Способ биологической очистки сточных вод

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

oi>? 89429 (6)) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.79(21) 2714965/29-26 с присоединением заявкн ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.1 2.80. Бюллетень № 4 7

Дата опубликования описания 2312.80 (5t)M. к .

С 02 F 3/32

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 628.

° 357.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Ф. Маневич, Б. М. Еремич, Н. С. Васи и Л. М. Шаповалова

" > в>ательского > ехнических

Ташкентский филиал Всесоюз ного научно-и института водоснаб>кения, канализации, r сооружений и инженерной гидрогеологии (71) Заявитель (54) СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД да Г31 .

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано при очистке промь>шленных сточных

>зод в смеси с хозяйственно-бытовыми в биологических прудах, кроме того, 5 в качестве доочистки сооружений нефтеперерабатывающей и, в составе локальных очистных сооружений, в пищевой и химической промышленности..

f0

Известен способ биологической очистки с применением секционного проточного пруда, работающего круглогодично во второй климатической зоне.

Очистку ведут в девятисекционном про- 5 точном пруду при глубине слоя 0,8 м.

На соору>кения поступают городские сточные воды с окисляемостью 4 2,412 мг/л. На пруд площадью 9 ra поступают 5-6 тыс. м воды в сутки. Гид- 20 равлическая нагрузка на пруды составляет 650-670 м /га/сут, а коли-титр составляет 0,000004-0,00004. В сточных водах содержится: аммонийного азота 4,0-8,0 мг/л, азота нитритов 0,04- 25

0,07 мг/л. B процессе очистки показатели качества воды меняются. Так, окисляемость снижается до 9,612,0 мг/л,а коли-титр повышается до

0,4-4-0,0111.Содержание аммонийного

2 азота снижается до 0,04-0,4 мг/л,нитритов — до 0,002-0,04 мг/л t1) .

Недостатком известного спосоьа являются низкие гидравлические нагрузки, несмотря на невысокую степень загрязнения поступающих стоков. Кроме того, коли-титр не во все .времена года соответствует санитарным требованиям,,предъявляемым к очи,енным сточным водам.

Известен также способ применения высшей водной растительности для очистки и доочистки сточных вод. Высшая водная растительность способствует развитию процессов минерализации, препятствует нагонному перемещению воды под воздействием сильных ветров, способствует перераспределению потока жидкости, тем самым увеличивая полезный объем пруда. В связи с этим наблюдается стремление развивать в прудах различные виды водной растительности. Чаще всего макрофиты представлены в виде озерного камыша, тростника, узко- и широколистного рогоза, злодеи f2).

Известны также пруды с размещением макрофитов в головной части пруда, а также в районе выпуска воды из пру789429

Недостатки описанных способов очистки сточных вод — отсутствие условий для нормальной вегетации полупогруженных растений и малые объемы очищаемых сточных вод, что сокращает время пребынания в прудах доочйсткиНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ биологической очистки в секци,онном проточном пруду, при котором очистку ведут в девятисекционном проточном пруду при меняющихся глубинах от 0,2 до 1,2 м в контакте с микроводорослями. На пруды поступает смесь хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод с БПК (биологическим потреблением кислорода), лежащем в пре 15 делах 83-157 мг/л, и окисляемостью

36,5-91,2 мг/л. Площадь прудов сос- —, тавляет 41,7 ra c максимальным суточным расходом 29800 м /сут при гидравлической нагрузке 710 м /га/сут, QQ времй пребывания стоков в прудах составляет 14 сут. Растворенный кислород в поступающем стоке. отсутствует. В результате процессов самоочищения, протекающих в пруду, БПК снижается до 4-12 мг/л, а окисляемость — до

9,5-27,8 мг/л. летом коли-титр лежит в пределах 0,2-1,11, а зимой — 0,004—

0,001. Количество растворенного кислорода достигает 4,2-8,4 мг/л (4).

Недостатками этого способа являют- ЗО ся длительность процесса (14 сут), невысокая гидравлическая нагрузка (710 м /га/сут), нестабильные санитарные показатели (летом коли-титр лежит в пределах 0,2-1,11, а зимой 0,004 в З5

0,001), высокая стоимость очистки.

