RU2440307C2 - Method for biological treatment of waste water - Google Patents
Method for biological treatment of waste water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440307C2 RU2440307C2 RU2010110401/05A RU2010110401A RU2440307C2 RU 2440307 C2 RU2440307 C2 RU 2440307C2 RU 2010110401/05 A RU2010110401/05 A RU 2010110401/05A RU 2010110401 A RU2010110401 A RU 2010110401A RU 2440307 C2 RU2440307 C2 RU 2440307C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- activated sludge
- bioreactor
- wastewater
- sump
- zones
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для очистки бытовых, промышленных и близких к ним по составу сточных вод, содержащих биологически разлагаемые вещества.The invention relates to the biological treatment of wastewater and can be used in utilities, various industries and agriculture for the treatment of domestic, industrial and similar wastewater composition containing biodegradable substances.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Проблемой известных способов биологических очистки является повышенная техногенная нагрузка на окружающую среду за счет образующихся достаточно больших объемов избыточного активного ила, что ведет к необходимости применения оборудования по его переработке и хранению, использованию реагентов, применяемых в процессе обработки осадков сточных вод, строительства полигонов для захоронения образовавшихся осадков. Все это приводит к вторичному загрязнению окружающей среды и необходимости использования дополнительных земельных ресурсов.The problem of known methods of biological treatment is the increased technogenic load on the environment due to the formation of large enough volumes of excess activated sludge, which leads to the need to use equipment for its processing and storage, the use of reagents used in the treatment of sewage sludge, and the construction of landfills for burial precipitation. All this leads to secondary environmental pollution and the need to use additional land resources.
Другой проблемой является проблема выбросов вредных веществ, в том числе неприятно пахнущих, включая сероводород, с уловленных в сточных водах осадков в атмосферу, и необходимость вследствие этого увеличения размеров санитарно-защитной зоны - расстояния от очистных сооружений до жилых домов.Another problem is the problem of emissions of harmful substances, including those that smell unpleasant, including hydrogen sulfide, from precipitates collected in sewage into the atmosphere, and the need for this to increase the size of the sanitary protection zone - the distance from treatment plants to residential buildings.
Кроме того, необходимость постоянного удаления вторичных загрязнений - сырого осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила из вторичных отстойников - не позволяет создать замкнутый технологический цикл очистки сточных вод, что делает невозможной автоматизацию управления всем процессом в целом и исключает работу очистных сооружений с гарантированным качеством очищенных сточных вод, при снижении техногенной нагрузки на окружающую среду с исключением дежурного персонала (т.е. исключением воздействия «человеческого фактора»).In addition, the need for continuous removal of secondary contaminants - crude sludge from primary sumps and excess activated sludge from secondary sumps - does not allow the creation of a closed technological cycle of wastewater treatment, which makes automation of the whole process as a whole impossible and excludes the operation of treatment plants with guaranteed quality of treated wastewater, while reducing the environmental footprint with the exception of on-duty personnel (i.e., excluding the impact of “human fact” RA ").
Известны способы биологической очистки, включающие два этапа - механическую очистку и биологическую очистку.Known methods of biological treatment, including two stages - mechanical treatment and biological treatment.
На первом этапе удаляются нерастворимые в воде вещества во взвешенном состоянии, на втором этапе - то, что осталось от первого этапа - взвешенное и растворенное в стоках.At the first stage, water-insoluble substances in suspension are removed; at the second stage, what remains of the first stage is suspended and dissolved in wastewater.
К недостаткам способа относится:The disadvantages of the method include:
- образование вторичных загрязнений в виде сырого осадка в первичных отстойниках на первом этапе,- the formation of secondary pollution in the form of crude sludge in the primary sedimentation tanks in the first stage,
- большие объемы избыточно активного ила, образующегося в процессе биологической очистки (вторичное загрязнение).- large volumes of excessively activated sludge formed during biological treatment (secondary pollution).
Известен способ биологической очистки сточных вод (пат. RU №2220918, оп. 10.01.2004), по которому сточные воды после механической очистки последовательно подают на обработку в анаэробный биореактор, аэробный биореактор, отстойник, снабженный эрлифтом с трубопроводом рециркуляции активного ила, биореактор доочистки с загрузкой для прикрепленной микрофлоры и камеру обеззараживания. Способ обеспечивает сокращение количества образующегося осадка, который отводят из анаэробного биореактора, затем его обезвоживают, например, в фильтрующих мешках.A known method of biological wastewater treatment (US Pat. RU No. 2220918, op. 10.01.2004), according to which the wastewater after mechanical treatment is sequentially fed to an anaerobic bioreactor, an aerobic bioreactor, a sump equipped with airlift with an activated sludge recirculation pipeline, a post-treatment bioreactor with loading for attached microflora and disinfection chamber. The method provides a reduction in the amount of precipitate formed, which is removed from the anaerobic bioreactor, then it is dehydrated, for example, in filter bags.
К недостаткам относится то, что способ не решает вопроса минимизации объема образования избыточного ила.The disadvantages include the fact that the method does not solve the problem of minimizing the formation of excess sludge.
