RU2790712C1

RU2790712C1 - Block of biological wastewater treatment (options) and secondary sump used in this unit (options)

Info

Publication number: RU2790712C1
Application number: RU2022113210A
Authority: RU
Inventors: Равиль Мясумович Айнетдинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТЭКО-строй"
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: biological treatment of domestic wastewater.

SUBSTANCE: block contains a housing divided by partitions into several technological zones - a denitrification zone, a deoxidation zone, an aeration zone, a secondary sump, a zone for collecting excess and circulating activated sludge. In the lower part of the partition separating the denitrification zone and the aeration zone, holes are made to ensure the flow of treated water from one zone to another. In the upper part of the partition separating the denitrification zone and the deoxidation zone, there is a hole with an insert that guides the flow. A partition is installed in the centre of the denitrification zone to create a circulating water flow. A pipeline for supplying wastewater is laid into the denitrification zone. Aerators are installed in the aeration zone. In the collection area of excess and circulating activate sludge, a pumping device for circulating activate sludge is installed. Axial pumps are installed in the denitrification zone, deoxidation zone, secondary clarifier (according to the first option) or in the denitrification zone and in the secondary clarifier (according to the second option). In the block according to the second option, in the lower part of the partition separating the denitrification zone from the aeration zone, holes are made to ensure the flow of purified water from one zone to another, in the upper part of the partition separating the denitrification zone from the secondary clarifier, a hole is made with an insert directing the flow. The secondary sump is made in the form of a rectangular container, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater and trays for discharging biologically purified, clarified water. Inside the secondary clarifier, at an inclination to each other, guide partitions are made with bins for activate sludge, connected to trays for diverting biologically purified, clarified water. The activated sludge bins are connected to the activate sludge discharge pipeline. The trays for discharging biologically purified, clarified water are connected to a pipeline for discharging biologically purified, clarified water. Axial pumps are installed at the bottom of the tank. In the secondary sump according to the second option, aerators are installed at the bottom of the tank.

EFFECT: design simplification, increased service life, improved safety and quality of domestic wastewater treatment.

14 cl, 5 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемая группа изобретений относится к устройствам биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод городов, населенных пунктов и близких к ним по составу сточных вод, касается вариантов блока биологической очистки сточных вод и вторичного отстойника, использующегося в этом блоке, которая может быть использована при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод путем их полного биологического окисления с последующей доочисткой и обеззараживанием очищенной воды в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормами, правилами и иными нормативными документами, действующими на территории Российской Федерации.The proposed group of inventions relates to devices for the biological treatment of household wastewater from cities, towns and cities, and wastewater close to them in composition, concerns variants of the biological wastewater treatment unit and the secondary sump used in this unit, which can be used in the treatment of household wastewater. domestic wastewater through their complete biological oxidation, followed by post-treatment and disinfection of treated water in accordance with the current sanitary and epidemiological standards, rules and other regulatory documents in force on the territory of the Russian Federation.

Очистные сооружения сточных вод включают в себя комплекс сооружений, которые условно можно обозначить блоками, последовательно решающими различные задачи. Классически это:Wastewater treatment facilities include a complex of facilities, which can be conditionally designated as blocks that sequentially solve various problems. Classically it is:

- блок механической очистки (решетки, песколовки, первичные отстойники);- mechanical cleaning unit (grids, sand traps, primary settling tanks);

- блок биологической очистки;- biological treatment unit;

- блок доочистки;- post-treatment unit;

- блок обеззараживания;- disinfection unit;

- блок обработки осадка.- sludge treatment unit.

Результатом социальной жизни человека в населенных пунктах и его хозяйственно-производственной деятельности неизбежно является образование сточных вод и, как следствие, сосредоточенного накопления органических веществ в них.The result of a person's social life in settlements and his economic and industrial activity is inevitably the formation of wastewater and, as a result, the concentrated accumulation of organic substances in them.

Под термином «органическое вещество» подразумевается продукт жизнедеятельности живого организма, а в частности, человека. Но при этом необходимо понимать, что сложнейшие органические соединения могут образовываться и вне организма. В дальнейшем сохраняем привычный термин «органические вещества», как равнозначный углеродистым соединениям. Наличие в сточной воде органического вещества, обеспечивает рост и размножение биологических объектов (микробов, плесневых грибов, вирусов и т.д.), что является причиной массового развития патогенных организмов. Таким образом, органическое вещество, загрязняющее воду, мы вправе рассматривать как причину обильного заселения микроорганизмами, следствием жизнедеятельности которых являются распад и стабилизация органического вещества, приводящие к устранению его «загрязняющих свойств».The term "organic matter" refers to the product of the vital activity of a living organism, and in particular, a person. But at the same time, it is necessary to understand that the most complex organic compounds can also be formed outside the body. In the future, we retain the familiar term "organic substances", as equivalent to carbon compounds. The presence of organic matter in wastewater ensures the growth and reproduction of biological objects (microbes, molds, viruses, etc.), which is the reason for the mass development of pathogenic organisms. Thus, we have the right to consider organic matter that pollutes water as the cause of abundant colonization by microorganisms, the result of which is the decay and stabilization of organic matter, leading to the elimination of its “polluting properties”.

Все процессы микробиального характера, т.е. связанные с жизнедеятельностью микробов (бактерий, дрожжей, плесневых грибов, низших водорослей, а также низших представителей водной фауны таких, как инфузории, жгутиковые, корненожки), протекают в блоке биологической очистки сточных вод. В блоке биологической очистки проходят сложные технологические процессы обезвреживания сточных вод для уничтожения присущих им вредных свойств, преследующих цель - получить из сточной жидкости воду, не искажающую свойств природного водоема. Таким образом сточная вода - сырье для производства воды, по качеству и другим характеристикам, сопоставимой с речной водой или иного водоема.All processes of a microbial nature, i.e. associated with the vital activity of microbes (bacteria, yeast, mold fungi, lower algae, as well as lower representatives of the aquatic fauna such as ciliates, flagellates, rhizomes) flow in the biological wastewater treatment unit. In the biological treatment unit, complex technological processes of wastewater neutralization are carried out to destroy their inherent harmful properties, pursuing the goal of obtaining water from the waste liquid that does not distort the properties of a natural reservoir. Thus, waste water is a raw material for the production of water, in terms of quality and other characteristics, comparable to river water or another reservoir.

Сточные воды - это производственное сырье, очень разнохарактерное по своему составу и свойствам. Основной фон сточных вод составляет водопроводная вода (из поверхностного водоема или подземных источников), сама по себе разнообразная по составу и участвующая как средство транспорта загрязнений и их растворитель с широким диапазоном концентраций.Waste water is a production raw material, very diverse in its composition and properties. The main background of wastewater is tap water (from a surface reservoir or underground sources), which itself is diverse in composition and participates as a means of transporting pollutants and their solvent with a wide range of concentrations.

Рассмотрим существующие на рынке современные комплексы оборудования по очистке коммунальных и смешанных сточных вод с применением различных технологий.Let us consider modern complexes of equipment for the treatment of municipal and mixed wastewater existing on the market using various technologies.

