Система биологической очистки сточных вод

Изобретение относится к биологической очистке воды активным илом и может быть использовано в очистных сооружениях для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Система содержит аэротенк, первичный и вторичный отстойники, насосную станцию, установленную с возможностью подачи иловой смеси из аэротенка в первичный отстойник, трубопроводы подачи исходных и очищенных стоков, иловой смеси и возвратного активного ила, перепускной трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, устройство для удаления осадка, установленное в первичном отстойнике и соединенное с аэротенком, который имеет продольную перегородку с перепускными отверстиями, разделяющую его на две равные части. При этом перепускной трубопровод установлен с возможностью подачи исходных стоков в аэротенк. Технический результат: обеспечение нормативных параметров качества очищенных стоков и сохранение нагрузки на ил при резком увеличении объема исходных сточных вод, а также увеличение производительности сооружений сверх проектной мощности. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод активным илом и может быть использовано в очистных сооружениях для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод.

Общеизвестно, что сточные воды после их очистки сбрасываются в реки и озера, поэтому к показателям качества очистки всегда предъявляются очень жесткие требования. Общей проблемой всех действующих сооружений биологической очистки сточных вод является возможность обеспечения нормативных параметров качества очистки в условиях колебания технологического режима очистки и особенно при “залповых выбросах” сточной воды. В этот период значительно снижается доза ила в аэротенках, а это не может не сказаться на качестве очистки.

Известен способ продленной аэрации сточных вод, заключающийся в продолжительном аэрировании смеси сточных вод и активного ила, рециркулирующего из вторичных отстойников, при котором одновременно осуществляется очистка сточных вод и стабилизация осадка (СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 198б, с.39).

Недостатками данного способа являются большие объемы сооружений, а также перерасход воздуха на аэрацию из-за необходимости поддерживать минимальную интенсивность перемешивания иловой смеси.

Известно устройство для аэробной биологической очистки сточных вод активным илом, содержащее биофильтр с загрузкой, лоток подачи сточной жидкости, аэротенк с аэраторами, вторичный отстойник со слоем оседающего активного ила, рециркуляционный насос и трубопровод возвратного ила. С целью глубокого удаления азота аммонийного и интенсификации процесса биологической очистки биофильтр выполнен в виде поплавка с насадкой, размещенного в верхней части коридоров аэротенка (патент РФ №2172300, кл. С 02 F 3/00, опубл. 20.08.2001).

Устройство позволяет увеличивать до 20-30% массу ила в системе “аэротенк - вторичный отстойник” за счет прикрепленных микроорганизмов, развивающихся на насадке. Однако наличие большого числа поплавков нарушает поперечную циркуляцию иловой смеси, необходимую для нормального функционирования микроорганизмов. Огромные материальные затраты на монтаж поплавков и эксплуатационные сложности, связанные с регенерацией носителей прикрепленной биомассы, значительно снижают положительный эффект данного предложения. Кроме того, биореакторы рассчитаны на обеспечение очистки при максимальном потоке, а при минимальных расходах эти сооружения оказываются недогруженными.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является система биологической очистки, защищенная авт. св-вом СССР №1481211, кл. С 02 F 3/02, опубл. 23.05.89 г.

Система содержит аэротенк, первичный и вторичный отстойники, насосную станцию, трубопроводы подачи исходных и очищенных стоков, иловой смеси и возвратного активного ила. С целью повышения устойчивости работы при неравномерном поступлении сточных вод система снабжена перепускными трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой, на одном из которых установлена аэрационная емкость. Один из перепускных трубопроводов присоединен к напорному трубопроводу возвратного ила и трубопроводу иловой смеси, а второй - к трубопроводу иловой смеси и всасывающему трубопроводу возвратного ила.

При максимальной подаче исходных сточных вод весь ил, отводимый из осадочной зоны вторичного отстойника, поступает в аэротенк. При уменьшении расхода сточных вод задвижка на перепускном трубопроводе приоткрывается и часть ила поступает по этому трубопроводу на вход вторичного отстойника.

Данная система исключает связанное с колебаниями расхода сточных вод перераспределение масс между аэротенком и вторичным отстойником и позволяет поддерживать концентрацию ила в аэротенке. Однако при увеличении притока сточных вод абсолютно необходимо повышать дозу ила в аэротенке для сохранения установленных параметров, а в данной системе это невозможно. В приведенной схеме появляется необходимость в дополнительной аэрации ила, циркулирующего через вторичный отстойник для предотвращения процесса денитрификации, что усложняет условия эксплуатации.

