Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления



Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления
Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2630238:

Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) (RU)

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ и установка для очистки сточных вод от аммония и органического вещества в микроаэробных условиях. Способ очистки включает автотрофную и гетеротрофную денитрификации с помощью свободноплавающего флоккулированного ила и ила, фиксированного на стационарной загрузке в реакторе, измельчение ила, повторное отстаивание, разделение фаз с выводом очищенной воды и возвратом уплотненного ила в биореактор. Активный ил содержит анаммокс-бактерии. Установка для очистки сточных вод содержит соединенные трубопроводами фильтр с решеткой, бак-усреднитель, первичный отстойник, теплообменник, биореактор с лопастной мешалкой и стационарной листовой загрузкой, реакторное устройство доокисления со средством для подачи воздуха, проточный измельчитель, вторичный отстойник, соединенный с биоректором. Изобретения обеспечивают повышение эффективности очистки сточных вод. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, конкретно - к области очистки от аммония и органического вещества, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, на муниципальных очистных сооружениях, применяющих технологию сбраживания осадка сточных вод, на промышленных предприятиях, для очистки стоков животноводческих и птицеводческих комплексов и анаэробных биореакторов для переработки бытовых органических отходов.

Азот органического происхождения (основная форма - аммоний) является одним из основных загрязнителей сточных вод.

Открытие процесса биологической анаэробной конверсии аммония и нитрита в газообразный азот - анаммокс (ANaerobic AMmonium OXidation, ANAMMOX®) - послужило основой для создания новых биотехнологий удаления аммония из сточных вод типа Анаммокс (US 5078884, US 5259959). В основе анаммокс-способов очистки сточных вод (например, US 6485646, US 20060191846, WO 1998007664, WO 2013151836 A1, RU 2530060) лежат два автотрофных микробных процесса: нитритация - аэробное окисление части аммония в нитрит, осуществляемое аммоний-окисляющими бактериями (АОБ), и автотрофная денитрификация (анаммокс) - анаэробное окисление оставшейся части аммония нитритом до газообразного азота, осуществляемое анаммокс-бактериями. В этих способах потребность в кислороде для окисления аммония меньше, и для обеспечения денитрификации дополнительный источник углерода не требуется, что снижает себестоимость удаления азота в 2-3 раза.

В настоящее время существуют две основные технологические схемы реализации процесса нитритации/анаммокс: двухреакторная, в которой процессы частичной нитрификации и анаммокс проходят в различных реакторах, соединенных последовательно (например, технология SHARON-ANAMMOX), и однореакторная, когда эти процессы проходят одновременно (например, технология CANON). Однореакторный вариант более распространен, т.к. имеет ряд преимуществ, в частности - более высокие удельные скорости удаления азота, а также небольшой объем оборудования.

Процесс нитритации/анаммокс для очистки сточных вод и возвратных потоков от сооружений обработки осадка описан, например, в RU 2492148, RU 2558250, RU 2584574.

Известен однореакторный технологический процесс CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite - полностью автотрофное удаление азота через нитрит). Способ основан на конверсии в условиях лимитирования по кислороду приблизительно половины аммонийного азота, содержащегося в сточной воде, в нитрит, который служит субстратом для реакции анаммокс. Таким образом, аммоний может быть удален в однореакторной системе с гранулированным активным илом. Процесс удаления аммония осуществляется в одну технологическую стадию и происходит путем одновременного накопления нитрита на внешней стороне и анаэробного окисления аммония внутри гранулы. До тех пор пока поддерживаются условия лимитирования по кислороду, АОБ и анаммокс-бактерии растут хорошо (US 6485646).