Известен способ сепарирования суспензии, в частности для обработки сточных вод [RU 2316482 С2, кл. C02F 1/52, B01D 21/08, опубл. 10.02.2008 г.], в котором флокулирующую суспензию отделяют от жидкости путем фильтрации в псевдоожиженном слое ила, имеющего по существу наклонную наружную границу, при этом суспензия сгущается, а псевдоожижение поддерживают восходящим потоком жидкости, при этом жидкость с суспензией вводят в псевдоожиженный слой снизу, а свободную от суспензии жидкость выводят над поверхностью слоя ила, представляющей собой поверхность раздела между псевдоожиженным слоем и свободной от суспензии жидкостью, и сгущенную суспензию удаляют из псевдоожиженного слоя, причем скорость восходящего потока в псевдоожиженном слое уменьшают по существу по направлению вверх, отличающийся тем, что излишек сгущенной суспензии удаляют по наклонной наружной границе псевдоожиженного слоя от плотных потоков сгущенной суспензии, опускающихся вдоль наклонной наружной границы псевдоожиженного слоя, причем выше уровня удаления излишка сгущенной суспензии создают псевдоожиженный слой в виде частично псевдоожиженного слоя ила, где образуются агломераты хлопьев сгущенной суспензии, которые опускаются вдоль наклонной наружной границы к участку удаления, а ниже уровня удаления создают псевдоожиженный слой в виде полностью псевдоожиженного слоя ила, где поток жидкости с суспензией распределяется в частично псевдоожиженный слой ила.A known method of separation of the suspension, in particular for the treatment of wastewater [RU 2316482 C2, class. C02F 1/52, B01D 21/08, publ. February 10, 2008], in which the flocculating suspension is separated from the liquid by filtration in a fluidized bed of sludge having an essentially inclined outer boundary, while the suspension is thickened, and fluidization is supported by an upward flow of liquid, while the liquid with suspension is introduced into the fluidized bed from below , and the slurry-free liquid is removed above the surface of the sludge layer, which is the interface between the fluidized bed and the slurry-free liquid, and the thickened slurry is removed from the fluidized bed, and the upward flow rate in the fluidized bed is reduced essentially in an upward direction, characterized in that that the excess thickened slurry is removed along the inclined outer boundary of the fluidized bed from dense streams of thickened slurry descending along the inclined outer boundary of the fluidized bed, and above the removal level of excess thickened slurry, a fluidized bed is created in the form of a partially fluidized layer of sludge, where agglomerates of thickened slurry flakes are formed, which descend along the inclined outer boundary to the removal area, and below the removal level create a fluidized bed in the form of a fully fluidized sludge bed, where the fluid flow with the suspension is distributed into a partially fluidized sludge bed.

Известно оборудование для очистки сточных вод [RU 2349554 С2, кл. C02F 3/12, C02F 9/00, опубл. 20.03.2009 г.], содержащих органические загрязнители, в особенности муниципальных сточных вод и/или сточных вод пищевой промышленности, содержащее основной реактор и предшествующий реактор, а также средства для подачи неочищенных сточных вод, удаления очищенной воды и ила и аэрации сточных вод, поступивших в основной реактор, и смеситель, размещенный в предшествующем реакторе, при этом основной реактор и предшествующий реактор отделены друг от друга разделяющей стенкой, а между основным реактором и предшествующим реактором расположено, по меньшей мере, одно устройство для рециркуляции сточной воды, отличающееся тем, что упомянутое устройство содержит U-образный участок трубы, снабженный рукавами для рециркуляции, причем один рукав U-образного участка трубы расположен в предшествующем реакторе, другой рукав U-образного участка трубы расположен в основном реакторе, и они отделены друг от друга разделяющей стенкой, нижний конец одного рукава и нижний конец другого рукава соединены с трубой, проходящей сквозь разделяющую стенку, а их верхние концы расположены на высоте, соответствующей минимальному уровню воды, определенному для данного реактора; воздухопровод с концевым фитингом, выполняющий функцию эрлифта, соединен с другим рукавом U-образного участка трубы, расположенным в основном реакторе; причем в верхней части разделяющей стенки на максимальном уровне предшествующего реактора расположено переливное отверстие, обеспечивающее рециркуляцию.Known equipment for wastewater treatment [RU 2349554 C2, class. C02F 3/12, C02F 9/00, publ. 20.03.2009] containing organic pollutants, in particular municipal wastewater and/or wastewater from the food industry, containing the main reactor and the predecessor reactor, as well as means for supplying raw sewage, removing treated water and sludge and aerating wastewater, received in the main reactor, and a mixer placed in the previous reactor, while the main reactor and the previous reactor are separated from each other by a separating wall, and between the main reactor and the previous reactor there is at least one device for recycling waste water, characterized in that that said device comprises a U-shaped pipe section provided with sleeves for recirculation, wherein one sleeve of the U-shaped pipe section is located in the previous reactor, the other sleeve of the U-shaped pipe section is located in the main reactor, and they are separated from each other by a separating wall, the lower the end of one sleeve and the lower end of the other sleeve are connected to the pipe th, passing through the dividing wall, and their upper ends are located at a height corresponding to the minimum water level determined for this reactor; an air duct with an end fitting, which performs the function of an airlift, is connected to another sleeve of the U-shaped section of the pipe located in the main reactor; moreover, in the upper part of the separating wall at the maximum level of the previous reactor, an overflow hole is located, providing recirculation.

Известна установка очистки хозяйственно-бытовых сточных вод [RU 2537611 С2, кл. C02F 9/14, C02F 3/30, C02F 1/44, C02F 103/20, опубл. 10.01.2015 г.], содержащая гидравлически последовательно соединенные отстойник-усреднитель, анаэробный блок, аноксидный блок, оксидный блок, блок мембранной фильтрации, а также вспомогательное оборудование, включающее насосное оборудование, трубопроводы, запорную арматуру, систему подачи воздуха, по крайней мере одно аэрирующие устройство, отличающаяся тем, что отстойник-усреднитель содержит устройство приема исходной, сточной воды; а анаэробный блок выполнен с возможностью подачи в него возвратного активного ила вместе со сточной водой из оксидного блока; оксидный блок выполнен с возможностью подачи в него возвратного ила из мембранного блока и снабжен аэрирующим устройством; блок мембранной фильтрации снабжен аэрирующим устройством и вакуумным устройством отвода очищенной воды на сброс.Known installation for the treatment of domestic wastewater [EN 2537611 C2, class. C02F 9/14, C02F 3/30, C02F 1/44, C02F 103/20, publ. 01/10/2015], containing hydraulically connected in series a settling tank, an anaerobic block, an anoxide block, an oxide block, a membrane filtration block, as well as auxiliary equipment, including pumping equipment, pipelines, shutoff valves, an air supply system, at least one aerating device, characterized in that the sump-averaging contains a device for receiving the source, waste water; and the anaerobic block is configured to supply it with return activated sludge together with waste water from the oxide block; the oxide block is configured to supply it with return sludge from the membrane block and is equipped with an aerating device; the membrane filtration unit is equipped with an aerating device and a vacuum device for removing purified water for discharge.

Известна установка для биологической очистки бытовых канализационных стоков посредством активированного ила во взвешенном состоянии [RU 2416575 С2, кл. C02F 3/00, опубл. 20.04.2011 г.], содержащая технологические отсеки, в том числе уравнительный отсек с подводом сточных вод, активационные отсеки, вторичный отстойник, аэрлифты и отсек минерализации ила, аэраторы и отвод очищенной воды в выпускной патрубок, отличающаяся тем, что уравнительный отсек оборудован устройством для задержания песка, выполненным в виде закрепленной сплошной вставки, образующей с соседними перегородками отстойник-призму с горизонтальным переливом на высоте рабочего уровня жидкости, и наклонной решетки от горизонтального перелива до противоположной стенки для улавливания крупных гибких предметов, вторичный отстойник содержит наклонную перегородку для удаления пузырьков воздуха и жира из стоков, поступающих из активационного отсека, а также содержит отверстие для перетекания жировой пленки в активационный отсек, при этом наклонная перегородка образует придонное отверстие для перетекания стоков после удаления пузырьков и жира во вторую часть вторичного отстойника для отстаивания и слива очищенной воды через выпускной патрубок очищенной воды, отсек минерализации ила содержит навесной мусоросборник в виде съемной сетчатой корзины и переливное отверстие в уравнительный отсек, а указанные аэраторы выполнены в форме линейных конструкций, проточных для воздуха до последовательно соединенного воздуховодом указанного аэрлифта, установленного во вторичном отстойнике, при этом отсеки уравнительный, активационные, вторичный отстойник соединены придонными отверстиями, кроме того, крепление аэраторов выполнено за подводящие воздуховоды на стенках отсеков с помощью упоров и пластин с пазами.Known installation for biological treatment of domestic sewage by means of activated sludge in suspension [EN 2416575 C2, class. C02F 3/00, publ. 04/20/2011], containing technological compartments, including an equalization compartment with a sewage supply, activation compartments, a secondary sedimentation tank, airlifts and a sludge mineralization compartment, aerators and a discharge of treated water into the outlet pipe, characterized in that the equalization compartment is equipped with a device for sand retention, made in the form of a fixed solid insert, forming with adjacent partitions a settling tank-prism with a horizontal overflow at the height of the working liquid level, and an inclined grating from the horizontal overflow to the opposite wall to catch large flexible objects, the secondary settling tank contains an inclined baffle to remove bubbles air and fat from the effluents coming from the activation compartment, and also contains an opening for the overflow of the fatty film into the activation compartment, while the inclined partition forms a bottom opening for the effluents to flow after removal of bubbles and fat into the second part of the secondary settling tank for settling and discharge of purified water through the outlet pipe of purified water, the sludge mineralization compartment contains a hinged garbage collector in the form of a removable mesh basket and an overflow hole to the equalizing compartment, and these aerators are made in the form of linear structures flowing for air to the specified airlift installed in the secondary sump connected in series with an air duct , while the equalization, activation, and secondary sump compartments are connected by bottom holes, in addition, the aerators are fastened to the supply air ducts on the walls of the compartments using stops and plates with grooves.