Известен способ биологической очистки сточных вод (пат. RU №2170217, оп. 10.07.2001), в котором сточные воды, предварительно прошедшие механическую очистку в первичном отстойнике, подают на обработку в активационный резервуар, в котором поддерживают наличие зон с разнородной по содержанию кислорода средой. Далее смесь сточных вод с активным илом поступает во вторичный отстойник для разделения на очищенную сточную воду и активный ил, который постоянно возвращают в начало активационного резервуара.A known method of biological wastewater treatment (US Pat. RU No. 2170217, op. 10.07.2001), in which wastewater, previously mechanically treated in the primary settler, is fed to the treatment tank for processing, in which the presence of zones with a dissimilar oxygen content is maintained Wednesday. Next, the mixture of wastewater with activated sludge enters the secondary sump for separation into treated wastewater and activated sludge, which is constantly returned to the beginning of the activation tank.
К недостаткам способа относится образование значительных объемов сырого осадка в первичном отстойнике и избыточного активного ила, удаляемых на утилизацию, что повышает затраты на эксплуатацию очистных сооружений, снижает эффективности работы очистных сооружений.The disadvantages of the method include the formation of significant volumes of crude sludge in the primary sump and excess activated sludge removed for disposal, which increases the cost of operating treatment facilities, reduces the efficiency of treatment facilities.
Известен способ биологической очистки, включающий подачу сточных вод в камеру предварительной очистки, затем обработку активным илом в активационном резервуаре, разделенном на аэробную и анаэробную зоны, с осуществлением периодической подачи воздуха, разделение иловой смеси в отстойнике с возвратом активного ила в активационный резервуар (патент RU №2299864, оп. 27.05.2007).A known method of biological treatment, including the supply of wastewater to the pre-treatment chamber, then treatment with activated sludge in an activation tank divided into aerobic and anaerobic zones, with periodic air supply, separation of the sludge mixture in the sump with the return of activated sludge to the activation tank (RU patent No. 2299864, op. May 27, 2007).
Прерывистая аэрация при реализации указанного способа на очистных сооружениях средней и большой производительности вызовет дополнительные затраты и сложность в управлении процессом.Intermittent aeration during the implementation of this method at wastewater treatment plants of medium and high productivity will cause additional costs and complexity in controlling the process.
При пространственном разделении аэробной и анаэробной зон не обеспечивается минимального образования активного ила, т.к. отсутствует саморегулирование процесса, которое может быть обеспечено только при условном разделении зон за счет наличия переходных зон, где формируется специфическая микрофлора, обеспечивающая стабильность процесса биологической очистки при изменении состава и количества поступающих на очистку сточных вод («сверхнеустойчивый режим)» и повышение эффективности метаболизма микроорганизмов активного ила.With the spatial separation of aerobic and anaerobic zones, the minimum formation of activated sludge is not provided, because there is no self-regulation of the process, which can be ensured only by conditional separation of zones due to the presence of transition zones where a specific microflora is formed, which ensures the stability of the biological treatment process when the composition and quantity of wastewater entering the treatment is changed (“super-unstable regime”) and increase the efficiency of microorganism metabolism activated sludge.
Кроме того, в способе не решена проблема вредных выбросов, в том числе неприятно пахнущих, при удалении сырых осадков, отсутствует возможность автоматизации процесса очистки сточных вод.In addition, the method does not solve the problem of harmful emissions, including unpleasant smelling, when removing raw sludge, there is no possibility of automation of the wastewater treatment process.
Известен способ биологической очистки (Евразийский патент на изобретение №004338, оп. 29.04.2004), включающий подачу сточных вод без механической предочистки в уравнивающий резервуар, в который периодически подается воздух, для размельчения грубых механических примесей, обработку сточных вод в активационном резервуаре при подаче в него воздуха, где происходит их биологическая очистка, подачу очищенных сточных вод в отстойник, где происходит отделение активного ила от очищенной воды, подачу активного ила из отстойника в активационный резервуар.A known method of biological treatment (Eurasian patent for invention No. 004338, op. April 29, 2004), comprising supplying wastewater without mechanical pretreatment to an equalizing tank into which air is periodically supplied to grind coarse mechanical impurities, treating wastewater in an activation tank when applying air into it, where they are biologically cleaned, treated wastewater is supplied to the sump, where activated sludge is separated from treated water, activated sludge is fed from the sump to the activation tank .
В указанном способе не решается вопрос удаления нерастворимых примесей с сорбированными на них органическими веществами, а удаляются только те примеси, которые растворены в воде, и механические примеси, которые можно разбить потоком воздуха. Недостаточно решена проблема выделения вредных веществ, в том числе неприятно пахнущих, в атмосферу, так как не рассматривается вопрос удаления вредных органических примесей на первичных стадиях процесса.In this method, the issue of removing insoluble impurities with organic substances adsorbed on them is not solved, but only those impurities that are dissolved in water and mechanical impurities that can be broken by an air stream are removed. The problem of the release of harmful substances, including unpleasant smelling ones, into the atmosphere has not been sufficiently solved, since the issue of removing harmful organic impurities at the initial stages of the process is not considered.
Существующий способ применим для очистки сточных вод на малых очистных сооружениях и не может быть применен на больших сооружениях вследствие прерывистости процесса, т.к. значительно усложняется сам процесс и управление им.The existing method is applicable for wastewater treatment at small treatment plants and cannot be applied at large plants due to intermittent process, because the process itself and its management become much more complicated.