Модификацией процесса CANON является процесс OLAND (Oxygen-Limited Autotrophic Nitrification-Denitrification, лимитируемая по кислороду автотрофная нитрификация-денитрификация). Концентрация растворенного кислорода в обоих процессах лимитируется значением 0,2 мг/л, что приводит к угнетению нитрификации и препятствует образованию нитратов. Процесс OLAND может проводиться в одно- и двухреакторной системе. Для однореакторной системы, в которой процессы нитритации и анаммокс происходят одновременно, обычно используется вращающийся контактный биореактор (rotating biological contactor, RBC). Процесс OLAND с использованием RBC разработан в университете г. Гента (Бельгия). Низкая концентрация кислорода достигается путем подачи кислорода в меньших количествах, чем АОБ могут потребить. Однако следствием низкой концентрации растворенного кислорода является низкая общая скорость удаления азота, связанная с низкой активностью АОБ, что и является главным недостатком перечисленных способов.

Одной из ведущих запатентованных технологий, основанных на процессе автотрофного окисления аммония нитритом, является однореакторная технология Demon. Технология Demon реализуется в реакторах типа SBR (Sequencing Batch Reactor, последовательно-периодический реактор) с помощью автоматического регулирования по 3 параметрам: рН, концентрации растворенного кислорода и времени. Анаммокс-бактерии из Demon-реактора формируют гранулы более высокой плотности, чем нитрификаторы и гетеротрофы. Илоразделение, необходимое для удержания в системе медленнорастущих анаммокс-бактерий, выполняется на циклонах (RU 2530060).

В реакторах типа SBR, не оснащенных носителями и предполагающих перемешивание среды, наблюдается формирование гранул и флоккул анаммокс-бактерий. Основным недостатком использования данного типа реакторов является нежелательное всплытие гранул и флоккул активного ила и вымывание активной биомассы медленнорастущих анаммокс-бактерий из реактора.

Концепция проведения процессов нитритации/анаммокс в биопленках на поверхности подвижной загрузки лежит в основе ряда технологий, в настоящее время уже реализованных на промышленных очистных сооружениях. Компанией Purac (Швеция) в сотрудничестве с Ганноверским университетом в конце 90-х гг. был разработан процесс DeAmmon® и зарегистрирована одноименная торговая марка. Технологическая схема включает: отстойник (в начале процесса), три расположенных в ряд реактора с подвижной загрузкой (moving bed biofilm reactors, MBBR) и дегазификацию. В качестве загрузки используются носители AnoxKaldnes K1, которые заполняют 40-50% объема реактора. Реакторы снабжены аэрационной системой и мешалками специальной конструкции, носители биомассы удерживаются в реакторе при помощи сеток. В процессе эксплуатации контролируются концентрация растворенного кислорода, рН и температура.

Очистка с использованием MBBR описана в WO 2013151836, где процесс удаления аммонийного азота осуществляют в однореакторном процессе в различных слоях биопленки, формирующейся на элементах подвижной загрузки. В реакторе контролируют рН, температуру и концентрацию растворенного кислорода таким образом, чтобы способствовать развитию специфической биомассы на носителе.

Развитием упомянутой выше технологии является способ, основанный на комбинации процессов, происходящих в биопленке и свободноплавающем суспендированном в реакторе активном иле (integrated fixed film activated sludge, IFAS). Удержание активного ила в системе происходит при введении в технологическую схему отстойника. В системе удерживается около 90% анаэробных бактерий, окисляющих аммоний. В данной технологии стадия частичной нитрификации проходит в иловой смеси. Поскольку образование нитритов является лимитирующей стадией процесса анаммокс, перемещение нитритации в активный ил увеличивает ее эффективность. В РФ компанией Veolia Water Solutions & Technologies запатентован способ удаления аммония из потока сточных вод с применением анаммокс-бактерий на носителях биопленки (RU 2584574, 20.05.2016).

Данная технология является наиболее близкой к предложенному техническому решению.

