ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2048457
СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Имя изобретателя: Непаридзе Рауль Шалвович
Имя патентообладателя: Непаридзе Рауль Шалвович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1994.04.25
Использование: очистка бытовых и близких к ним по составу сточных вод малых
населенных пунктов. Сущность изобретения: станция глубокой очистки сточных вод
содержит приемный резервуар, песколовку, усреднитель с погружным насосом и
регулируемым водосливом, аэробный стабилизатор осадка с трубчатым отстойником и
аэротенком-отстойником первой ступени с ершовой загрузкой в зоне аэрирования и
тонкослойными модулями в зоне отстаивания. Вторичный аэротенк-отстойник выполнен в
виде корпуса с размещенными внутри наклонными не доходящими до дна перегородками,
имеющими продольные отверстия с козырьками. Станция имеет денитрификатор и биореактор,
выполненный в виде корпуса с расположенными в нем слоями крупнопористого ершового
наполнителя и зернистой загрузки с узлом подачи воды в виде смесителя, а также камеру
дегазации, угольный фильтр с системой озонирования, контактный резервуар и иловые
площадки. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от органических
соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов и СПАВ, а
также стабильность технологического и гидравлического режимов работы очистных
сооружений.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к глубокой биологической очистке сточных вод и может
быть использовано в коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности для
очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в частности при очистке сточных
вод малых населенных пунктов.
Известны установки биологической очистки, включающие аэротенки, работающие в
режиме полного окисления или в режиме продленной аэрации с отдельной стабилизацией
избыточного активного ила [1] В большинстве случаев установки не включают первичные
отстойники, в качестве вторичных отстойников используют либо отдельно расположенные,
либо скомпонованные вместе с аэротенками емкости [2]
При необходимости более глубокой очистки установки снабжают фильтрами,
которые удаляют взвешенные вещества и обусловленную этими веществами часть
органических загрязнений [3]
Недостатками этих установок являются не очень высокая степень очистки от
соединений азота и фосфора, СПАВ, биорезистентных и токсичных веществ, нестабильность
качественного состава очищенной сточной воды, вызванная значительной
неравномерностью состава и расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения.
Если значительное время аэрации в аэротенке частично обеспечивает усреднение состава
обрабатываемой воды, то неравномерность ее расхода не сглаживается.
Чем выше требования к качеству очищенной сточной воды, тем желательнее исключить
отрицательное влияние на работу сооружений нестабильности их технологического и
гидравлического режимов. Нестабильность технологического режима работы очистных
сооружений приводит к нерациональному расходу электроэнергии и реагентов, при этом
объем сооружений резко возрастает.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка глубокой
биологической очистки сточных вод типа "Ручей" и универсально-сборные станции [4]
Сточные воды проходят приемную камеру, песколовки и измерительный лоток, поступают на
биологическую очистку, а затем на доочистку. Блок биологической очистки включает
анаэробный биореактор, аэротенк с насадками для прикрепленных культур и отстойник с
тонкослойными элементами. Блок доочистки включает аэробный биореактор, отстойник и
контактный резервуар.
Недостатками работы этих станций являются низкая степень очистки от органических
соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов, СПАВ, а
также нестабильность качественного состава очищенной сточной воды за счет
неравномерности расхода и состава сточных вод, подаваемых на очистку.
Технологический эффект от использования предложенной станции глубокой очистки
сточных вод заключается в повышении степени очистки сточных вод от органических
соединений, взвешенных веществ, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов и СПАВ, а
также в повышении стабильности технологического и гидравлического режимов работы
очистных сооружений.
Технологический эффект достигается за счет поэтапной обработки сточных вод с
использованием биологических, физико-химических и окислительно-сорбционных процессов,
с предварительным усреднением поступающего на очистку стока.
На чертеже представлена схема станции.
Станция содержит приемный резервуар 1, песколовку 2, усреднитель 3 с погружным насосом и
регулируемым водосливом, аэротенк-отстойник первой ступени 4 с ершовой загрузкой 5 в
зоне аэрирования 6 и тонкослойными модулями 7 в зоне отстаивания 8, совмещенный с
аэробным стабилизатором осадка 9 с ершовой загрузкой 5 и трубчатым отстойником 10,
аэротенк-отстойник второй ступени 11 с ершовой загрузкой 5 в зоне аэрирования 12 и
тонкослойными модулями 7 в зоне отстаивания 13, выполненный в виде корпуса 14 с
размещенными внутри него наклонными не доходящими до дна перегородками 15, по всей
длине которых выполнены продольные отверстия 16 с козырьком 17 и установленные
последовательно после аэротенка-отстойника второй ступени 11 денитрификатор 18 с
трубопроводом ввода обрабатываемой воды 19, соединенным с трубчатым отстойником 10
аэробного стабилизатора осадка 9, биореактор 20, выполненный в виде корпуса 21 с
расположенными в нем слоями ершового наполнителя 22 и зернистой загрузки 23, снабженного
узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя 24, совмещенного с наружной верхней
торцовой частью корпуса 21, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя 24
перегородкой 25 на камеру смещения 26 и камеру дегазации 27, снабженную не доходящей до
дна перегородкой 28, угольный фильтр 29 с системой озонирования 30, контактный резервуар 31
и иловые площадки 32.
