RU2784170C2 - Installation and method for purification of urban wastewater - Google Patents

Abstract

FIELD: wastewater purification.

SUBSTANCE: invention relates to an installation for purification of urban wastewater. The installation contains tank (1), at least supplying pipe for wastewater to be purified, at least recirculation pipe for a liquid phase, at least unloading pipe for purified effluent. The tank is separated into at least two separate parts (2, 3). Separate parts (2, 3) contain silt accumulation area (2) and liquid phase accumulation area (3). The supplying pipe for wastewater to be purified is made in such a way that wastewater is let into the bottom of at least one silt area in an intermittent mode. Inside at least one silt area (2), there is porous material contained between two isolating planes. Porous material is made with the possibility of provision of filtration of wastewater with removal of suspended material. Tank (1) is separated into the specified at least two separate parts by means of one or more vertical partitions (23), which are lower than walls of tank (1). Liquid, from which suspended material was removed in silt area (2), can flow from at least one silt area (2) to at least one liquid phase area (3). The bottom of at least one liquid phase area (3) is connected to the bottom of at least one silt area (2) by means of a pipe and pumping means, which allow liquid to recirculate from the bottom of liquid phase area (3) to the bottom of silt area (2).

EFFECT: reduction in amount of silt to be removed, obtaining stabilized excessive silt at an output of an installation.

13 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Настоящая патентная заявка на промышленное изобретение относится к установке для очистки городских сточных вод и к способу очистки, который можно осуществлять посредством такой установки, обеспечивающему возможность уменьшения количества ила, подлежащего устранению, по сравнению с методиками, известными в настоящее время в уровне техники.The present patent application for an industrial invention relates to a municipal wastewater treatment plant and a treatment method that can be carried out by such a plant, making it possible to reduce the amount of sludge to be eliminated, compared with the methods currently known in the prior art.

В частности, и как лучше описано ниже, настоящее изобретение относится к биологическому процессу с возрастом ила больше 100 суток, обеспечивающему возможность уменьшения количества ила, подлежащего устранению, вплоть до 80%. Данный процесс может быть получен удобным образом как посредством реализации новых установок, так посредством преобразования стадии активного ила существующей установки для очистки городских сточных вод.In particular, and as better described below, the present invention relates to a biological process with an age of sludge greater than 100 days, allowing the amount of sludge to be eliminated to be reduced by up to 80%. This process can be conveniently obtained both through the implementation of new installations, and by converting the activated sludge stage of an existing municipal wastewater treatment plant.

Установка согласно изобретению, посредством конфигурации элементов установки (разделение баков на отсеки, переход на подходящий наполнитель и системы движения сточных вод) и посредством принятия конкретных рабочих условий (режим подачи сточных вод и управление нагрузкой по органическому веществу во время начального этапа), позволяет трансформировать существующий активный ил в конкретный вид ила, состоящий из биопленки и гранул, связанных в пластмассовом пористом средстве.The installation according to the invention, by configuring the elements of the installation (separation of the tanks into compartments, switching to a suitable filler and systems for the movement of waste water) and by adopting specific operating conditions (the mode of supply of waste water and the management of the organic matter load during the initial stage), allows to transform the existing activated sludge into a specific type of sludge, consisting of biofilm and granules bound in a porous plastic medium.

Кроме того, физические характеристики данной установки (в частности, разделение бака на отсеки и отсеки, наполненные пластмассовым поддерживающим средством с заданными характеристиками) и полученного ила (в частности, высокая уплотненность и тот факт, что он имеет свою собственную форму и объем) позволяют достичь отделения ила от жидкой фазы в одно и то же время очистки, обеспечивая, таким образом, достижение высоких концентраций без необходимости в стадии осаждения.In addition, the physical characteristics of this installation (in particular, the division of the tank into compartments and compartments filled with a plastic support agent with specified characteristics) and the resulting sludge (in particular, high compaction and the fact that it has its own shape and volume) make it possible to achieve separating the sludge from the liquid phase at the same cleaning time, thus achieving high concentrations without the need for a settling step.

Другое преимущество, которое станет понятным далее, заключается в том, что установка по изобретению имеет упрощенную схему очистки, по сравнению со схемами очистки, известными в уровне техники, поскольку один единственный бассейн может заменить весь водопровод очищающей установки (первичное и вторичное осаждение больше не требуются), и часть илопровода (стадия анаэробного/аэробного расщепления больше не требуется, поскольку сильно уменьшенное количество ила давало уже стабилизированные результаты).Another advantage, which will become clear later, is that the plant according to the invention has a simplified treatment scheme compared to treatment schemes known in the art, since one single pool can replace the entire plumbing of the treatment plant (primary and secondary settling is no longer required). ), and part of the sludge line (the anaerobic/aerobic digestion step is no longer required, since the greatly reduced amount of sludge gave already stabilized results).

Кроме того, другое преимущество установки и способа согласно изобретению заключается в том, что синергический эффект, получаемый от прерывистого режима подачи сточных вод, от подачи сточных вод со дна области ила, от пробкового потока (течения структурированной жидкости с неразрушенным ядром потока) сточных вод в область ила (из-за малой пористости, определяемой большим подаваемым количеством ила) и от отсутствия кислорода, добавляемого к сточным водам в первой части очистки, позволяет получать и поддерживать во времени определенный вид ила (неизвестный в уровне техники), состоящего из биопленки и гранул, связанных в пластмассовом пористом средстве с заданными характеристиками, который в результате главным образом состоит из видов бактерий, способных накапливать органический материал, присутствующий в сточных водах, и которые в результате обладают низкой скоростью роста (и таким образом низкой производительностью ила), которые в рабочих условиях установок, известных в уровне техники, преобладать не могут.In addition, another advantage of the plant and method according to the invention is that the synergistic effect obtained from the intermittent sewage supply, from the supply of wastewater from the bottom of the sludge area, from the slug flow (flow of a structured liquid with an unbroken flow core) of the wastewater in sludge area (due to low porosity, determined by the large amount of sludge fed) and from the lack of oxygen added to the wastewater in the first part of the treatment, allows to obtain and maintain over time a certain type of sludge (unknown in the prior art) consisting of biofilm and granules bound in a tailored plastic porous medium which as a result mainly consists of bacterial species capable of accumulating the organic material present in the wastewater and which as a result have a low growth rate (and thus a low sludge productivity) which in working conditions of installations known in the prior art, n cannot prevail.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время управление илом для очистки представляет одну из главных проблем во всем цикле очистки городских сточных вод. Фактически, даже если объем ила, полученный посредством установки для очистки городских сточных вод, представляет лишь 1-2% от объема сточных вод, текущих в установке, его очистка и конечное удаление могут приводить к 60% всех расходов на очистку. Таким образом, у руководителей установок для очистки сточных вод в настоящее время есть сильная заинтересованность в технологичных решениях, обеспечивающих возможность уменьшения производства ила, подлежащего удалению.Currently, the management of sludge for treatment is one of the main problems in the entire cycle of urban wastewater treatment. In fact, even if the volume of sludge received by a municipal wastewater treatment plant represents only 1-2% of the volume of wastewater flowing in the plant, its treatment and eventual disposal can account for 60% of all treatment costs. Thus, there is currently a strong interest among the managers of wastewater treatment plants in technological solutions that enable the reduction of the production of sludge to be disposed of.

Доступные в настоящее время подходы к уменьшению уровня ила очистки разделяют на две большие группы: подходы, действующие на водопроводную линию, и подходы, действующие, вместо этого, на илопровод. Первые подходы особенно интересны, поскольку они решают проблему ила на уровне его источника, таким образом, уменьшая количество, направляемое в илопровод установки для очистки. Установка по настоящему изобретению оказывает действие на водопровод установки для очистки.Currently available approaches to reduce the level of sewage sludge are divided into two large groups: approaches that act on the water line, and approaches that act instead on the sludge line. The first approaches are of particular interest as they address the problem of sludge at its source, thus reducing the amount sent to the sludge line of the treatment plant. The installation of the present invention has an effect on the plumbing of the treatment plant.

Доступные в настоящее время технологии для уменьшения производства ила в водопроводе основаны на: (i) лизисе клеток и скрытом росте, (ii) метаболическом расщеплении или (iii) поддержании энергии.Currently available technologies to reduce water sludge production are based on: (i) cell lysis and latent growth, (ii) metabolic breakdown, or (iii) energy maintenance.

Главный недостаток методик, основанных на лизисе клеток и скрытом росте, заключается в том, что химические реагенты и рабочие условия, подлежащие использованию для получения высоких сокращений ила, могут серьезно ухудшать процесс очистки, кроме того, делая данный процесс дорогим. Примеры процессов данного вида, доступные на рынке, представляют собой Lyso™ (Rivoira-Praxair), Biolysis® (Ondeo-Degremont), Aspal™ (Air Liquide), Bioleader™ (Kurita Water Industries Ltd). Процессы, в которых используется метаболическое расщепление, просто осуществлять, даже если они могут иметь проблемы загрязнения окружающей среды вследствие ксенобиотичности веществ, используемых в данном процессе. Если расщепление получается за счет изменяющихся аэробных и анаэробных условий (без использования веществ-ксенобиотиков), уменьшение количества ила обычно не превышает 50%. Примеры процессов данного типа, доступные на рынке, представляют собой систему Cannibal® (Siemens), чередующиеся циклы в Water® line (ingegneria Ambiente) и OSCAR (ETC-Engineering solutions).A major disadvantage of cell lysis and latent growth techniques is that the chemicals and operating conditions to be used to obtain high sludge reductions can seriously impair the purification process, furthermore making the process expensive. Examples of processes of this kind available on the market are Lyso™ (Rivoira-Praxair), Biolysis® (Ondeo-Degremont), Aspal™ (Air Liquide), Bioleader™ (Kurita Water Industries Ltd). Processes that use metabolic digestion are easy to carry out, even though they may have environmental pollution problems due to the xenobiotic nature of the substances used in the process. If the digestion is obtained by varying aerobic and anaerobic conditions (without the use of xenobiotic substances), the reduction in the amount of sludge usually does not exceed 50%. Examples of processes of this type available on the market are the Cannibal® system (Siemens), alternating cycles in the Water® line (ingegneria Ambiente) and OSCAR (ETC-Engineering solutions).

Процессы, в которых используется поддержание клеток, основаны на повышении концентрации ила внутри биологических баков для уменьшения выхода чистого прироста. В традиционных системах с активным илом такая стратегия ощутимо тормозится тем фактом, что концентрация ила в баке не может превышать определенного значения, поскольку, ввиду своей низкой скорости отделения от жидкой фазы, будут необходимы вторичные отстойники со значительными размерами. Кроме того, повышение концентрации ила вызовет серьезные проблемы в отношении его суспендирования в биологическом баке. Проблемы, связанные с большими размерами вторичных отстойников, могут быть решены посредством использования мембран, а именно преобразования процесса с активным илом в систему MBR (от англ. Membrane Biologicai Reactor - мембранный биологический реактор). В любом случае, продолжают существовать проблемы, связанные с высокими концентрациями ила, суспендированного в баке, которые могут вызывать проблемы загрязнения мембран, с необходимостью в очень частых операциях очищения, ограничения в переносе кислорода и снижение биологической активности ила.Processes that use cell maintenance rely on increasing the concentration of sludge inside biological tanks to reduce net growth yield. In traditional activated sludge systems, this strategy is severely hampered by the fact that the sludge concentration in the tank cannot exceed a certain value, since, due to its low separation rate from the liquid phase, secondary clarifiers with significant dimensions will be required. In addition, increasing the concentration of sludge will cause serious problems with regard to its suspension in the biological tank. The problems associated with the large size of secondary clarifiers can be solved by using membranes, namely the conversion of the activated sludge process to the MBR system (from the English. Membrane Biologicai Reactor - membrane biological reactor). In any case, problems continue to exist with high concentrations of sludge suspended in the tank, which can cause membrane fouling problems, the need for very frequent cleaning operations, oxygen transfer limitations and reduced biological activity of the sludge.

Некоторые патентные документы имеют дело с описанными проблемами и пытаются предложить устройства, способные оптимизировать процесс удаления ила.Some patent documents deal with the problems described and attempt to provide devices capable of optimizing the sludge removal process.