Известный способ характеризует очистку основных и боковых (байпасных) потоков сточных вод от соединений азота и органического вещества с использованием иммобилизованных бактерий анаммокс, развивающихся в биоракторах с плавающей загрузкой (MBBR) или с использованием интегрированной системы, включающей как иммобилизованные клетки, так и взвешенный активный ил. Основа изобретения - выращивание бактерий анаммокс на носителях биопленки на сливной воде после обезвоживания сброженного осадка (боковой или байпасный поток), где создаются более благоприятные условия для развития этих микроорганизмов. Когда анаммокс-бактерий достигают определенной концентрации, они переводятся в основной поток сточной воды после биологической очистки от органического вещества (с менее благоприятными условиями), где совместно с АОВ проводят процесс деаммонификации. Через определенное время загрузку с биопленкой вновь возвращают в поток сброженного осадка для восстановления физиологических характеристик и цикл повторяют. Загрузку с бактериями анаммокс и нитрификаторами либо перемещают от байпасного узла в основной поток, либо поочередно меняют байпасный поток и основной. В одном из вариантов изобретения предлагается способ деаммонификации сброженного осадка с использованием процесса IFAS без параллельного использования анаммокс-бактерий для деаммонификации основного потока. Схема предполагает очистку основного потока в отдельном биореакторе без смешивания с боковым потоком, тогда как вода от сброженного осадка обрабатывается в биореакторе с загрузкой и иловой смесью, циркулирующей независимо от активного ила биологической очистки. В результате поддержания в IFAS более низкой концентрации растворенного кислорода (0,2-1,0 мг/л) бактерии анаммокс развиваются в основном в биопленке на загрузке, тогда как бактерии, осуществляющие нитритацию, - в циркулирующем взвешенном активном иле.

Недостатком использования плавающей загрузки является риск ее выноса из ректора при изменении гидравлического режима или неисправностях системы удерживания загрузки в реакторе. Другими недостатками известной технологии являются длительный период запуска реакторов, высокая чувствительность бактерий к концентрации растворенного кислорода и рН, лимитирование анаммокс-бактерий высокими концентрациями нитритов, накапливающихся в реакторе.

Предлагаемое решение лишено недостатков вышеперечисленных способов (отсутствует риск потери активной биомассы).

Задачей предложенной группы изобретений является создание способа очистки, пригодного для эффективного удаления аммония из фильтрата обезвоживающих центрифуг сброженного осадка водоочистных сооружений с использованием целевых микробиологических процессов частичной нитрификации (нитритации) и анаэробного окисления аммония нитритом (анаммокс) и установки для осуществления способа.

Техническим результатом, достигаемым заявленной группой изобретений, является повышение эффективности очистки сточных вод, содержащих высокие концентрации аммония и низкие концентрации легкодоступного органического вещества, повышение надежности процесса удаления азота из сточных вод и снижение его стоимости.

Поставленная задача решается описываемым способом очистки сточных вод от аммония и органического вещества путем автотрофной и гетеротрофной денитрификации в микроаэробных условиях с помощью микроорганизмов свободноплавающего флоккулированного ила и ила, фиксированного на стационарной загрузке в реакторе, содержащем биомассу активного ила с анаммокс-бактериями, который включает механическую фильтрацию очищаемой среды, сбор фильтрата, первичное отстаивание, опционно нагрев/охлаждение фильтрата до рабочей температуры, подачу в биореактор, содержащий свободноплавающий флоккулированный ил, снабженный мешалкой и стационарной листовой загрузкой с фиксированным на ней активным илом, перемешивание среды при одновременной подаче в реактор воздуха, обеспечивающей концентрацию кислорода в реакторе от 0,1 до 0,7 мг/л, при этом процесс осуществляют при рН от 7.5 до 8.5, рабочей температуре от 20 до 37°C и гидравлическом времени пребывания в биореакторе от 12 до 36 часов, затем опционно (при технологической необходимости) проводят доокисление в течение 30-60 мин в аэробном реакторном устройстве, измельчение при 1500 об/мин в течение 60-90 сек, повторное отстаивание, разделение фаз с выводом очищенной воды и возвратом уплотненного при отстаивании ила в биореактор.

