устройство для биохимической очистки сточных вод и удаления соединений азота

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УДАЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА, содержащее биофильтр с системой орошения, направляющим поддоном и подающими трубами аэрационными колоннами, аэротенк-отстойник, камеру смешения, циркуляционный насос с напорным трубопроводом и трубопровод исходных стоков, отличающееся тем, что оно снабжено установленным перед камерой смешения денитрификатором с подводящими трубопроводами, имеющими регулирующую арматуру, присоединенными к трубопроводу исходных стоков и напорному трубопроводу циркуляционного насоса, и с отводящим трубопроводом, присоединенным к камере смешения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биохимической очистке сточных вод в анаэробных и аэробных условиях, в частности к биохимической очистке вод от органических и азотсодержащих веществ, и может быть использовано для биохимической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод с повышенным содержанием восстановленных и окисленных форм азота.

Известно устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр, аэротенк-отстойник, систему орошения, аэрационные колонны, камеры смешения, циркуляционной насос и технологические трубопроводы.

Однако данное устройство не обеспечивает должной степени очистки воды от азотсодержащих веществ. Устройство создает условия для процесса аэробного окисления органических веществ, но не обеспечивает эффективность процесса нитрификации и денитрификации. В результате работы устройства в системе устанавливается смещение динамического равновесия окислительно-восстановительных форм азота в сторону аммония, что приводит к накоплению последнего

NH⁺₄ NO^-₂ NO^-₃ N Так, в этом устройстве при очистке хозяйственно-бытовых стоков концентрации нитритов и нитратов (по азоту) в процессе очистки повышаются соответственно с 0,01 мг/дм³ до 0,3-0,5 мг/дм³ и с 0,8-1,0 мг/дм³ до 9-12 мг/дм³, а содержанием аммонийного азота снижается с 12 мг/дм³ только до 3-5 мг/дм³, что является недостаточным по санитарным требованиям.

Задача изобретения повышение эффективности процессов нитрификации и денитрификации при биохимической очистке сточных вод.

Для этого устройство для биохимической очистки сточных вод и удаления соединений азота, содержащее биофильтр с системой орошения и направляющим поддоном, к которому подсоединены подающие трубы (аэрационные колонны), аэротенк-отстойник, камеру смешения, циркуляционный насос, напорные и самотечные трубопроводы, снабжено денитрификатором, установленным перед камерой смешения и подсоединенным подводящими трубопроводами с регулирующей арматурой к трубопроводу исходных стоков и напорному трубопроводу от циркуляционного насоса, а отводящий трубопровод денитрификатора подсоединен к камере смешения.

Введение в устройство денитрификатора и соединение его с камерой смешения указанным образом позволяет создать в камере смешения условия для последующего формирования в биофильтре и аэротенке-отстойнике специфического биоценоза за счет поступления из денитрификатора в камеру смешения денитрифицирующей иловой жидкости, содержащей новые (по сравнению с известным устройством) микроорганизмы факультативные анаэробы. Последние интенсифицируют процессы нитрификации и денитрификации в биофильтре и аэротенке-отстойнике.

Подача иловой жидкости из аэротенка-отстойника с окисленными формами азота (NO₂^-, NO₃^-) в денитрификатор через камеру смешения, восстановление NO₂^- и NO₃^- в нем до газообразных форм (N₂, N₂O) и последующее удаление их в атмосферу через систему орошения в биофильтре позволяет сместить динамическое равновесие окислительно-восстановительных форм азота в сторону образования конечных продуктов и тем самым увеличить скорость процесса удаления азотсодержащих веществ.

Кроме того, введение в известное устройство денитрификатора позволяет снизить кратность циркуляции иловой смеси в известном устройстве за счет окисления части органических веществ в анаэробных условиях в денитрификаторе.

На чертеже представлена схема устройства для биохимической очистки сточных вод и удаления соединений азота.

Устройство для биохимической очистки сточных вод и удаления соединений азота содержит денитрификатор 1, камеру смешения 2, биофильтр 3 с системой орошения и направляющим поддоном, аэротенк-отстойник 4, аэрационные колонны, циркуляционный насос 5 и технологические трубопроводы напорные 6 и 7, самотечные 8-10, соединяющие элементы устройства между собой.

Устройство работает следующим образом.

Исходная сточная вода поступает по трубопроводу 10 в денитрификатор 1 и в камеру смешения 2. Регулирование расходов осуществляют с помощью затворной арматуры. В денитрификаторе исходную сточную воду смешивают с иловой смесью, поступающей по трубопроводу 6, подсоединенному к напорному трубопроводу 7 циркуляционного насоса 5.

В денитрификаторе осуществляют окисление органических веществ в анаэробных условиях и полное восстановление окисленных форм азота до молекулярного азота.

Процесс денитрификации осуществляют при определенном соотношении концентраций органических загрязнений и окисленных соединений азота

q x БПК₅ q₁ x 3,65 m, где q количество исходных сточных вод в денитрификаторе, м³;

БПК₅ концентрация органических веществ, выраженная через биохимическую потребность в кислороде, мг O₂/дм³;

q₁ количество иловой смеси, м³;

3,65 расчетный коэффициент;

m концентрация азота в окисленной форме в камере смешения, мг/дм³.

Денитрифицирующая жидкость отводится из денитрификатора по трубопроводу 9 в камеру смешения 2, в которой смешивается с исходной сточной водой и иловой смесью, поступающей их аэротенка-отстойника 4 по трубопроводу 8, а затем циркуляционным насосом 5 иловая смесь подается в денитрификатор и в систему орошения биофильтра 3. В биофильтре иловая смесь распределяется системой орошения по поверхности загрузки, при этом молекулярный азот, образованный в процессе денитрификации, удаляется в атмосферу за счет контакта с воздухом.

Органические и азотсодержащие вещества, содержащиеся в иловой смеси, подвергаются биохимическому разложению под воздействием аэробных и анаэробных микроорганизмов, находящихся в биоценозе обрастаний. В биофильтре факультативные анаэробы, частично выносимые из денитрификатора, переключаются с анаэробного дыхания на аэробное и включаются в процесс нитрификации.

Из биофильтра иловая смесь и отработанная микрофлора биофильтра поступает через аэрационные колонны в аэротенк-отстойник 4. Поступающий вместе с иловой смесью растворенный кислород воздуха стимулиpует рост нитрифицирующей микрофлоры. В аэротенке-отстойнике происходит окисление остальной части органических загрязнений (не окисленных в биофильтре), минерализация отработанной микрофлоры биофильтра и интенсивный процесс нитрификации. В данном случае аэротенк-отстойник в основном выполняет роль нитрификатора.

Использование предлагаемого изобретения позволяет гибко варьировать содержание органического углерода сточных вод в биохимических процессах окисления и денитрификации и исключить или уменьшить количество добавляемого метанола, потребность которого для обычных сточных вод составляет около 60 мг/дм³.