В документе ЕР 1373146 описана установка, содержащая биофильтр с подложкой для ила, имеющей поверхность по меньшей мере 50 м² на м³ объема биофильтра. Указанная подложка для ила состоит из пластмассовых подвижных элементов, которые могут быть упакованы таким образом, чтобы они не могли перемещаться.Document EP 1373146 describes a plant comprising a biofilter with a sludge bed having a surface area of at least 50 m ² per m ³ of biofilter volume. Said sludge bed consists of plastic movable elements which can be packaged in such a way that they cannot move.

Пластмассовые подвижные элементы описаны, например, в документе US 5458779, как пластмассовые элементы с площадью в два раза больше площади гладких элементов с такими же размерами и плотностью чуть ниже 1 кг/дм³. Линейные размеры элементов составляют от 0,5 до 1,5 см, и предпочтительная форма представляет собой форму одной из частей трубы, снабженных внутренними перегородками, например, в форме креста, и возможно язычков внешней поверхности данной трубы.Plastic movable elements are described, for example, in US 5458779 as plastic elements with an area twice the area of smooth elements with the same dimensions and a density just below 1 kg/dm ³ . The linear dimensions of the elements are from 0.5 to 1.5 cm, and the preferred shape is the shape of one of the pipe parts provided with internal partitions, for example, in the form of a cross, and possibly tongues of the outer surface of this pipe.

В документе CN 105399285 описана установка для непрерывной очистки, содержащая анаэробную и аэробную стадии, следующие одна за другой, на которых используются отобранные штаммы микроорганизмов, и на которых используется наполнитель с пористостью выше чем 90% и удельной поверхностью больше чем 20 м²/г.CN 105399285 describes a continuous treatment plant comprising an anaerobic and an aerobic stage in succession, using selected strains of microorganisms and using a filler with a porosity greater than 90% and a specific surface area greater than 20 m ² /g.

В документе ЕР 2307323 описана установка для очистки городских и промышленных сточных вод, содержащая биофильтр, содержащий поддерживающее средство для ила, и аэрационный бассейн, снабженный устройством для продувки воздухом и соединенный с указанным биофильтром посредством труб с возможностью циркуляции сточных вод из указанного бака в указанный биофильтр, и наоборот. Поддерживающие средства, предложенные в ЕР 2307323, имеют пористость от 60 до 80% и размеры пустот от 50 до 80 мм³. Установка, описанная в ЕР 2307323, позволяет осуществлять прерывистый процесс очистки, в котором сточные воды циркулируют между аэрационным бассейном и биофильтром и последовательно подвергаются этапам аэрации в бассейне и биологическому окислению в биофильтре.Document EP 2307323 describes a plant for the treatment of municipal and industrial waste water, containing a biofilter containing a supporting agent for sludge, and an aeration basin equipped with an air purge device and connected to said biofilter through pipes with the possibility of circulating wastewater from said tank to said biofilter , and vice versa. Support means proposed in EP 2307323 have a porosity of 60 to 80% and void sizes of 50 to 80 mm ³ . The plant described in EP 2307323 allows for an intermittent treatment process in which wastewater is circulated between an aeration basin and a biofilter and is successively subjected to aeration in the basin and biological oxidation in the biofilter.

В любом случае, установка, описанная в документе ЕР 2307323, имеет некоторые технические ограничения: в частности установка нуждается в двух бассейнах (биофильтр и аэратор), и циркуляция между данными двумя из них происходит посредством трубы и специально предназначенных насосных средств. Очевиден тот факт, что общий подаваемый поток должен проходить через трубу и, таким образом, должен подаваться в очень ограниченную область аэратора, кроме того, ощутимое повышение скорости потока также создает проблемы недостатка гомогенности жидкой фазы (явление, которое становится более заметным при увеличении размеров установки), по сравнению с решением согласно настоящему изобретению, которое будет описано ниже. Кроме того, в установке, описанной в ЕР 2307323, используется уплотняющий материал с пористостью ниже 80%. Поскольку пористость представляет собой пространство материала, которое может быть предназначено для ила, абсолютно понятно, что увеличение значения пористости позволяет увеличивать, с равным размером бассейнов, пространство, предназначенное для ила, и, таким образом, уменьшать частоту операций очистки и, таким образом, производство ила. Кроме того, установка, описанная в документе ЕР 2307323, обеспечивает впуск сточных вод, подлежащих очистке, исключительно в аэратор.In any case, the plant described in EP 2307323 has some technical limitations: in particular the plant needs two basins (biofilter and aerator) and the circulation between these two of them takes place by means of a pipe and specially designed pumping means. It is obvious that the total feed flow must pass through the pipe and thus must be fed into a very limited area of the downcomer, in addition, a noticeable increase in flow rate also creates problems of lack of homogeneity of the liquid phase (a phenomenon that becomes more noticeable with an increase in the size of the installation ), compared to the solution according to the present invention, which will be described below. In addition, the plant described in EP 2307323 uses a sealing material with a porosity below 80%. Since porosity is the space of material that can be destined for sludge, it is absolutely clear that increasing the value of porosity makes it possible to increase, with an equal size of pools, the space dedicated to sludge and thus reduce the frequency of cleaning operations and thus the production silt. In addition, the installation described in EP 2307323 ensures that the sewage to be treated enters exclusively into the downcomer.

Принимая во внимание, что сточные воды, поступающие в установку, содержат суспендированный материал, установка, описанная в ЕР 2307323, не позволяет осуществлять разделение жидкой и твердой фазы, как, напротив, может быть достигнуто с помощью установки и способа, описанных ниже.Considering that the effluent entering the plant contains suspended material, the plant described in EP 2307323 does not allow liquid-solid separation, which, on the contrary, can be achieved with the plant and method described below.

Фактически, по окончании добавления сточных вод в аэратор, могут быть достигнуты высокие концентрации суспендированных твердых веществ. Таким образом, даже если в описании ЕР 2307323 показана доставка кислорода в область, не содержащую суспендированный материал, реально этого не происходит.In fact, once the addition of wastewater to the downcomer is complete, high concentrations of suspended solids can be achieved. Thus, even if the description of EP 2307323 shows the delivery of oxygen to the area that does not contain suspended material, this does not really happen.

Кроме того, аэратор, и в случае механического смешивания и с воздухом, функционирует сопоставимо с реактором полного смешения. Принимая во внимание, что сточные воды добавляют к части эффлюента, предусмотренного в аэраторе, такая конфигурация (а именно, добавление сточных вод в бассейн полного смешения) может приводить, главным образом в случае не очень концентрированных городских сточных вод (а именно, городских сточных вод, например, образованных в областях с высоким водоснабжением, или относящиеся к осажденным сточным водам), к довольно сильному разбавлению содержимого аэратора (в отношении состава разных загрязняющих веществ) с отрицательными побочными действиями на уплотненность ила вследствие слабо выраженного изменения условий «изобилия» (избытка) и «голода» (недостатка) органических субстратов (загрязняющих веществ, обычно присутствующих в городских сточных водах), что является основным для отбора в иле видов с низкой скоростью роста. Иными словами, сточные воды, которые в реальности подаются в биофильтр, не являются сточными водами, подлежащими очистке, а являются сточными водами, происходящими в результате их разбавления очищенным эффлюентом. Это определяет уменьшение значения некоторых параметров сточных вод, которые подаются в биофильтр, просто под действием разбавления. Например, концентрация ХПК (от англ. chemical oxygen demand - химическая потребность в кислороде) не может быть достаточной для того, чтобы являться причиной явлений «запасания» (накопления), которые активируются в результате изменения условий «изобилия» (избытка) и «голода» (недостатка) и которые имеют решающее значение для образования гранулированного ила, который образует основу настоящего изобретения, а также уплотнения традиционного ила, такого как ил по изобретению ЕР 2307323.In addition, the aerator, both in the case of mechanical mixing and with air, functions comparable to a fully mixed reactor. Considering that the waste water is added to a part of the effluent provided in the downcomer, such a configuration (namely, adding waste water to the full mixing basin) can lead, mainly in the case of not very concentrated municipal waste water (namely, urban waste water , for example, formed in areas with a high water supply, or related to sedimented sewage), to a rather strong dilution of the aerator content (in relation to the composition of various pollutants) with negative side effects on sludge compaction due to a slight change in the conditions of "abundance" (excess) and "starvation" (lack) of organic substrates (contaminants commonly present in urban wastewater), which is the main selection in the silt of species with a low growth rate. In other words, the wastewater that actually enters the biofilter is not the wastewater to be treated, but is the wastewater resulting from its dilution with the purified effluent. This determines the decrease in the value of some parameters of the wastewater that is fed into the biofilter, simply under the action of dilution. For example, the concentration of COD (from the English chemical oxygen demand - chemical oxygen demand) cannot be sufficient to cause the phenomena of "storage" (accumulation), which are activated as a result of changes in the conditions of "abundance" (excess) and "hunger » (disadvantage) and which are crucial for the formation of granular sludge, which forms the basis of the present invention, as well as the compaction of traditional sludge, such as the sludge according to the invention of EP 2307323.

В документе US3956128 описана система для очистки сточных вод посредством процесса «контактной стабилизации». Описанное устройство содержит первую область (контактная область), в которую впускают сточные воды, подлежащие очистке, которые сразу же окисляются посредством продувки воздухом и смешиваются с илом, находящимся в системе. Суспендированную смесь (содержащую как ил, так и сточные воды) затем пропускают через спиральную трубу, снова окисляют воздухом и затем вводят во вторую область (область стабилизации). В такой области (частично наполненной пористым материалом) выполняется деградация органического материала, адсорбированного на иле, а также отделение твердой фазы (ила) от жидкой фазы (эффлюента). Данную последнюю фазу разгружают самотеком со дна реактора, в то время как ил частично удерживается посредством наполнителя и частично рециркулирует в первую область для начала новой последовательности процесса контактной стабилизации.US3956128 describes a system for treating wastewater through a "contact stabilization" process. The device described comprises a first area (contact area) into which wastewater to be treated is admitted, which is immediately oxidized by blowing with air and mixed with the sludge present in the system. The suspended mixture (containing both sludge and waste water) is then passed through a spiral tube, oxidized again with air and then introduced into the second region (stabilization region). In such an area (partially filled with porous material), degradation of the organic material adsorbed on the sludge takes place, as well as the separation of the solid phase (sludge) from the liquid phase (effluent). This last phase is discharged by gravity from the bottom of the reactor while the sludge is partly retained by the filler and partly recycled to the first area to start a new contact stabilization process sequence.

Процесс, описанный в US 3956128 А, имеет некоторые технические ограничения, которые также обычно встречаются во многих системах очистки с активным илом. Прежде всего, все сточные воды постоянно подаются, окисляются и смешиваются с илом; данные условия наличия высокого уровня кислорода, как растворенного, так и в виде пузырьков, и субстрата ограничивают эффективность уменьшения производства ила (как лучше описано далее). Во-вторых, бак, в котором находится только очищенная жидкость, не предусмотрен, а в обоих баках предусмотрены как жидкость, так и ил, и это предотвращает реализацию разных условий между данными двумя баками, оптимизированными в зависимости от матрицы, содержащейся в них.The process described in US 3956128 A has some technical limitations, which are also commonly found in many activated sludge treatment systems. First of all, all sewage is constantly supplied, oxidized and mixed with sludge; these conditions of having high levels of oxygen, both dissolved and bubbly, and the substrate limit the effectiveness of reducing sludge production (as better described below). Secondly, a tank containing only purified liquid is not provided, and both tanks are provided with both liquid and sludge, and this prevents the implementation of different conditions between these two tanks, optimized depending on the matrix contained in them.