Предпочтительно очистке подвергают сточные воды, являющиеся фильтратом, полученным при обезвоживании сброженного осадка водоочистных сооружений.

Нагрузка по азоту при очистке достигает 0,9-1,1 кг N/(м3⋅сут).

Предпочтительно используют биомассу активного ила, содержащую анаммокс-бактерий Candidatus "Brocadia" spp.

Поставленная задача решается также заявленной установкой для осуществления способа, охарактеризованного выше, которая содержит последовательно соединенные трубопроводами фильтр, снабженный решеткой, бак-усреднитель, первичный отстойник, теплообменник, биореактор, снабженный лопастной мешалкой, стационарной листовой загрузкой, системой аэрации, автоматизации процесса, реакторное устройство доокисления, снабженное средством для подачи воздуха, проточный измельчитель и вторичный отстойник, днище которого дополнительно соединено трубопроводом с биоректором.

Дополнительно установка снабжена насосом для подачи исходной среды, насосом, установленным на трубопроводе, соединяющем днище вторичного отстойника с биореактором, и компрессором на линии подачи воздуха.

Изобретение поясняется с помощью иллюстраций 1-5.

На фиг. 1 приведена схема установки, на которой проводят заявленный способ, где:

1 - фильтр, снабженный решеткой;

2 - бак-усреднитель;

3 - первичный отстойник;

4 - теплообменник;

5 - биореактор;

6 - реакторное устройство доокисления;

7 - проточный измельчитель;

8 - вторичный отстойник;

9 - насос для подачи исходной среды;

10 - насос для возвратного ила;

11 - компрессор.

На фиг. 2 представлена зависимость эффективности удаления азота от концентрации нитрита.

На фиг. 3 представлена зависимость времени до всплытия активного ила от частоты вращения рубящего импеллера измельчителя.

На фиг. 4 отражено влияние времени обработки активного ила в измельчителе на время до всплытия ила.

На фиг. 5 представлены фотографии активного ила до и после обработки в измельчителе.

В качестве основного материала изготовления емкостного оборудования установки использованы стальные листы, что обусловлено простотой изготовления и монтажа, долговечностью, возможностью изменения конфигурации потоков путем присоединения дополнительных трубопроводов. Емкости выполнены предпочтительно цилиндрической формы. Данная форма емкостей (первичный и вторичный отстойники, доокислитель) выбрана исходя из условий наилучшего протекания в них процессов массообмена и массопередачи. По этой же причине обусловлено наличие у емкости - биореактора - закругленных краев. Теплообменник и приемный бак-накопитель для обеспечения максимально возможного объема и простоты изготовления предпочтительно выполняют прямоугольной формы. Оборудование для предварительной очистки (фильтрующая решетка), а также насосы и мешалки использованы заводского изготовления с установленной мощностью 25 кВт. Сборка установки и ее обслуживание безопасны для персонала при соблюдении правил работы с электрическим оборудованием и со сточной водой. В ходе работы установки не образуется токсичных или ядовитых веществ, вредных газообразных продуктов. Работоспособность и надежность конструкции подтверждена технологическими и прочностными расчетами.

Устройство позволяет проводить целевые микробиологические процессы очистки сточной воды от соединений азота: окисление половины содержащегося в фильтрате аммония до нитрита с одновременным окислением этим нитритом оставшегося аммония до газообразного азота. В установке также окисляется часть органического вещества фильтрата - как кислородом, так и нитратом и нитритом в процессе гетеротрофной денитрификации (см. табл. 1).

Предложенная установка работает следующим образом.

