Установка для очистки сточных вод от загрязнений

Изобретение относится к способам очистки вод и может быть использовано для полной биологической очистки сточных вод населенных мест и отдельно расположенных объектов. Установка биологической очистки сточных вод включает аэротенк нитри-денитрификатор (2), совмещенный с отстойником (4), имеющий аноксидную зону и зону нитрификации, трубопроводы подачи и отвода сточных вод, циркуляции и отвода избыточной биомассы, циркуляции нитратсодержащих сточных вод, воздуховоды и аэраторы (3), а также эрлифты для перекачки возвратного активного ила (6) и внутризонной рециркуляции биомассы и нитратсодержащей жидкости (5). Установка снабжена разрезным газосборным козырьком (7), расположенным в зоне нитрификации под уровнем иловой смеси с наружной стороны по периметру отстойника (4) под восходящим углом к эрлифтам внутризонной рециркуляции биомассы и нитратсодержащей жидкости (5), смонтированным в точке пересечения восходящих углов газосборного козырька. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности очистки сточных вод и повышение стабильности работы системы при одновременном снижении себестоимости очистки сточных вод и загрязнения окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Установка для очистки сточных вод от загрязнений может быть использована для полной биологической очистки сточных вод населенных мест и отдельно расположенных объектов (дома отдыха, санатории, коттеджные и вахтовые поселки и т.п.).

Известны сооружения биологической очистки сточных вод, включающие аэротенки-смесители и аэротенки-вытеснители (см. Н.И.Лихачев, И.И.Ларин, С.А.Хаскин и др. Канализация населенных мест и промышленных предприятий / Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1981. - С.227, 228).

Аэротенки-смесители характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной жидкости и активного ила. Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных сточных вод при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений. Аэротенки-вытеснители имеют сосредоточенный впуск исходной жидкости и циркуляционного ила в начале сооружения. Повышенная концентрация загрязнений в начале сооружений и обеспечивает увеличение скорости их окисления, что несколько сокращает общий период аэрации, но изменение состава сточных вод по длине аэротенка затрудняет адаптацию ила и снижает его активность, т.е. снижает эффективность очистки сточных вод. К тому же, необходимость разделения иловой смеси требует вторичных отстойников, приспособлений для циркуляции и отвода избыточной биомассы, что в итоге повышает себестоимость очистки сточных вод.

Повышает эффективность и уменьшает себестоимость очистки сточных вод блокировка аэротенка со вторичным отстойником в одной емкости, при этом циркуляция возвратного ила обеспечивается эрлифтами (установки «Рейтед Эйрейшн» (США), «Байоджест», «Рапид-Блок» (Англия), а также блоки очистных установок производительностью 50-200 м³/сут, разработанные ЦНИИЭП инженерного оборудования (см. Гончарук Е.И., Давиденко А.И. и др. Малогабаритные очистные сооружения канализации. - К.: Будiвельник, 1974. - С.153, 165).

Однако подача воздуха в эрлифты в данных установках вызывает повышенные затраты электроэнергии, что в итоге повышает себестоимость очистки сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является «Установка биологической очистки сточных вод» по патенту РФ №2152907, кл. C02F 3/00, от 20.07.2000 г., которая содержит аэротенк нитри-денитрификатор, совмещенный с отстойником, имеющий аноксидную зону и зону нитрификации, трубопроводы подачи и отвода сточных вод, циркуляции и отвода избыточной биомассы, циркуляции нитратосодержащих сточных вод, воздуховоды и аэраторы, эрлифты для перекачки возвратного активного ила и внутризонной рециркуляции биомассы и нитратосодержащей жидкости.

Однако данная установка имеет ряд недостатков, основными из которых являются:

- увеличенное время пребывания в зоне нитрификации;

- потребность в дополнительном расходе электроэнергии при необходимости перекачки рециркуляционной нитратосодержащей иловой смеси в зону денитрификации;

- загрязнение окружающей среды продуктами обработки сточных вод и твердой фазы (диоксид углерода и метан);

- чувствительность биоценоза к негативному влиянию исходной жидкости при резких изменениях в ее составе.

В итоге это снижает эффективность очистки и повышает себестоимость очистки сточных вод, а также приводит к дополнительной оплате за загрязнение окружающей среды.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение эффективности очистки сточных вод от загрязнений и повышение стабильности работы системы при одновременном снижении себестоимости очистки сточных вод и загрязнения окружающей среды.

Задача изобретения достигается тем, что известная установка биологической очистки сточных вод, включающая аэротенк нитри-денитрификатор, совмещенный с отстойником, имеющий аноксидную зону и зону нитрификации, трубопроводы подачи и отвода сточных вод, циркуляции и отвода избыточной биомассы, циркуляции нитратосодержащих сточных вод, воздуховоды и аэраторы, эрлифты для перекачки возвратного активного ила и внутризонной рециркуляции биомассы и нитратосодержащей жидкости, снабжена разрезным газосборным козырьком, расположенным в зоне нитрификации под уровнем иловой смеси с наружной стороны по периметру отстойника под восходящим углом к эрлифтам внутризонной рециркуляции биомассы и нитратосодержащей жидкости, смонтированным в точке пересечения восходящих углов газосборного козырька. При этом газосборный козырек разрезан минимум на две равновеликих части. Конструкция разрезного газосборного козырька представлена на фиг.1.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен ее план (фиг.2), разрез 1-1 (фиг.3) и разрез 2-2 (фиг.4).