Кроме того, известная система биологической очистки позволяет обеспечить устойчивость работы сооружений только в пределах установленной мощности сооружений, исключая, в случае необходимости, возможность увеличения производительности сооружений сверх проектной. При увеличении гидравлической нагрузки на сооружения концентрация взвешенных веществ значительно снижается и первичные отстойники перестают выполнять в полном объеме свои функции, превращаясь в транзитные емкости.

Указанные недостатки ограничивают возможность использования описанной системы биологической очистки при неравномерном поступлении сточных вод, особенно при резком увеличении их объема.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения нормативных параметров качества очищенных стоков и сохранения нагрузки на ил при резком увеличении объема исходных сточных вод, а также позволяет увеличивать производительность сооружений сверх проектной мощности за счет рационального использования существующих емкостей.

Для достижения указанного технического результата в известной системе биологической очистки сточных вод, содержащей аэротенк, первичный и вторичный отстойники, насосную станцию, трубопроводы подачи исходных и очищенных стоков, иловой смеси и возвратного активного ила, а также перепускной трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, предусмотрены следующие существенные отличия:

- система снабжена устройством для удаления осадков, установленным в первичном отстойнике и соединенным с аэротенком;

- аэротенк имеет разделяющую его на две равные части продольную перегородку с перепускными отверстиями;

- насосная станция установлена с возможностью обеспечения подачи иловой смеси из аэротенка в первичный отстойник, а перепускной трубопровод – исходных стоков в аэротенк.

Установка перепускного трубопровода с возможностью подачи исходных стоков в аэротенк, минуя первичный отстойник, позволяет увеличить дозу ила в аэротенке пропорционально увеличению нагрузки по органическим загрязнениям за счет увеличения объема вторичных отстойников.

Разделение имеющегося в системе аэротенка на две равные части, т.е. на два аэротенка, с помощью продольной перегородки с перепускными отверстиями позволяет в случае увеличения гидравлической нагрузки систему “первичный отстойник – аэротенк – вторичный отстойник” разделить на две системы “аэротенк – вторичный отстойник”, тем самым улучшая условия осаждения иловой смеси за счет двухкратного увеличения объема зоны отстаивания.

Наличие в первичном отстойнике устройства для удаления осадков, соединенного с аэротенком, позволяет оперативно переключаться с откачки сырого осадка на режим циркуляции ила для быстрого наращивания его массы.

Установка насосной станции с возможностью обеспечения подачи иловой смеси из аэротенка в первичный отстойник позволяет увеличивать циркуляцию ила пропорционально объему поступающих стоков для предотвращения выноса иловой массы с очищенной водой.

Указанные конструктивные отличия позволяют обеспечить такую схему обработки сточных вод при увеличении гидравлической нагрузки до 50% сверх проектной, которая позволяет увеличить дозу ила в аэротенке с 2-3 г/л до 3-5 г/л, в результате чего нагрузка на ил не повышается и показатели качества очищенных стоков не ухудшаются. При этом обеспечивается выполнение нормативного требования, согласно которому при увеличении дозы ила в аэротенках в 2 раза при прочих равных условиях удельная поверхность вторичных отстойников должна быть увеличена в 1.4-1.5 раза.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы биологической очистки.

Система содержит первичный отстойник 1, вторичный отстойник 2, аэротенк, разделенный перегородкой 3 с перепускными отверстиями 4 на две равные части 5а и 5б, а также насосную станцию 6, установленную с возможностью подачи иловой смеси в первичный отстойник 1 и соединенную с ним трубопроводом 7. Система снабжена устройством для удаления осадка 8 и эрлифтом 9, размещенными в отстойниках 1 и 2 и соединенными с аэротенками 5а и 5б трубопроводами 10 и 11 соответственно.

Трубопровод 12 исходных сточных вод присоединен к входу первичного отстойника 1, выход из отстойной зоны которого соединен трубопроводом 13 с входом аэротенка 5а. Выход из аэротенка 5б соединен трубопроводом 14 иловой смеси с входом вторичного отстойника 2.

