УСТАНОВКА ДЛЯ БИОРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА И ФОСФОРА

УСТАНОВКА ДЛЯ БИОРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА И ФОСФОРА


RU (11) 2162446 (13) C1

(51) 7 C02F3/12, C02F3/30 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99126717/12 
(22) Дата подачи заявки: 1999.12.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.12.24 
(45) Опубликовано: 2001.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 10167 U1, 16.06.1999. RU 2019526 C1, 15.09.1994. RU 2057085 C1, 27.03.1996. SU 1358783 A3, 07.12.1987. RU 2112752 C1, 10.06.1998. WO 92/03386 A1, 05.03.1992. 
(71) Заявитель(и): Государственное предприятие комплексный научно- исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО) 
(72) Автор(ы): Яковлев С.В.; Соколова Е.В.; Троян О.С. 
(73) Патентообладатель(и): Государственное предприятие комплексный научно- исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО) 
Адрес для переписки: 119826, Москва, Комсомольский проспект, д. 42, стр.2, НИИ ВОДГЕО, патентный отдел 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ БИОРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА И ФОСФОРА 

Изобретение относится к комбинированным устройствам для очистки сточных вод (СВ) от органических веществ, а также соединений азота и фосфора, и может быть использовано для глубокой биологической очитки городских СВ. Установка содержит цилиндрический корпус с коническим днищем, встроенную коаксиальную камеру аэрации с коническим днищем, снабженную в верхней части перепускными окнами с шиберами и оснащенную аэратором, анаэробную камеру с трубопроводом отвода биогаза, устройство для перепуска иловой смеси, кольцевой отстойник с камерой дегазации, днищем в форме конуса и иловыми щелями, узел регулировки возраста активного ила, размещенный в камере аэрации и устройство для ввода исходной воды. Установка оборудована в верхней части наружной, кольцевой, соосно установленной, сообщенной с кольцевым отстойником перепускными окнами с шиберами, камерой смешения с днищем в форме конуса и перепускными щелями в нем, устройством для ввода реагента и устройством для перепуска иловой смеси, выполненным в виде внешней, коаксиально расположенной, конгруэнтной камеры, установленной с зазорами по отношению к камере аэрации и днищу кольцевого отстойника. Технический эффект - повышение степени очистки СВ, увеличение производительности установки. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к комбинированным установкам для очистки сточных вод и может быть использовано для глубокой биологической очистки и доочистки городских и близких к ним по составу производственных сточных вод различных отраслей промышленности от органических веществ и биогенных элементов - азота и фосфора.

Известна установка для биологической очистки сточных вод - трубчатый аэротенк, представляющий собой цилиндрический вертикальный резервуар с камерой аэрации в виде шахты, эрлифтной камерой, направляющей трубой, коаксиально ей расположенной обечайкой и вторичным отстойником, в котором установлена поперечная перегородка, образующая камеры перепуска ила и воды. Аэротенк может быть заглублен или установлен на поверхности в виде колонны (Патент РФ N 2021980, МКИ5 C 02 F 3/12 Юрьев Б.Т., Дорожкин С.К., заявл. 20.12.91; опубл. 30.10.94).

Недостатком известной установки является невысокая степень очистки от биогенных элементов - азота и фосфора вследствие отсутствия условий для осуществления процессов нитрификации, денитрификации и дефосфатации.

Наиболее близкой по назначению и технической сущности к предложенной является установка для очистки сточных вод от биогенных элементов - азота и фосфора. Установка содержит цилиндрический корпус с коническим днищем, встроенную коаксиально к цилиндрическому корпусу камеру аэрации с коническим днищем, оснащенную аэратором и снабженную перепускными окнами с шиберами в верхней части, а в нижней - устройством для перепуска иловой смеси в виде системы вертикальных труб; анаэробную камеру с трубопроводом отвода биогаза, кольцевой отстойник с коническим днищем, иловыми щелями, камерой дегазации. Установка снабжена также узлом регулировки возраста активного ила и устройствами: подачи сточной воды, выполненным в виде центрально расположенной, не доходящей до дна корпуса трубы, и отвода очищенной воды. (См. Свидетельство РФ на полезную модель N 10167 от 04.12.98 г., МКИ6 C 02 F 3/12, заявл. 04.12.98; опубл. 16.06.99).

Недостатком известной установки является невысокая степень очистки сточных вод от биогенных элементов, в том числе фосфатов (75 - 85%), и недостаточно высокая производительность вследствие того, что конструктивные особенности реактора не позволяют эффективно осуществить процесс биореагентной очистки от биогенных элементов, поскольку в устройстве не предусмотрен узел подачи и смешения реагента, позволяющий осуществить рециркуляцию обработанной коагулянтом воды между камерой смешения и вторичным отстойником, а устройство для перепуска иловой смеси в виде системы вертикальных труб не обеспечивает эффективного разделения фаз процесса - анаэробного и аноксичного.