Фильтрат обезвоживающих центрифуг по трубопроводу подается на решетку фильтра для удаления возможных крупнодисперсных примесей, после чего собирается в приемном баке-усреднителе. Из бака фильтрат насосом подается в первичный отстойник и затем самотеком поступает в теплообменник и далее - в основной биореактор. Установка рассчитана на проведение процессов очистки воды в широком диапазоне рабочих температур - от 20 до 37°C. Требуемая для процесса рабочая температура в биореакторе поддерживается путем использования теплообменника с электрическим нагревателем и хладагентом (хладагентом является техническая вода). Биореактор выполнен по типу «карусельного» реактора, т.е. гидравлически является реактором смешанного типа - частично полного перемешивания и вытеснения. В реактор также подают возвратный активный ил из вторичного отстойника. В биореакторе происходит удаление аммония и органического вещества. Использован биоценоз микроорганизмов, приспособленных к очищаемому фильтрату, т.е. полученный из ила очистных сооружений стадий аэробной очистки воды и анаэробной обработки осадка, и отселектированный в процессе функционирования реактора в присутствии очищаемого фильтрата. Особенностью использованного биоценоза бактерий является устойчивость к пониженным значениям рН (5,7) и к повышенной концентрации нитрита (при 250 мг N-NO2/л удаление азота составляет 30% от максимального) (фиг. 2).

Целевые биохимические процессы осуществляются двумя типами активных илов - свободноплавающим флоккулированным илом и илом, фиксированным на стационарной листовой загрузке. Процессы нитрификации на 90-95% протекают в свободноплавающем иле, процесс анаэробного окисления аммония на 99% проходит в биопленке, фиксированной на загрузке. В биореакторе предпочтительно находятся три блока стационарной листовой загрузки. Реактор связан с аэрационной системой для обеспечения процесса очистки кислородом, которая также способна работать, как крупнопузырчатая система регенерации для очистки загрузки от избытка биомассы производства. Для обеспечения постоянного и регулируемого кругового потока жидкости по типу «карусели» используется лопастная мешалка. Воздух подается компрессором. В реакторе автоматически поддерживается постоянная концентрация кислорода в интервале от 0,1 до 0,7 мг/л при контроле кислородомером.

Гидравлическое время пребывания фильтрата в биореакторе составляет 12-36 ч. Из биореактора самотеком иловая смесь поступает в аэробный доокислитель, затем - в проточный измельчитель и далее во вторичный отстойник. Доокислитель и измельчитель необходимы для предотвращения всплытия активного ила во вторичном отстойнике. После вторичного отстаивания очищенный фильтрат сбрасывают в канализацию, а уплотненный ил (возвратный ил) по трубопроводу насосом возвращают в биореактор. Часть ила отводится из биореактора (избыточный ил).

В аэробном доокислителе иловая смесь пребывает в течение 30-60 мин. За это время происходит окисление оставшегося органического вещества и, тем самым, лимитируется гетеротрофная денитрификации во вторичном отстойнике и предотвращается всплытие ила. Для удаления пузырьков газа, прикрепленных к активному илу, используют проточный измельчитель с частотой вращения вала импеллера 1500 об/мин, в котором иловая смесь находится в течение 60-90 секунд.

Электросиловое оборудование установки представлено комплектом электродвигателей насосов подачи фильтрата, рецикла активного ила, сброса осадка из отстойников, мешалки реактора, мешалок первичного и вторичного отстойников, компрессора, электрических кабелей, электрозапорной арматуры, выключателей. Набор датчиков включает датчики кислорода, расхода поступающей воды, возвратного ила и воздуха, температуры, рН, электропроводности воды, состояния исполняющих устройств, уровня жидкости.

Таким образом, в предлагаемой однореакторной установке одновременно протекают целевые реакции очистки фильтрата обезвоживающих центрифуг сброженного осадка от аммония: (1) с участием флоккулированного свободноплавающего ила окисляется органическое вещество, происходит сорбция взвешенных веществ, часть аммония окисляется до нитрита; (2) во внутренних слоях биопленки ила, фиксированного на загрузочном материале, протекают реакции автотрофной (анаммокс) и гетеротрофной денитрификации.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие возможность реализации изобретения с получением заявленного технического результата при нижнем и верхнем значениях заявленных количественных признаков.