Известен способ биологической очистки сточных вод с переработкой выделенных осадков [RU 2570546 С2, кл. C02F 3/02, C02F 3/32, C02F 9/10, C02F 9/14, опубл. 10.12.2015 г.], включающий процеживание воды для выделения механических примесей, отстаивание для удаления из сточных вод песка, усреднение расходов сточных вод по часам суток и дальнейший отвод сточных вод на отстаивание сточных вод, обработанных флокулянтом в первичные отстойники, для выделения основной массы взвешенных веществ и частично растворенных органических примесей, денитрификацию нитратов возвратного активного ила, в биореакторах аноксидного типа, оснащенных ершовой насадкой для удерживания биоценоза бактерий анаммокс, нитрификацию аммонийного азота в двухступенчатых биореакторах, оснащенных ершовой насадкой, отстаивание иловых смесей в тонкослойных вторичных отстойниках, рециркуляцию возвратного активного ила в денитрификаторы, доочистку сточных вод в биореакторах, снабженных ершовой насадкой, с биоценозом гидробионтов, включающим моллюски, связывание фосфатов реагентами, фильтрацию дочищаемых сточных вод, обеззараживание очищенных вод УФ облучением или добавкой реагентов, обезвоживание выделенных в первичных отстойниках сырых осадков и избыточного активного ила, отводящегося после реагентной обработки на сгущение в илоуплотнители, характеризующийся тем, что для переработки, обезвоживания и обеззараживания обезвоженных осадков и снижения их влажности используют компостеры в виде вращающихся барабанов с продолжительностью компостирования в течение не более 5 суток при достижении температуры в компостерах 80°C и добавку перед компостированием в обезвоженные осадки наполнителя из измельченных отходов растительности или пищевых отходов при размещении компостеров в помещении воздуходувной и задействуют при компостировании горячий воздух напорных воздуховодов в качестве источника кислорода для термофильных аэробных микроорганизмов компостирования.A known method of biological wastewater treatment with the processing of precipitated sediments [RU 2570546 C2, class. C02F 3/02, C02F 3/32, C02F 9/10, C02F 9/14, publ. December 10, 2015], including filtering water to separate mechanical impurities, settling to remove sand from wastewater, averaging wastewater flow rates by hours of the day and further disposal of wastewater for settling wastewater treated with a flocculant in primary settling tanks, to isolate the bulk suspended solids and partially dissolved organic impurities, denitrification of nitrates of return activated sludge, in anoxic-type bioreactors equipped with a brush head to retain the anammox bacteria biocenosis, nitrification of ammonium nitrogen in two-stage bioreactors equipped with a brush head, settling of sludge mixtures in thin-layer secondary clarifiers, recycling of return active sludge into denitrifiers, post-treatment of wastewater in bioreactors equipped with a ruff nozzle, with a biocenosis of hydrobionts, including molluscs, binding of phosphates with reagents, filtration of treated wastewater, disinfection of treated water by UV irradiation or the addition of reagents, dehydration of raw sludge isolated in primary settling tanks and excess activated sludge discharged after reagent treatment for thickening into sludge thickeners, characterized by the fact that for processing, dehydration and disinfection of dehydrated sludge and reducing their moisture content, composters are used in the form of rotating drums with a composting duration of not more than 5 days when the temperature in the composters reaches 80°C and the addition of filler from crushed plant waste or food waste to the dehydrated sludge before composting when placing the composters in the blower room and during composting use the hot air of pressure air ducts as an oxygen source for thermophilic aerobic composting microorganisms.

Известен способ обработки сточных вод с получением очищенной воды и обезвреженных отходов [RU 2475458 С2, кл. C02F 9/14, опубл. 20.02.2013 г.], включающий процеживание сточных вод в решетках, механическую очистку в песколовках, промывку, прессование и сушку отбросов с решеток и песколовок, выравнивание расходов сточных вод по часам суток за счет резервуаров усреднителей расходов, биологическую очистку сточных вод в ступенчатых биореакторах нитри-денитрификации с рециркуляцией активного ила и биоценозов, прикрепленных на волокнистой ершовой насадке, доочистку сточных вод в фильтрационных устройствах с волокнистой ершовой насадкой, зернистым антрацитом и дозированием реагентов для связывания фосфатов в нерастворимые вещества и задержания нерастворимых взвешенных веществ, выделение во вторичных тонкослойных отстойниках возвратного и избыточного активного ила, реагентную обработку активного ила и обезвоживание совместно с осадком, выделенным из регенерационных и промывных вод доочистки, обеззараживание доочищенной воды облучением ультрафиолетовыми лучами, сушку и обеззараживание обезвоженных осадков, отличающийся тем, что вентиляционный воздух от сооружений механической очистки сточных вод подают посредством воздуходувок на ступень высокоскоростной аэробной биологической очистки сточных вод сообществом органогетеротрофов, прикрепленных на ершовой насадке и в составе свободноплавающего активного ила, выделяющийся из биореакторов денитрификации отработанный воздух другой группой воздуходувок нагнетается в биореакторы нитрификации, а выделяющийся из биореакторов нитрификации отработанный воздух пропускается через систему устройств электрокаталитического обеззараживания и обезвреживания перед выпуском в систему отвода обезвреженного воздуха в окружающую воздушную среду, высушенные при температуре 240°C до влажности 25% и обеззараженные и охлажденные до 40°C отходы из отбросов и осадков сточных вод фасуются и упаковываются в герметичные блок-пакеты, транспортируются в места складирования или утилизации.A known method of wastewater treatment to obtain purified water and neutralized waste [RU 2475458 C2, cl. C02F 9/14, publ. February 20, 2013], which includes filtering wastewater in grates, mechanical cleaning in sand traps, washing, pressing and drying of waste from grates and sand traps, equalizing wastewater flow rates by hours of the day due to flow equalization tanks, biological wastewater treatment in stepped bioreactors nitrification-denitrification with recirculation of activated sludge and biocenoses attached to a fibrous brush head, post-treatment of wastewater in filtration devices with a fibrous brush head, granular anthracite and dosing of reagents to bind phosphates into insoluble substances and retain insoluble suspended solids, separation of return water in secondary thin-layer sedimentation tanks and excess activated sludge, reagent treatment of activated sludge and dehydration together with the sludge isolated from the regeneration and washing waters of the aftertreatment, disinfection of the aftertreatment water by irradiation with ultraviolet rays, drying and disinfection of the dehydrated sludge, differing in t We understand that the ventilation air from the facilities for mechanical wastewater treatment is supplied by means of blowers to the stage of high-speed aerobic biological wastewater treatment by a community of organoheterotrophs attached to a ruff nozzle and as part of free-floating activated sludge, the exhaust air released from the denitrification bioreactors is injected into the nitrification bioreactors by another group of blowers, and the exhaust air released from the nitrification bioreactors is passed through a system of electrocatalytic disinfection and neutralization devices before being released into the neutralized air removal system into the surrounding air, dried at a temperature of 240 ° C to a humidity of 25% and disinfected and cooled to 40 ° C waste from waste and sediment waste water is packaged and packaged in sealed block packages, transported to places of storage or disposal.