Цель изобретения ° повышение степени очистки, ее удешевление, увеличение гидравлической нагрузки, сокращение длительности процесса, достиже- go ние круглогодичной стабильности н работе по санитарным показателям.

Поставленная цель достигается тем, что .сточные воды делят на два потока в соотношении 1:3-1:4, причем первый выдерживают в контактном пруду в течение 4-5 сут, смешивают со вторым потоком, полученную смесь подвергают ,обработке в проточном пруду в две ступени На первой с микроводорос — щ лями н течение 4-5 сут, на второй с высшей водной растительностью в течение 1-2 сут при глубине 2,51,5 м и 1,5-1 м на каждой ступени соответственно. В контактном пруду сточная вода на четвертые или пятые сутки образует субстрат со взнесью. бактерио-, фито- и зоопланктона, которыи равномерно подается на смешение со вторым потоком, поступающим на первую ступень проточного пруда. 60

Для обеспечения непрерывности процесса предусматривается серия контактных прудов, заполняемых и опорожняемых последовательно. В головной части проточного пруда в условиях замед- 65 ленного течения за счет взаимодействия субстрата:. с частью необработанного стока (70-80%) происходит биокоагуляция и выпадение взвеси, в ре-. зультате чего биологическое потребление кислорода БПК5 снижается на 50-60%, взвешенные вещества и химическое потребление кислорода ХПК на 60-70% от исходного содержания.

Глубина головной части проточного .пруда принимается равной 2,5 м, где в анаэробных условиях происходит разложение осадка. В верхних слоях проточного пруда происходит.аэробное окисление загрязнений за счет фотосинтетической деятельности водорослевого планктона. На второй ступени проточного пруда сточная вода проходит доочистку н контакте с высшей водной растительностью, освобождаясь.от взвеси фито- и зоопланктона и недоокисленных органических веществ. Глубина этой ступени принимается равной

1,5 м вначале и 1,0 м в конце.

В предлагаемом способе предусматривается обработка токсичных стоков с выводов скоагулированного осадка на первой ступени. .Способ осуществляется следующим образом.

Очищаемую сточную жидкость перед биокоагуляцией делят на дна потока в соотношении 1:3-1:4, при котором, наряду с удовлетворительным эффектом биокоагуляции, конструктивные решения определяются меньшими затратами. Взвешенные вещества при биокоагуляции снижаются на 60-70%, а растворенные органические вещества — на 60-80Ъ (пример

1, табл. 1) Первый поток выдержинают в контактном пруду н течение 4-5 сут.

Время пребывания н контактном пруду определено оптимальным развитием фитои зоопланктона, которое летом наступает на четвертые, а зимой на пятые сутки, так кан биологические процессы с понижением температуры замедляются. Наилучший эффект биокоагуляции н связи с этим проявляется с прудовой водой после контакта н течение 4-5 сут> если соотношение прудовой и поступающей сточной ноды принимается равным

1:4.,По той же причине на перной ступени проточного пруда сточная вода очищается летом в течение четырех, а зимой — пяти суток, на второй ступени доочистка сточной воды в контакте с высшей водной растительностью проходит летом одни, а зимой двое суток. Первая ступень проточного пруда (аэробно-анаэробная) имеет глубину

2,5-1,5 м. В верхних слоях на глубине до 1,2 м за счет фотосинтеза микроводорослей происходят аэробные процессы окисления загрязнений, ниже анаэробные процессы разложения осадка. Пруд второй ступени с высшей водной растительностью имеет глубину

1,5-1,0 м при которой создаются опти789429 мальные условия роста и развития полупогруженных растений (например, тростника обыкновенногo) что определяет высокий эффект доочистки сточ ных вод.