На описанной установке осуществляли заявленный способ очистки в интервале температур от 20 до 37°C, концентрации кислорода от 0,1 до 0,7 мг/л, рН от 7.5 до 8,5, при времени доокисления от 30-60 минут, обработке в проточном измельчителе при 1500 об/мин в течение 60-90 секунд. При гидравлическом времени пребывания в биореакторе от 12 до 36 часов и производительности по воде 14-30 м3/сут нагрузка по азоту достигает 0,9-1,1 кг N/(м3⋅сут), удельная объемная мощность удаления азота - 0,8-1,0 кг N/(м3⋅сут).

Пример 1. Для очистки от аммония фильтрата обезвоживающих центрифуг сброженного осадка Люберецких очистных сооружений (ЛОС) (г. Москва) (состав фильтрата см. табл. 2) была создана описанная выше установка с биореактором объемом 20 м3.

Установка выведена на проектный расход фильтрата 20 м3/сут за 70 суток работы. В реакторе достигнута предельная температура 37°C. В ходе эксплуатации реактора установилось тепловое равновесие - подогрев системы за счет горячего фильтрата (48-49°C) и охлаждение реактора (через систему теплообменников, металлические стенки реактора и трубопроводов). Период выхода устройства на полную мощность (нагрузка по азоту от 0.9 до 1.1 кг N/(м3⋅сут), удельная объемная мощность установки от 0,8 до 1,0 кг N/(м3⋅сут)) составил 12 месяцев.

В таблице 3 приведены показатели очистки фильтрата при нижнем и верхнем значениях заявленных рабочих параметров установки. Основным целевым показателем очистки являлось удаление азота. Величину удаления азота более 70% считали технологически достаточной.

Пример 2. При реализации предложенного изобретения обеспечивается высокая эффективность очистки при высокой надежности процесса. В частности, показана устойчивость активного ила к повышенной концентрации нитрита (250 мг/л). Расчет эффективности удаления азота при разных концентрациях нитрита (см. фиг. 2) проводили в режиме вывода реактора на проектную мощность, т.е. когда еще не достигнута максимальная производительность. При содержании нитритов до 175 мг/л сохранялось не менее 50% от максимальной активности (в диапазоне 50-90 мг N-NO2/л), а при содержании 250 мг/л - около 30% от максимальной активности, что характеризует технологию как чрезвычайно устойчивую по этому показателю.

Наличие двух экстремумов на фиг. 2 (50-90 и 225-260 мг N-NO2/л) свидетельствует о гетерогенности популяции анаммокс-бактерий. Она представлена, как минимум, двумя группами бактерий с разным отношением к нитриту. Для одной из них оптимум содержания нитрита находится в диапазоне 50-100 мг N-NO2/л, для другой - при концентрациях около 250 мг/л. Методом пиросеквенирования фрагментов гена 16S рРНК показано доминирование в активном иле биореактора анаммокс-бактерий рода Candidatus "Brocadia".

Между концентрацией нитрита и рН обнаружена четкая обратная корреляция - при повышении содержания нитрита среда закисляется. Оптимальное значение рН в условиях установки было 7,5-8,3 при концентрации нитритов 50-100 мг/л, минимальное - рН 5,7 при концентрации нитритов 250 мг/л, максимальное - рН 8,3-8,5 при концентрации нитритов - менее 50 мг/л.

Пример 3. Избыточное газообразование (как следствие денитрификации) и всплытие ила во вторичном отстойнике приводят к выносу ила из отстойника и из системы биореактора в целом, что является причиной снижения окисления аммония и удаления азота и, как следствие, снижения общей эффективности работы установки.

Для предотвращения всплытия ила необходимо было удалить субстрат денитрификации, органическое вещество (путем окисления), а также пузырьки газа, прикрепившиеся к частичкам активного ила в биореакторе, для чего и были сконструированы два дополнительных устройства.

Реакторное устройство доокисления и проточный измельчитель были сконструированы таким образом, чтобы обеспечить предотвращение всплытия активного ила и выноса из его системы, возникающее при высоких нагрузках по азоту.