В конечном итоге, поскольку во втором баке предусмотрены как ил, так и жидкость, нельзя ожидать применения насоса для откачивания очищенного эффлюента, чья скорость потока находится под таким значительным воздействием скорости перколяции через пористое средство, предусмотренное в области стабилизации, которое имеют тенденцию заполняться при функционировании системы. Таким образом, предполагается частая очистка таких пористых средств.Ultimately, since both sludge and liquid are provided in the second tank, the use of a pump for pumping out the purified effluent, whose flow rate is so significantly affected by the rate of percolation through the porous means provided in the stabilization area, cannot be expected to be used, which tend to fill during operation. systems. Thus, frequent cleaning of such porous media is contemplated.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в предложении установки для очистки городских сточных вод, которая преодолевает ограничения, связанные с реализациями, известными в уровне техники, и в то же время способна значительно уменьшать количество ила, которое обычно получают во время очистки.Thus, it is an object of the present invention to provide a municipal wastewater treatment plant that overcomes the limitations associated with prior art implementations and at the same time is able to significantly reduce the amount of sludge that is typically produced during treatment.

В частности, согласно настоящему изобретению предложена установка для очистки городских сточных вод, в которой только один бак, который также уже предусмотрен в существующих установках, может осуществлять функцию отделения ила от жидкой фазы и их соответствующей изоляции (это особенно важный признак в существующих небольших установках, которые обычно состоят из одного единственного бака), в котором линейные скорости циркуляции жидкой фазы, при равной скорости потока и размере установки, ниже скоростей циркуляции, необходимых в установках, известных в уровне техники, и в котором характеристики пористых средств и условия процесса сконфигурированы таким образом, чтобы максимизировать объем, который может быть занят илом, и оптимизировать характеристики сточки зрения уплотненности и стабильности.In particular, according to the present invention, a plant for the treatment of municipal waste water is proposed, in which only one tank, which is also already provided in existing plants, can perform the function of separating sludge from the liquid phase and isolating them accordingly (this is a particularly important feature in existing small plants, which usually consist of one single tank) in which the linear circulating rates of the liquid phase, for equal flow rate and plant size, are lower than the circulating rates required in the plants known in the art, and in which the characteristics of the porous media and the process conditions are configured in such a way to maximize the volume that can be occupied by the sludge and optimize performance in terms of compaction and stability.

В соответствии с другой целью, согласно настоящему изобретению предложена установка для очистки городских сточных вод, которая позволяет осуществлять биологический процесс, обеспечивающий возможность повышения концентрации присутствующего ила для уменьшения количества ила в избытке, подлежащего устранению, по сравнению с тем, что происходит с установками, известными в уровне техники, и которая позволяет получать на выходе установки уже стабилизированный избыточный ил, а именно имеющий содержание органического вещества ниже 60%.According to another object, according to the present invention, there is provided a plant for the treatment of municipal waste water which allows a biological process to be carried out which enables an increase in the concentration of sludge present in order to reduce the amount of sludge in excess to be eliminated, compared to what happens with plants known in the art. in the state of the art, and which allows you to get at the outlet of the plant already stabilized excess sludge, namely having an organic matter content below 60%.

Кроме того, в соответствии с другой целью согласно настоящему изобретению предложен способ отделения суспендированного ила в баке с активным илом установки для очистки посредством его связывания и его уплотнения в пластмассовом пористом средстве с заданными характеристиками для того, чтобы избежать стадию разделения твердая фаза-жидкость (известную также как вторичный отстойник), которая обычно представляет «узкое место» традиционных установок для очистки, основанных на процессе с активным илом.Furthermore, according to another object, the present invention provides a method for separating suspended sludge in an activated sludge tank of a treatment plant by binding it and compacting it in a plastic porous medium with specified characteristics in order to avoid the solid-liquid separation step (known also as a secondary clarifier) which is usually the bottleneck of conventional activated sludge treatment plants.

Кроме того, в соответствии с дугой целью согласно настоящему изобретению предложен способ связывания во внутренних пустотах пластмассового пористого средства с заданными характеристиками, а также в пространствах, образованных его упаковкой, количеств ила до 10 раз больше, чем количества, находящиеся в баках с активным илом.In addition, in accordance with the arc goal according to the present invention, a method of binding in the internal voids of a plastic porous agent with desired characteristics, as well as in the spaces formed by its packaging, amounts of sludge up to 10 times greater than the amounts in activated sludge tanks.

Кроме того, в соответствии с дугой целью согласно настоящему изобретению предложен способ получения гранулированного ила, связанного в порах пластмассового пористого средства с заданными характеристиками.In addition, in accordance with the arc goal according to the present invention, a method for producing granular sludge bound in the pores of a plastic porous agent with desired characteristics is provided.

Настоящее изобретение реализует предварительно поставленные цели, поскольку в нем реализована установка для очистки городских сточных вод, содержащая:The present invention achieves its intended objectives in that it provides an urban wastewater treatment plant comprising:

- бак (1), разделенный по меньшей мере на две отделенные части (2, 3), причем указанные по меньшей мере две отделенные части (2, 3) содержат по меньшей мере область (2) накопления ила и по меньшей мере область (3) накопления жидкой фазы,- a tank (1) divided into at least two separated parts (2, 3), wherein said at least two separated parts (2, 3) contain at least a sludge accumulation area (2) and at least an area (3 ) accumulation of the liquid phase,

- по меньшей мере подводящую трубу для сточных вод, подлежащих очистке;- at least a supply pipe for wastewater to be treated;

- по меньшей мере рециркуляционную трубу для жидкой фазы;- at least a recirculation pipe for the liquid phase;

- по меньшей мере разгрузочную трубу для очищенного эффлюента, вытягиваемого из указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы,- at least a discharge pipe for the purified effluent drawn from said at least one area (3) of the liquid phase,

отличающаяся тем, чтоcharacterized in that

- указанная подводящая труба для сточных вод, подлежащих очистке, выполнена таким образом, чтобы впускать сточные воды на дно указанной по меньшей мере одной области ила в прерывистом режиме; причемsaid inlet pipe for the waste water to be treated is made in such a way as to let the waste water into the bottom of the said at least one sludge area in an intermittent manner; and

- внутри указанной по меньшей мере одной области (2) ила предусмотрен пористый материал, содержащийся между двумя изолирующими плоскостями, выполненный с возможностью обеспечения фильтрации сточных вод с удалением суспендированного материала; причем- inside said at least one area (2) of sludge, a porous material is provided, contained between two insulating planes, configured to provide filtration of wastewater with the removal of suspended material; and

- указанный бак (1) разделен на указанные по меньшей мере две отдельные части посредством одной или более вертикальных перегородок (23), которые ниже стенок бака (1), таким образом, чтобы жидкость, из которой был удален суспендированный материал в указанной по меньшей мере одной области (2) ила, могла переливаться из указанной по меньшей мере одной области (2) ила в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы; причем- said tank (1) is divided into said at least two separate parts by means of one or more vertical partitions (23), which are lower than the walls of the tank (1), so that the liquid from which the suspended material was removed in said at least one area (2) of silt could overflow from said at least one area (2) of sludge to said at least one area (3) of the liquid phase; and

- дно указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы соединено с дном с указанной по меньшей мере одной области (2) ила посредством трубы и насосных средств, которые позволяют жидкости рециркулировать со дна области (3) жидкой фазы на дно области (2) ила.- the bottom of said at least one area (3) of the liquid phase is connected to the bottom of the said at least one area (2) of sludge by means of a pipe and pumping means that allow the liquid to recirculate from the bottom of the area (3) of the liquid phase to the bottom of the area (2 ) silt.

Кроме того, согласно изобретению предложен способ очистки городских сточных вод, включающий в себя следующие этапы:In addition, according to the invention, a method for treating urban wastewater is proposed, which includes the following steps:

- введение сточных вод, подлежащих очистке, перед этим профильтрованных через сито или осажденных, на дно указанной по меньшей мере одной области (2) ила таким образом, чтобы сточные воды пересекали снизу вверх указанный пористый материал в виде пробкового потока, таким образом, отделяясь от суспендированных твердых веществ, и достигали уровня указанных перегородок (23), откуда только жидкая фаза сточных вод попадает в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы,- introducing the waste water to be treated, previously filtered through a sieve or settled, to the bottom of said at least one area (2) of sludge in such a way that the waste water crosses said porous material from the bottom upwards in the form of a plug flow, thus separating from suspended solids, and reached the level of said partitions (23), from where only the liquid phase of the wastewater enters the said at least one area (3) of the liquid phase,

- рециркуляция жидкости со дна указанной области (3) жидкой фазы на дно указанной области (2) ила таким образом, чтобы жидкость снова поднималась с геометрически возрастающей скоростью от 1 до 5 м/ч по высоте указанной по меньшей мере одной области (2) ила, пересекая указанный пористый материал, и достигала уровня указанных перегородок (23), и затем снова попадала в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы, со дна которой она повторяемым образом снова направляется, посредством указанных насосных средств, на дно указанной области (2) ила;- liquid recirculation from the bottom of said area (3) of the liquid phase to the bottom of said area (2) of sludge in such a way that the liquid rises again at a geometrically increasing speed from 1 to 5 m/h along the height of said at least one area (2) of sludge , crossing the specified porous material, and reached the level of the specified partitions (23), and then again fell into the specified at least one area (3) of the liquid phase, from the bottom of which it is again directed, by means of the specified pumping means, to the bottom of the specified area (2) silt;

- оксигенация жидкой фазы, предусмотренной в указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы, посредством продувки воздухом и/или впрыска (введения) чистого газообразного кислорода в рециркулирующий поток жидкой фазы или на дне указанной по меньшей мере одной области ила;- oxygenation of the liquid phase provided in said at least one area (3) of the liquid phase, by blowing with air and/or injection (introduction) of pure gaseous oxygen into the recirculating stream of the liquid phase or at the bottom of the specified at least one area of sludge;

- извлечение очищенных сточных вод из указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы.- extraction of treated wastewater from said at least one area (3) of the liquid phase.

Согласно одному из вариантов изобретения, этап очистки пористого средства прерывают, когда потеря нагрузки, измеренная между точками выше и ниже по потоку от указанного пористого средства, составляет в результате меньше 70% от значения 1-2,5 бар (100-250 кПа).According to one embodiment of the invention, the porous agent cleaning step is interrupted when the load loss measured between points upstream and downstream of said porous agent results in less than 70% of the value of 1-2.5 bar (100-250 kPa).

Эти и другие преимущества станут ясными из подробного описания установки и связанного с ней способа очистки, которые будут описаны далее со ссылкой на прилагаемые фиг. 1-4.These and other advantages will become clear from the detailed description of the plant and associated purification method, which will be described below with reference to the accompanying FIGS. 1-4.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На Фиг. 1 и 3 показаны два вида в разрезе предпочтительного варианта осуществления установки согласно изобретению, на которых показан бак, в котором реализована перегородка с созданием двух отдельных областей, области ила и области жидкой фазы.On FIG. 1 and 3 show two sectional views of a preferred embodiment of the plant according to the invention, showing a tank in which a baffle is implemented to create two separate areas, a sludge area and a liquid phase area.

На Фиг. 2 показан верхний вид сверху того же бака.On FIG. 2 shows a top view of the same tank.

На Фиг. 4 показан вид в разрезе бака с указанием подводящей трубы для сточных вод.On FIG. 4 shows a sectional view of the tank showing the inlet pipe for sewage.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Перед следующим описанием следует сказать, что установка согласно настоящему изобретению может быть получена просто посредством модификации баков существующих установок для очистки. Таки образом, способ согласно изобретению может быть получен удобным образом как посредством осуществления новых установок, так и посредством преобразования стадии активного ила существующей установки для очистки сточных вод.Before the following description, it should be said that the installation according to the present invention can be obtained simply by modifying the tanks of existing cleaning installations. Thus, the method according to the invention can be conveniently obtained both by implementing new plants and by converting the activated sludge stage of an existing wastewater treatment plant.

В случае ила предполагается группа микроорганизмов, предусмотренная на биологической стадии установки для очистки, способная удерживать суспендированный материал и удалять загрязняющие вещества, находящиеся в сточных водах. Ил представляет собой количество твердых веществ, которое определяется гравиметрическим способом после сушки при 105°С, которое удерживается посредством фильтра, имеющего пористость 1,2 мкм. Данное количество ила выражается в виде массы на объем (gSS/I). Содержание органического вещества ила, выраженное в виде массы на объем (gSV/I), вместо этого, определяют по разнице между остатком при 105°С и 600°С.In the case of sludge, it is assumed that a group of microorganisms provided in the biological stage of the treatment plant is capable of holding the suspended material and removing pollutants present in the wastewater. Sludge is the amount of solids, which is determined gravimetrically after drying at 105°C, which is retained by a filter having a porosity of 1.2 μm. This amount of sludge is expressed as mass per volume (gSS/I). The organic matter content of the sludge, expressed as mass per volume (gSV/I), is instead determined by the difference between the residue at 105°C and 600°C.