Кроме того, при прерывистой аэрации не осуществляется в полной мере процесс разложения сорбированной на нерастворимых примесях (не подлежащих биодеградации) органики и не осуществляется в полной мере биологическая очистка сточных вод с минимальным образованием избыточного активного ила, что требует его удаления из очистных сооружений.In addition, during intermittent aeration, the process of decomposition of organics adsorbed on insoluble impurities (not subject to biodegradation) is not fully carried out and biological treatment of wastewater with minimal formation of excess activated sludge is not carried out in full, which requires its removal from treatment facilities.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ, включающий механическую очистку сточных вод в первичном отстойнике, после которой сточные воды подают в биоактиватор (биореактор), в котором поддерживают наличие зон с разнородной по содержанию кислорода средой путем регулируемого ввода кислорода, и далее смесь сточных вод с активным илом поступает во вторичный отстойник для разделения на очищенную сточную воду и активный ил, который постоянно возвращают в начало биореактора. Сырой осадок после первичного отстойника рециркулируют на вход первичного отстойника для создания условий осуществления процесса гидролиза и гетероацетогенного процесса непосредственно в первичном отстойнике. Во вторичном отстойнике создают зоны с разнородной по содержанию кислорода средой путем регулирования скорости рециркуляции активного ила из вторичного отстойника на вход биореактор. Зоны с разнородной по содержанию кислорода средой в биореакторе распределены в горизонтальном направлении (патент RU №2296110, оп. 2007.03.27).The closest analogue adopted for the prototype is a method that includes mechanical treatment of wastewater in the primary sump, after which the wastewater is fed into a bioactivator (bioreactor), in which the presence of zones with a heterogeneous oxygen content is maintained by means of controlled oxygen input, and then the mixture sewage with activated sludge enters the secondary sump for separation into treated wastewater and activated sludge, which is constantly returned to the beginning of the bioreactor. The crude sludge after the primary sump is recycled to the input of the primary sump to create the conditions for the hydrolysis process and the heteroacetogenic process directly in the primary sump. In the secondary sump, zones with a heterogeneous oxygen content are created by controlling the rate of recirculation of activated sludge from the secondary sump to the bioreactor inlet. Zones with a heterogeneous oxygen content in the bioreactor are distributed in the horizontal direction (patent RU No. 2296110, op. 2007.03.27).
В указанном способе достигаются минимальные объемы избыточно активного ила по сравнению с известными способами, но технологический процесс не замкнут, за счет того, что технологические стадии разделены и существует необходимость удаления осадка из первичного отстойника, вследствие этого невозможно автоматизировать систему управления процессом биологической очистки, регулировка может быть осуществлена только вручную.In this method, the minimum volumes of excess activated sludge are achieved in comparison with the known methods, but the technological process is not closed, due to the fact that the technological stages are separated and there is a need to remove sludge from the primary sump, therefore it is impossible to automate the biological treatment process control system, adjustment can only be done manually.
Осадок, удаляемый из первичных отстойников, включает в себя нерастворимые в сточных водах механические примеси, содержащие на себе адсорбированную органику, которая быстро разлагается при их извлечении из стока (идет анаэробный процесс) в местах складирования, выделяя в окружающую среду продукты обмена микроорганизмов - вредные вещества, в том числе неприятно пахнущие.Sludge removed from primary sedimentation tanks includes mechanical impurities insoluble in wastewater containing adsorbed organics, which quickly decomposes when they are removed from the effluent (anaerobic process takes place) in storage areas, releasing microorganism exchange products into the environment - harmful substances , including unpleasant smelling.
В результате санитарно-защитные зоны очистных сооружений требуют значительных площадей, что увеличивает техногенную нагрузку на окружающую среду.As a result, sanitary protection zones of treatment facilities require significant areas, which increases the environmental load on the environment.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является создание полностью автоматизированного процесса биологической очистки за счет замкнутого технологического цикла, при снижении капитальных и эксплуатационных затрат и снижении техногенной нагрузки на окружающую среду.The present invention is the creation of a fully automated biological treatment process due to the closed technological cycle, while reducing capital and operating costs and reducing the environmental load on the environment.
Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В способе биологической очистки сточных вод, включающем обработку сточных вод в биореакторе, с чередующимися по содержанию кислорода зонами при подаче в него воздуха, подачу очищенных сточных вод в отстойник, содержащий также зоны, разнородные по содержанию кислорода, где продолжается процесс биологической очистки активным илом с последующим разделением очищенного стока и активного ила и возвратом активного ила из отстойника в биореактор, согласно изобретению первоначально проводят обработку сточных вод, содержащих нерастворимые механические примеси с сорбированными на них органическими веществами, в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил для разложения сорбированных на нерастворимых механических примесях органических веществ, которые в виде легкоусвояемых органических веществ переходят в раствор, после резервуара предварительной аэрации сточные воды, содержащие чистые нерастворимые механические примеси, освобожденные от сорбированных на них органических веществ, и активный ил, поступают на механическую очистку для удаления из стока указанных нерастворимых механических примесей, далее сток, содержащий активный ил и перешедшие в раствор легкоусвояемые органические вещества, подают в биореактор и затем в отстойник, из которого активный ил возвращают в биореактор и резервуар предварительной аэрации с образованием замкнутого технологического цикла очистки сточных вод.In the method of biological wastewater treatment, including the treatment of wastewater in a bioreactor, with zones alternating in oxygen content when air is supplied to it, the supply of treated wastewater to a sump, which also contains zones that are heterogeneous in oxygen content, where the biological treatment process with activated sludge continues the subsequent separation of the treated effluent and activated sludge and the return of activated sludge from the sump to the bioreactor, according to the invention, wastewater containing insoluble furs is initially treated organic impurities with organic substances adsorbed on them, in the preliminary aeration tank, to the input of which activated sludge is fed from the sump to decompose organic substances adsorbed on insoluble mechanical impurities, which go into the solution in the form of easily digestible organic substances, after the preliminary aeration tank wastewater containing pure insoluble mechanical impurities, freed from organic substances sorbed on them, and activated sludge, go to mechanical cleaning to remove the indicated insoluble solids from the effluent, then the effluent containing activated sludge and easily digestible organic substances that have passed into the solution are fed into the bioreactor and then into the sump, from which the activated sludge is returned to the bioreactor and preliminary aeration tank with the formation of a closed wastewater treatment process .