Известна станция биологической очистки сточных вод [RU 2572329 С2, кл. C02F 9/14, C02F 3/30, опубл. 20.02.2013 г.], содержащая производственное здание, размещенное внутри здания технологическое оборудование, в том числе усреднитель-анаэробный реактор, аэротенк-нитрификатор снабжен плавающей загрузкой для иммобилизации нитрифицирующей биомассы, пневматической системой аэрации и отстойником-осветлителем, денитрификатор, а также усреднитель-анаэробный реактор снабжен теплообменником для поддержания температуры сточных вод не ниже 22°С; денитрификатор снабжен мешалкой для поддержания иловой смеси во взвешенном состоянии, а аэротенк-нитрификатор разделен с денитрификатором полупогруженной перегородкой для осуществления циркуляции иловой смеси; причем станция снабжена блоком приготовления и дозирования коагулянта, биофильтром доочистки, на дне которого уложены дисковые аэраторы; напорными сорбционными фильтрами, которые установлены с возможностью промывки очищенной водой; установкой ультрафиолетового обеззараживания; установкой дозирования биогенных элементов для обеспечения стабильной очистки; воздуходувками для обеспечения воздухом технологического процесса очистки сточных вод; эрлифтом для перекачивания обеззараженного осадка в фильтр-мешок на обезвоживание.Known station for biological wastewater treatment [RU 2572329 C2, class. C02F 9/14, C02F 3/30, publ. February 20, 2013], containing a production building, technological equipment located inside the building, including an averager-anaerobic reactor, an aerotank-nitrifier equipped with a floating load for immobilization of nitrifying biomass, a pneumatic aeration system and a clarifier sump, a denitrifier, and an averager- the anaerobic reactor is equipped with a heat exchanger to maintain the wastewater temperature at least 22°C; the denitrifier is equipped with a stirrer to keep the sludge mixture in suspension, and the aeration tank-nitrifier is separated from the denitrifier by a semi-submerged baffle to circulate the sludge mixture; moreover, the station is equipped with a coagulant preparation and dosing unit, a post-treatment biofilter, at the bottom of which disc aerators are laid; pressure sorption filters, which are installed with the possibility of washing with purified water; installation of ultraviolet disinfection; biogenic dosing unit to ensure stable treatment; blowers to provide air for the wastewater treatment process; airlift for pumping decontaminated sludge into a filter bag for dehydration.

Использование указанной станции в качестве прототипа для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод нецелесообразно, поскольку входящий в ее состав усреднитель-анаэробный реактор относится к сооружениям для анаэробной обработки сточных вод и применяется для очистки высококонцентрированных стоков, как правило, относящихся к категории промышленных сточных вод.The use of this station as a prototype for the treatment of domestic wastewater is impractical, since the equalizer-anaerobic reactor included in its composition belongs to the facilities for anaerobic wastewater treatment and is used to treat highly concentrated effluents, as a rule, belonging to the category of industrial wastewater.

Недостатком вышеуказанной станции биологической очистки сточных вод, прототипа, является то, что данная технология является не достаточно гибкой, обладает строго ограниченным инструментарием, а именно набором применяемых методов и оборудования и, как следствие, может быть использована только для узкого спектра стоков, а также не подлежит модернизации, что очень важно при проектировании очистных сооружений в большей степени определяющим фактором при разработке которых являются характеристики сточных вод, поступающих на обработку.The disadvantage of the above biological wastewater treatment plant, the prototype, is that this technology is not flexible enough, has a strictly limited toolkit, namely the set of methods and equipment used, and, as a result, can only be used for a narrow range of effluents, and also not subject to modernization, which is very important in the design of treatment facilities to a greater extent, the determining factor in the development of which are the characteristics of the wastewater entering the treatment.

В задачу группы изобретения положено создание вариантов блока биологической очистки сточных вод и вторичного отстойника, использующегося в этом блоке, устраняющего все вышеописанные недостатки.The task of the group of inventions is to create variants of the biological wastewater treatment unit and the secondary sump used in this unit, eliminating all the above-described disadvantages.

Техническим результатом является упрощение конструкции, увеличение срока эксплуатации, повышение безопасности и качества очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, возможность настройки и дооснащения, исходя из параметров сточных вод, поступающих на очистку.The technical result is a simplification of the design, an increase in the service life, an increase in the safety and quality of domestic wastewater treatment, the possibility of customization and retrofitting, based on the parameters of the wastewater entering the treatment.

Для обеспечения требуемых показателей очищенной воды при заданном расходе и качестве поступающих сточных вод на стадии биологической очистки реализуются следующие процессы:To ensure the required indicators of purified water at a given flow rate and quality of incoming wastewater, the following processes are implemented at the stage of biological treatment:

- аэробное окисление органических соединений;- aerobic oxidation of organic compounds;

- аэробное окисление аммонийного азота до нитритов и, далее, до нитратов в ходе процесса нитрификации;- aerobic oxidation of ammonium nitrogen to nitrite and then to nitrate during the nitrification process;

- аноксидное окисление органических соединений в ходе процесса денитрификации;- anoxic oxidation of organic compounds during the process of denitrification;

- восстановление нитратов до газообразного азота в ходе процесса денитрификации;- reduction of nitrates to gaseous nitrogen during the process of denitrification;

- илоразделение.- sludge separation.

Процесс очистки сточных вод от органических соединений в биологических очистных сооружениях основан на биологической деструкции (окислении) растворенных и нерастворенных органических соединений саморегулирующимся консорциумом различных микроорганизмов (активным илом). Для создания оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов активного ила и перемешивания образованной им с водой иловой смеси, по аэрационной системе (турбонагнетатели, воздуховоды, аэраторы) подается воздух. Процесс биологической очистки сточных вод основан на способности биоценоза организмов использовать растворенные и коллоидные органические вещества сточных вод в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности.The process of wastewater treatment from organic compounds in biological treatment plants is based on the biological destruction (oxidation) of dissolved and undissolved organic compounds by a self-regulating consortium of various microorganisms (activated sludge). To create optimal conditions for the vital activity of activated sludge microorganisms and mixing the sludge mixture formed by it with water, air is supplied through the aeration system (turbochargers, air ducts, aerators). The process of biological wastewater treatment is based on the ability of the biocenosis of organisms to use dissolved and colloidal organic substances of wastewater as a source of nutrition in their life processes.

Расходование питательных ресурсов бактериальной клеткой происходит в двух направлениях: на прирост клеточной биомассы и на получение необходимой энергии. Наряду с этим существует и третье направление - внутриклеточное дыхание или эндогенная респирация, приводящая к окислению клеточного материала. Показатель биологического окисления (БПК) отражает наличие в воде источника углеродного питания, который окисляется до диоксида углерода. Белковый азот в результате аммонификации разлагается до аммонийного, который и используется при очистке сточных вод в качестве источника азота. Наиболее интенсивно азот потребляется в период роста клеток, а в период их распада высвобождается в виде аммиака, окисляясь затем до нитратов и нитритов. Процесс описывается следующими уравнениями:The consumption of nutrient resources by a bacterial cell occurs in two directions: to increase cell biomass and to obtain the necessary energy. Along with this, there is a third direction - intracellular respiration or endogenous respiration, leading to the oxidation of cellular material. The biological oxidation index (BOD) reflects the presence of a source of carbon nutrition in the water, which is oxidized to carbon dioxide. As a result of ammonification, protein nitrogen decomposes to ammonium, which is used in wastewater treatment as a source of nitrogen. Nitrogen is consumed most intensively during the period of cell growth, and during their decay it is released in the form of ammonia, then oxidized to nitrates and nitrites. The process is described by the following equations:

Окисление органического вещества:Oxidation of organic matter:

Синтез биомассы:Biomass synthesis:

Окисление клеточной биомассы:Oxidation of cell biomass:

,

где (

), (

) - эмпирические формулы соответственно органических загрязнений, и бактериальной клетки;Where (

), (

) - empirical formulas, respectively, of organic contaminants, and of a bacterial cell;

x, y, z - стехиометрические коэффициенты, зависящие от вида загрязнения.x, y, z - stoichiometric coefficients depending on the type of pollution.