Пример 3.1. Оптимальный режим работы реакторного устройства доокисления (анаэробный или аэробный) и время пребывания в нем активного ила определяли экспериментально. Критерием оценки служило время до начала всплытия ила. Без обработки активный ил в отстойнике всплывал через 20-30 минут. При аэрации ила в течение 30 мин происходило увеличение времени до начала всплытия ила до 1 часа (см. табл. 4), что было достаточно для нормального илоотделения в отстойнике. Пребывание иловой смеси в доокислителе более 60 мин не приводило к увеличению времени до всплытия ила. На основании полученных данных было сконструировано реакторное устройство доокисления, обеспечивающее время аэрации иловой смеси в течение 30-60 мин, что достаточно для предотвращения всплытия активного ила и функционирования вторичного отстойника в реальных производственных условиях.

Пример 3.2. Для удаления пузырьков газа, прикрепленных к активному илу, использовали устройство проточный измельчитель. Для оптимизации конструкции и режима работы измельчителя основное внимание уделяли двум показателям - частоте вращения рубящего импеллера и времени обработки ила. Результаты представлены на фиг. 3 и 4.

Выявлена нелинейная зависимость: время до всплытия ила увеличивалось в интервалах частот вращения рубящего импеллера 1000-2000 и 12000-22000 об/мин (фиг. 3). Таким образом, частота вращения импеллера 1500 об/мин является достаточной для эффективного увеличения времени до всплытия ила с 15 до 40 мин.

Исследование зависимости времени до всплытия ила от времени обработки в измельчителе при постоянной частоте вращения импеллера 1500 об/мин показало, что при обработке в течение 60-90 сек время до всплытия ила возрастало более чем в 2,5 раза (фиг. 4).

На основании полученных данных был сконструирован проточный измельчитель, в котором время пребывания активного ила составляло 60-90 сек, частота вращения вала импеллера - 1500 об/мин. После воздействия измельчителя размер флоккул ила уменьшался с 700-2000 мкм до 200-500 мкм и появлялась сетчатая структура, газовые карманы исчезали (фиг. 5).

Как видно из представленных примеров и сведений, приведенных в таблицах, заявленный способ, осуществленный на заявленной установке, обеспечивает решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата, которым является повышение эффективности очистки сточных вод, содержащих высокие концентрации аммония и труднодоступного органического вещества, при повышении надежности процесса с использованием простого технологического оборудования.

1. Способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества путем автотрофной и гетеротрофной денитрификации в микроаэробных условиях с помощью микроорганизмов свободноплавающего флоккулированного ила и ила, фиксированного на стационарной загрузке в реакторе, содержащем биомассу активного ила с анаммокс-бактериями, включающий механическую фильтрацию очищаемой среды, сбор фильтрата, первичное отстаивание, опционно нагрев/охлаждение фильтрата до рабочей температуры, подачу в биореактор с активным илом, снабженный мешалкой и стационарной листовой загрузкой с фиксированным на ней активным илом, перемешивание при одновременной подаче в реактор воздуха, обеспечивающей концентрацию кислорода в реакторе от 0,1 до 0,7 мг/л; при этом процесс осуществляют при рН от 7,5 до 8,5, рабочей температуре от 20 до 37°C и гидравлическом времени пребывания в биореакторе 12-36 часов, затем проводят аэрацию в течение 30-60 минут в реакторном устройстве, измельчение при 1500 об/мин в течение 60-90 секунд, повторное отстаивание, разделение фаз с выводом очищенной воды и возвратом уплотненного при повторном отстаивании ила в биореактор.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистке подвергают сточные воды, являющиеся фильтратом, полученным при обезвоживании сброженного осадка водоочистных сооружений.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрузка по азоту при очистке составляет 0,9-1,1 кг N/(м3⋅сут).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют биомассу активного ила, содержащего доминирующие бактерии рода Candidatus "Brocadia".