Уровень сточных вод в резервуаре предварительной аэрации поддерживают постоянным при непрерывной подаче воздуха.The wastewater level in the pre-aeration tank is kept constant with continuous air supply.
Время нахождения смеси сточных вод и активированного ила в резервуаре предварительной аэрации составляет 45 мин - 1,5 час.The residence time of the mixture of wastewater and activated sludge in the pre-aeration tank is 45 minutes - 1.5 hours.
Количество активированного ила, подаваемого из отстойника в резервуар предварительной аэрации, составляет 5-10% от общего количества рециркулируемого ила.The amount of activated sludge supplied from the sump to the preliminary aeration tank is 5-10% of the total amount of recycled sludge.
Концентрация кислорода водоиловой смеси в резервуаре предварительной аэрации поддерживается на уровне 2,5-3,5 г О2/м3.The oxygen concentration of the water mixture in the pre-aeration tank is maintained at 2.5-3.5 g O 2 / m 3 .
Биореактор условно разделен на последовательно чередующиеся зоны с разнородной по содержанию кислорода средой, первая из которых, предпочтительно, анаэробная.The bioreactor is conditionally divided into successively alternating zones with a heterogeneous oxygen content medium, the first of which, preferably, is anaerobic.
Количество зон в активационном резервуаре составляет четную величину - как минимум две.The number of zones in the activation tank is an even value - at least two.
Концентрация кислорода в анаэробной зоне биореактора составляет не более 0,7 г O2/м3.The oxygen concentration in the anaerobic zone of the bioreactor is not more than 0.7 g O 2 / m 3 .
Концентрация кислорода в аэробной зоне биореактора составляет не менее 2,5 г О2/м3.The oxygen concentration in the aerobic zone of the bioreactor is at least 2.5 g O 2 / m 3 .
Количество активного ила, поступающего в биореактор, составляет 90-95% от общего количества рециркулируемого активного ила.The amount of activated sludge entering the bioreactor is 90-95% of the total amount of recycled activated sludge.
Концентрация активного ила в биореакторе составляет 2,5-7,5 г/дм3.The concentration of activated sludge in the bioreactor is 2.5-7.5 g / DM 3 .
Соотношение объемов анаэробной и аэробной зон в биореакторе составляет 1:1The ratio of the volumes of anaerobic and aerobic zones in the bioreactor is 1: 1
Механическая очистка сточных вод, содержащих нерастворимые примеси, освобожденные от сорбированной на них органики, осуществляется предпочтительно, за счет фильтрации, которую проводят на ситах с размером ячейки сита 2-5 мм.Mechanical treatment of wastewater containing insoluble impurities freed from organic matter adsorbed on them is preferably carried out by filtration, which is carried out on sieves with a mesh size of 2-5 mm sieves.
Концентрация кислорода в водоиловой смеси в донной части отстойника составляет 0,1-0,3 г О2/м3, а на глубине 1 м в отстойнике - 2-2,5 г О2/м3.The oxygen concentration in the water-oil mixture in the bottom of the sump is 0.1-0.3 g O 2 / m 3 , and at a depth of 1 m in the sump - 2-2.5 g O 2 / m 3 .
Введение стадии предварительной обработки сточных вод в резервуаре предварительной аэрации, на вход которого из отстойника подают активный ил, позволяет разложить сорбированную на нерастворимых механических примесях органику на более простые легкоусвояемые органические соединения, которые переходят в раствор и в дальнейшем максимально усваиваются микроорганизмами активного ила в биореакторе в минимально короткие сроки, следовательно, требуется меньший объем биореактора, что уменьшает капитальные затраты на строительство очистных сооружений в целом.The introduction of the pretreatment stage of wastewater in the pre-aeration tank, to the entrance of which activated sludge is supplied from the sump, allows decomposing the organics sorbed on insoluble mechanical impurities into simpler, easily digestible organic compounds that go into solution and are subsequently absorbed by microorganisms of activated sludge in the bioreactor minimally short time, therefore, a smaller volume of the bioreactor is required, which reduces the capital cost of construction facilities in general.
Резервуар предварительной аэрации не выполняет функцию приемного резервуара и используется как первая ступень биологической очистки, а именно, для разложения сорбированной на механических примесях органики.The pre-aeration tank does not perform the function of a receiving tank and is used as the first stage of biological treatment, namely, for the decomposition of organics sorbed on mechanical impurities.
Последующее удаление указанных нерастворимых примесей в устройстве механической очистки способствует тому, что освобожденные от сорбированной органики механические примеси не выделяют вредных (в том числе, неприятно пахнущих) веществ в окружающую среду в местах их переработки и складирования.Subsequent removal of these insoluble impurities in the mechanical cleaning device helps to ensure that mechanical impurities freed from sorbed organics do not emit harmful (including unpleasantly smelling) substances into the environment at the places of their processing and storage.
