RU2114792C1 - Установка для биохимической очистки концентрированных сточных вод от органических и азотсодержащих загрязнений - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относится к биохимической очистке концентрированных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК от 1000 до 3000 мг/л, азота аммонийных солей до 150 мг/л и может быть использовано при очистке производственных сточных вод мясокомбинатов, звероводческих ферм, птицефабрик, маслосырзаводов и т.д., а также в микробиологическом и химическом синтезе. Сущность: установка содержит биокоагулятор I, комбинированное устройство II, включающее биофильтр с системой орошения, аэротенк-отстойник с водоструйными аэрационными колоннами. Циркуляционный трубопровод II подсоединен трубопроводами к I и к дополнительно включенному в схему реактору для подготовки органического субстрата IV, а отводящий трубопровод соединен с комбинированным устройством III, являющимся второй ступенью очистки и нитри-фикатором. Конструкция III аналогична II. Циркуляционный трубопровод III также подсоединен к I. На лотках системы орошения III смонтированы гелий-неоновые лазеры (ГНЛ). 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к биохимической очистке концентрированных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК от 1000 до 3000 мг/л, азота аммонийных солей до 150 мг/л и может быть использовано при очистке производственных сточных вод мясокомбинатов, звероводческих ферм, птицефабрик, маслосырзаводов и т.д., а также в микробиологическом и химическом синтезе.

Наиболее близкой по достигаемому эффекту является установка для биохимической очистки концентрированных вод от органических и азотсодержащих загрязнений, содержащая комбинированное устройство, включающее биофильтр с системой орошения, цилиндроконический аэротенк-отстойник с водоструйными аэрационными колоннами и трубопроводом отвода иловой смеси, камеру смешения, циркуляционный насос и технологические трубопроводы [1].

Для очистки сточных вод более эффективна многостадийная схема, обеспечивающая на каждой стадии адаптацию определенных видов микроорганизмов и различные режимы процесса биохимического окисления.

При большой производительности значительно увеличивается строительная высота аэротенков-отстойников, а при устройстве днища из нескольких конических приямков с отведением ила из каждого усложняется регулировка гидродинамического режима циркуляции иловой смеси.

Задачами предлагаемой установки являются расширение диапазона применения, повышение степени очистки концентрированных сточных вод, сокращение строительной высоты сооружений и эксплуатационных затрат.

Поставленные задачи решаются тем, что в технологическую схему установки включен биокоагулятор I, оборудованный перфорированным трубопроводом с регулятором расхода жидкости на отводном трубопроводе к комбинированному устройству II, циркуляционный трубопровод которого подсоединен к приемной камере аэратора 1 и к дополнительно включенному в схему реактору для подготовки субстрата IV. В качестве второй ступени очистки и нитрификатора имеется также комбинированное устройство III, оборудованное затопленной загрузкой и гелий-неоновыми лазерами (ГНЛ) и снабженное дополнительным трубопроводом, который подсоединен к циркуляционному трубопроводу III и к приемной камере 1, а отводной трубопровод подсоединен к распределительному лотку аэробного биореактора-нитрификатора V, оборудованного коаксиально расположенной камерой насыщения жидкости кислородом, искусственной загрузкой, отстойной зоной, циркуляционным насосом, который подсоединен к перфорированному трубопроводу и к приемной камере водоструйного аэратора, а также отводящим трубопроводом, подключенным к смесителю, к которому в свою очередь подсоединен трубопроводом IV. Смеситель соединен с распределительной системой денитрификатора IV, оборудованного искусственной загрузкой и водоструйным аэратором.

Днище II и III выполнено плоским с устройством валиков с углами наклона откосов 45-65^o, разделяющими днище на ячейки. При этом нижние торцы аэрационных колонн располагаются на расстоянии 0,2-0,7 м от днища и расставлены равномерно по проекции к плоскости днищ ячеек, а трубопровод отвода иловой смеси всасывающими патрубками расположен по периметру днища аэротенка-отстойника и на расстоянии 0,1-0,5 м от днища. Загрузка выполнена из искусственного материала, представляющего пластины с отверстиями и щетинками.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки для биохимической очистки концентрированных сточных вод от органических и азотсодержащих загрязнений; на фиг. 2 и 3 - план и разрез нижней части устройства II и III, соответственно; на фиг. 4-6 - виды и разрез искусственной загрузки, соответственно.

Установка включает трубопровод подачи исходной сточной жидкости 1, подсоединенный к приемной камере водоструйного аэратора 2 биокоагулятора - усреднителя 1, который подсоединен трубопроводом с регулятором расхода жидкости 3 к камере смешения 4 комбинированного устройства II, состоящего из биофильтра 5 с системой орошения и сборным поддоном, к которому подсоединены аэрационные колонны 6, основная часть которых заглублена в аэротенке на один уровень. Расстояние от нижних торцов колонн до днища аэротенка-отстойника 7 составляет 0,2-0,7 м. Днище выполняется горизонтальным с устройством откосов и валиков 8 с углами наклона 45-65^o. Над валиками 8 устанавливается фиксированная загрузка в виде пластин 9, имеющих отверстия и щетинки. Сборный трубопровод 10 с всасывающими патрубками располагается по периметру днища и с расстояниями от днища 0,1-0,5 м. Циркуляционный трубопровод устройства II подсоединен трубопроводом 11 к приемной камере 2 биокоагулятора-усреднителя 1 и трубопроводом 12 к реактору для подготовки органического субстрата IV.