5. Установка для осуществления способа, охарактеризованного в п. 1, содержащая последовательно соединенные трубопроводами фильтр, снабженный решеткой, бак-усреднитель, первичный отстойник, теплообменник, биореактор, снабженный лопастной мешалкой и стационарной листовой загрузкой, реакторное устройство доокисления, снабженное средством для подачи воздуха, проточный измельчитель и вторичный отстойник, днище которого дополнительно соединено трубопроводом с биоректором.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что она снабжена насосом для подачи очищаемой воды, насосом, установленным на трубопроводе, соединяющем днище вторичного отстойника с биореактором, и компрессором на линии подачи воздуха.



 

Похожие патенты:

Предложен способ культивирования ацетогенных бактерий на синтез-газе. Способ включает культивирование ацетогенных бактерий на первом субстрате для получения плотности клеток по меньшей мере около 0,005 г/л.

Настоящее изобретение относится к биохимии, в частности к рекомбинантному микроорганизму из семейства бактерий Enterobacteriaceae, например E.coli, оптимизированному для ферментативной продукции метионина.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к способу повышения презентации антигена CS6 ETEC на клеточной поверхности, что может быть использовано в медицине.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения основной аминокислоты (варианты).

Изобретения относятся к биотехнологии. Предложены композиция, способ улучшения окружающей среды на птицеферме, способ снижения образования аммиака и ингибирования ферментов уреазы, способ снижения уровня патогенных бактерий, способ уничтожения вредителей в подстилке для птицы, способ предотвращения пододерматита у птиц.
Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Микроинкапсулированный бактериальный консорциум для деградации глютена содержит Lactobacillus plantarum АТСС 8014, Lactobacillus sanfranciscensis АТСС 27652 и Lactobacillus brevis АТСС 14869, инкапсулирующие агенты, пребиотики, выбранные из группы, включающей полидекстрозу, инулин и сироп агавы, и трегалозу в комбинации с протеолитическим ферментом бактериального происхождения и протеолитическим ферментом грибкового происхождения, которые обычно используют для выпечек.

Изобретение относится к медицинской микробиологии. Предложен способ оценки чувствительности биопленок холерных вибрионов к антибактериальным препаратам, включающий получение биопленки на стекляных цилиндрах.

Группа изобретений относится к полибактериальному пробиотическому препарату, включающему новые штаммы молочнокислых бактерий Lactobacillus gasseri 7/12 NBIMCC No. 8720, Lactobacillus plantarum F12 NBIMCC No 8722 и Lactobacillus helveticus A1, NBIMCC No 8721, обладающему противовоспалительной иммуномодулирующей, гипохолестеринемической, антиоксидантной и антигипертензивной активностью.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения препарата для стимуляции роста растений. Штамм бактерий Bacillus megaterium 2-06-TS1 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика под регистрационным номером ВКПМ В-12402.
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения. Способ предусматривает внесение в водный объект микробного препарата на основе консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения основной аминокислоты (варианты).

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство для получения гаприна.

Изобретение относится к области биохимии. Предложена система создания биоинженерных моделей тканей животных и человека.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен биореактор для проведения биохимических процессов.
Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих преимущественно природный газ.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов с возможностью использования метансодержащего газа и кислородсодержащего газа в качестве субстратов для роста клеток.

Изобретение относится к области биохимии. Предложена биогазовая установка.

Изобретение относится к области утилизации уходящих газов энергетических установок. Предложено устройство для утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих природный газ.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен биореактор с мембранным устройством газового питания микроорганизмов.

Группа изобретений относятся к области биохимии. Предложен способ получения полипептида и способ получения сниженного количества гликоформы G(0) и/или повышенного количества гликоформы G(1) полипептида.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения топлива из органического материала в подземном реакторе (варианты) и подземный реактор для применения в вышеуказанном способе (варианты).
Наверх