Совокупность отличительных признаков, а именно - подача активного ила из отстойника в резервуар предварительной аэрации, дальнейшая подача и обработка сточных вод в биореакторе с чередующимися по концентрации кислорода зонами и далее подача сточных вод в отстойник, из которого активный ил возвращается в резервуар предварительной аэрации и биореактор, создает замкнутый технологический цикл очистки сточных вод и позволяет автоматизировать управление всем процессом биологической очистки.The set of distinctive features, namely, the supply of activated sludge from the sump to the pre-aeration tank, the further supply and treatment of wastewater in the bioreactor with alternating oxygen concentration zones, and then the wastewater to the sump, from which the activated sludge is returned to the pre-aeration tank and the bioreactor , creates a closed technological cycle of wastewater treatment and allows you to automate the management of the entire biological treatment process.
Поддержание постоянного уровня сточных вод в резервуаре предварительной аэрации не требует приборов контроля за поддержанием уровня, упрощает эксплуатацию очистных сооружений.Maintaining a constant level of wastewater in the pre-aeration tank does not require level control devices, simplifies the operation of treatment facilities.
Биологическая очистка предварительно обработанных сточных вод, содержащих легкоусвояемую органику, в биореакторе с чередующимися по концентрации кислорода зонами, обеспечивает разложение поступивших на очистные сооружения со сточными водами биогенных веществ (С, N,) с минимальным приростом активного ила.Biological treatment of pre-treated wastewater containing easily digestible organics in a bioreactor with alternating zones of oxygen concentration ensures the decomposition of nutrients (C, N,) received at treatment plants with wastewater with minimal increase in activated sludge.
При этом важным фактором является то, что обработка стоков в биореакторе, предпочтительно, начинается в анаэробной зоне. Активный ил в анаэробной зоне изымает органические соединения и использует их для поддержания своей жизнедеятельности, при этом продуктами метаболизма микроорганизмов активного ила частично являются газообразные вещества, способствующие укрупнению мелких микроорганизмов, что также обеспечивает минимальный объем активного ила.Moreover, an important factor is that the treatment of effluents in the bioreactor preferably begins in the anaerobic zone. Activated sludge in the anaerobic zone removes organic compounds and uses them to maintain its activity, while the products of the metabolism of microorganisms of activated sludge are partially gaseous substances that contribute to the enlargement of small microorganisms, which also ensures a minimum volume of activated sludge.
Если сточные воды попадают сразу в аэробную зону, то активный ил также изымает органические соединения, но с максимальным приростом ила, т.к. в аэробных условиях органика, растворенная в сточных водах, используется микроорганизмами активного ила для их питания и размножения, что увеличивает объем ила, который в последующем сохраняется, и требует его изъятия из системы и дальнейшей переработки.If wastewater immediately enters the aerobic zone, activated sludge also removes organic compounds, but with a maximum increase in sludge, as under aerobic conditions, organics dissolved in wastewater is used by activated sludge microorganisms for their nutrition and reproduction, which increases the volume of sludge, which is subsequently stored, and requires its removal from the system and further processing.
Чередование в активационном резервуаре различных по содержанию кислорода зон приводит к изменению метаболизма микроорганизмов активного ила и смещению биоценоза в активном иле в сторону «хищников» (более крупных микроорганизмов), что обеспечивает минимальный прирост активного ила.Alternation of zones of different oxygen contents in the activation tank leads to a change in the metabolism of activated sludge microorganisms and a biocenosis shift in the activated sludge towards “predators” (larger microorganisms), which ensures a minimum increase in activated sludge.
Минимизация объема образования активного ила позволяет исключить из технологического процесса стадии удаления ила из технологии и дальнейшей его переработки, которые являются неотъемлемой частью всех известных процессов очистки сточных вод, что в конечном итоге дает возможность в заявляемом способе создать алгоритм полной автоматизации процесса очистки сточных вод.Minimization of the volume of activated sludge formation allows eliminating from the technological process the stages of sludge removal from the technology and its further processing, which are an integral part of all known wastewater treatment processes, which ultimately makes it possible to create an algorithm for the complete automation of the wastewater treatment process in the present method.
