способ биологической очистки сточных вод

Формула изобретения

Способ биологической очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, аэрацию вод, циркуляцию вод через биопленку, создание вихревой поверхности под поверхностным слоем очищаемой сточной воды, осаждение взвешенных твердых частиц, отличающийся тем, что биологическую очистку сточных вод с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, осуществляют после пропускания сточных вод через аэротенки с активным илом, процесс обработки воды с применением биологически активных элементов совмещают с процессом осаждения взвешенных твердых частиц, в том числе активного ила, для чего биологически активные элементы размещают в отстойнике в два или более слоев, в пространстве между которыми создают циркуляционный объем (объемы) путем подачи туда водовоздушной смеси, при этом расход рециркулируемой воды в каждом из циркуляционных объемов составляет 6-12% от расхода воды, подаваемой в отстойник, а расход воздуха составляет 2-5% от расхода рециркулируемой воды, а скорость подаваемой в отстойник воды и скорость воды на выходе из циркуляционного объема (объемов) соотносятся как (5-8): 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод.

Известен способ биологической очистки сточных вод, включающий пропускание сточных вод через аэротенки с активным илом, задержание активного ила с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологический пленкой в отстойнике, возврат задержанного активного ила на вход аэротенка (см. патент России 1551660, С 12 F 3/12, опубл. 23.03.90).

Способ позволяет задерживать избыточный активный ил, а именно его "вспухшую" форму, образующуюся в процессе биологической очистки сточной воды, и за счет этого обеспечивает нормальную эксплуатацию очистных сооружений с активным илом, позволяет увеличить эффективность очистки воды.

Недостатком данного способа является то, что для сточных вод с БПК_полн 5 мг/л он не позволяет получить качество воды, соответствующее требованиям доочистки, т. е. требует дополнительной операции по очистке воды, в т.ч. на сетчатых фильтрах.

Известен способ биологической очистки сточных вод, включающий пропускание сточных вод через аэротенки с активным илом, дополнительную обработку активного ила в автономных аэрируемых емкостях, задержку активного ила в отстойниках и возврат его в аэротенки, причем дополнительная обработка является продолжением процесса биологической очистки, режим протекания которой обеспечивают путем изменения гидродинамических условий движения водно-иловой смеси (см. патент России 2119460, С 02 F 3/02, опубл. 27.09.98).

Недостатком данного способа является необходимость наличия вторичных отстойников для отделения активного ила от воды и необходимость дополнительной обработки воды, т.е. доочистки, вследствие низкого качества получаемой воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ биологической очистки сточных вод, включающий обработку сточных вод с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, аэрацию вод, циркуляцию вод через биопленку, создание вихревой поверхности под поверхностным слоем очищаемой сточной воды, осаждение взвешенных твердых частиц (см. патент России 2111177, С 02 F 3/06, опубл. 20.05.98).

Недостатком данного способа является необходимость дополнительной обработки воды в осадительной камере и низкая эффективность очистки воды, сложность применяемого оборудования.

Задачей настоящего изобретения является увеличение эффективности очистки и улучшения качества получаемой воды до требований соответствующих доочистке, а также снижение себестоимости очистки воды.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение эффективности биологической очистки воды, обеспечение качества получаемой воды, соответствующего требованиям доочистки, снижение себестоимости очистки воды.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе биологической очистки сточных вод, включающем обработку сточных вод с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, аэрацию вод, циркуляцию вод через биопленку, создание вихревой поверхности под поверхностным слоем очищаемой сточной воды, осаждение взвешенных твердых частиц, имеются отличия, а именно: биологическую очистку сточных вод с применением биологически активных элементов, представляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, осуществляют после пропускания сточных вод через аэротенки с активным илом, процесс обработки воды с применением биологически активных элементов совмещают с процессом осаждения взвешенных твердых частиц, в том числе активного ила, для чего биологически активные элементы размещают в отстойнике в два или более слоев, в пространстве между которыми создают циркуляционный объем (объемы) путем подачи туда водовоздушной смеси, при этом расход рециркулируемой воды в каждом из циркуляционных объемов составляет 6-12% от расхода воды, подаваемой в отстойник, расход воздуха составляет 2-5% от расхода рециркулируемой воды, а скорость подаваемой в отстойник воды и скорость воды на выходе из циркуляционного объема (объемов) соотносятся как (5-8):1.