Пример 1. Оптимальное соотношение прудовой воды и неочищенного стока при биокоагуляционной предочистке устанавливают экспериментально, Берут соотношения в интервале 1:91:3. При соотношении 1:9 (10:90%) взвешенные вещества снижаются на 25%, а растворенные органические веществана 28%. Увеличение количества прудовой воды и доведения соотношения до 1:3

30-70%) снижают количество взвешенных веществ в процессе биокоагуляции до >5

60%, а растворенных органических веществ — до 85%. Однако увеличение количества прудовой воды вызывает необходимость в увеличении объема контактного пруда, что удорожает очист- Щ ку сточных вод. Затем проводят эксперимент при соотношении прудовой воды и неочищенного стойка 1:4 (20:80%), при котором взвешенные вещества снижаются также на 60%, а растворенные органические вещества — на 80%.

Следовательно, оптимальным следует считать соотношение прудовой воды и неочищенного стока 1:4 (20-80%), так как эффект биокоагуляции практически одинаков как при соотношении

1:3, так и при соотношении 1:4, а объем контактного пруда не требует увеличения.

Пример 2. Двухступенчатый проточный пруд в зимнее время принимает смесь промышленных и бытовых сточных вод с БПК 200 мг/л, ХПК

350 мг/л. Площадь прудов 6 ra. Гидравлическая нагрузка на пруды составляет

3400,И /га/сут, а суточный расход 40

20000 м /сут. Растворенный кислород в в поступающем стоке отсутствует. Коли-титр 0,00004-0,000004. Количество взвешенных веществ достигает 200 мг/л.

Поступающий сток делят в соотноше- 4 нии 1:4, причем первый выдерживают

5 сут в контактном пруду, а затем смешивают со вторым потоком. В результате биокоагуляции наблюдается резкое снижение взвешенных .и органических веществ, по ХПК на 60% и по БПК . — на

50% от исходного содержания их в поступающем стоке. Затем в течение суток идет очистка сточной жидкости в первой ступени проточного пруда в контакте с микроводорослями и далее в течение последующих двух суток доочистка на второй ступени проточ— ного пруда с высшей водной растительностью В результате за 7 сут качество воды меняется: БПК снижается до

2 мг/л, ХПК вЂ” до 30 мг/л, коли-титр зимой держится на уровне 0,0111.

Растворенный кислород достигает

10 мг/л. Взвешенные вещества снижаются до 4 мг/л.

Пример 3. Летом двухступенчатый пруд принимает промышленнобытовые стоки с БПК сточных вод

220 мг/л, ХПК вЂ” 400 мг/л. Площадь прудов 6 га. Гидравлическая нагрузка йа пруды 3400 м /га/сут, а суточный

3 расход 20000 м /га/сут. Растворенный кислород в поступающем стоке отсутствует. Коли-титр 0,00004-0,000004, Количество взвешенных веществ достигает 270 мг/л. Поступающий сток подвергается биокоагуляции очищенной сточной водой из контактных прудов, в результате чего наблюдается резкое снижение взвешенных и органических вешеств по ХПК на 60% и по БПК вЂ” на

50% от исходного содержания в поступающем стоке. В течение 4 сут идет очистка сточной жидкости в первой ступени проточного пруда в контакте с микроводорослями, затем в течение

1 сут — доочистка во второй ступени проточного пруда с высшей водной растительностью.

В результате за 5 сут качество воды меняется. БПК снижается до 6 мг/л, ХПК вЂ” до 45 мг/л, коли-титр летом держится на уровне 0,0111. Растворенный кислород достигает 15 мг/л. Взвешенные вещества снижаются до 8 Mr/ë.

Предложенный способ за счет биокоагуляции и доочистки с высшей водной растительностью обеспечивает повышение степени очистки по БПК с

4,0-12,0 мг/л до 2,0-6,0 мг/л, сокращение площади прудов с 14 до 6 га, увеличение гидравлической нагрузки с 710 до 3400 мЗ/га/сут, сокращение длительности процесса с 14 до 5-7сут и достижения круглогодичной стабильности по санитарным показателям коли-титр очищенного стока 0,0111.

В табл. 1 показано влияние соотношения неочищенной сточной воды и прудовой воды на эффект биокоагуляции, в табл. 2 — влияние биомассы на эффект коагуляции, в табл. 3 представлены показатели степени очистки сточных вод в прудах по этапам; в табл.4 — сравнительные данные качества очистки сточных вод в прудах.