Вариант осуществления изобретенияAn embodiment of the invention
Способ поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемой биологической очистки сточных вод, гдеThe method is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the proposed biological wastewater treatment, where
1 - резервуар предварительной аэрации,1 - pre-aeration tank,
2 - устройство механической очистки,2 - mechanical cleaning device,
3 - биореактор,3 - bioreactor,
а, б - соответственно анаэробная и аэробная зоны, на которые условно разделен активационный резервуар,a, b - respectively anaerobic and aerobic zones into which the activation reservoir is conditionally divided,
4 - отстойник,4 - sump
б, а - соответственно аэробная и анаэробная зоны, на которые условно разделен отстойник 4,b, a - aerobic and anaerobic zones, respectively, into which the
5 - трубопровод подачи сточных вод,5 - sewage supply pipe,
6 - трубопровод подачи активного ила из отстойника в резервуар предварительной аэрации,6 - pipeline supply of activated sludge from the sump to the preliminary aeration tank,
7 - трубопровод подачи активного ила из отстойника в биореактор,7 - pipeline supply of activated sludge from the sump to the bioreactor,
8 - система аэрации,8 - aeration system,
9 - аэрационные элементы со средним пузырем,9 - aeration elements with a middle bubble,
10 - аэрационные элементы с мелким пузырем,10 - aeration elements with a small bubble,
11 - трубопровод подачи воздуха в резервуар предварительной аэрации,11 - pipeline for supplying air to the preliminary aeration tank,
12 - трубопровод подачи воздуха в биореактор,12 - pipeline for supplying air to the bioreactor,
13 - выпуск очищенных сточных вод.13 - release of treated wastewater.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Сточные воды, содержащие нерастворимые примеси, с содержащимися на них органическими соединениями, без механической предочистки поступают в резервуар предварительной аэрации 1, в котором органические соединения, сорбированные на нерастворимых примесях, подвергают биологическому разложению микроорганизмами активного ила, поступающего из отстойника 4. В резервуаре предварительной аэрации 1 поддерживается постоянный верхний уровень сточных вод. По трубопроводу 11 в резервуар 1 непрерывно подается воздух, а из отстойника 4 по трубопроводу 6 в резервуар 1 также непрерывно подается активный ил для разложения сорбированных на нерастворимых механических примесях органических соединений. Количество воздуха, подаваемого в резервуар предварительной аэрации 1, обеспечивает поддержание концентрации кислорода в водоиловой смеси в резервуаре предварительной аэрации 1 на уровне 2,5-3,5 г О2/м3. Количество активного ила, подаваемого из отстойника 4 в резервуар предварительной аэрации 1, составляет 5-10% от общего количества рециркулируемого ила.Wastewater containing insoluble impurities with organic compounds contained in them, without mechanical pretreatment, enters the
Необходимое время для процесса, идущего в резервуаре предварительной аэрации 1, составляет 45 мин - 1,5 часа, в зависимости от количества содержания органических соединений в сточных водах. Если время процесса составляет менее 45 мин, не достигается необходимого эффекта по разложению органических соединений, сорбированных на нерастворимых примесях. Если время процесса более 1,5 часа, это приводит к необоснованно повышенным эксплуатационным и капитальным затратам. Непрерывная подача воздуха в резервуар предварительной аэрации 1 и биореактор 3 осуществляется системой аэрации 8 через аэрационные элементы, например, мембранные элементы 9 со средним пузырем и мембранные элементы 10 с мелким пузырем, установленные в днище резервуара предварительной аэрации 1 и в днище биореактора 3. При этом в резервуаре предварительной аэрации 1 установлены мембранные элементы 9 со средним пузырем. В биореакторе 3 в анаэробных зонах установлены мембранные элементы 9 со средним пузырем, а в аэробных зонах установлены мембранные элементы 10 с мелким пузырем.The necessary time for the process in the
Из резервуара предварительной аэрации 1 сток, содержащий нерастворимые механические примеси, растворенные органические соединения, а также дополнительно растворенные органические соединения с нерастворимых механических примесей, подают на механическую очистку на устройство 2, где происходит выделение из предварительно обработанного стока нерастворимых механических примесей, которые не содержат адсорбированной на них органики. Органика в виде более простых легкоусвояемых органических соединений, в основном в виде летучих и жирных кислот, растворена в сточных водах. Механическая очистка сточных вод, содержащих нерастворимые примеси, освобожденные от сорбированной на них органики, и активный ил, осуществляется, предпочтительно, за счет фильтрации на ситах с размером ячейки 2-5 мм. Но возможно и применение других известных средств - решетки, сита, барабан с сеткой и т.д.From the
Освобожденные от органических веществ и уловленные механическим устройством 2 нерастворимые механические примеси выгружают из него в контейнеры и далее отправляют на свалки, полигоны - согласованные места для хранения, размещения, переработки. Указанный осадок отличается отсутствием неприятного запаха.Insoluble mechanical impurities freed from organic substances and trapped by
После устройства механической очистки 2 сток, освобожденный от нерастворимых примесей, содержащий активный ил и дополнительно поступившие в раствор легкоусвояемые органические вещества, поступает в биореактор 3, куда подается активный ил из отстойника 4 в количестве 90-95% от общего количества рециркулирующего активного ила 7. Концентрация активного ила в биореакторе 3 составляет 2,5-7,5 кг/м3.After the
Биореактор 3 условно разделен на чередующиеся по концентрации кислорода зоны, которых в биореакторе 3 может быть, как минимум, две - анаэробная (а) и аэробная (б).