СТАНЦИЯ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Сточные воды подают в приемный резервуар 1, откуда насосами подают на песколовки 2 и
далее в усреднитель 3 с погружным насосом и регулируемым водосливом. Из усреднителя 3
отрегулированный расход сточной воды поступает в трубчатый отстойник 10 аэробного
стабилизатора осадка 9, где частично осветляется и затем через распределительную
камеру осветленных сточных вод поступает на биологическую очистку в аэротенк-отстойник
первой ступени 4 в зону аэрирования 6. Осадок, отделившийся в трубчатом отстойнике, 10
попадает в зону с ершовой загрузкой аэробного стабилизатора осадка 9, где происходит
его обработка. Стабилизированный осадок удаляют на иловые площадки 32 с возможностью
его предварительной аэробной стабилизации совместно с избыточным активным илом. В
зоне аэрирования 6 аэротенка-отстойника первой ступени 4 расположена ершовая загрузка 5
для прикрепления микроорганизмов, здесь происходит окисление углеродсодержащих
загрязнений и аммонификация. После прохождения зоны отстаивания 8 осветленную сточную
воду подают на вторую стадию биологической очистки в аэротенк-отстойник второй
ступени 11 в зону аэрирования 12, в которой так же, как и в зоне аэрирования 6 аэротенка-отстойника
первой ступени 4, расположена ершовая загрузка 5. Здесь происходит стабильная
нитрификация стоков и снижение содержания аммонийного азота. Двухстадийность
биологической обработки обусловлена наличием двух групп микроорганизмов с разными
скоростями размножения. В присутствии гетеротрофных бактерий, имеющих высокие
скорости роста и размножения, протекают реакции гидролиза сложных органических
соединений до более простых, окисление последних и аммонификация. Более глубокую
очистку ведут в присутствии автотрофных бактерий-нитрификаторов, которые окисляют
аммонийные соединения до нитритов и нитратов и имеют более низкие скорости роста и
размножения, чем гетеротрофные. Применение двухстадийных систем биологической
очистки более надежно в эксплуатации, способствует защите нитрифицирующих организмов
от токсичных веществ, которые обезвреживаются на первой ступени очистки, а на ершах
закрепляются, и исключается возможность их выноса из системы. При этом время обработки
сточных вод в аэротенке снижается до 8-10 ч по сравнению с 24 ч при одностадийной
нитрификации. Наличие нитрифицированного стока предопределяет целесообразность
применения для удаления соединений азота метода биологической денитрификации. Из зоны
отстаивания 13 аэротенка-отстойника второй ступени обрабатываемую воду подают в
денитрификатор 18, сюда же по трубопроводу обрабатываемой воды 19 подают в качестве
источника органического углерода часть осветленной воды из трубчатого отстойника 10.
Денитрификатор может быть сооружением как со взвешенным, так и с прикрепленным
активным илом. При небольших расходах сточных вод более экономично и целесообразно
применение фильтров-денитрификаторов, загруженных зернистыми материалами (песок,
антрацит, кокс, пластмасса, гравий, керамзит, клиноптилолит и т.д.). Из денитрификатора 18
обрабатываемая вода поступает в биореактор 20, выполненный в виде корпуса 21 с
расположенными в нем слоями ершового наполнителя 22 и зернистой загрузки 23, снабженный
узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя 24, совмещенного с наружной верхней
торцовой частью корпуса 21, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя 24
перегородкой 25 на камеру смешения 26 и камеру дегазации 27, снабженную не доходящей до
дна перегородкой 28. В камеру смешения 26 подают сжатый воздух и при необходимости
реагент для удаления фосфатов (сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид железа и др. ),
при этом в биореакторе 20 происходит химико-биологическая обработка с использованием
закрепленной на ершовом наполнителе 22 микрофлорой, после фильтрования очищаемой воды
через слой зернистой загрузки 23 ее подают на угольный фильтр 29, где проводят глубокую
доочистку от биорезистентных и токсичных соединений с использованием озона системы
озонирования 30. Очищенные и обеззараженные сточные воды через контактный резервуар 31
выводят со станции.