Техническим результатом предлагаемой установки является повышение степени очистки от соединений азота и фосфора, увеличение производительности установки.

Технический результат достигается тем, что установка для биореагентной очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, содержащая цилиндрический корпус с коническим днищем, встроенную коаксиальную камеру аэрации с коническим днищем, снабженную в верхней части перепускными окнами с шиберами и оснащенную аэратором, анаэробную камеру с трубопроводом отвода биогаза, устройство для перепуска иловой смеси, кольцевой отстойник с камерой дегазации, днищем в форме конуса и иловыми щелями, узел регулировки возраста активного ила и устройство для ввода исходной воды - центральной, полузатопленной, не доходящей до днища корпуса трубы и вывода очищенной воды, оснащена в верхней части наружной, кольцевой, соосно установленной, сообщенной с кольцевым отстойником перепускными окнами, с шиберами камерой смешения с устройством для ввода реагента, днищем в форме конуса и перепускными щелями в нем, и устройством для перепуска иловой смеси, выполненным в виде внешней, коаксиально расположенной, конгруэнтной камеры, установленной с зазорами по отношению к камере аэрации и днищу кольцевого отстойника.

Предложенная установка представляет собой комбинированное сооружение для биореагентной очистки сточных вод, совмещающее в одном объеме зоны анаэробной деструкции (ацидогенеза), аэробного окисления и нитрификации, денитрификации, дефосфатации, реагентной обработки и осветления очищенной жидкости.

На чертеже изображена установка для биореагентной очистки сточных вод от органических веществ и биогенных элементов - соединений азота и фосфора (вертикальный разрез).

Установка включает цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 встроена коаксиальная камера аэрации 3 с коническим днищем 4, снабженная в верхней части перепускными окнами 5 с шиберами 6, а в нижней части - перепускными щелями 7 и оснащенная аэратором 8, и анаэробная камера 9 с трубопроводом отвода биогаза 10. В верхней внутренней части корпуса 1 расположен кольцевой отстойник 11 с камерой дегазации 12, днищем в форме конуса 13 и иловыми щелями 14. Установка также снабжена узлом регулировки возраста активного ила 15 и устройствами для ввода исходной воды - центральной, полузатопленной, не доходящей до днища корпуса трубы 16 и вывода очищенной воды 17. Установка оборудована в верхней части наружной, кольцевой, соосно установленной, сообщенной с кольцевым отстойником 11 камерой смешения 18 с днищем в форме конуса 19, перепускными щелями 20 в нем, устройством для ввода реагента 21 и перепускными окнами 22 с шиберами 23 для перепуска части осветленной воды из кольцевого отстойника 11 в камеру смешения 18 и устройством для перепуска иловой смеси 24 из анаэробной камеры 9 в камеру аэрации 3, выполненным в виде внешней, коаксиально расположенной, конгруэнтной камеры, установленной с зазорами по отношению к камере аэрации 3 и днищу 13 кольцевого отстойника 11.

Установка работает следующим образом.