Концентрация кислорода в анаэробной зоне биореактора 3 составляет не более 0,7 г O2/м3, в аэробной - не менее 2,5 г O2/м3.The oxygen concentration in the anaerobic zone of the
Соотношение объемов анаэробной и аэробной зон в биореакторе 3 составляет 1:1, что обеспечивает процесс биологической очистки сточных вод с минимальным образованием активного ила при снижении эксплуатационных затрат.The ratio of the volumes of anaerobic and aerobic zones in the
Зоны не отделены друг от друга пространственно, а условно распределены по горизонтали биореактора 3. Количество зон зависит от загрязненности поступающих на очистку стоков. При содержании в сточных водах, поступающих в биореактор 3, БПК5 до 150 мг O2/дм3, количество зон выбирают - 2. Если величина БПК5 более 150 мг O2/дм3, то количество зон выбирают кратно двум - 4, 6, 8 и т.д.The zones are not spatially separated from each other, but are conventionally distributed horizontally across the
Чередование анаэробной (а) и аэробной (б) зон в биореакторе 3 приводит к усилению метаболизма (обмена) микроорганизмов при попадании их в неблагоприятные для них условия - из анаэробной зоны в аэробную и затем из аэробной зоны в анаэробную и т.д. При этом, минуя стадию нитрификации, азот выводится из стоков в виде газообразных продуктов N2O↑, N2 ↑. Органические вещества тоже выводятся в виде газообразного продукта СО2 ↑ (до 92%). При этом количество образующегося избыточного активного ила составляет 0,028-0,052 кг/кг снятой БПК, что составляет вынос активного ила в виде взвешенных веществ в очищенных сточных водах 3-8 мг/дм3.The alternation of the anaerobic (a) and aerobic (b) zones in the
Измерение концентрации кислорода производится электрохимическим методом (оксиметрами) или химическим методом (метод Винклера).Measurement of oxygen concentration is carried out by the electrochemical method (oximeters) or by the chemical method (Winkler method).
Фактическое содержание кислорода корректируют автоматически путем регулировки оборота двигателя воздуходувки частотным преобразователем в соответствии с оптимальным значением концентрации кислорода, путем регулировки подачи воздуха в зоны биореактора через аэрационные элементы.The actual oxygen content is automatically adjusted by adjusting the rotation of the blower motor with a frequency converter in accordance with the optimal oxygen concentration, by adjusting the air supply to the bioreactor zones through aeration elements.
Из биореактора 3 через 6-8 часов выходит смесь сточной жидкости с активным илом и поступает в отстойник 4, который также условно разделен на зоны - аэробная (б) и анаэробная (а), в которых постоянно осуществляется процесс аэробной и анаэробной очистки, т.е. продолжается процесс биологической очистки активным илом. Предпочтительно 2/3 полезного объема отстойника работает как аэробная зона, предпочтительно 1/3 полезного объема отстойника работает как анаэробная зона.After 6-8 hours, a mixture of wastewater with activated sludge leaves the
Затем в отстойнике 4 происходит разделение смеси - осветленная часть удаляется на сброс 11, а осевший активный ил по трубопроводам 6 и 7 постоянно удаляется в резервуар предварительной аэрации 1 и в биореактор 3 (первая анаэробная зона).Then, in the
Скорость удаления осевшего активного ила в отстойнике выбирается с учетом поддержания постоянного уровня активного ила в отстойнике 1/3 его высоты и с учетом создания анаэробных условий с концентрацией кислорода 0,1-0,3 г O2/м3 в донной части отстойника.The rate of removal of settled activated sludge in the sump is selected taking into account maintaining a constant level of activated sludge in the
Содержание кислорода на глубине 1 м в отстойнике составляет 2-2,5 г O2/м3, что обеспечивает гарантированную очистку сточных вод от соединений азота.The oxygen content at a depth of 1 m in the sump is 2-2.5 g O 2 / m 3 , which ensures guaranteed treatment of wastewater from nitrogen compounds.
Трубопроводы 6,7 рециркуляции активного ила в резервуар предварительной аэрации и биореактор оборудованы расходомерами, например, индукционными.Pipelines 6.7 for recirculation of activated sludge into the preliminary aeration tank and the bioreactor are equipped with flow meters, for example, induction ones.
Процесс автоматизации осуществляют с использованием известных измерителей содержания кислорода, расходомеров жидких сред. В качестве исполнительных механизмов используют известные преобразователи частот.The automation process is carried out using well-known oxygen meters, liquid flow meters. As actuators use known frequency converters.
В качестве подтверждения эффективности способа приведены показатели испытаний (таблица) заявляемого способа биологической очистки сточных вод на очистных сооружениях производительностью 8000 м3/сутки с шестью зонами в биореакторе, чередующимися по концентрации кислорода от 0,3 г O2/м3 в первой зоне - анаэробной до 4,5 г O2/м3 в шестой зоне - аэробной.To confirm the effectiveness of the method, the test indicators are presented (table) of the proposed method for biological wastewater treatment at treatment plants with a capacity of 8000 m 3 / day with six zones in the bioreactor, alternating in oxygen concentration from 0.3 g O 2 / m 3 in the first zone - anaerobic up to 4.5 g O 2 / m 3 in the sixth zone - aerobic.
мг N/дм3 Ammonium nitrogen
mg N / dm 3
Концентрация активного ила в биореакторе - 6,5 г/дм3
Объем удаленного избыточного активного ила (т/год по сухому веществу), подлежащего удалению - 0Note:
The concentration of activated sludge in the bioreactor - 6.5 g / DM 3
The volume of the removed excess activated sludge (t / year on dry matter) to be removed - 0
Заявляемый способ позволяет за счет создания режима замкнутой экосистемы очистки стоков автоматизировать процесс биологической очистки при снижении техногенной нагрузки на окружающую среду, за счет минимизации вторичных загрязнений - избыточно-активного ила и вредных выбросов в окружающую среду, что ведет к отсутствию оборудования по переработке и хранению избыточного активного ила, отсутствию полигонов для его захоронения, сокращению расхода реагентов, применяемых в процессе обработки осадков сточных вод, приводящих к вторичному загрязнению.The inventive method allows for the creation of a closed ecosystem of wastewater treatment to automate the biological treatment process while reducing the technological load on the environment, by minimizing secondary pollution - excess activated sludge and harmful emissions into the environment, which leads to the absence of equipment for processing and storage of excess activated sludge, the lack of landfills for its disposal, reducing the consumption of reagents used in the treatment of sewage sludge, leading to secondary pollution.