Эти процессы протекают в сооружении практически одновременно, но прирост активного ила за счет окисления органики превышает самоокисление. Скорость прироста регулируется возрастом активного ила, то есть временем его пребывания до полного обновления в сооружениях аэрации. По скорости окисления различают легко- и трудноокисляемую органику. Легкоокисляемая органика в результате жизнедеятельности биоценоза аэротенков окисляется до углекислого газа и воды, трудноокисляемая органика частично окисляется, частично идет на синтез бактериальной биомассы. Общее содержание растворенной и коллоидной органики в сточной воде описывается количеством кислорода, необходимым для ее химического окисления (ХПК). Содержание легкоокисляемой органики описывается количеством кислорода, необходимым для ее биологического окисления (БПК). Биологическим путем обрабатываются, подвергаясь полной или частичной деструкции, многие виды органических загрязнений городских и производственных сточных вод. Однако в сточных водах иногда присутствуют и такие вещества, которые при этом практически не окисляются:These processes occur in the structure almost simultaneously, but the increase in activated sludge due to the oxidation of organic matter exceeds autoxidation. The growth rate is regulated by the age of the activated sludge, that is, the time it takes to completely renew itself in the aeration facilities. According to the rate of oxidation, easily and difficultly oxidized organics are distinguished. Easily oxidized organic matter as a result of the vital activity of the aerotank biocenosis is oxidized to carbon dioxide and water, hardly oxidized organic matter is partially oxidized, and partially goes to the synthesis of bacterial biomass. The total content of dissolved and colloidal organic matter in wastewater is described by the amount of oxygen required for its chemical oxidation (COD). The content of easily oxidizable organic matter is described by the amount of oxygen required for its biological oxidation (BOD). Biologically processed, undergoing complete or partial destruction, many types of organic pollution of urban and industrial wastewater. However, wastewater sometimes contains such substances that practically do not oxidize:

- некоторые углеводороды,- some hydrocarbons,

- сложные эфиры,- esters,

- «жесткие» синтетические поверхностно-активные вещества,- "hard" synthetic surfactants,

- красители и др.- dyes, etc.

Кроме основных элементов состава бактериальной клетки (C, N, O, H) для ее построения необходимы также определенные количества фосфора, калия и других элементов. Органические загрязнения сточных вод обычно находятся в растворенном, коллоидном и нерастворенном состояниях. Микроорганизмы могут использовать питательные вещества только в виде молекул-мономеров, находящихся в водном растворе.In addition to the main elements of the composition of a bacterial cell (C, N, O, H), certain amounts of phosphorus, potassium and other elements are also necessary for its construction. Organic wastewater contaminants are usually in dissolved, colloidal and undissolved states. Microorganisms can use nutrients only in the form of monomer molecules in an aqueous solution.

Микроорганизмы усваивают вещества из водных растворов, а потому все твердые вещества, а также молекулы больших размеров предварительно превращаются в низкомолекулярные соединения под влиянием гидролитических ферментов. Углеводы предварительно переводятся в сахар, белки - в аминокислоты, жиры - в жирные кислоты и глицерин, иными словами, полимерные материалы, включая и синтетические, вначале вне клетки, но с участием ее экзоферментов переводятся в мономеры. Микроорганизмы для своего роста и развития должны получать все необходимые элементы: основные органогены - С, Н, О, N, зольные элементы и микроэлементы. По отношению к источнику углерода все микроорганизмы делятся на гетеротрофы, автотрофы и промежуточные гетеротрофы.Microorganisms assimilate substances from aqueous solutions, and therefore all solid substances, as well as large molecules, are first converted into low molecular weight compounds under the influence of hydrolytic enzymes. Carbohydrates are first converted into sugar, proteins into amino acids, fats into fatty acids and glycerol, in other words, polymeric materials, including synthetic ones, are first outside the cell, but with the participation of its exoenzymes, are converted into monomers. Microorganisms for their growth and development must receive all the necessary elements: the main organogens - C, H, O, N, ash elements and trace elements. In relation to the carbon source, all microorganisms are divided into heterotrophs, autotrophs and intermediate heterotrophs.

Гетеротрофы усваивают углерод из готовых органических соединений, автотрофы ассимилируют СО₂ из воздуха и карбонатов, а промежуточные гетеротрофы обладают способностью использовать оба механизма усвоения углерода. Бактерии илов очистных сооружений в основном относятся к гетеротрофам. Автотрофами являются бактерии-нитрификаторы, которые усваивают углерод за счет энергии химической реакции процесса нитрификации аммонийного азота.Heterotrophs assimilate carbon from ready-made organic compounds, autotrophs assimilate CO ₂ from air and carbonates, and intermediate heterotrophs have the ability to use both mechanisms of carbon assimilation. Bacteria of sewage sludge are mainly heterotrophs. Autotrophs are nitrifying bacteria that assimilate carbon due to the energy of the chemical reaction of the nitrification process of ammonium nitrogen.

Поставленная задача достигается тем, что блок биологической очистки сточных вод по первому варианту содержит корпус, разделенный перегородками на несколько технологических зон, в котором выполнены зона денитрификации, зона деоксидации, зона аэрации, вторичный отстойник, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила, при этом в нижней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и зону аэрации, выполнены отверстия для обеспечения перетока очищаемых вод из одной зоны в другую, в верхней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и зону деоксидации, выполнено отверстие со вставкой, направляющей поток, по центру зоны денитрификации установлена перегородка для создания кругового потока воды, в зону денитрификации проведен трубопровод для подачи сточных вод, в зоне аэрации установлены аэраторы, в зоне сбора избыточного и циркулирующего активного ила установлено перекачивающее устройство циркулирующего активного ила, в зоне денитрификации, зоне деоксидации и во вторичном отстойнике установлены осевые насосы; корпус выполнен в виде прямоугольной емкости заглубленного, полузаглубленного, или наземного исполнения, из железобетона, полимерного материала, или из нержавеющей стали; в качестве перекачивающего устройства циркулирующего активного ила используется эрлифт или насос; во вторичном отстойнике установлены аэраторы.The task is achieved by the fact that the block of biological wastewater treatment according to the first variant contains a housing divided by partitions into several technological zones, in which a denitrification zone, a deoxidation zone, an aeration zone, a secondary sump, a zone for collecting excess and circulating activated sludge are made, while in the lower part of the partition separating the denitrification zone and the aeration zone has holes to ensure the flow of purified water from one zone to another, in the upper part of the partition separating the denitrification zone and the deoxidation zone there is a hole with an insert directing the flow, a partition is installed in the center of the denitrification zone to create a circular flow of water, a pipeline for supplying wastewater was laid into the denitrification zone, aerators were installed in the aeration zone, a pumping device for circulating activated sludge was installed in the zone for collecting excess and circulating activated sludge, in the denitrification zone, the deoxidation zone and in the secondary sump installed axial pumps; the body is made in the form of a rectangular tank of recessed, semi-recessed, or ground execution, made of reinforced concrete, polymeric material, or stainless steel; an airlift or a pump is used as a pumping device for circulating activated sludge; aerators are installed in the secondary sump.

Поставленная задача достигается также тем, что блок биологической очистки сточных вод по второму варианту содержит корпус, разделенный перегородками на несколько технологических зон, в котором выполнены зона денитрификации, зона аэрации, вторичный отстойник, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила, при этом в нижней части перегородки, разделяющей зону денитрификации от зоны аэрации, выполнены отверстия для обеспечения перетока очищаемых вод из одной зоны в другую, в верхней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и вторичный отстойник, выполнено отверстие со вставкой, направляющей поток, по центру зоны денитрификации установлена перегородка для создания кругового потока воды, в зону денитрификации проведен трубопровод для подачи сточных вод, в зоне аэрации и вторичном отстойнике установлены аэраторы, в зоне сбора избыточного и циркулирующего активного ила установлено перекачивающее устройство циркулирующего активного ила, в зоне денитрификации установлены осевые насосы; корпус выполнен в виде прямоугольной емкости заглубленного, полузаглубленного, или наземного исполнения, из железобетона, полимерного материала, или из нержавеющей стали; в качестве перекачивающего устройства циркулирующего активного ила используется эрлифт или насос; во вторичном отстойнике установлены аэраторы.The task is also achieved by the fact that the biological wastewater treatment unit according to the second version contains a housing divided by partitions into several technological zones, in which a denitrification zone, an aeration zone, a secondary clarifier, a zone for collecting excess and circulating activated sludge are made, while in the lower part the partition separating the denitrification zone from the aeration zone, holes are made to ensure the flow of treated water from one zone to another, in the upper part of the partition separating the denitrification zone and the secondary clarifier, a hole is made with an insert that directs the flow, a partition is installed in the center of the denitrification zone to create a circular flow of water, a pipeline for supplying wastewater was installed in the denitrification zone, aerators were installed in the aeration zone and a secondary settling tank, a pumping device for circulating activated sludge was installed in the zone for collecting excess and circulating activated sludge, and axial valves were installed in the denitrification zone. e pumps; the body is made in the form of a rectangular tank of recessed, semi-recessed, or ground execution, made of reinforced concrete, polymeric material, or stainless steel; an airlift or a pump is used as a pumping device for circulating activated sludge; aerators are installed in the secondary sump.