Наличие зоны аэробной стабилизации осадка позволяет одновременно с осветлением воды
производить обработку осадка, что особенно важно для очистных сооружений небольших
городов и поселков.
Возможность увеличения нагрузки по органическим загрязнениям на аэротенки-отстойники
за счет повышения рабочей концентрации активного ила свидетельствует о
целесообразности исключения из технологической схемы первичных отстойников и замены
их на более простые приемы выделения из сточных вод взвеси. Одним из таких приемов
является замена первичных отстойников трубчатыми отстойниками, размещенными в
аэробном стабилизаторе осадка.
Выполнение аэротенка-отстойника второй ступени в виде корпуса с размещенными внутри
него наклонными не доходящими до дна перегородками, по всей длине которых выполнены
продольные отверстия с козырьком, позволяет осуществить циркуляцию ила через щель в
наклонной перегородке, получить взвешенный фильтрующий слой путем подачи иловой смеси
в зону отстаивания снизу, высокий стабильный эффект осветления во взвешенном
фильтрующем слое за счет постоянного обновления в нем активного ила путем циркуляции
верхних слоев и постоянного поступления снизу свежего активного ила. Такое
конструктивное решение аэротенка-отстойника второй ступени позволяет сократить
капитальные затраты на 10-15% и упростить конструкцию и эксплуатацию сооружений.
Выполнение биореактора, установленного после денитрификатора, в виде корпуса с
расположенными в нем слоями ершового наполнителя и зернистой загрузки, снабженного
узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя, совмещенного с наружной верхней
торцовой частью корпуса, разделенного вертикальной не доходящей до верха смесителя
перегородкой на камеру смешения и камеру дегазации, снабженную не доходящей до дна
перегородкой, позволяет улучшить технологические показатели по всем параметрам
очистки и ликвидировать воздушные мешки в толще фильтрующей загрузки, благодаря чему
повышаются скорость фильтрования, фильтроцикл и производительность биореактора.
Пример
. Очистка на станции глубокой биологической очистки подвергают сточную воду
со следующими показателями загрязнений, мг/л: ХПК 360. БПКполн. 220; взвешенные
вещества 239; нефтепродукты 10; СПАВ 13,2; Н4 24,6; РО4 10; 8; фенолы 0,022.
Сравнение работы известной и предложенной станций приведено в таблице.
Таким образом, использование предложенной станции позволяет достичь глубину очистки
сточной воды по БПКполн. 99,3-99,5% ХПК 94-96% по взвешенным веществам 99-100% азоту
аммонийному 99% фосфатам при использовании реагента 99-100% нефтепродуктам 99-100% фенолам
97-100% анионоактивным СПАВ 99,8%
Станция глубокой очистки сточных вод конструктивно изготавливается и поставляется
отдельными блоками по стадиям очистки и предусматривает возможность поэтапного их
ввода в эксплуатацию.
Модульно-блочное исполнение гарантирует маневренность в эксплуатации в случае
изменения и колебания расходов и состава поступающих сточных вод при обеспечении
требуемой степени для сброса очищенных сточных вод в водоем любой категории.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая приемный резервуар,
песколовку, аэротенк-отстойник первой ступени с загрузкой в зоне аэрирования и
тонкослойными модулями в зоне отстаивания, аэротенк-отстойник второй ступени с
ершовой загрузкой в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания,
контактный резервуар и иловые площадки, отличающаяся тем, что станция снабжена
усреднителем с погружным насосом и регулируемым водосливом, установленным после
песколовки, аэробным стабилизатором осадка с ершовой загрузкой и установленными
последовательно после аэротенка-отстойника второй ступени денитрификатором,
биореактором и угольным фильтром с системой озонирования, аэробный стабилизатор
осадка совмещен с аэротенком-отстойником первой ступени и снабжен трубчатым
отстойником, соединенным трубопроводом обрабатываемой воды с денитрификатором,
загрузка аэротенка-отстойника первой ступени выполнена из ершей, а аэротенк-отстойник
второй ступени выполнен в виде корпуса с размещенными внутри него наклонными не
доходящими до дна перегородками, по всей длине которых выполнены продольные
отверстия с козырьком, биореактор выполнен в виде корпуса с расположенными в нем
слоями крупнопористого ершового наполнителя и зернистой загрузки, снабженного
узлом подачи воды, выполненным в виде смесителя, совмещенного с верхней наружной
торцевой частью корпуса биореактора, разделенного вертикальной, не доходящей до
верха смесителя перегородкой на камеру смешивания, снабженную трубопроводами
подачи реагента и сжатого воздуха, и камеру дегазации, снабженную не доходящей до дна
перегородкой.
Версия для печати
Дата публикации 26.02.2007гг
вверх
|