Устройство II в свою очередь соединено трубопроводом с камерой смешения комбинированного устройства III, циркуляционный трубопровод которого подсоединен также трубопроводом 13 к приемной камере 2 биокоагулятора-усреднителя I.

Комбинированное устройство III подсоединено трубопроводом к распределительному лотку 14 аэробного биореактора V, оборудованного приемной камерой 15 с аэрационными колоннами 16, размещенными в коаксиально расположенной камере аэрации 17, фиксированной загрузкой 18 из штампованных пластмассовых листов с отверстиями и щетинками, подвешенных вертикально, выделенной по периметру резервуара отстойной зоной 19 со сборным лотком, циркуляционным насосом 20, всасывающий трубопровод которого подсоединен к перфорированному трубопроводу 21, уложенному по внутреннему периметру реактора V, а напорный трубопровод 22 подсоединен к приемной камере 15.

Сборный лоток реактора V подсоединен трубопроводом 23 к смесителю 24, куда также подсоединен трубопроводом 25 реактор IV. В свою очередь смеситель 24 подсоединен трубопроводом 26 к распределительной системе 27 денитрификатора IV. В емкости денитрификатора установлена загрузка 28 также из пластмассовых штампованных листов с отверстиями и щетинками и сборные лотки, подсоединенные трубопроводом к водоструйному аэратору 29.

На фиг. 2, 3 изображен план и разрез нижней части днища комбинированных устройств II, III с валиками 8, откосами и координатной сеткой размещения аэрационных колонн 6 и отводящим трубопроводом 10 с всасывающими патрубками 30. На фиг. 4 - 6 изображены виды и разрез искусственной загрузки с отверстиями и щетинками.

Установка для биохимической очистки концентрированных сточных вод от органических и азотсодержащих загрязнений работает следующим образом.

Сточные воды после предварительной механической обработки подаются в приемную камеру 2 водоструйного аэратора биокоагулятора-усреднителя I. Туда же по трубопроводу 13 подается иловая смесь (избыточная биомасса) из комбинированного устройства III и по трубопроводу 11 часть иловой смеси (избыточная биомасса) из комбинированного устройства II. Биокоагулятор-усреднитель предназначен для снижения концентрации взвешенных веществ на 50-60% и органических загрязнений по БПК 20-25%. При этом содержание снизится на 7-10%.

Осветленная сточная жидкость, собранная перфорированным трубопроводом через трубопровод с регулятором расхода 3, равномерно отводится в камеру смешения 4 устройства II.

Комбинированное устройство II предназначено для окисления органических загрязнений сточных вод при высоких нагрузках на ил. Образование биоценоза на щетинках загрузки 9 повышает концентрацию активной биомассы в реакционном объеме аэротенка. Наличие отверстий способствует смешению потоков.

Эффективность очистки исходных стоков на данной стадии составит по БПК 45-60%, по взвешенным веществам 35-40%.

При исходной концентрации N-NH $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{+}}{\text{4}}$ 150 мг/л снижение азота аммонийных солей составит 40-50%. При этом содержание N-NO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-}}{\text{3}}$ возрастет до 40-50 мг/л. Необходимое для процесса денитрификации органическое вещество (иловая смесь) направляется по трубопроводу 12 в реактор для подготовки органического субстрата IV.

Предложенная схема расстановки аэрационных колонн 6 и конструкция днища с валиками 8 обеспечивают эффективное перемешивание иловой смеси в зоне аэрации и исключает образование зон залегания ила. Наличие всасывающих патрубков 30 на трубопроводе 10 обеспечивает равномерное отведение иловой смеси по всему периметру днища. Осветленная, частично очищенная жидкость после комбинированного устройства II поступает в камеру смешения устройства III, в котором осуществляется очистка сточной жидкости при низких нагрузках на биомассу. Для интенсификации биохимических процессов производится облучение циркулирующей жидкости с помощью гелий-неоновых лазеров (ГНЛ). Эффективность очистки сточных вод на данной стадии составит от БПК исходной сточной жидкости 25-35%. Снижение N-NH $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{+}}{\text{4}}$ составит 45-60%. При этом содержание N-NO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-}}{\text{3}}$ увеличится до 80-100 мг/л.

Осветленная, очищенная жидкость из устройства III направляется в распределительный лоток 13 аэробного реактора V. Обеспечение биохимического процесса кислородом, перемешивание содержимого и движение жидкости через загрузку 18 осуществляются с помощью циркуляционного насоса 20, забирающего жидкость через перфорированный трубопровод 21 и подающего циркулирующую жидкость по трубопроводу 22 в приемную камеру 15 водоструйного аэратора с аэрационными колоннами 16.