Установка для очистки сточных вод от загрязнений имеет корпус 1 и состоит из аэротенка нитрификатора-денитрификатора 2 с воздуховодами и аэраторами 3, вторичного отстойника для разделения иловой смеси 4, эрлифтов внутризонной рециркуляции биомассы и нитратосодержащей жидкости 5 и эрлифтов возвратного активного ила 6. С наружной стороны по периметру отстойника под восходящим углом к эрлифтам внутризонной рециркуляции биомассы и нитратосодержащей жидкости 5 расположен разрезной газосборный козырек 7. Установка имеет трубопроводы отвода избыточной биомассы 8, подачи 9 сточных вод, лоток сбора иловой смеси 10 и трубопровод транспортирования иловой смеси 11, лоток сбора очищенных сточных вод 12, а также аноксидную зону 13 и зону нитрификации 14.

Установка для очистки сточных вод от загрязнений работает следующим образом.

Освобожденная от мусора и песка сточная вода по трубопроводу 9 поступает в аноксидную зону 13 аэротенка нитрификатора-денитрификатора 2, куда также с помощью эрлифтов 5 и 6 поступают рециркуляционная нитратосодержащая жидкость и возвратный активный ил. В объеме денитрификатора при механическом перемешивании в аноксидных условиях (мешалка не показана) происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и окисление органических веществ до воды и углекислого газа. Азот и углекислый газ выделяются в атмосферу. Сточная жидкость поступает в зону нитрификации 14 аэротенка нитрификатора-денитрификатора 2, аэрация в которой производится через расположенные на дне аэраторы 3. Обогащенный углекислым газом отработанный воздух, попавший в газосборный козырек 7, расположенный в зоне нитрификации под уровнем иловой смеси по периметру отстойника 4, увлекает нитратосодержащую жидкость, обеспечивая внутризонную рециркуляцию и ее возврат в аноксидную зону 13 с помощью эрлифтов 5. Иловая смесь собирается в лоток 10 и по трубопроводу 11 перетекает во вторичный отстойник 4, где разделяется на очищенную жидкость и биомассу. Активный ил, оседающий на дно отстойника, с помощью эрлифта 6 возвращается в аноксидную зону, а очищенная вода собирается лотками 12, расположенными в верхней внутренней части отстойника, и отводится за пределы установки.

Избыточный ил из вторичного отстойника периодически удаляется из системы по трубопроводу 8 под гидростатическим давлением.

В установке по сравнению с прототипом достигнуты следующие преимущества:

- уменьшено время пребывания сточных вод в емкостных сооружениях на 25-30%, что адекватно снижает затраты на очистку;

- снижается концентрация диоксида углерода в газовых выбросах в окружающую среду на 30-35%;

- экономится часть электроэнергии, затрачиваемая на транспортировку рециркуляционной нитратосодержащей жидкости в аноксидную зону;

- увеличена эффективность очистки сточных вод от биогенных элементов без добавления дополнительного количества органических веществ;

- повышена устойчивость биоценоза системы к негативному воздействию сточной жидкости при возможных залповых выбросах загрязнений.

Сравнительные технические и экономические показатели базовой и предложенной установки
№ п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Базовая установка	Предлагаемая установка
1	Капитальные затраты на строительство	условная единица	1	0.8
2	Эксплуатационные затраты	условная единица	1	0.8
3	Время, необходимое для изменения технологических параметров:	час
	- окисления органических веществ		4	3
- нитрификации		8	5
4	Содержание ингредиентов в очищенной сточной воде	мг/л	Как для сооружений полной биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод	Как для сооружений полной биологической очистки хозяйственно- бытовых сточных вод

Уменьшение времени пребывания сточных вод в биореакторах очистки достигнуто за счет обеспечения микроорганизмов автотрофов дополнительным количеством минерального углерода в виде углекислого газа, вводимого вместе с рециркуляционной нитратосодержащей жидкостью при деструкции органических веществ до конечных форм (Н₂О+СО₂).

Экономия электроэнергии обусловлена использованием в качестве энергоносителя для перекачки нитратосодержащей жидкости в аноксидную зону отработанного воздуха, собираемого газосборным козырьком, расположенным в зоне нитрификации.

Снижение концентрации диоксида углерода в газовых выбросах в окружающую среду объясняется частичным его использованием микроорганизмами в качестве субстрата.

Увеличение эффективности очистки сточных вод от биогенных элементов обусловлено использованием микроорганизмами в качестве субстрата углекислого газа, поступающего совместно с рециркулирующей иловой смесью.

Повышение устойчивости биоценоза к изменениям состава исходной жидкости объясняется наличием внутризонной рециркуляции биомассы. Аэротенк разбивается на условные зоны, образованные областями работы эрлифтов, в которых циркулирует биомасса, адаптированная к химическому составу загрязнений именно в данной части аэротенка, что создает устойчивую трофическую цепь питания на каждой ступени биодеструкции ингредиентов сточных вод. Предлагаемая модель биореактора сохраняет в себе преимущества аэротенка-смесителя и аэротенка-вытеснителя, сглаживая их недостатки.

1. Установка биологической очистки сточных вод, включающая аэротенк нитри-денитрификатор, совмещенный с отстойником, имеющий аноксидную зону и зону нитрификации, трубопроводы подачи и отвода сточных вод, циркуляции и отвода избыточной биомассы, циркуляции нитратсодержащих сточных вод, воздуховоды и аэраторы, эрлифты для перекачки возвратного активного ила и внутризонной рециркуляции биомассы и нитратсодержащей жидкости, при этом установка снабжена разрезным газосборным козырьком, расположенным в зоне нитрификации под уровнем иловой смеси с наружной стороны по периметру отстойника под восходящим углом к эрлифтам внутризонной рециркуляции биомассы и нитратсодержащей жидкости, смонтированным в точке пересечения восходящих углов газосборного козырька.

2. Установка биологической очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что газосборный козырек разрезан минимум на две равновеликих части.