Чистый выход роста ила в реакторе, Y_n, равен количеству (массе) ила, образующему количество (массу) удаляемого загрязняющего вещества, присутствующего как в суспендированной, так и растворимой форме. Это описывается разницей между ростом, связанным с потреблением загрязняющего вещества (Y), и разложением:The net yield of sludge growth in the reactor, Y _n , is equal to the amount (mass) of sludge forming the amount (mass) of contaminant to be removed, present in both suspended and soluble form. This is described by the difference between the growth associated with pollutant consumption (Y) and decay:

где:where:

- b представляет собой скорость разложения, которая учитывает все факторы, отвечающие за уменьшение концентрации ила (эндогенный метаболизм, гибель, лизис и истребление ила) [ч^-1]- b is the rate of decomposition, which takes into account all the factors responsible for the reduction of the sludge concentration (endogenous metabolism, death, lysis and destruction of the sludge) [h ^-1 ]

- X представляет собой концентрацию ила [количество твердых веществ на объем реактора; gSS/I]- X is the sludge concentration [number of solids per reactor volume; gSS/I]

- (-dS/dt)^-1 представляет собой обратную величину скорости потребления субстрата на единицу концентрации ила (X) [ч].- (-dS/dt) ^-1 is the reciprocal of the substrate consumption rate per unit of sludge concentration (X) [h].

Из анализа уравнения 1 ясно, что с увеличением концентрации ила внутри реактора происходит уменьшение чистого выхода роста. Увеличение концентрации ила получают посредством увеличения его времени пребывания воды в реакторе (также известного как возраст ила), таким образом, увеличивая его поглощение в системе. Под возрастом ила или временем пребывания ила в реакторе, предполагается средний временной интервал пребывания вышеуказанного ила внутри реактора, который может быть рассчитан также в виде соотношения между количеством ила в реакторе и скоростью потока вышеуказанного ила на выходе.From the analysis of Equation 1, it is clear that with an increase in the concentration of sludge inside the reactor, there is a decrease in the net yield of growth. An increase in sludge concentration is obtained by increasing its water residence time in the reactor (also known as sludge age), thus increasing its uptake in the system. Under the age of the sludge or the residence time of the sludge in the reactor, the average residence time of the above sludge inside the reactor is assumed, which can also be calculated as a ratio between the amount of sludge in the reactor and the flow rate of the above sludge at the outlet.

В традиционных системах с активным илом возможность увеличивать время пребывания ила (возраст ила) ощутимо затрудняется тем фактом, что концентрация ила в баке не может быть увеличена выше определенного значения, поскольку, вследствие своей низкой скорости отделения от жидкой фазы, будут необходимы вторичные отстойники со значительными размерами. Кроме того, повышение концентрации ила могло бы вызывать серьезные проблемы в отношении его суспензии в биологическом баке. Кроме того, в системах, известных в уровне техники, наложенные условия оксигенации ограничивают возможность эффективно накапливать ил в реакторе (и таким образом уменьшать производство ила), по двум разным причинам. Прежде всего, наличие пузырьков воздуха имеет тенденцию способствовать явлениям размыва ила (а именно, отсоединения и медленного смещения ила вверх), находящегося на наполнителе. Во-вторых, присутствие больших количеств кислорода вместе с непрерывной и прерывистой подачей сточных вод, подлежащих очистке, способствует развитию микробных видов с высокой скоростью роста (и таким образом с высокой производительностью ила), которые, разрастаясь, физически покрывают виды с низкой скоростью роста, которые неизбежно подавляются.In traditional activated sludge systems, the ability to increase the sludge residence time (sludge age) is significantly hampered by the fact that the sludge concentration in the tank cannot be increased above a certain value, since, due to its low separation rate from the liquid phase, secondary sedimentation tanks with significant sizes. In addition, increasing the concentration of sludge could cause serious problems with regard to its suspension in the biological tank. In addition, in prior art systems, the imposed oxygenation conditions limit the ability to effectively store sludge in the reactor (and thus reduce sludge production), for two different reasons. First of all, the presence of air bubbles tends to contribute to the erosion phenomena of the sludge (namely, detachment and slow movement of the sludge upwards) located on the filler. Secondly, the presence of large amounts of oxygen, together with a continuous and intermittent supply of wastewater to be treated, promotes the development of microbial species with a high growth rate (and thus a high sludge productivity), which, as they grow, physically cover the species with a low growth rate, which are inevitably suppressed.

Решение данной проблемы предложено данной установкой и способом согласно настоящему изобретению посредством применения модификаций установки и модификаций рабочих условий, которые, вместо ила, суспендированного в сточных водах, позволяют получать из активного ила конкретный вид ила, состоящий из биопленки и гранулированного ила, связанного в пластмассовом пористом средстве, который занимает часть объема бака, и жидкую фазу, не содержащую ил.The solution to this problem is offered by the plant and method according to the present invention through the use of modifications to the plant and modifications to the operating conditions which, instead of the sludge suspended in the sewage, make it possible to obtain from the activated sludge a specific type of sludge consisting of a biofilm and a granular sludge bound in a plastic porous a means that occupies a part of the volume of the tank, and a liquid phase that does not contain sludge.

В случае гранулированного ила предполагается конкретный вид биопленки, который обладает химико-физическими свойствами, скорее отличными от химико-физических свойств активного ила.In the case of granulated sludge, a specific type of biofilm is assumed which has chemical-physical properties rather different from those of activated sludge.

В частности, гранулированный ил имеет:In particular, granulated sludge has:

- индекс объема ила (определяемый как объем, занимаемый 1 г ила после 30 минут осаждения) ниже 70 мл/г;- sludge volume index (defined as the volume occupied by 1 g of sludge after 30 minutes of settling) below 70 ml/g;

- скорость осаждения выше 3 м/ч;- deposition rate above 3 m/h;

- размер частиц больше 0,2 мм;- particle size greater than 0.2 mm;

- слоистую структуру популяций микробов.- layered structure of microbial populations.

В установках согласно изобретению трансформация активного ила в ил, состоящий из биопленки и гранулированного ила, происходит на последовательных отдельных этапах, описанных далее.In the installations according to the invention, the transformation of activated sludge into sludge consisting of biofilm and granular sludge takes place in successive separate steps, described below.

Следует уточнить, что этапы, описанные далее, отнесены к начальному этапу новой установки, определенной как временной интервал между настраиванием на работу новой установки и первой операцией очистки, который определяет завершение трансформации активного ила в биопленку и гранулированный ил.It should be clarified that the steps described below refer to the initial phase of a new plant, defined as the time interval between setting up the new plant and the first treatment operation, which determines the completion of the transformation of activated sludge into biofilm and granular sludge.

На первом этапе активный ил захватывается в наполняющем средстве, находящемся в области ила (которая на данном этапе не содержит ила). На следующем этапе фракция активного ила, прилипшая на поверхности наполняющего средства, приводит к образованию слоя ила (биопленки), покрывающего всю поверхность поддерживающего средства. Активный ил, захваченный в трещинных порах наполняющего средства, и внутренних порах того же материала, и порах, образованных посредством его упаковки в области ила, продолжает вместе с тем расти в виде отдельной структуры (ил в виде включений).In the first stage, the activated sludge is trapped in the filling agent located in the sludge area (which at this stage does not contain sludge). In the next step, the fraction of activated sludge adhering to the surface of the filling agent leads to the formation of a layer of silt (biofilm) covering the entire surface of the supporting agent. The activated sludge trapped in the fissure pores of the filling agent and the internal pores of the same material and the pores formed by its packing in the sludge region continues to grow at the same time as a separate structure (sludge in the form of inclusions).

Для улучшения уплотненности ила, избегая того, чтобы вышеуказанный ил мог утягиваться сточными водами и потоком жидкости, обеспечивая, таким образом, увеличение его по массе и объему, существуют принятые определенные рабочие условия: объемная нагрузка по органическому веществу (определенная как количество ХПК (химическая потребность в кислороде) на входе в установку, в сутки и на объем области ила на протяжении первых двух месяцев, начиная с начального этапа, должна быть ниже 0,15 кг ХПК на м³ наполнителя (то есть на м³ области ила) и в сутки (кг ХПК /м³⋅сут), и эффективная возрастающая скорость жидкости в области ила должна составлять от 2 до 5 м/ч и предпочтительно от 2,5 до 3,5 м/ч.In order to improve the compaction of the sludge, avoiding that the above sludge can be entrained by sewage and liquid flow, thus ensuring its increase in mass and volume, there are certain operating conditions adopted: the volume load of organic matter (defined as the amount of COD (chemical demand in oxygen) at the entrance to the installation, per day and per volume of the sludge area during the first two months, starting from the initial stage, should be below 0.15 kg COD per m ^{3 of} filler (that is, per m ³ of the sludge area) and per day (kg COD/m ³ ⋅day) and the effective rising velocity of the liquid in the sludge area should be 2 to 5 m/h and preferably 2.5 to 3.5 m/h.

Геометрически возрастающая скорость определяется как соотношение между скоростью рециркуляционного потока между областью жидкой фазы и областью ила (выраженной в м³/ч) и геометрическим сечением области ила (выраженным в м³); эффективная возрастающая скорость определяется как произведение геометрически возрастающей скорости и пористости области ила в определенный момент времени t. В начальный момент времени t=0 (то есть при запуске установки) пористость области ила совпадает с пористостью наполняющего средства (поскольку ил отсутствует) и таким образом эффективная возрастающая скорость равна произведению геометрически возрастающей скорости на пористость наполняющего средства (известный признак). На протяжении процесса пористость области ила становится ниже пористости наполняющего средства под действием роста ила.The geometrically increasing velocity is defined as the ratio between the recirculation flow rate between the liquid phase area and the sludge area (expressed in m ³ /h) and the geometric section of the sludge area (expressed in m ³ ); the effective increasing velocity is defined as the product of the geometrically increasing velocity and the porosity of the sludge area at a given time t. At the initial time t=0 (that is, when the plant is started), the porosity of the sludge area coincides with the porosity of the filling agent (because there is no silt) and thus the effective increasing speed is equal to the product of the geometrically increasing speed and the porosity of the filling agent (known feature). During the process, the porosity of the sludge area becomes lower than the porosity of the filling agent due to the growth of the sludge.

В то время как количество увеличивается (за счет увеличения толщины биопленки и размеров частиц ила, содержащихся во внутренних и трещинных порах наполняющего средства), пористость поддерживающего средства уменьшается с последующим увеличением эффективной возрастающей скорости в области ила.While the amount is increased (by increasing the biofilm thickness and the size of the sludge particles contained in the internal and fissured pores of the filling agent), the porosity of the support agent decreases with a consequent increase in the effective increasing velocity in the sludge region.

Увеличение эффективной возрастающей скорости из-за уменьшения пористости наполняющего средства (под действием накопления ила) способствует условиям пробкового потока, которые оказывают сглаживающее и обкатывающее действие в отношении ила, находящегося в трещинных порах, который принимает типичную скругленную и скошенную форму речной гальки (с этого момента термин гранулированный ил). Такие гранулы (галька) ила затем обретают такие размеры, что они не могут выходить из пор, где они развились/выросли (то есть они становятся гранулами, захваченными в наполнителе).The increase in effective rising velocity due to the decrease in the porosity of the filler (due to silt accumulation) promotes slug flow conditions which have a smoothing and rolling effect on the silt in the fissure pores, which assumes the typical rounded and sloping shape of river pebbles (from now on the term granulated sludge). Such granules (pebbles) of silt then become so sized that they cannot escape from the pores where they have developed/grown (ie they become granules trapped in the fill).