В камере аэрации 17 происходит насыщение жидкости кислородом воздуха. Жидкость, содержащая растворенный кислород, поступает в пространство над загрузкой 18, где смешивается с жидкостью, поступающей через лоток 14 из устройства III.

При циркуляции жидкости через загрузку в направлении "сверху вниз" происходит окисление иммобилизованной на загрузке микрофлорой остаточных органических загрязнений.

Реактор V предназначен для доведения степени очистки очищенных сточных вод по БПК и взвешенным веществам до 3 мг/л, осуществления процесса отдувки оставшегося аммонийного азота и завершения нитрификации.

На данном этапе содержание N-NH $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{+}}{\text{4}}$ снизится до 95-98%. Концентрация N-NO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-}}{\text{3}}$ достигнет максимальных значений 130-150 мг/л. Вытесняемая из реактора жидкость проходит через отстойную зону 19, поступает в сборный лоток и отводится по трубопроводу 23 в смеситель 24, где происходит ее смешение с хлопьевидным органическим субстратом, поступающим по трубопроводу 25 из реактора для подготовки субстрата IV. Реактор IV предназначен для осуществления полной ассимиляции микрофлорой органических загрязнений, находящихся в подаваемой в него иловой смеси. Для интенсификации процессов сорбции загрязнений в V используется лазерная биостимуляция биоценоза.

При облучении иловой смеси гелий-неоновыми лазерами скорость роста микроорганизмов возрастает в 2-3 раза и соответственно сокращается время, необходимое для полной сорбции оставшихся загрязнений. Это позволяет исключить вторичное загрязнение очищенной жидкости при осуществлении процессов денитрификации.

Из смесителя 24 смесь очищенной воды и субстрата по трубопроводу 26 подается в распределительную систему 27 денитрификатора IV. Далее жидкость проходит через слой взвешенного и иммобилизованного на загрузке 28 денитрифицирующего ила, где задерживаются частицы хлопьевидного субстрата и затем используются для питания факультативных анаэробов. В денитрификаторе эффективность удаления нитратного азота составит 90-95%. Остаточные концентрации различных форм минерального азота после отдувки составят: N-NH $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{+}}{\text{4}}$ 8-10 мг/л, N-NO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-}}{\text{3}}$ 0,3-0,5 мг/л. По мере снижения прозрачности выходящей из денитрификатора жидкости осуществляется регенерация загрузки 28 струями очищенной воды. Далее вода направляется в водоструйный аэратор 29, где осуществляется отдувка молекулярного азота и насыщение ее кислородом воздуха.

Использование изобретения позволяет получить высокий эффект очистки сточных вод с высоким содержанием трудноокисляемых органических веществ и азота аммонийных солей.

Claims (3)

1. Установка для биохимической очистки концентрированных сточных вод от органических и азотсодержащих загрязнений, содержащая комбинированное устройство, включающее биофильтр с системой орошения, цилиндроконический аэротенк-отстойник с водоструйными аэрационными колоннами и трубопроводом отвода иловой смеси, камеру смешения, циркуляционный насос и технологические трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена биокоагулятором с приемной камерой водоструйного аэратора и перфорированным трубопроводом, соединенным отводным трубопроводом с регулятором расхода жидкости с камерой смешения комбинированного устройства, нитрификатором, включающим биофильтр с системой орошения, цилиндроконический аэротенк-отстойник с водоструйными аэрационными колоннами и затопленной загрузкой, гелий-неоновые лазеры, циркуляционный и отводной трубопроводы, реактором для подготовки субстрата с гелий-неоновыми лазерами, аэробным биореактором, включающим распределительный лоток, приемную камеру водоструйного аэратора, коаксиально расположенную камеру насыщения жидкости кислородом, искусственную загрузку, отстойную зону, перфорированный трубопровод отвода иловой смеси, отводной трубопровод и циркуляционный насос, соединяющий трубопровод отвода иловой смеси с приемной камерой водоструйного аэратора, смесителем и денитрификатором с искусственной загрузкой, водоструйным аэратором и распределительной системой, соединенной со смесителем, комбинированное устройство посредством циркуляционных трубопроводов соединено с приемной камерой биокоагулятора и реактором для подготовки субстрата и снабжено искусственной загрузкой, нитрификатор соединен циркуляционным трубопроводом с приемной камерой биокоагулятора и отводным трубопроводом - с распределительным лотком аэробного биореактора, при этом реактор для подготовки субстрата и отводной трубопровод аэробного биореактора соединены со смесителем.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что днище комбинированного устройства и нитрификатора выполнено плоским и снабжено валиками с углами наклона откосов 45 - 65^oC, разделяющими днище на ячейки, при этом нижние торцы аэрационных колонн расположены на расстоянии 0,2 - 0,7 м от днища аэротенка-отстойника и установлены равномерно по проекции к плоскости днища ячеек, трубопроводы отвода иловой смеси снабжены всасывающими патрубками и расположены по периметру днища аэротенка-отстойника на расстоянии 0,1 - 0,5 м от днища.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что искусственная загрузка выполнена в виде пластин с отверстиями и щетинками на обеих сторонах пластин.

Images