Поставленная задача достигается также тем, что в первом варианте вторичный отстойник выполнен в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части сформированы лотки для подачи сточных вод и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды, внутри вторичного отстойника под наклоном друг к другу выполнены направляющие перегородки с бункерами для активного ила, соединенные с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, бункеры для активного ила соединены с трубопроводом для отведения активного ила, лотки для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, соединены с трубопроводом для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, на дне емкости установлены осевые насосы; емкость с лотками для подачи сточных вод, с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, направляющими перегородками с бункерами для активного ила выполнены в виде единой конструкции; направляющие перегородки расположены под углом 550-600.The task is also achieved by the fact that in the first variant the secondary sump is made in the form of a rectangular tank, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater and trays for discharging biologically purified, clarified water, inside the secondary sump at an inclination to each other are made guide baffles with bins for activated sludge, connected to trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, bins for activated sludge are connected to a pipeline for discharging activated sludge, trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, connected to a pipeline for removal of clarified water that has previously passed the stage of biological treatment; axial pumps are installed at the bottom of the tank; a container with trays for supplying wastewater, with trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, guide partitions with bins for activated sludge are made in the form of a single design; guide partitions are located at an angle of 550-600.

Поставленная задача достигается также тем, что во втором варианте вторичный отстойник выполнен в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части сформированы лотки для подачи сточных вод и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды, внутри вторичного отстойника под наклоном друг к другу выполнены направляющие перегородки с бункерами для активного ила, соединенные с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, бункеры для активного ила соединены с трубопроводом для отведения активного ила, лотки для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, соединены с трубопроводом для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, на дне емкости установлены аэраторы; емкость с лотками для подачи сточных вод, с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки, направляющими перегородками с бункерами для активного ила выполнены в виде единой конструкции; направляющие перегородки расположены под углом 550-600.The task is also achieved by the fact that in the second variant the secondary sump is made in the form of a rectangular container, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater and trays for discharging biologically purified, clarified water, inside the secondary sump at an inclination to each other are made guide baffles with bins for activated sludge, connected to trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, bins for activated sludge are connected to a pipeline for discharging activated sludge, trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, connected to a pipeline for removal of clarified water that has previously passed the stage of biological treatment; aerators are installed at the bottom of the tank; a container with trays for supplying wastewater, with trays for discharging clarified water that has previously passed the stage of biological treatment, guide partitions with bins for activated sludge are made in the form of a single design; guide partitions are located at an angle of 550-600.

Вторичный отстойник во втором варианте отличается от вторичного отстойника, рассматриваемого в первом варианте тем, что вместо осевых насосов, расположенных на дне емкости размещены аэраторы. Назначение осевых насосов и аэраторов - не допустить выпадение активного ила на дне вторичного отстойника и поддерживать его во взвешенном состоянии. Первый и второй варианты являются взаимозаменяемыми и определяются в зависимости от конкретных условий. Например, ограниченное количество электрической мощности для подключения осевых насосов, или недостаточная мощность воздуходувок обеспечивающих подачу воздуха в аэраторы, и как следствие этого невозможность установки дополнительных аэраторов.The secondary sump in the second variant differs from the secondary sump considered in the first variant in that aerators are placed instead of axial pumps located at the bottom of the tank. The purpose of axial pumps and aerators is to prevent activated sludge from falling out at the bottom of the secondary clarifier and keep it in suspension. The first and second options are interchangeable and are determined depending on the specific conditions. For example, a limited amount of electrical power for connecting axial pumps, or insufficient power of blowers providing air supply to the aerators, and as a result of this, the impossibility of installing additional aerators.

На фиг. 1 представлен чертеж первого варианта блока биологической очистки, где: а - вид сверху; б - разрез А-А; в - разрез Б-Б.In FIG. 1 shows a drawing of the first version of the biological treatment unit, where: a - top view; b - section A-A; c - section B-B.

На фиг. 2 представлен чертеж второго варианта блока биологической очистки, где: а - вид сверху; б - разрез А-А; в - разрез Б-Б.In FIG. 2 shows a drawing of the second version of the biological treatment unit, where: a - top view; b - section A-A; c - section B-B.

На фиг. 3 представлен чертеж первого варианта вторичного отстойника.In FIG. 3 shows a drawing of the first version of the secondary clarifier.

На фиг. 4 представлен чертеж второго варианта вторичного отстойника.In FIG. 4 shows a drawing of the second version of the secondary clarifier.

На фиг. 5 представлено фото пилотной установки блока биологической очистки, реализованный на очистных сооружениях сточных вод населенного пункта.In FIG. 5 shows a photo of a pilot installation of a biological treatment unit, implemented at a wastewater treatment plant in a settlement.

В структурной и конструкторской схемах предлагаемого изобретения, представленных на фиг. 1-5 введены следующие обозначения:In the structural and design diagrams of the proposed invention, shown in Fig. 1-5 introduced the following notation:

1 - корпус;1 - body;

2 - перегородки;2 - partitions;

3 - вставки, направляющие поток;3 - inserts directing the flow;

4 - зона денитрификации;4 - zone of denitrification;

5 - перегородка для создания циркулирующего потока воды;5 - partition for creating a circulating water flow;

6 - трубопровод для подачи сточных вод;6 - pipeline for supplying wastewater;

7 - зона деоксидации;7 - deoxidation zone;

8 - зона аэрации;8 - aeration zone;

9 - аэраторы;9 - aerators;

10 - вторичный отстойник;10 - secondary sump;

11 - лотки для подачи сточных вод;11 - trays for supplying wastewater;

12 - лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды;12 - trays for diverting biologically purified, clarified water;

13 - направляющие перегородки;13 - guide partitions;

14 - бункеры для сбора активного ила;14 - bins for collecting activated sludge;

15 - зона осаждения со взвешенным слоем осадка;15 - sedimentation zone with a suspended sediment layer;

16 - трубопровод для отведения активного ила;16 - pipeline for removal of activated sludge;

17 - трубопровод для отведения биологически очищенной, осветленной воды;17 - pipeline for the disposal of biologically purified, clarified water;

18 - зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила;18 - zone for collecting excess and circulating activated sludge;

19 - перекачивающее устройство циркулирующего активного ила (эрлифт или насос);19 - pumping device for circulating activated sludge (airlift or pump);

20 - осевые насосы; 20 - axial pumps ;

21 - перекачивающее устройство избыточного активного ила (насос).21 - pumping device for excess activated sludge (pump).

Корпус 1 блока биологической очистки представляет собой прямоугольную емкость заглубленного, полузаглубленного или наземного исполнения, который в зависимости от технологических, планировочных и объемно-конструктивных решений может быть выполнен из различных материалов, например, таких как железобетон, полимерный материал, нержавеющая сталь.The body 1 of the biological treatment unit is a rectangular tank of recessed, semi-recessed or ground execution, which, depending on the technological, planning and space-design solutions, can be made of various materials, such as reinforced concrete, polymeric material, stainless steel.

В процессе очистки сточных вод последовательно проводятся различные технологические операции, для обеспечения которых корпус 1 разделен перегородками 2, выполненными, например, из полимерных материалов или из нержавеющей стали, на несколько технологических зон.In the process of wastewater treatment, various technological operations are sequentially carried out, for which the body 1 is divided by partitions 2, made, for example, from polymeric materials or stainless steel, into several technological zones.

В первом варианте в корпусе 1 размещены зона денитрификации 4, зона деоксидации 7, зона аэрации 8, вторичный отстойник 10, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила 18.In the first version, the housing 1 contains a denitrification zone 4, a deoxidation zone 7, an aeration zone 8, a secondary settling tank 10, a collection zone for excess and circulating activated sludge 18.

Во втором варианте в корпусе 1 размещены зона денитрификации 4, зона аэрации 8, вторичный отстойник 10, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила 18.In the second version, the housing 1 contains a denitrification zone 4, an aeration zone 8, a secondary settling tank 10, a zone for collecting excess and circulating activated sludge 18.

В нижней части перегородок 2, отделяющих зоны 4 и 8, 7 и 8 (первый вариант), 4 и 8 (второй вариант) выполнены отверстия для обеспечения перетока очищаемых вод из одной зоны в другую. Также в верхней части перегородок 2, отделяющих зоны 4 и 7 (первый вариант) и 4 и 10 (второй вариант) выполнено отверстие со вставкой 3, направляющей поток жидкости.In the lower part of the partitions 2 separating zones 4 and 8, 7 and 8 (first option), 4 and 8 (second option) there are holes to ensure the flow of treated water from one zone to another. Also, in the upper part of the partitions 2 separating zones 4 and 7 (the first version) and 4 and 10 (the second version) there is an opening with an insert 3 directing the fluid flow.