Следует уточнить, что данное уплотняющее действие возможно, поскольку жидкость пересекает область ила посредством пробкового перемещения (в виде пробкового потока) и не содержит пузырьков газа, таким образом, избегая описанных выше явлений размыва.It should be clarified that this sealing action is possible because the liquid crosses the sludge region by slug movement (as a slug flow) and does not contain gas bubbles, thus avoiding the scouring phenomena described above.

Характеристики наполнителя (размеры внутренних и трещинных пустот) играют решающую роль в содержании/удерживании гранул. В случае внутренних пустот предполагаются пустоты внутри наполнителя, в то время как в случае трещинных пустот предполагаются пустоты, образованные упаковкой разных элементов материала в объеме (а именно пустоты между элементом и элементом), чей объем будет определяться как формой (с учетом обеспечения язычков), так и размером и формой элементов.The characteristics of the filler (dimensions of internal and fractured voids) play a decisive role in the content/retention of the granules. In the case of internal voids, voids within the filler are assumed, while in the case of fractured voids, voids are assumed formed by the packing of different elements of material in a volume (namely, voids between element and element), whose volume will be determined by the shape (taking into account the provision of tongues), as well as the size and shape of the elements.

Уменьшенные размеры пустот позволяют захватывать малые количества ила (что приводит к небольшим возрастам ила и, таким образом, приводит к небольшим сокращениям выхода роста ила и таким образом производства ила). Наоборот, большие размеры пустот позволяют выращивать гранулы больших размеров с последующим увеличением возраста ила и уменьшением выхода роста. В любом случае, если желательно получить гранулы ила больших размеров, необходимо придать им определенную уплотненность и стабильность.The reduced dimensions of the voids allow small amounts of sludge to be trapped (resulting in small sludge ages and thus leading to slight reductions in sludge growth yield and thus sludge production). Conversely, large void sizes allow larger granules to be grown with a subsequent increase in the age of the sludge and a decrease in growth yield. In any case, if it is desired to obtain large sized silt granules, it is necessary to give them a certain density and stability.

Следует учесть, что обычно при увеличении диаметра гранулы снижается ее уплотненность. По этой причине установка согласно настоящему изобретению удобным образом работает с конкретными рабочими условиями, описанными ниже, для получения гранул, которые одновременно имеют большие размеры и высокую уплотненность.It should be noted that usually with an increase in the diameter of the granule, its compaction decreases. For this reason, the plant according to the present invention is conveniently operated under the specific operating conditions described below to obtain granules that are both large in size and highly compacted.

В частности, как будет описано, в области ила, на всех этапах способа, отсутствует воздух и/или пузырьки кислорода, которые бы вызывали явление размыва с отсоединением и увлечением (уносом) части биопленки и гранул.In particular, as will be described, in the area of the sludge, at all stages of the method, there is no air and/or oxygen bubbles that would cause the phenomenon of erosion with detachment and entrainment (entrainment) of part of the biofilm and granules.

Помимо рабочих условий, другим аспектом, который позволяет оптимизировать характеристики ила, является тот факт, что гранулы связаны в конкретном пористом поддерживающем средстве. Такой аспект, кроме того, что позволяет достигать более высокой концентрации в баке (вплоть до 50 кг на м^ области ила), придает способу более высокую прочность, поскольку гранулы защищены от возможных явлений дестабилизации, которые обычно угнетают системы с суспендированным гранулированным илом (долговременная стабильность структуры гранулированного ила представляет в известных установках одну из основных проблем, которая по существу имеет ограниченную диффузию технологии с гранулированным илом).In addition to the operating conditions, another aspect that allows for optimizing the characteristics of the sludge is the fact that the granules are bound in a specific porous support medium. This aspect, in addition to allowing a higher concentration in the tank (up to 50 kg per m^ area of sludge), gives the process a higher strength, since the granules are protected from possible destabilization phenomena that usually inhibit systems with suspended granular sludge (long-term the stability of the structure of granular sludge is one of the main problems in the known plants, which is essentially limited diffusion technology with granular sludge).

Как уже сказано, в способе согласно настоящему изобретению рабочие условия играют решающую роль и для образования, и для сохранения во времени такого ила (биопленка и гранулы).As already mentioned, in the method according to the present invention, the operating conditions play a decisive role both for the formation and for the persistence of such sludge (biofilm and granules) over time.

В частности, периодичность, с которой сточные воды впускают в бак, представляет крайне важный рабочий параметр для получения и сохранения такого ила.In particular, the frequency with which sewage is let into the tank is an extremely important operating parameter for obtaining and maintaining such sludge.

Фактически, такой параметр, при хорошем управлении, приводит к изменению условий «изобилия» (избытка) и «голода» (недостатка) органических субстратов (загрязняющих веществ, обычно присутствующих в городских сточных водах), которые сохраняют во времени структуру такого ила. Изменение таких условий улучшает уровень уплотненности ила.In fact, such a parameter, when well managed, leads to a change in the conditions of "abundance" (excess) and "starvation" (lack) of organic substrates (pollutants commonly present in urban wastewater), which preserve the structure of such sludge over time. Changing such conditions improves the level of sludge compaction.

В способе очистки с помощью установки согласно настоящему изобретению сточные воды впускают внутрь установки по существу с постоянными временными интервалами, предпочтительно от 2 до 6 раз в сутки и более предпочтительно от 3 до 4 раз в сутки.In the treatment method using the plant according to the present invention, wastewater is admitted into the plant at substantially constant time intervals, preferably 2 to 6 times a day, and more preferably 3 to 4 times a day.

Прерывистость способа и высокая концентрация ила определяют в слоях ила периодическое возникновение аэробных/анаэробных условий реакций, которые приводят к метаболическому расщеплению анаболической и катаболической фазы, таким образом, что энергия рассеивается без снижения эффективность очистки. Таким образом, к уменьшению производства ила вследствие большого возраста ила добавляется уменьшение производства ила вследствие метаболического расщепления.The discontinuity of the process and the high concentration of sludge determine in the sludge layers the periodic occurrence of aerobic/anaerobic reaction conditions which lead to the metabolic breakdown of the anabolic and catabolic phase, so that energy is dissipated without reducing the purification efficiency. Thus, in addition to the decrease in sludge production due to the great age of the sludge, there is a decrease in sludge production due to metabolic degradation.

Управление объемной нагрузкой по органическому веществу, вводимое во время начального этапа, по сравнению с объемом области ила, представляет другой важный рабочий параметр для получения такого конкретного вида ила (смеси биопленки и гранул) и его связывания в пористом средстве. Посредством анализа уравнения (1) указан тот факт, что слишком высокая объемная нагрузка по органическому веществу во время данного периода (а именно, когда еще имеет место низкое количество ила в отсеке ила) будет определять повышение скорости роста ила, с уменьшением его уплотненности и возникающим в результате риском отсоединения от наполнителя. Иными словами, закрепление ила на поддерживающем средстве будет становиться слабее с риском того, что вышеуказанный ил может быть вытянут из подъема уровня жидкости.The control of the organic matter volume load introduced during the initial step, as compared to the volume of the sludge area, is another important operating parameter for obtaining this particular type of sludge (a mixture of biofilm and granules) and binding it in a porous medium. Through the analysis of equation (1) it is indicated that too high a volume load of organic matter during a given period (namely, when there is still a low amount of sludge in the sludge compartment) will determine the increase in the growth rate of sludge, with a decrease in its compaction and the resulting as a result of the risk of detachment from the filler. In other words, the attachment of the sludge to the support means will become weaker, with the risk that said sludge may be drawn out of the rising liquid level.

Таким образом, в течение первых двух месяцев после начала работы новой установки применяемая максимальная нагрузка по органическому веществу составляет ниже 0,15 кг ХПК /м³⋅сут. Только после первых двух месяцев начального этапа нагрузка по органическому веществу может быть увеличена и в любом случае, предпочтительно, ею управляют таким образом, чтобы она не превышала значения 0,5 кгХПК/м³⋅сут на третий и четвертый месяц начального этапа.Thus, during the first two months after the start of operation of a new plant, the applied maximum organic matter load is below 0.15 kg COD/m ³ ⋅d. Only after the first two months of inception can the organic matter load be increased and in any case it is preferably managed so that it does not exceed 0.5 kgCOD/m ³ ⋅d in the third and fourth months of inception.

Возрастающая скорость жидкой фазы через пористое средство вместе с тем определяет напряжение сдвига, действующее на ил; если оно сохраняется в описанных значениях, его уплотненность и плотность возрастают.The increasing velocity of the liquid phase through the porous medium also determines the shear stress acting on the sludge; if it remains in the described values, its compaction and density increase.

Способ, осуществляемый на установке согласно настоящему изобретению, предложен со следующими этапами: подача (или загрузка), рециркуляция, разгрузка и перерыв. Этапы загрузки и рециркуляции могут перекрываться на протяжении даже значительных временных отрезков. Данное чередование этапов удобным образом контролируют посредством автоматизированной системы на основе микропроцессора и таймера, который управляет функционированием следующих разных устройств, взаимно соединенных с данной установкой: питающие насосы, рециркуляционные насосы, система аэрации/оксигенации, откачивающие насосы для очищенного эффлюента. Кроме того, такая система соединяется с целым рядом датчиков уровня и для выявления физических и химических параметров (в частности, аммония, окисленного азота и ХПК), чьи значения, измеренные в режиме онлайн, могут менять продолжительность разных этапов.The method carried out in the plant according to the present invention is proposed with the following steps: feeding (or loading), recirculating, unloading and interruption. The stages of loading and recycling can overlap for even significant time periods. This alternation of steps is conveniently controlled by a microprocessor and timer based automated system which controls the operation of the following different devices interconnected to the unit: feed pumps, recirculation pumps, aeration/oxygenation system, scrubbing pumps for the purified effluent. In addition, such a system is connected to a range of level sensors and to detect physical and chemical parameters (in particular, ammonium, oxidized nitrogen and COD), whose values, measured online, can change the duration of different stages.

На этапе подачи сточные воды, подлежащие очистке (фильтрации через сито или осаждению), направляют посредством подходящего насоса, на дно области ила, откуда они поднимаются в верхнюю часть области ила, одновременно подвергаются фильтрации с удалением суспендированного материала и затем попадают в область жидкой фазы.In the supply stage, the wastewater to be treated (filtered through a sieve or settling) is directed by a suitable pump to the bottom of the sludge area, from where it rises to the top of the sludge area, is simultaneously filtered to remove the suspended material and then enters the liquid phase area.

Когда достигается ранее установленный уровень в области жидкой фазы (фиксируется оператором), также активируется рециркуляционный насос, который начинает рециркулировать жидкость из области жидкой фазы в область ила, таким образом, начиная этап рециркуляции, в то время как питающий насос продолжает впускать новые сточные воды на дно области ила (перекрывающиеся этапы загрузки и рециркуляции). Рециркулируемая жидкость поднимается по высоте области ила и затем попадает в область жидкой фазы, где она оксигенируется продувкой воздухом посредством вентилятора или компрессора и подходящими диффузорами (или посредством введения чистого газообразного кислорода в рециркуляционный поток) (4), откуда она повторяемым образом снова направляется в область ила, снова попадая в область жидкой фазы.When the previously set level in the liquid phase area is reached (fixed by the operator), the recirculation pump is also activated, which begins to recirculate liquid from the liquid phase area to the sludge area, thus starting the recirculation stage, while the feed pump continues to let in new wastewater at bottom of the sludge area (overlapping stages of loading and recirculation). The recirculated liquid rises up the height of the sludge region and then enters the liquid phase region, where it is oxygenated by blowing air through a fan or compressor and suitable diffusers (or by introducing pure oxygen gas into the recirculation stream) (4), from where it is recycled back into the region silt, again falling into the region of the liquid phase.