Данный способ позволяет увеличить эффективность биологической очистки воды, улучшить качество получаемой воды до требований, соответствующих доочистке, вследствие того, что биологическая очистка воды, происходящая в объеме аэротенка, продолжается на биологически активных элементах, предоставляющих несущую поверхность, покрытую биологической пленкой, а также в циркуляционных объемах, создаваемых в отстойнике в пространстве между биологически активными элементами, где потерявший в аэротенках реакционную способность активный ил вновь приобретает ее под воздействием подповерхностной аэрации и циркуляции по предлагаемому пневмогидродинамическому режиму. Одновременно с процессом поглощения загрязнений происходит процесс осаждения взвешенных твердых частиц, немалую долю которых представляют собой частицы активного ила. Частицы активного ила осаждают методом противоточной флокуляции, которая происходит при пропускании сточной воды с содержащимися в ней частицами активного ила через биологически активные пленочные элементы вследствие разноименности электростатических зарядов, частиц активного ила и биопленки.

Совмещение процесса биологической очистки воды с процессом осаждения путем размещения биологически активных элементов в отстойнике позволяет снизить себестоимость обработки воды. Обеспечение качества получаемой воды, соответствующего требованиям доочистки, позволяет упростить комплекс применяемого оборудования.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят очистку сточных вод активным илом в аэротенке, после чего осуществляют подачу водно-иловой смеси в отстойник, где размещаются биологически активные элементы, представляющие несущую поверхность, покрытую биологической пленкой. Биологически активные элементы размещают в два или более слоев, в пространстве между которыми создается циркуляционный объем (объемы) путем отбора оттуда прошедшей фильтрацию через биопленку воды и подачи туда водовоздушной смеси. Расход рециркулируемой воды в каждом из циркуляционных объемов составляет 6-12% от расхода воды, подаваемой в отстойник. Расход кислорода в подаваемой водовоздушной смеси составляет 2-5% от циркуляционного объема воды. Соотношение скоростей подаваемой в отстойник воды и скорости воды на выходе из циркуляционного объема (объемов) лежит в пределах (5-8):1.

Активный ил, поступивший в отстойник в смеси с водой, в большей степени уже исчерпал свою реакционную и сорбционную способность. Окисление и поглощение загрязнений на первом этапе в отстойнике происходит на биопленочных элементах, реакционная способность которых поддерживается за счет пневмогидродинамического режима, созданного в циркуляционном (циркуляционных) объемах. После фильтрации водно-иловой смеси через биопленку процесс очистки продолжается в циркуляционном объеме, где указанный пневмогидродинамический режим обеспечивает регенерацию активного ила в смеси путем устранения дефицита кислорода.

Одновременно с процессом поглощения загрязнений происходит процесс осаждения взвешенных твердых частиц активного ила и биологической пленки. Процесс начинается на биопленочных элементах, так как частицы активного ила и биопленки имеют незначительные, но разноименные заряды, в месте их контакта частицы активного ила вследствие электростатического притяжения приобретают заряд биологической пленки и начинают флокулировать на себе близрасположенные частицы активного ила. Далее флокулы увеличиваются в размере путем объединения их из мелких в более крупные и под действием своего все увеличивающегося удельного веса происходит их гравитационное осаждение в нижнюю иловую часть отстойника. Отсюда частицы активного ила могут подаваться в аэротенк для повторного использования при очистке новой порции загрязненной воды.

ПРИМЕР 1.

Степень загрязнения исходных сточных вод БПК_полн = 6.

Осуществляют способ, как изложено выше.

При этом биологически активные элементы размещают в отстойнике в два слоя. Число создаваемых циркуляционных объемов - один.

Скорость подаваемой в отстойник воды составляет V₁=15 мм/с, скорость воды на выходе из циркуляционного объема ₂=1,9 мм/с. Расход рециркулируемой воды в циркуляционном объеме составляет 7% от расхода воды, подаваемой в отстойник, а расход воздуха составляет 2% от расхода рециркулируемой воды.

