуществления целенаправленного повышения приточной концентрации (добавка, например, крахмала).
В сведениях о предлагаемой согласно изобретению установке при ее общем выполнении не приводятся никакие количественные данные в отношении "частей", которые упоминаются в стадиях b), c) и d). Однако, исходя из разделяемого исходного потока, специалистом без проблем могут быть определены соответствующие необходимые количественные соотношения. При пояснении настоящего изобретения в связи с фиг. 3 и 5 указаны особенно предпочтительно действующие частичные потоки. Они находятся в нижеуказанных предпочтительных пределах: на стадии b) предпочтительно осуществляют вторичное осветление в резервуаре (2) вторичного осветления, по меньшей мере, примерно 5 об.% выходящей из стадии регенерации смеси сточной воды и активного ила, в особенности примерно от 10 до 90 об.%. Соответствующее имеет значение для "другой части", которая обезвоживается на стадии с), то есть также в этом случае это количество составляет, по меньшей мере, примерно 5 об.% и в особенности от примерно 10 до 90 об.%. В случае стадии d) осуществляют предпочтительно возврат, по меньшей мере, примерно 5 об.%, в особенности, по меньшей мере, 10 об.% и в высшей степени предпочтительно примерно 15-90 об.% осадившегося на стадии b) активного ила в аэрационный танк (1) с активным илом, соответственно, возврат предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,5 об.%, в частности примерно 1-30 об.%, осадившегося на стадии с) активного ила в аэрационный танк (1) с активным илом.
1. Способ очистки сточных вод, включающий следующие стадии процесса: а) аэробное осветление сточной воды с помощью активного ила на ступени (1) регенерации; b) вторичное осветление одной части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в резервуаре (2) вторичного осветления; с) обезвоживание другой части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в дегидраторе (3); d) возврат, по меньшей мере, части осадившегося на стадиях b) и с) активного ила в аэрационный танк с активным илом; е) отвод очищенной сточной воды из дегидратора (3) после возврата активного ила, минуя резервуар (2) вторичного осветления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание на стадии с) осуществляют с помощью ленточного сетчатого фильтра в качестве дегидратора (3).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выходящую из ступени (1) регенерации смесь сточной воды и активного ила направляют в дегидратор (3) с постоянным объемным потоком.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что аэробное осветление на стадии а) осуществляют при использовании дискового погружного тела.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищенную сточную воду направляют из резервуара (2) вторичного осветления в фильтровальную систему (4).
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что очищенную сточную воду из резервуара (2) вторичного осветления направляют в двухслойный фильтр в качестве фильтровальной системы.
7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что очищенную сточную воду из дегидратора (3), по меньшей мере, частично направляют в фильтровальную систему (4).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадившийся на стадии b) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 2,5 до примерно 7 г/л.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что осадившийся на стадии b) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 4 до примерно 5,5 г/л.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадившийся на стадии с) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 30 до 60 г/л.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что осадившийся на стадии с) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от 35 до 55 г/л.
12. Способ очистки сточных вод, имеющий следующие стадии процесса: а) аэробное осветление сточной воды с помощью активного ила на ступени (1) регенерации; b) вторичное осветление одной части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в резервуаре (2) вторичного осветления; с) обезвоживание другой части выходящей из ступени регенерации смеси сточной воды и активного ила в дегидраторе (3); d) возврат, по меньшей мере, части осадившегося на стадиях b) и с) активного ила в аэрационный танк с активным илом, причем осадившийся на стадии b) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 2,5 до 7 г/л и осадившийся на стадии с) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 30 до 60 г/л.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что обезвоживание на стадии с) осуществляют с помощью ленточного сетчатого фильтра в качестве дегидратора (3).
14. Способ по п.12 или п.13, отличающийся тем, что выходящую из ступени (1) регенерации смесь сточной воды и активного ила направляют в дегидратор (3) с постоянным объемным потоком.
15. Способ по п.12, отличающийся тем, что аэробное осветление на стадии а) осуществляют при использовании дискового погружного тела.
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что очищенную сточную воду направляют из резервуара (2) вторичного осветления в фильтровальную систему (4).
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что очищенную сточную воду из резервуара (2) вторичного осветления направляют в двухслойный фильтр в качестве фильтровальной системы.
18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что очищенную сточную воду из дегидратора (3), по меньшей мере, частично направляют в фильтровальную систему (4).
19. Способ по п.12, отличающийся тем, что осадившийся на стадии b) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 4 до примерно 5,5 г/л.
20. Способ по п.12, отличающийся тем, что осадившийся на стадии с) активный ил возвращают на ступень (1) регенерации в концентрации от примерно 35 до 55 г/л.
21. Установка для очистки сточных вод, включающая ступень (1) регенерации для аэробного осветления сточной воды, резервуар (2) вторичного осветления для разделения твердого вещества и жидкости, а также дегидратор (3) для обезвоживания ила, отличающаяся тем, что как резервуар (2) вторичного осветления, так и дегидратор (3) связаны каждый через, по меньшей мере, две системы трубопроводов со ступенью (1) регенерации, причем один трубопровод идет от отвода из ступени (1) регенерации к резервуару (2) вторичного осветления или, соответственно, к дегидратору (3) и служит для подвода смеси сточной воды и активного ила, а другой трубопровод служит для возврата уплотненного в резервуаре (2) вторичного осветления или, соответственно, в дегидраторе (3) активного ила на ступень (1) регенерации, и отводящая линия дегидратора (3) минует резервуар (2) вторичного осветления.
22. Установка по п.21, отличающаяся тем, что дегидратор (3) имеет ленточный сетчатый фильтр.
23. Установка по п.21 или 22, отличающаяся тем, что она имеет устройство для постоянного транспортирования смеси сточной воды и активного ила из ступени (1) регенерации в дегидратор (3).
24. Установка по п.23, отличающаяся тем, что устройство для постоянного транспортирования выполнено в виде центробежного насоса.
25. Установка по п.21, отличающаяся тем, что стадия регенерации (1) включает, по меньшей мере, одно дисковое погружное тело.
26. Установка по п.21, отличающаяся тем, что после резервуара (2) вторичного осветления подключена фильтровальная система (4).
27. Установка по п.26, отличающаяся тем, что фильтровальная система содержит двухслойный фильтр.
28. Установка по п.25 или 26, отличающаяся тем, что отводящая линия дегидратора (3) связана с фильтровальной системой.
29. Установка по п.21, отличающаяся тем, что перед ступенью (1) регенерации включена ступень механической очистки.
30. Установка по п.21, отличающаяся тем, что перед дегидратором (3) включено дозирующее и подающее устройство для добавления вспомогательных средств для флокуляции.
31. Установка по п.21, отличающаяся тем, что после дегидратора дополнительно подключено измерительное устройство для определения содержания взвешенного вещества в очищенной сточной воде и имеется управляющее устройство для управления дозирующим устройством в зависимости от определенного с помощью измерительного устройства содержания взвешенного вещества.