Исходную сточную воду подают в центральную трубу 16, куда одновременно со сточной водой поступает рециркулирующая иловая смесь из камеры аэрации 3. Смесь свободно изливается в коническое днище 2 цилиндрического корпуса 1. Здесь осуществляется первая стадия анаэробного гидролиза (ацидогенез) органических веществ исходной сточной воды, осевшего осадка и избыточного активного ила с образованием летучих жирных кислот, которые являются субстратом для денитрифицирующих и фосфораккумулирующих бактерий. По мере восхождения потока очищаемой воды в анаэробной камере 9 происходит восстановление нитратов, поступивших с рециркулирующей водой, до газообразного азота и высвобождение фосфатов из активного ила. При подаче воздуха через аэратор 8 восходящий поток в камере аэрации 3 создает нисходящее движение в анаэробной камере 9 и при этом происходит подсос очищаемой жидкости через устройство перепуска иловой смеси 24, выполненное в виде внешней, коаксиально расположенной камеры, установленной с зазором по отношению к камере аэрации 3 и днищу 13 кольцевого отстойника 11. Устройство для перепуска иловой смеси 24 и размещение его с зазорами по отношению к камере аэрации 3 и днищу 13 кольцевого отстойника 11 дает возможность эффективно разделить анаэробную и аноксичную фазы процесса, повысив тем самым степень очистки воды и производительность установки. Иловая смесь с минимальным содержанием фосфора в активном иле и максимальной концентрацией фосфатов в жидкой фазе перетекает в камеру аэрации 3, где происходит интенсивное поглощение фосфатов, высвобожденных ранее в анаэробной камере 9, активным илом с одновременным окислением оставшихся органических веществ до CO2 и H2O и аммонийного азота до нитратов, и затем поступает из камеры аэрации 3 через перепускные окна 5 в камеру дегазации 12 отстойника 11. В отстойнике 11 иловая смесь разделяется на очищенную воду и уплотненный активный ил, который через иловые щели 14 возвращается в анаэробную камеру 9. Часть воды из отстойника 11 через устройство вывода очищенной воды 17 отводится из установки. Часть осветленной воды из кольцевого отстойника 11 через перепускные окна 21 поступает в кольцевую камеру смешения 18, куда через устройство 21 вводится раствор реагента для связывания остаточного количества растворенных ортофосфатов в нерастворимые соединения. Осуществление рециркуляции обработанной реагентом воды между камерой смешения и кольцевым отстойником позволяет повысить степень очистки воды от биогенных элементов. Образующаяся смесь очищаемой воды и осадка поступает через перепускные щели 20 в отстойник 11, где происходит ее осветление. Расход воды через перепускные окна 22 регулируют шиберами 23. Часть иловой смеси из камеры аэрации 3 подают в узел регулировки возраста активного ила 15.

В результате протекающих процессов образуется биогаз, который выводят из реактора через трубопровод отвода биогаза 10. Так, например, количество фосфора, удаляемого биореагентным путем, определяется разностью концентраций фосфатов в активном иле в аэробных условиях (сорбция) и в анаэробных (десорбция), то есть зависит от степени поглощения его микроорганизмами, ежесуточно выводимыми из реактора в виде избыточного ила, а также количеством добавляемого реагента. Стабильность всех биологических процессов, протекающих в установке, определяется необходимостью поддержания постоянной величины возраста активного ила во всей системе.

Предлагаемая установка, обеспечивая высокую степень очистки от биогенных элементов, позволяет снизить расход реагента в 1,5-2 раза за счет подачи его в очищенную воду.

Предложенная совокупность признаков - наличие в верхней части установки наружной, кольцевой, соосно установленной, сообщенной с кольцевым отстойником перепускными окнами с шиберами, камеры смешения с устройством для ввода реагента и днищем в форме конуса и перепускными щелями в нем, оснащение установки устройством для перепуска иловой смеси, выполненным в виде внешней, коаксиально расположенной, конгруэнтной камеры, установленной с зазорами по отношению к камере аэрации и днищу кольцевого отстойника, позволяет повысить степень очистки от соединений азота и фосфора, увеличить производительность аппарата, расширить диапазон его применения за счет многоцелевого использования и снизить расход реагента при сохранении высокой эффективности удаления биогенных элементов.

Предложенная установка для биореагентной очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора по сравнению с известной дает возможность повысить степень очистки воды от биогенных элементов, например от фосфора с 1,5 мг/л (75-85%) до 0,2 мг/л (норма ПДК на сброс в рыбохозяйственный водоем), за счет интенсификации процессов его биологической аккумуляции активным илом и дополнительным изъятием путем введения реагента, позволяет увеличить производительность установки на 30%, улучшить ее массообменные характеристики, существенно расширив диапазон эффективного применения установки за счет многоцелевого использования, и обеспечить оптимальные условия для жизнедеятельности всех групп микроорганизмов, принимающих участие в процессе удаления биогенных элементов при чередовании анаэробных и аэробных условий. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Установка для очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, содержащая цилиндрический корпус с коническим днищем, встроенную коаксиальную камеру аэрации с коническим днищем, снабженную в верхней части перепускными окнами с шиберами и оснащенную аэратором, анаэробную камеру с трубопроводом отвода биогаза, устройство для перепуска иловой смеси, кольцевой отстойник с камерой дегазации, днищем в форме конуса и иловыми щелями, узел регулировки возраста активного ила и устройства для ввода исходной воды - центральной, полузатопленной, не доходящей до днища корпуса трубы и вывода очищенной воды, отличающаяся тем, что установка оснащена в верхней части наружной, кольцевой, соосно установленной, сообщенной с кольцевым отстойником перепускными окнами с шиберами камерой смешения с устройством для ввода реагента, днищем в форме конуса и перепускными щелями в нем и устройством для перепуска иловой смеси, выполненным в виде внешней, коаксиально расположенной, конгруэнтной камеры, установленной с зазорами по отношению к камере аэрации и днищу кольцевого отстойника.