В отношении преимуществ впуска сточных вод на дно области ила, следует уточнить, что в установках, известных в уровне техники (как, например, установка, описанная в ЕР 2307323), сточные воды, подлежащие очистке, впускают исключительно в аэратор. Учитывая, что сточные воды добавляют к порции уже очищенных сточных вод, находящихся в аэраторе, добавление полностью перемешанных сточных вод в аэратор может приводить, особенно в случаях не очень концентрированных городских сточных вод, к довольно сильному разбавлению. В этих случаях сточные воды, которые эффективно впускают в область ила, не являются сточными водами, подлежащими очистке, а являются сточными водами, полученными в результате их разбавления очищенным эффлюентом, и таким образом концентрация ХПК могла бы не быть достаточной для активации изменения условий «изобилия» (избытка) и «голода» (недостатка), и которые образуют основу образования гранулированного ила, отбора видов микробов с низкой скоростью роста (и таким образом с низкой производительностью ила) и уплотненности традиционной биомассы. В установке согласно настоящему изобретению сточные воды, подлежащие очистке, вместо этого впускают прямо на дно области ила, откуда они поднимаются «не разбавленными» и в виде пробкового потока текут, таким образом, избегая только что описанные недостатки и гарантируя большее проникание во внутренние слои ила, необходимое для отбора видов бактерий с низкой скоростью роста, которые обычно занимают наиболее внутренние слои ила.With regard to the advantages of inlet of sewage to the bottom of the sludge area, it should be clarified that in the installations known in the prior art (such as the installation described in EP 2307323), the wastewater to be treated is let in exclusively into the downcomer. Considering that waste water is added to the portion of already treated waste water in the aerator, the addition of fully mixed waste water to the aerator can lead, especially in cases of not very concentrated municipal waste water, to a rather strong dilution. In these cases, the effluent that is effectively let into the sludge area is not the effluent to be treated, but is the effluent obtained by diluting it with the purified effluent, and thus the concentration of COD might not be sufficient to activate the change in the "abundance" conditions. ” (excess) and “starvation” (deficiency), and which form the basis of the formation of granular sludge, the selection of microbial species with a low growth rate (and thus with low sludge productivity) and the compaction of traditional biomass. In the plant according to the present invention, the wastewater to be treated is instead admitted directly to the bottom of the sludge area, from where it rises "undiluted" and flows as a slug stream, thus avoiding the disadvantages just described and guaranteeing greater penetration into the inner layers of the sludge. required to select bacterial species with a low growth rate, which usually occupy the innermost layers of the sludge.

Когда в области жидкой фазы достигается второй предварительно фиксированный уровень, датчик уровня посылает сигнал в систему автоматизации, которая выключает питающий насос. Жидкость продолжает вместе с тем рециркулировать и возможно подвергаться аэрации между данными двумя областями на протяжении всего этапа рециркуляции. На протяжении этапа рециркуляции система аэрации может придерживаться того же цикла функционирования рециркуляционного насоса (а именно она может всегда оставаться функционирующей) или может придерживаться прерывистого функционирования для усиления процесса денитрификации.When the second pre-fixed level is reached in the area of the liquid phase, the level sensor sends a signal to the automation system, which turns off the feed pump. The liquid continues to be recirculated, however, and possibly aerated between these two areas throughout the recirculation step. During the recirculation step, the aeration system may follow the same cycle of operation of the recirculation pump (namely, it may always remain in operation) or may operate intermittently to enhance the denitrification process.

В любом случае, такой процесс всегда представлен, также когда система аэрации активна: это возможно, возможно, благодаря высокой концентрации ила, находящегося в области ила, и благодаря динамическим условиям функционирования способа, которые внутри ила образуют соседние аэробные (в которых происходит нитрификация) и анаэробные области (в которых происходит денитрификация).In any case, such a process is always present, also when the aeration system is active: this is possible, perhaps due to the high concentration of sludge located in the sludge area, and due to the dynamic conditions of the operation of the process, which within the sludge form adjacent aerobic (in which nitrification takes place) and anaerobic areas (where denitrification occurs).

Интервалами между активацией и деактивацией системы аэрации можно управлять посредством системы автоматизации установки на основе значений концентрации аммиака и оксида азота, измеренной в режиме онлайн подходящими датчиками. Однако система автоматизации может выключать систему аэрации в любое время, в случае, когда концентрация растворенного кислорода, измеренная посредством подходящего зонда, превышает определенное заданное значение, установленное оператором (например, 6 мг/л).The intervals between activation and deactivation of the aeration system can be controlled by the plant automation system based on the ammonia and nitric oxide concentration values measured online by suitable sensors. However, the automation system can turn off the aeration system at any time when the dissolved oxygen concentration, measured with a suitable probe, exceeds a certain set point set by the operator (eg 6 mg/l).

Для усиления способности очистки, необходимой в случаях агломератов с малым водоснабжением или неочищенных сточных вод (а именно не осажденных), чистый газообразный кислород может продуваться с заданными временными интервалами прямо на дне области ила (посредством предназначенной для этого трубы) или в подающей трубе рециркуляционного насоса. Следует уточнить, что поток кислорода контролируют посредством контроллера массового потока, таким образом, чтобы гарантировалось отсутствие пузырьков, которые будут дестабилизировать область ила. В частности, возможно функционирование со значениями потока чистого кислорода вплоть до 60 Нмл/ч на м³ рециркулированной жидкой фазы. Высокое давление, присутствующее в рециркуляционной трубе, образованное в результате высоких концентраций ила в области ила (значения вплоть до 2,5 бар (250 кПа) гарантирует высокую эффективность увеличения растворимости (солюбилизации) впускаемого потока газообразного кислорода.In order to enhance the cleaning capacity required in cases of agglomerates with little water supply or raw sewage (namely not settled), pure oxygen gas can be blown at predetermined time intervals directly at the bottom of the sludge area (via a dedicated pipe) or in the feed pipe of a recirculation pump . It should be clarified that the flow of oxygen is controlled by a mass flow controller so that no bubbles are guaranteed to destabilize the sludge region. In particular, it is possible to operate with flow rates of pure oxygen up to 60 Nml/h per m ^{3 of} recirculated liquid phase. The high pressure present in the recirculation pipe, formed as a result of the high concentrations of sludge in the sludge area (values up to 2.5 bar (250 kPa), guarantees a high efficiency in increasing the solubility (solubilization) of the inlet oxygen gas flow.

Этап рециркуляции заканчивается, когда предварительно заданный временной интервал истек или когда значения химических параметров (таких, например, как ХПК, аммиачный азот или окисленный азот), связанных с системой автоматизации, ниже максимальных пределов, допустимых правилами, регулирующими разгрузку эффлюента, очищенного в водоприемниках.The recirculation step ends when a predetermined time interval has elapsed or when the values of chemical parameters (such as COD, ammonia nitrogen or oxidized nitrogen) associated with the automation system are below the maximum limits allowed by the regulations governing the discharge of effluent treated in receiving waters.

Когда происходит такая ситуация, система автоматизации определяет остановку рециркуляционного насоса и системы аэрации (конец этапа реакции), таким образом, активируя откачивающий насос эффлюента (который в предпочтительном варианте осуществления может быть таким же, как рециркуляционный насос), который фактически начинает этап разгрузки.When this situation occurs, the automation system determines the stop of the recirculation pump and the aeration system (end of the reaction stage), thus activating the effluent pump (which in the preferred embodiment may be the same as the recirculation pump), which actually starts the unloading stage.

Извлечение очищенного эффлюента из отсека жидкой фазы происходит вплоть до того момента, когда уровень жидкости (выявляемый датчиком) в таком отсеке не достигнет заданного значения (оператором). Когда такая ситуация происходит, система автоматизации будет определять выключение насоса, таким образом, завершая этап разгрузки. Вместо сигнала уровнемера, в системе автоматизации может также применяться один (при наличии) из тотализаторов скорости потока.Extraction of the purified effluent from the liquid phase compartment occurs up to the moment when the liquid level (detected by the sensor) in this compartment does not reach the set value (by the operator). When this situation occurs, the automation system will determine that the pump is turned off, thus completing the unloading phase. Instead of a level gauge signal, one (if any) of the flow rate totalizers can also be used in the automation system.

На протяжении этапа перерыва способа установку готовят для начала новой последовательности этапов, как только что описанная последовательность. Кроме того, на протяжении такого этапа проводят операцию очистки области ила (при необходимости).During the process break step, the plant is prepared to start a new sequence of steps, as the sequence just described. In addition, during this stage, the operation of cleaning the sludge area (if necessary) is carried out.

Операция очистки нужна, поскольку в то время как система продолжает функционировать, имеет место непрерывное увеличение концентрации ила с последующим уменьшением пористости наполнителя, что может определять, с низкими значениями, частичную закупорку (забивание) области ила. Чтобы избежать такого явления, операцию очистки проводят с целью привести значение пористости снова к значению, попадающему в подходящий интервал для правильного функционирования системы, посредством «принудительного» извлечения части присутствующего ила.A cleaning operation is needed because while the system continues to function, there is a continuous increase in sludge concentration, followed by a decrease in the porosity of the fill, which can indicate, at low values, partial plugging (plugging) of the sludge area. To avoid such a phenomenon, a cleaning operation is carried out in order to bring the porosity value back to a value that falls within a suitable range for the correct functioning of the system, by "forced" extraction of some of the sludge present.

Операция очистки играет такую же роль продувочного потока в традиционных системах с активным илом; оба определяют производство ила в избытке в указанном способе. В отличие от продувочного потока, операцию очистки проводят прерывистым путем, а именно только при достижении определенного значения потерь нагрузки, регистрируемого на дне области ила между точками выше и ниже по потоку от пористого средства, а именно значения, которое превышает значение 1-2,5 бар (100-250 кПа). Такой ил заданной величины выбирают на основе разных факторов, таких как высота области ила, вид и состав сточных вод, подлежащих очистке, впрыск и поток чистого кислорода, и вид и уровень очистки, подлежащей осуществлению (удаление углерода с удалением или без удаления азота).The cleaning operation plays the same role as a purge stream in traditional activated sludge systems; both determine the production of sludge in excess in said process. In contrast to the purge flow, the cleaning operation is carried out in an intermittent way, namely only when a certain value of load loss is reached, recorded at the bottom of the sludge area between points upstream and downstream of the porous agent, namely a value that exceeds a value of 1-2.5 bar (100-250 kPa). Such sludge of a given size is selected based on various factors such as the height of the sludge area, the type and composition of the wastewater to be treated, the injection and flow of pure oxygen, and the type and level of treatment to be carried out (removal of carbon with or without removal of nitrogen).

Операцию очистки проводят посредством сжатого воздуха при 1-4 бар (100-400 кПа) и предпочтительно от 2 до 3 бар (200-300 кПа), который впускают в течение примерно 1-2 минут посредством предназначенной для этого трубы, предусмотренной на дне области ила.The cleaning operation is carried out with compressed air at 1-4 bar (100-400 kPa) and preferably from 2 to 3 bar (200-300 kPa), which is admitted for about 1-2 minutes through a dedicated pipe provided at the bottom of the area silt.

Согласно другому варианту осуществления помимо трубы на дне области ила так же может быть использована труба, которая проходит по высоте области ила таким образом, что она достигает более эффективно также более высоких слоев. Струя сжатого воздуха определяет отделение части ила от пластмассового поддерживающего материала (главным образом расположенного в более низкой части); отделенный ил оседает на дне области ила и может быть извлечен в виде «жидкого ила» в результате активации подходящего насоса. Время функционирования откачивающего насоса для очистки ила предпочтительно устанавливается значением, обеспеченным зондом, чувствительным к суспендированным твердым веществам, расположенным в промежутке с жидкостью под наполнителем: значение суспендированных твердых веществ ниже порогового значения, будет определять насос, подлежащий выключению. Как только этап разгрузки и возможная операция очистки придонного слоя отсека ила завершены, согласно способу предлагается новая последовательность этапов, как только что описанная последовательность.According to another embodiment, in addition to the pipe at the bottom of the sludge area, a pipe can also be used which runs along the height of the sludge area in such a way that it also reaches higher layers more efficiently. The jet of compressed air determines the separation of some of the silt from the plastic support material (mainly located in the lower part); the separated sludge settles to the bottom of the sludge area and can be recovered as "liquid sludge" by activating a suitable pump. The running time of the sludge removal pump is preferably set to a value provided by a probe sensitive to suspended solids located in the interstices with the liquid below the fill: a value of suspended solids below a threshold value will determine the pump to be switched off. As soon as the unloading step and the possible cleaning operation of the bottom layer of the sludge compartment are completed, according to the method, a new sequence of steps is proposed, as the sequence just described.