Соотношение объемов зон определяется расчетом в зависимости от химического состава, количества и режима поступления сточных вод от населенного пункта или другого объекта. Во втором варианте блока биологической очистки зона деоксидации 7 отсутствует.The ratio of the volumes of the zones is determined by calculation, depending on the chemical composition, quantity and mode of inflow of wastewater from a settlement or other object. In the second version of the biological treatment unit, the deoxidation zone 7 is absent.

Зона денитрификации предназначена для создания условий обеспечивающих прохождение процессов денитрификации как одного из этапов процесса биологической очистки сточных вод.The denitrification zone is designed to create conditions that ensure the passage of denitrification processes as one of the stages of the biological wastewater treatment process.

Процесс денитрификации представляет собой окисление органических веществ связанных кислородом нитратов, в результате чего нитраты переходят в молекулярный азот. Бактерии-денитрификаторы являются гетеротрофами и представляют группу факультативных анаэробов, т.е. при наличии кислорода они предпочитают его в качестве окислителя. Денитрификация является процессом, сходным с аэробным дыханием (окислением), отличающимся тем, что акцептором электронов в нем является не молекулярный кислород, а кислород нитратов (аноксидные условия). При этом происходит диссимиляционное восстановление нитратов до молекулярного азота (в некоторых случаях - до N₂O) и окисление органического вещества до углекислоты.The process of denitrification is the oxidation of organic substances of nitrates bound by oxygen, as a result of which nitrates are converted into molecular nitrogen. Denitrifying bacteria are heterotrophs and represent a group of facultative anaerobes, i.e. in the presence of oxygen, they prefer it as an oxidizing agent. Denitrification is a process similar to aerobic respiration (oxidation), differing in that the electron acceptor in it is not molecular oxygen, but the oxygen of nitrates (anoxic conditions). In this case, the dissimilation reduction of nitrates to molecular nitrogen (in some cases, to N ₂ O) and the oxidation of organic matter to carbon dioxide occur.

Процесс денитрификации проходит по следующей схеме:The denitrification process proceeds as follows:

Конечными продуктами процесса денитрификации могут быть либо NO, либо N₂O, либо N₂, в зависимости от рН. При рН<7,3 вероятно образование N₂O. Однако обычно, при рН=6,5-8,5, что характерно для хозяйственно-бытовых сточных вод, процесс проходит до молекулярного азота.The end products of the denitrification process can be either NO, or N ₂ O, or N ₂ , depending on the pH. At pH<7.3, the formation of N ₂ O is likely. However, usually, at pH=6.5-8.5, which is typical for domestic wastewater, the process goes down to molecular nitrogen.

Скорость процесса денитрификации зависит от следующих факторов:The speed of the denitrification process depends on the following factors:

- температура сточной воды;- waste water temperature;

- рН среды;- pH of the medium;

- количество и фракционный состав органических соединений;- quantity and fractional composition of organic compounds;

- концентрация растворенного кислорода.is the concentration of dissolved oxygen.

Температура сточных вод более явно влияет на процесс денитрификации, чем на аэробное окисление органических веществ. Скорость процесса денитрификации описывается кривой с максимумом при 37-39°С.Wastewater temperature has a more pronounced effect on the denitrification process than on the aerobic oxidation of organic matter. The rate of the denitrification process is described by a curve with a maximum at 37-39°C.

Величина рН не только влияет на скорость процесса, но и определяет состав конечных продуктов восстановления нитратов. Оптимум рН для процесса денитрификации находится в пределах 7,0-8,5. Денитрификация, в противоположность нитрификации, увеличивает щелочность среды и вызывает увеличение рН среды в зависимости от буферной емкости среды.The pH value not only affects the rate of the process, but also determines the composition of the end products of nitrate reduction. The optimum pH for the denitrification process is in the range of 7.0-8.5. Denitrification, in contrast to nitrification, increases the alkalinity of the medium and causes an increase in the pH of the medium, depending on the buffering capacity of the medium.

Количество и фракционный состав органических соединений, поступающих со сточной водой, является определяющим фактором реализации процесса денитрификации. При эксплуатации сооружений, работающих по технологии нитри-денитрификации, необходимо обеспечить проектное количество органических веществ, поступающих в аноксидную зону со сточными водами. При низких концентрациях органических соединений, поступающих со сточными водами, необходимо дозирование внешнего источника углерода (метанола, этанола, глюкозы, сахарозы, мелассы и др.).The amount and fractional composition of organic compounds coming from wastewater is the determining factor in the implementation of the denitrification process. During the operation of facilities operating on the basis of nitri-denitrification technology, it is necessary to ensure the design amount of organic substances entering the anoxic zone with wastewater. At low concentrations of organic compounds coming with wastewater, it is necessary to dose an external carbon source (methanol, ethanol, glucose, sucrose, molasses, etc.).

Концентрация растворенного кислорода является необходимым показателем технологического контроля процесса денитрификации. Кислород ингибирует процесс денитрификации, так как в присутствии кислорода микроорганизмы-денитрификаторы переключаются с нитратного на аэробное окисление органических соединений. Для очистных сооружений, работающих на городских сточных водах, максимальная концентрация растворенного кислорода в зоне денитрификации не должна превышать 0,15 мг/л.The concentration of dissolved oxygen is a necessary indicator of the technological control of the denitrification process. Oxygen inhibits the process of denitrification, since in the presence of oxygen, denitrifying microorganisms switch from nitrate to aerobic oxidation of organic compounds. For wastewater treatment plants operating on municipal wastewater, the maximum concentration of dissolved oxygen in the denitrification zone should not exceed 0.15 mg/l.

Денитрификация представляет собой процесс роста гетеротрофных микроорганизмов при отсутствии растворенного кислорода, когда нитраты используются как акцептор электрона:Denitrification is the process of growth of heterotrophic microorganisms in the absence of dissolved oxygen, when nitrates are used as an electron acceptor:

органическое вещество + NО₃

биомасса+ СO₂ + N₂.organic matter + NO ₃

biomass + CO ₂ + N ₂ .

В связи с тем, что в ходе процесса денитрификации часть органических соединений окисляется связанным кислородом нитратов, требуемое количество растворенного кислорода на окисление оставшейся части органических соединений, поступающих со сточными водами, существенно снижается. Это ведет к снижению количества воздуха, подаваемого в аэротенки и, как следствие, к снижению энергозатрат на аэрацию. Таким образом, требуемый расход воздуха на окисление органических соединений снижается за счет того, что часть органических соединений окисляется связанным кислородом нитратов в зоне денитрификации.Due to the fact that during the process of denitrification, part of the organic compounds is oxidized by the bound oxygen of nitrates, the required amount of dissolved oxygen for the oxidation of the remaining part of the organic compounds coming with wastewater is significantly reduced. This leads to a decrease in the amount of air supplied to the aerotanks and, as a result, to a decrease in energy consumption for aeration. Thus, the required air consumption for the oxidation of organic compounds is reduced due to the fact that part of the organic compounds is oxidized by the bound oxygen of nitrates in the denitrification zone.

В блоке биологической очистки реализуется схема с предвключенной денитрификацией и пост-пресипитацией. Данная схема является одним из наиболее надежных и энергоэффективных технологических решений реализации процессов нитри-денитрификации в классических технологиях.In the biological treatment unit, a scheme with pre-activated denitrification and post-precipitation is implemented. This scheme is one of the most reliable and energy efficient technological solutions for the implementation of nitri-denitrification processes in classical technologies.

По центру зоны денитрификации 4 выполнена перегородка для создания кругового движения воды 5, выполненная, например, из полимерных материалов или нержавеющей стали.In the center of the denitrification zone 4, a partition is made to create a circular movement of water 5, made, for example, of polymeric materials or stainless steel.

В зону денитрификации 4 проведен трубопровод для подачи сточных вод 6.In the denitrification zone 4, a pipeline for supplying wastewater 6 was laid.

Зона деоксидации 7 предназначена для предварительного удаления воздуха из сточной воды перед рециркуляцией в зону денитрификации. Обеспечивается это за счет дополнительного пребывания стока во вращательном движении без подачи воздуха.The deoxidation zone 7 is intended for the preliminary removal of air from the waste water before recirculation to the denitrification zone. This is ensured by the additional stay of the drain in rotational motion without air supply.