Автоматизация процесса позволяет исключить влияние человеческого фактора при управлении процессом биологической очистки.Automation of the process eliminates the influence of the human factor in controlling the biological treatment process.
При использовании заявляемого способа достигается:When using the proposed method is achieved:
- экономия земельных ресурсов - при проектировании очистных сооружений производительностью 25000 м3/cyтки размеры санитарно-защитной зоны уменьшены с 450 м до 20 м (проект прошел государственную экспертизу в 2009 г. с положительным заключением),- saving of land resources - when designing sewage treatment plants with a capacity of 25,000 m 3 / hour, the size of the sanitary protection zone was reduced from 450 m to 20 m (the project passed state examination in 2009 with a positive conclusion),
- решение проблемы запаха - снижение выбросов неприятно пахнущих веществ в воздушную среду за счет удаления сорбированной органики с нерастворимых примесей,- solving the problem of odor - reducing emissions of unpleasant smelling substances in the air by removing sorbed organics from insoluble impurities,
- сокращение энергетических и эксплуатационных затрат за счет оптимизации расхода воздуха, отсутствия необходимости обработки вторичных загрязнений и применения дорогих реагентов.- reduction of energy and operating costs due to the optimization of air flow, the lack of the need for secondary pollution and the use of expensive reagents.
- способ позволяет исключить из технологического процесса первичный отстойник, что ведет к уменьшению эксплуатационных и капитальных затрат на строительство очистных сооружений.- the method allows to exclude from the process the primary sump, which leads to a decrease in operating and capital costs for the construction of treatment facilities.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110401/05A RU2440307C2 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Method for biological treatment of waste water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110401/05A RU2440307C2 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Method for biological treatment of waste water |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010110401A RU2010110401A (en) | 2011-12-10 |
RU2440307C2 true RU2440307C2 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=45404882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010110401/05A RU2440307C2 (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Method for biological treatment of waste water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2440307C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196902U1 (en) * | 2019-10-21 | 2020-03-19 | Сергей Васильевич Петров | SEWAGE TREATMENT PLANT |
RU2743531C1 (en) * | 2020-05-19 | 2021-02-19 | Михаил Геннадьевич Зубов | Method of biological purification of liquid fractions containing a disinfectant quaternary ammonium salts (qac) and similar substances together with household and/or industrial wastewater close to them in composition |
-
2009
- 2009-09-14 RU RU2010110401/05A patent/RU2440307C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЯКОВЛЕВ С.В. Канализация. - М.: Стройиздат, 1975, с.212. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196902U1 (en) * | 2019-10-21 | 2020-03-19 | Сергей Васильевич Петров | SEWAGE TREATMENT PLANT |
RU2743531C1 (en) * | 2020-05-19 | 2021-02-19 | Михаил Геннадьевич Зубов | Method of biological purification of liquid fractions containing a disinfectant quaternary ammonium salts (qac) and similar substances together with household and/or industrial wastewater close to them in composition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010110401A (en) | 2011-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11407660B2 (en) | System and method for remediation of wastewater including aerobic and electrocoagulation treatment | |
US6039874A (en) | Apparatus and method for purification of agricultural animal waste | |
US7547394B2 (en) | Wastewater treatment with aerobic granules | |
KR100784933B1 (en) | Apparatus for treating organic matter and nitrogen of high density organic wastewater | |
JP7384452B2 (en) | Systems and methods for treating wastewater and producing class A sludge | |
RU2572329C2 (en) | Biological waste water treatment plant | |
RU2296110C1 (en) | Method of biological purification of waste water | |
US7235178B2 (en) | Process and assembly for the treatment of waste water on ships | |
US7820048B2 (en) | Method and system for treating organically contaminated waste water | |
KR100940123B1 (en) | Floating catalysis sewage disposal facility system | |
KR20090105458A (en) | Sewage and wastewater treatment plant | |
RU2440307C2 (en) | Method for biological treatment of waste water | |
DK1678090T3 (en) | Process and plant for treatment of wastewater | |
KR100229237B1 (en) | Advanced treatment method and its device of night soil | |
EP2479147B1 (en) | Method for the biological purification of wastewater | |
KR100653676B1 (en) | Advanced sewage and wastewater treatment process and devices for each unit processes | |
KR100460942B1 (en) | Process for Treating Waste Water and Device Thereof Using Septic Tank and Sequencing Batch Reactor | |
CS275878B6 (en) | Process and plant for waste-water treatment | |
RU2305072C1 (en) | Process of biologically removing phosphorus from waste waters | |
CZ20002825A3 (en) | Sewage treatment process | |
Shengquan et al. | High effective to remove nitrogen process in abattoir wastewater treatment | |
KR100474106B1 (en) | Method for wastewater and night soil treatment utilizing microbial actuator and its apparatus | |
KR102299806B1 (en) | Organic Waste Disposal Devices and Methods for Organic Waste Disposal Using them | |
KR102607197B1 (en) | High-concentration landfill leachate, livestock wastewater, manure, food wastewater, industrial wastewater and low-concentration wastewater treatment system using an upflow complex bioreactor | |
KR20190004168A (en) | A waste water of stock raising disposal plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE FORMERLY AGREED ON 20210806 Effective date: 20210806 |