Для удаления очищенных стоков из вторичного отстойника служит трубопровод 15, присоединенный к отстойной зоне отстойника 2. Система снабжена также перепускным трубопроводом 16 с запорно-регулирующей арматурой 17, установленным с возможностью обеспечения подачи исходных стоков в аэротенк. Трубопроводы 18 и 19 предназначены для подачи из отстойника 1 сырого осадка на обработку и удаления очищенных стоков соответственно.

Предлагаемая система биологической очистки сточных вод работает следующим образом.

В обычных условиях исходные сточные воды по трубопроводу 12 поступают в первичный отстойник 1, откуда отстоянные сточные воды по трубопроводу 13 подаются на вход аэротенка 5а, продвигаются по нему, смешиваясь с активным илом, и через перепускные отверстия 4 в перегородке 3 поступают в аэротенк 5б. Далее иловая смесь по трубопроводу 14 поступает во вторичный отстойник 2, очищенная сточная жидкость по трубопроводу 15 отводится на дальнейшую обработку, а циркулирующий активный ил эрлифтом 9 подается по трубопроводу 10 в начало аэротенка 5а.

В случае резкого (до 30-50% сверх проектного) повышения количества стоков происходит вынос активного ила из вторичного отстойника 2 с очищенной водой, что отрицательно сказывается как на показателях качества очищенных стоков, так и на работе аэротенка. Для предотвращения выноса ила трубопроводы 12 и 13 соединяются с помощью перепускного трубопровода 16, что позволяет подать сточные воды непосредственно в аэротенки, минуя первичный отстойник 1. В первичный отстойник насосной станцией 6 по трубопроводу 7 подается иловая смесь из конца аэротенка 5а, что позволяет в два раза снизить нагрузку по гидравлике на вторичном отстойнике 2. Иловая смесь из первичного отстойника 1, выполняющего в данном случае функцию вторичного отстойника, перекачивается устройством 8 в аэротенк 5б, а очищенные стоки удаляются по трубопроводу 19.

При снижении гидравлической нагрузки до проектной работа очистных сооружений обеспечивается по обычной схеме, при этом перекрывается трубопровод 16 и исходные сточные воды поступают в первичный отстойник, выключается из работы насосная станция 7, а устройство 8 переключается на откачку сырого осадка из первичного отстойника 1 с помощью трубопровода 18.

Предлагаемая система биологической очистки сточных вод была опробована на одной из трех технологических линий ОСК г. Березовского Кемеровской области. Результаты промышленных испытаний показали, что даже при значительном увеличении гидравлической нагрузки на очистные сооружения (с 5 до 8 тыс.м²/сут) были обеспечены нормативные параметры показателей качества очистки, увеличена доза активного ила, значительно снижен иловый индекс (см. Таблицу).

Таким образом, проведенная реконструкция позволила не только увеличить производительность сооружений на 60%, но и значительно улучшить качество стоков. При этом достигнут экономический эффект за счет отказа от строительства дополнительных сооружений в размере 5 млн. рублей.

Таблица
№ п/п	Наименование показателей	Един. измерен.	Показатели
До реконструкции	После реконструкции
1	2	3	4	5
1	Производительность блока	тыс. м3/сут	5	8
2	Содержание взвешенных веществ:
	- до очистки	мг/л	130.0	130.0
- после очистки	мг/л	18.0	12.0
3	БПК20:
	- до очистки	мг/л	110.0	110.0
- после очистки	мг/л	15.0	10.0
4	Содержание азота
	аммонийного:
	- до очистки	мг/л	8.0	8.0
- после очистки	мг/л	3.0	1.0
5	Доза ила	г/л	3.0	5.0
6	Иловый индекс	см3/г	100.0	60.0

Система биологической очистки сточных вод, содержащая аэротенк, первичный и вторичный отстойники, насосную станцию, трубопроводы подачи исходных и очищенных стоков, иловой смеси и возвратного активного ила, а также перепускной трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для удаления осадка, установленным в первичном отстойнике и соединенным с аэротенком, который имеет продольную перегородку с перепускными отверстиями, разделяющую его на две равные части, при этом насосная станция установлена с возможностью подачи иловой смеси из аэротенка в первичный отстойник, а перепускной трубопровод - исходных стоков в аэротенк.