Указанные пневмогидродинамические параметры в данном способе позволяют довести качество очищаемой воды до БПК_полн = 3 мг/л, что соответствует требованиям доочистки и позволяет сбрасывать воду в природные водоемы.

ПРИМЕР 2.

Степень загрязнения исходных сточных вод БПК_полн = 8 мг/л. Осуществляют способ как вышеуказанно, при этом биологически активные элементы размещают в три слоя. Число создаваемых циркуляционных объемов - два. Скорость подаваемой в отстойник воды V₁=14 мм/с, скорость воды на выходе из первого циркуляционного объема равна скорости воды на выходе из второго циркуляционного объема и составляет 1,8 мм/с.

Расход рециркулируемой воды в каждом из циркуляционных объемов равен 10% от расхода подаваемой в отстойник воды, при этом расход воздуха составляет 4% от расхода рециркулируемой воды.

Указанные пневмогидродинамические параметры в данном способе позволяют довести качество очищаемой воды до БПК_полн = 2 мг/л, что соответствует требованиям доочистки и позволяет сбрасывать очищенную воду в природные водоемы.

ПРИМЕР 3.

Степень загрязнения исходных сточных вод БПК_полн = 10 мг/л.

Осуществляют способ, как изложено выше. При этом биологически активные элементы размещают в отстойник в три слоя. Число создаваемых циркуляционных объемов - два. Скорость подаваемой в отстойник воды составляет V₁=20 мм/с, скорость воды на выходе из первого циркуляционного объема равна скорости воды на выходе из второго циркуляционного объема V₁=V₂=2,2 мм/с.

Расход рециркулируемой воды в циркуляционных объемах составляет 11% от расхода воды, подаваемой в отстойник, а расход воздуха составляет 4,3% от расхода рециркулируемой воды.

Указанные пневмогидродинамические параметры в данном способе позволяют довести качество очищаемой воды до БПК_полн = 3 мг/л, что соответствует требованиям доочистки и позволяет сбрасывать воду в природные водоемы.

ПРИМЕР 4.

Степень загрязнения исходных сточных вод, подаваемых от прачечной, БПК_полн = 312 мг/л.

Осуществляют способ, как изложено выше. Биологически активные элементы размещают в три слоя. Скорость подаваемой в отстойник воды V₁=18,5 мм/с, скорость воды на выходе из первого циркуляционного объема равна скорости воды на выходе из второго циркуляционного объема V₁=V₂=2,1 мм/с.

Из-за большого загрязнения ворсом забился аэрационный насос, из-за чего расход рециркулируемой воды снизился до 5%, а расход подаваемого воздуха составил 1,5%.

В результате качество очищенной воды составило 6,8 мг/л, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к воде, сбрасываемой в природные водоемы.

ПРИМЕР 5.

Степень загрязнения исходных сточных вод БПК_полн = 312 мг/л.

Осуществляют способ, как изложено выше, при этом биологически активные элементы размещают в три слоя. Число создаваемых циркуляционных объемов - два.

Скорость подаваемой в отстойник воды V₁=18,5 мм/с, скорость воды на выходе из первого циркуляционного объема равна скорости воды на выходе из второго циркуляционного объема и составляет 2,1 мм/с.

Из-за неправильного подбора характеристик насоса циркуляционный расход увеличился до 20%, а количество подаваемого воздуха увеличилось до 7%. В результате наблюдается флотационный эффект (ил поднимается вверх), а эффект очистки снизился до 9,5 мг/л, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к воде, сбрасываемой в природные водоемы.

Таким образом предложенный способ биологической очистки сточных вод при условии соблюдения указанного пневмогидродинамического режима, что иллюстрируют примеры 1-3, позволяет увеличить эффективность биологической очистки воды, улучшает качество получаемой воды до требований, соответствующих доочистке, снижает себестоимость очистки.

Несоблюдение указанного пневмогидродинамического режима в данном способе не позволяет достичь желаемого технического результата, что иллюстрируют примеры 4-5.