После описания способа, подлежащего реализации, далее описан предпочтительный вариант осуществления установки согласно изобретению.After describing the method to be implemented, the following describes a preferred embodiment of the installation according to the invention.

Установка согласно изобретению содержит по меньшей мере бак (1), разделенный по меньшей мере на две отделенные части (2, 3) одной или более вертикальными перегородками (23). Бак разделен по меньшей мере на область накопления ила (2) и по меньшей мере область накопления жидкой фазы (3). В случае разделения более чем на две области, предпочтительно, но не в качестве ограничения, число областей жидкой фазы и число областей ила будут равными. Для простоты описания в графических материалах ссылка сделана на баки прямоугольной формы, с пониманием того, что посредством подходящей конфигурации перегородок установка может быть реализована с баками разной формы, например, круглыми.The installation according to the invention comprises at least a tank (1) divided into at least two separated parts (2, 3) by one or more vertical partitions (23). The tank is divided into at least a sludge accumulation area (2) and at least a liquid phase accumulation area (3). In case of separation into more than two regions, preferably, but not as a limitation, the number of liquid phase regions and the number of sludge regions will be equal. For ease of description in the drawings, reference is made to tanks of rectangular shape, with the understanding that by means of a suitable baffle configuration, the plant can be implemented with tanks of various shapes, such as round ones.

Вертикальные перегородки (23), разделяющие разные области, как показано на фиг. 1, ниже стенок бака (1), таким образом, чтобы жидкость могла перетекать из одной области в другую самотеком, и в частности могла перетекать из области (2) ила в область (3) жидкой фазы. Предпочтительно, вертикальные перегородки меньше чем на 20 см, предпочтительно на 5 - 10 см ниже стенок баков, но явно необходимая высота зависит от скорости потока жидкости, подлежащей перетеканию, через сечение перегородки.Vertical baffles (23) separating different areas, as shown in FIG. 1, below the walls of the tank (1), so that the liquid can flow from one area to another by gravity, and in particular can flow from the sludge area (2) to the liquid phase area (3). Preferably, the vertical baffles are less than 20 cm, preferably 5-10 cm below the walls of the tanks, but the apparent height required depends on the flow rate of the fluid to be overflowed through the section of the baffle.

Изолирующий бак для жидкой фазы также имеет функцию оксигенации жидкой фазы, таким образом, он предложен с подходящей системой аэрации. Предпочтительно, система аэрации содержит чаны, сконфигурированные для введения микропузырьков воздуха, расположенные на дне бака и соединенные с компрессором/вентилятором.The liquid phase containment tank also has the function of oxygenating the liquid phase, so it is offered with a suitable aeration system. Preferably, the aeration system comprises vats configured to introduce micro air bubbles located at the bottom of the tank and connected to a compressor/fan.

Как показано на фиг. 2, на дне области (2) ила целый ряд пар двойных труб поднимается параллельно друг другу для подачи сточных вод (4) и жидкой фазы (5), соответственно, воздуха для операций очистки (как на дне, так и на срединной высоте) и чистого кислорода. На каждой из данных труб, через равные промежутки времени, предусмотрены отводы для введения воздуха, чистого кислорода и сточных вод, и жидкой фазы.As shown in FIG. 2, at the bottom of the sludge area (2) a number of pairs of double pipes rise parallel to each other to supply waste water (4) and liquid phase (5), respectively, air for cleaning operations (both at the bottom and at mid-height) and pure oxygen. On each of these pipes, at regular intervals, outlets are provided for the introduction of air, pure oxygen and wastewater, and the liquid phase.

Сточные воды впускают под изолирующий материал. Очищающий воздух можно впускать как под изолирующий материал, так и по высоте вышеуказанного (по меньшей мере вплоть до срединной высоты). Это позволяет проводить более эффективную очистку.Waste water is let in under the insulating material. The cleaning air can be introduced both under the insulating material and at the height of the above (at least up to the middle height). This allows for more efficient cleaning.

Таким образом, внутри области ила предложено регулярное расположение отводов для подачи воздуха, чистого кислорода, сточных вод и жидкой фазы. Предпочтительно, расстояние в обоих направлениях между двумя впускными отводами составляет от 1 до 3 метров и более предпочтительно от 1,5 до 2 метров.Thus, within the sludge area, a regular arrangement of outlets for the supply of air, pure oxygen, waste water and the liquid phase is proposed. Preferably, the distance in both directions between the two inlets is 1 to 3 meters, and more preferably 1.5 to 2 meters.

Еще на дне области ила, на одной из стенок бака предусмотрен целый ряд отверстий для размещения датчиков давления для измерения потери загрузки, что необходимо для подлежащих проведению операций очистки.Even at the bottom of the sludge area, on one of the walls of the tank, a number of holes are provided to accommodate pressure sensors to measure the load loss, which is necessary for the cleaning operations to be carried out.

Еще в той же области (2) ила предусмотрены более высокие плоскости (21) и более низкие плоскости (22) для изолирования (упаковки) пористого материала (24). Указанные плоскости сконструированы таким образом, что сточные воды, жидкая фаза и поток очищающего воздуха проходят, удерживая пористый материал. Более низкая изолирующая плоскость является горизонтальной и предпочтительно расположена на подводящих трубах для воздуха, чистого кислорода, сточных вод и жидкой фазы. Более высокая изолирующая плоскость, напротив, наклонена (с максимальным наклоном 5° к горизонтальной поверхности) таким образом, чтобы жидкость переносилась быстрее в направлении водосливной перегородки, избегая, таким образом, того, чтобы вышеуказанная жидкость могла застаиваться в области на области ила с возможной пролиферацией водорослей, главным образом в периоды максимального воздействия солнечного излучения.Still in the same area (2) of the silt, higher planes (21) and lower planes (22) are provided for isolating (packing) the porous material (24). Said planes are designed in such a way that the waste water, the liquid phase and the cleaning air flow pass holding the porous material. The lower insulating plane is horizontal and is preferably located on the supply pipes for air, pure oxygen, waste water and the liquid phase. The higher insulating plane, on the other hand, is inclined (with a maximum inclination of 5° to the horizontal surface) so that the liquid is transferred faster towards the weir wall, thus avoiding that the above liquid can stagnate in the area on the silt area with possible proliferation algae, mainly during periods of maximum exposure to solar radiation.

Каждая из данных двух изолирующих плоскостей будет снабжена кожухами для установки подходящего числа диффузоров для введения сточных вод и очищающего воздуха и для рециркуляции жидкой фазы. Предпочтительно, будет предложено от 20 до 50 диффузоров на м², причем каждый диффузор снабжен 4-12 отверстиями от 3 до 5 мм для введения сточных вод, которые, как известно, содержат также суспендированные частицы.Each of these two insulating planes will be provided with casings to accommodate a suitable number of diffusers for the introduction of wastewater and cleansing air and for the recirculation of the liquid phase. Preferably, 20 to 50 diffusers per m ² will be provided, with each diffuser provided with 4 to 12 openings of 3 to 5 mm for the introduction of waste water, which is also known to contain suspended particles.

Как уже было сказано, объем области ила (2), содержащийся между двумя горизонтальными изолирующими плоскостями, наполнен пористым материалом, имеющим удельную поверхность, составляющую от 500 до 800 м²/м³, пористость выше чем 80%, предпочтительно от 82% до 90%, и размеры одного элемента от 5 до 20 мм и предпочтительно от 7 до 18 мм. Один элемент также имеет такую геометрию, что он разделен на 3 или более областей. Согласно предпочтительному варианту осуществления один элемент состоит из пластмассового цилиндра, снабженного внутри перегородками и на внешней поверхности - язычками. Для хорошего функционирования элементы такой геометрии имеют такие размеры, что они имеют внутренние и трещинные пустоты (образованные посредством упаковки разных элементов) от 90 до 500 мм³, и предпочтительно от 120 до 350 мм³.As already mentioned, the volume of the silt region (2) contained between the two horizontal insulating planes is filled with a porous material having a specific surface area of 500 to 800 m ² /m ³ , a porosity higher than 80%, preferably 82% to 90 %, and the dimensions of one element are from 5 to 20 mm and preferably from 7 to 18 mm. One element also has a geometry such that it is divided into 3 or more regions. According to a preferred embodiment, one element consists of a plastic cylinder provided with baffles on the inside and tabs on the outside. For good functioning, elements of this geometry are sized such that they have internal and fissure voids (formed by packing different elements) from 90 to 500 mm ³ , and preferably from 120 to 350 mm ³ .

После описания конфигурации баков в настоящее время возможно описать установку с разработкой введения в действие вышеуказанного.After describing the configuration of the tanks, it is now possible to describe the installation with the development of the implementation of the above.

Каждая из областей (3) жидкой фазы соединена с дном области (2) ила посредством одной или более предназначенных для этого труб (предпочтительно от 2 до 4) и подходящих насосных средств, которые позволяют создать поток жидкости из области (3) жидкой фазы в область (2) ила.Each of the liquid phase regions (3) is connected to the bottom of the sludge region (2) by means of one or more dedicated pipes (preferably 2 to 4) and suitable pumping means that allow a liquid flow from the liquid phase region (3) to the region (2) mud.

Предпочтительно, жидкость, не содержащую суспендированный материал, подходящим образом аэрируют, отсасывают из нижней части области (3) жидкой фазы и впускают в область (2) ила посредством ранее описанных подводящих труб и отводов.Preferably, the liquid free of suspended material is suitably aerated, sucked off from the bottom of the liquid phase region (3) and introduced into the sludge region (2) by means of the supply pipes and outlets previously described.

Необходимо подчеркнуть, что отсасывание жидкости из нижней части области (3) жидкой фазы служит для того, чтобы избежать увлечения в направлении области ила пузырьков воздуха, находящихся в области жидкой фазы, поскольку, очевидно, пузырьки газа имеют склонность подниматься. Кроме того, возможное введение чистого кислорода в рециркуляционную трубу для жидкой фазы или на дно области ила проводят контролируемым путем, а именно посредством количественного измерения кислорода таким образом, чтобы не была превышена концентрация насыщения, таким образом, чтобы избежать образования пузырьков в области ила, которое будет вызывать явление размыва.It must be emphasized that the suction of liquid from the lower part of the liquid phase region (3) serves to avoid entrainment towards the sludge region of air bubbles present in the liquid phase region, since gas bubbles obviously tend to rise. In addition, the possible introduction of pure oxygen into the liquid phase recirculation pipe or to the bottom of the sludge area is carried out in a controlled way, namely by quantitative measurement of oxygen so that the saturation concentration is not exceeded, so as to avoid the formation of bubbles in the sludge area, which will cause a blur effect.

Предпочтительно, скорость потока жидкой фазы (и скорость потока сточных вод на этапе подачи) является такой, чтобы в областях (2) ила имела место геометрически возрастающая скорость от 2 до 5 м/ч и более предпочтительно от 2,5 до 3,5 м/ч. Эффективная возрастающая скорость явно выше, поскольку часть проходного отсека занята пористым материалом и илом, растущим на протяжении процесса.Preferably, the flow rate of the liquid phase (and the flow rate of the waste water in the supply stage) is such that in the areas (2) of the sludge there is a geometrically increasing velocity of 2 to 5 m/h and more preferably 2.5 to 3.5 m /h The effective rising speed is clearly higher as part of the passage section is occupied by the porous material and sludge that grows during the process.

Жидкость, как только достигнет верхней части перегородки области (2) ила, попадает самотеком из области жидкой фазы опять в более высокую часть области (3) жидкой фазы (следует помнить, что внутренние перегородки ниже периферических перегородок бака), и она снова откачивается из областей жидкой фазы в области ила.The liquid, as soon as it reaches the upper part of the baffle of the area (2) of the sludge, flows by gravity from the area of the liquid phase again to the higher part of the area (3) of the liquid phase (it should be remembered that the internal baffles are lower than the peripheral baffles of the tank), and it is again pumped out of the areas liquid phase in the silt area.