789429

Т а б л и ц а

8,0

10:90

50,0 27,0

6,0 30,9

16.0

17,0

39,8, 20,0

77,0

79,0

90,0

74,7 28,1 16,0

24,0 . 19,2

4,0 83,4 5,5 28 8 30,5 61,8 12,0 75,0

20: 80

48,0

20,0

79,0

29,0 79,7 5,8 70,7

90,0

30,0

56,0 4,0 8,0 85,8 2,8

30:70 79,0 48,0 29,5 63 0 10,0

90,0 20,0 20,0 87,2 5,8

79,0

71,0

Т а б л и ц а 2

24,0 19,2 4,0 83,4 5,5

20:80 79,0 48,0 30,5 61,8 12,0

28,8 3 000 000 200

75,0 600 000 6000

76,7 900 000 32000

88,0 16,0 32,5 60,0 6,0

Зима, 2 0 сутки, 39,6 55,0 3,0 50,0 850 000

21,0 79,7 5,8 70,5 1 000 000

88,0 . 6,0

20,0

90,0

Таблица 3

Поступающий Сток после био- Сток после очистки Сток после доочистки сток коагуляции первой ступени про на второй ступени проточного пруда очного пруда

Покаэатели

Лето

Зима Лето

Зима Лето Зима Лето има впк мг/л 200,0

220,0 100,0 110,0

400,0 140,0 160,0

6,0

25,0 30,5

2.,0 кпк, мг/л 350,0

20,0

45,0

48,3 71,8

3400 3400 3400 3400

3400

3400

3400 3400

Лето, четвертые

° сутки, Гидравлическая нагруэка, м /ãà/ сут

Время пребывания, сутки ноше очиого стуего а,Ъ

33,6

48,0

20,0

Зоопланктон, экэ/л

789429

Продолжение табл. 3

Колититр 0,00001 0,00001

0,00001 0,00001 0,0043 0 0043 0,0111

0,0111

Растворенный кисло род, мг/л

15,0

10,0

3,2.5,8

Таблица 4

200,0

XIlK мг/л

45,0

350,0 20,0 400,0

Площадь прудов, га

6,0

6,0

6,0

6,0

47,7

Гидравлическая нагрузка, м /га/сут

3400

3400 3400

3400

710

Время пребывания, сутки 14

Кол-титр

Лето

Зима

0,2-1,11

0,001-0,004 0,00001 0,0111 0,00004 0,0111

Растворенный кислород, мг /л

15,0

10,0

4, 2- 8, 4

Формула изобретения

БПК5 83,0-157 0 4,0-12,0 мг/л

Окисляемость, мг/л 91,5-35,5 9,6-27,8

Способ биологической очистки сточHblx вод в секционном проточном руду 55 при меняющихся глубинах, в контакте с микроводорослями, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени очистки, сокращения длительности процесса, увеличения гидравлической нагрузки, достижения круг-dO логодичной стабильности в работе по санитарным показателям и его удешевления, сточные воды делят на два потока в соотношении 1:3-1:4, причем первый выдерживают в контактном пру- 65 ду в течение 4-5 сут, смешивают со вторым потоком, полученную смесь подвергают обработке в проточном пруду в две ступени: на первой — с микрос

1 одорослями в течение 4-5 сут, на торой — с высшей водной растительностью в течение 1-2 сут при глубине

2,5-1,5 м и 1,5-1 м на каждой ступени соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Докучаева H. И. Очистка сточных вод в биопрудах. Институт HTII и пропаганды Уз. ССР, 1970, с. 3-7.

2. Репин Б. Н. и др. Биологические

789429

Составитель Г. Лебедева

Редактор М. Петрова Техред Н. Бабурка

Корректор Е. Папп

Заказ 8963/21 Тираж 1020

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ируды для очистки сточных вод,пищевой промышленности. М., "Пищевая промышленность " 1977, с. 4-57.

3. Лукиных Н. A. и др. Методы доочистки сточных вод. М., Стройиздат, 1974, с. 49-50.

4. Водоснабжение и санитарная техника, 1973, Р 1, с. 21- 23.