Также предложена установка по меньшей мере с подводящей трубой для сточных вод, подлежащих обработке, внутри областей (3) ила, по меньшей мере с рециркуляционной трубой для жидкости из области жидкой фазы в область ила и по меньшей мере с разгрузочной трубой для очищенного эффлюента, вытягиваемого из области (3) жидкой фазы. Обе данные трубы снабжены подходящими насосными средствами и контролируемые клапанами, которые делают возможным их применение в заданные моменты времени.Also proposed is an installation with at least a supply pipe for wastewater to be treated inside the sludge regions (3), at least with a recirculation pipe for liquid from the liquid phase region to the sludge region and at least with a discharge pipe for the purified effluent drawn out from the region (3) of the liquid phase. Both of these pipes are provided with suitable pumping means and controlled valves, which make it possible to use them at the given times.

Очевидно, все клапаны установки и насосы для перемещения сточных вод и жидкой фазы могут быть взаимно соединены с системами автоматизации и управления, которые позволяют осуществлять управление ими как вручную, так и посредством запрограммированных логических схем, посредством микропроцессора.Obviously, all valves of the plant and pumps for moving wastewater and liquid phase can be interconnected with automation and control systems that allow them to be controlled both manually and through programmed logic circuits, by means of a microprocessor.

Claims (27)

1. Установка для очистки городских сточных вод, содержащая:1. Installation for the treatment of urban wastewater, containing: - бак (1), разделенный по меньшей мере на две отдельные части (2, 3), содержащие по меньшей мере область (2) накопления ила и по меньшей мере область (3) накопления жидкой фазы,- a tank (1) divided into at least two separate parts (2, 3), containing at least an area (2) for the accumulation of sludge and at least an area (3) for the accumulation of the liquid phase, - по меньшей мере подводящую трубу для сточных вод, подлежащих очистке;- at least a supply pipe for wastewater to be treated; - по меньшей мере рециркуляционную трубу для жидкой фазы;- at least a recirculation pipe for the liquid phase; - по меньшей мере разгрузочную трубу для очищенного эффлюента, вытягиваемого из указанной по меньшей мере одной области (3) накопления жидкой фазы,- at least a discharge pipe for the purified effluent drawn from said at least one area (3) of accumulation of the liquid phase, отличающаяся тем, чтоcharacterized in that - указанная подводящая труба для сточных вод, подлежащих очистке, выполнена таким образом, чтобы сточные воды впускались на дно указанной по меньшей мере одной области ила; причем- said inlet pipe for the waste water to be treated is made in such a way that the waste water is admitted to the bottom of the specified at least one area of sludge; and - внутри указанной по меньшей мере одной области (2) ила предусмотрен пористый материал, содержащийся между двумя изолирующими плоскостями, выполненный с возможностью обеспечения фильтрации сточных вод с удалением суспендированного материала; причем- inside said at least one area (2) of sludge, a porous material is provided, contained between two insulating planes, configured to provide filtration of wastewater with the removal of suspended material; and - указанный бак (1) разделен на указанные по меньшей мере две отдельные части посредством одной или более вертикальных перегородок (23), которые ниже стенок бака (1), таким образом, чтобы жидкость, из которой был удален суспендированный материал в указанной по меньшей мере одной области (2) ила, могла перетекать из указанной по меньшей мере одной области (2) ила в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы; причем- said tank (1) is divided into said at least two separate parts by means of one or more vertical partitions (23), which are lower than the walls of the tank (1), so that the liquid from which the suspended material was removed in said at least one area (2) of sludge could flow from said at least one area (2) of sludge to said at least one area (3) of the liquid phase; and - дно указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы соединено с дном указанной по меньшей мере одной области (2) ила посредством трубы и насосных средств, которые позволяют жидкости рециркулировать со дна области (3) жидкой фазы на дно области (2) ила.- the bottom of said at least one area (3) of the liquid phase is connected to the bottom of said at least one area (2) of silt by means of a pipe and pumping means that allow the liquid to recirculate from the bottom of the area (3) of the liquid phase to the bottom of the area (2) silt. 2. Установка для очистки городских сточных вод по п. 1, отличающаяся тем, что указанный пористый материал состоит из элементов с пористостью выше, чем 0,8, размерами от 5 до 20 мм и объемом трещинных пустот от 90 до 500 мм³. 2. Installation for the treatment of urban wastewater according to claim 1, characterized in that the specified porous material consists of elements with a porosity higher than 0.8, sizes from 5 to 20 mm and a volume of cracked voids from 90 to 500 mm ³ . 3. Установка для очистки городских сточных вод по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что более высокая из указанных изолирующих плоскостей наклонена под углом не более 5° к горизонтальному направлению.3. Installation for the treatment of urban wastewater according to any one of the previous paragraphs, characterized in that the highest of these insulating planes is inclined at an angle of not more than 5° towards the horizontal direction. 4. Установка для очистки городских сточных вод по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанная область (3) жидкой фазы содержит систему аэрации, выполненную с возможностью впрыска воздуха на дно указанной области (3) жидкой фазы.4. An urban wastewater treatment plant according to any one of the preceding claims, characterized in that said liquid phase area (3) comprises an aeration system capable of injecting air into the bottom of said liquid phase area (3). 5. Установка для очистки городских сточных вод по любому из пп. 2-4, отличающаяся тем, что указанные элементы включают в себя пластмассовые цилиндры, снабженные внутренними перегородками.5. Installation for the treatment of urban wastewater according to any one of paragraphs. 2-4, characterized in that said elements include plastic cylinders provided with internal baffles. 6. Установка для очистки городских сточных вод по любому из пп. 2-5, отличающаяся тем, что указанные элементы также содержат язычки на внешней поверхности.6. Installation for the treatment of urban wastewater according to any one of paragraphs. 2-5, characterized in that these elements also contain tongues on the outer surface. 7. Способ очистки городских сточных вод посредством установки по любому из предыдущих пунктов, включающий в себя следующие этапы:7. A method for treating urban wastewater by means of a plant according to any one of the preceding claims, comprising the following steps: - введение сточных вод, подлежащих очистке, перед этим профильтрованных через сито или осажденных, на дно указанной по меньшей мере одной области (2) ила, таким образом, чтобы сточные воды пересекали снизу вверх указанный пористый материал в виде пробкового потока, таким образом, отделяясь от суспендированных твердых веществ, и достигали уровня указанных перегородок (23), откуда только жидкая фаза сточных вод попадает в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы;- introducing the wastewater to be treated, previously filtered through a sieve or settled, to the bottom of said at least one area (2) of sludge, so that the wastewater crosses said porous material from below upwards in the form of a plug flow, thus separating from suspended solids, and reached the level of said partitions (23), from where only the liquid phase of the waste water enters the specified at least one region (3) of the liquid phase; - рециркуляция жидкости со дна указанной области (3) жидкой фазы на дно указанной области (2) ила, таким образом, чтобы жидкость снова поднималась с геометрически возрастающей скоростью от 1 до 5 м/ч по высоте указанной по меньшей мере одной области (2) ила, пересекая указанный пористый материал, и достигала уровня указанных перегородок (23), и затем снова попадала в указанную по меньшей мере одну область (3) жидкой фазы, со дна которой она повторяемым образом снова направляется, посредством указанных насосных средств, на дно указанной области (2) ила;- recirculation of the liquid from the bottom of the specified area (3) of the liquid phase to the bottom of the specified area (2) of silt, so that the liquid rises again at a geometrically increasing speed from 1 to 5 m/h along the height of the specified at least one area (2) silt, crossing the specified porous material, and reached the level of the specified partitions (23), and then again fell into the specified at least one area (3) of the liquid phase, from the bottom of which it is again directed, by means of the specified pumping means, to the bottom of the specified areas (2) silt; - оксигенация жидкой фазы, предусмотренной в указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы, посредством продувочного воздуха;- oxygenation of the liquid phase provided in the specified at least one area (3) of the liquid phase, by means of purge air; - извлечение очищенных сточных вод из указанной по меньшей мере одной области (3) жидкой фазы.- extraction of treated wastewater from said at least one area (3) of the liquid phase. 8. Способ очистки городских сточных вод по п. 7, дополнительно включающий в себя, во время рециркуляции жидкости из указанной по меньшей мере одной области (3) жидкости в указанную по меньшей мере одну область (2) ила, следующий этап:8. The method of treating urban wastewater according to claim 7, further comprising, during the recycling of liquid from said at least one area (3) of liquid to said at least one area (2) of sludge, the following step: - оксигенация жидкой фазы посредством продувки газообразным чистым кислородом в рециркуляционной трубе с потоками кислорода от 10 до 60 Нмл/ч на м³ рециркулированной жидкости и предпочтительно от 10 до 50 Нмл/ч на м³ рециркулированной жидкости.- oxygenation of the liquid phase by purging with gaseous pure oxygen in a recirculation pipe with oxygen flows from 10 to 60 Nml/h per m ^{3 of} recirculated liquid and preferably from 10 to 50 Nml/h per m ^{3 of} recirculated liquid. 9. Способ очистки городских сточных вод по любому из пп. 7, 8, отличающийся тем, что указанная геометрически возрастающая скорость составляет от 2,5 до 3,5 м/ч.9. The method of purification of urban wastewater according to any one of paragraphs. 7, 8, characterized in that said geometrically increasing speed is from 2.5 to 3.5 m/h. 10. Способ очистки городских сточных вод по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что на этапе введения сточных вод, подлежащих очистке, количества вводимых в сутки сточных вод представляют собой такие, что объемная нагрузка по органическому веществу, вводимая на протяжении первых 2 месяцев начального этапа, составляет меньше 0,15 кг ХПК на м³ наполнителя в сутки (кгХПК/м³⋅сут) и меньше 0,5 кг ХПК на м³ наполнителя в сутки (кгХПК/м³⋅сут) в третий и четвертый месяц начального этапа, где ХПК - химическая потребность в кислороде.10. The method of purification of urban wastewater according to any one of paragraphs. 7-9, characterized in that at the stage of introducing wastewater to be treated, the amount of wastewater introduced per day is such that the volume load of organic matter introduced during the first 2 months of the initial stage is less than 0.15 kg of COD per m ³ filler per day (kgCOD/m ³ ⋅day) and less than 0.5 kg COD per m ³ filler per day (kgCOD/m ³ ⋅day) in the third and fourth months of the initial stage, where COD is the chemical oxygen demand . 11. Способ очистки городских сточных вод по любому из пп. 7-10, отличающийся тем, что указанная остановка насосных средств происходит, когда значения химических параметров, описывающих нагрузку по загрязняющему веществу в указанных сточных водах, измеренные посредством подходящих датчиков, ниже предварительно заданного порогового значения.11. The method of purification of urban wastewater according to any one of paragraphs. 7-10, characterized in that said shutdown of the pumping means occurs when the values of chemical parameters describing the pollutant load in said wastewater, measured by suitable sensors, are below a predetermined threshold value. 12. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что после указанного извлечения указанных сточных вод из указанного бака, если потеря нагрузки, измеренная между точками выше и ниже по потоку от указанного пористого средства, превышает значение 1-2,5 бар (100-250 кПа), то этап очистки указанного пористого средства проводят посредством сжатого воздуха при 1-4 бар (100-400 Па) и предпочтительно от 2 до 3 бар (200-300 кПа), продуваемого со дна указанной области (2) ила.12. The method according to any one of paragraphs. 7-11, characterized in that after said extraction of said wastewater from said tank, if the load loss measured between points upstream and downstream of said porous agent exceeds a value of 1-2.5 bar (100-250 kPa), then the cleaning step of said porous agent is carried out by means of compressed air at 1-4 bar (100-400 Pa) and preferably from 2 to 3 bar (200-300 kPa) blown from the bottom of said sludge area (2). 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что этап очистки указанного пористого средства прерывается, когда потеря нагрузки, измеренная между точками выше и ниже по потоку от указанного пористого средства, составляет в результате меньше 70% от значения, указанного в п. 12.13. The method according to claim 12, characterized in that the step of cleaning said porous agent is interrupted when the load loss measured between points upstream and downstream of said porous agent results in less than 70% of the value specified in claim 12 .

Images