Зона аэрации 8 предназначена для создания условий обеспечивающих прохождение процессов нитрификации как одного из этапов процесса биологической очистки сточных вод.The aeration zone 8 is designed to create conditions that ensure the passage of nitrification processes as one of the stages of the biological wastewater treatment process.

Иловая смесь, представляющая собой смесь активного ила и сточной воды, поступает в зону аэрации. Сточная вода содержит аммонийный азот, который не трансформировался в зоне денитрификации. В зоне аэрации происходит процесс нитрификации, то есть окисление аммонийного азота до нитритов и затем нитратов, и доокисление трудноокисляемых органических соединений.The sludge mixture, which is a mixture of activated sludge and waste water, enters the aeration zone. Waste water contains ammonium nitrogen, which has not been transformed in the denitrification zone. In the aeration zone, the process of nitrification takes place, that is, the oxidation of ammonium nitrogen to nitrites and then nitrates, and the additional oxidation of difficult-to-oxidize organic compounds.

Процесс нитрификации, реализуемый в зоне аэрации, представляет собой окисление солей аммония до солей азотистой кислоты (нитритов) - 1-я стадия, и затем, в ходе 2-й стадии, происходит окисление нитритов до нитратов.The nitrification process implemented in the aeration zone is the oxidation of ammonium salts to salts of nitrous acid (nitrites) - the 1st stage, and then, during the 2nd stage, nitrites are oxidized to nitrates.

Окисление аммония до нитритов осуществляется под действием бактерий родов Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira и Nitrosovibrio:The oxidation of ammonium to nitrite is carried out under the action of bacteria of the genera Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira and Nitrosovibrio:

Вторую стадию - окисление нитритов до нитратов - осуществляют бактерии из родов Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus:The second stage - the oxidation of nitrites to nitrates - is carried out by bacteria from the genera Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus:

Основные факторы, влияющие на эффективность процессов нитрификации в аэротенках:The main factors affecting the efficiency of nitrification processes in aerotanks:

- температура;- temperature;

- концентрация растворенного кислорода;- concentration of dissolved oxygen;

- pH среды;- pH of the medium;

- аэробный возраст активного ила;- aerobic age of activated sludge;

- наличие или отсутствие ингибирующих веществ.- the presence or absence of inhibitory substances.

В зоне аэрации 8 установлены аэраторы 9. Применяются средне-пузырчатые или мелко-пузырчатые аэраторы трубчатого типа, представляющие собой горизонтальный вытянутый элемент, покрытый резиновой мембраной, имеющей большое количество отверстий, выполненных таким образом, чтобы пропускать поток воздуха наружу. И препятствовать проникновению воды внутрь аэратора. Через аэраторы 9 воздух равномерно распределяется, охватывая всю зону аэрации, исключая возникновение застойных зон.Aerators 9 are installed in the aeration zone 8. Medium-bubble or small-bubble tubular-type aerators are used, which are a horizontal elongated element covered with a rubber membrane having a large number of holes made in such a way as to let the air flow out. And prevent the penetration of water into the aerator. Through the aerators 9, the air is evenly distributed, covering the entire aeration zone, excluding the occurrence of stagnant zones.

Вторичный отстойник 10 используется для седиментации и отведения взвешенных частиц - избыточного и циркулирующего активного ила.The secondary clarifier 10 is used for sedimentation and removal of suspended particles - excess and circulating activated sludge.

Смесь активного ила и очищенной воды поступают во вторичный отстойник, где происходит процесс гравитационного илоразделения на очищенную воду и активный ил, основная часть которого (возвратный активный ил) направляется в зону денитрификации, а приросший ил (избыточный активный ил) отводится на сооружения обработки осадка. Вместе с избыточным активным илом выводится часть поступившего со сточными водами фосфора, который был потреблен на прирост клеток биомассы.The mixture of activated sludge and purified water enters the secondary clarifier, where the process of gravitational sludge separation into purified water and activated sludge takes place, the main part of which (return activated sludge) is sent to the denitrification zone, and the accreted sludge (excess activated sludge) is discharged to sludge treatment facilities. Together with the excess activated sludge, a part of the phosphorus that came with the wastewater is removed, which was consumed for the growth of biomass cells.

В первом варианте вторичный отстойник 10 выполнен в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части выполнены лотки для подачи сточных вод 11 и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12. Внутри вторичного отстойника 10 под наклоном выполнены направляющие перегородки 13 с бункерами для активного ила 14, через зубчатый водослив соединенные с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки 12. Бункеры для активного ила 14 соединены с трубопроводом для отведения активного ила 16. Лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12 соединены с трубопроводом для отведения биологически очищенной, осветленной воды 17.In the first version, the secondary clarifier 10 is made in the form of a rectangular tank, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater 11 and trays for discharging biologically purified, clarified water 12. Inside the secondary clarifier 10, guide partitions 13 with bins for activated sludge 14, through a toothed weir connected to trays for diverting clarified water that has previously passed the stage of biological treatment 12. Hoppers for activated sludge 14 are connected to a pipeline for diverting activated sludge 16. Trays for diverting biologically purified, clarified water 12 are connected to a pipeline for diverting biologically purified, clarified water 17.

Направляющая перегородка 13, включающая лотки для подачи сточных вод 11, лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12, бункеры для сбора активного ила 14 и трубопровод для отведения активного ила 16 выполнены, например, в виде единой конструкции.The baffle 13, including trays for supplying sewage 11, trays for draining biologically purified, clarified water 12, bins for collecting activated sludge 14 and a pipeline for removing activated sludge 16 are made, for example, in the form of a single structure.

Во втором варианте вторичный отстойник 10 выполнен в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части выполнены лотки для подачи сточных вод 11 и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12. Внутри вторичного отстойника 10 под наклоном выполнены направляющие перегородки 13 с бункерами для активного ила 14, через зубчатый водослив соединенные с лотками для отведения осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки 12. Бункеры для активного ила 14 соединены с трубопроводом для отведения активного ила 16. Лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12 соединены с трубопроводом для отведения биологически очищенной, осветленной воды 17. Вторичный отстойник 10 с лотками для подачи сточных вод 11, лотками осветленной воды, предварительно прошедшей стадию биологической очистки 12, направляющими перегородками 13 с бункерами для активного ила 14 выполнены, например, в виде единой конструкции.In the second version, the secondary clarifier 10 is made in the form of a rectangular tank, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater 11 and trays for discharging biologically purified, clarified water 12. Inside the secondary clarifier 10, guide partitions 13 with bins for activated sludge 14, through a toothed weir connected to trays for diverting clarified water that has previously passed the stage of biological treatment 12. Hoppers for activated sludge 14 are connected to a pipeline for diverting activated sludge 16. Trays for diverting biologically purified, clarified water 12 are connected to a pipeline for diverting biologically purified, clarified water 17. The secondary clarifier 10 with trays for supplying wastewater 11, trays of clarified water that has previously passed the stage of biological treatment 12, baffles 13 with activated sludge hoppers 14 are made, for example, in the form of a single design.

В зону сбора избыточного и циркулирующего активного ила 18 из бункеров для активного ила 14 по трубопроводам для отведения активного ила 16 поступает активный ил из вторичного отстойника.In the area of collection of excess and circulating activated sludge 18 from the bins for activated sludge 14 through pipelines for the removal of activated sludge 16 is activated sludge from the secondary clarifier.

В зоне сбора избыточного и циркулирующего активного ила 18 установлено перекачивающее устройство циркулирующего активного ила 19, в качестве которого используется, например, эрлифт или насос.In the collection area of excess and circulating activated sludge 18, a pumping device for circulating activated sludge 19 is installed, which is used, for example, as an airlift or a pump.

Избыточный активный ил насосами 21 перекачивается на дальнейшую обработку (обезвоживание, обеззараживание). Эти процессы в составе блока биологической очистки не рассматриваются.Excess activated sludge is pumped by pumps 21 for further processing (dehydration, disinfection). These processes are not considered as part of the biological treatment unit.

Осевые насосы 20 предназначены для создания направленного потока жидкости и поддержания активного ила во взвешенном состоянии. Осевые насосы 20 расположены в зоне денитрификации 4 (первый и второй варианты), зоне деоксидации 7 (первый вариант), вторичном отстойнике 10 (первый и второй варианты).Axial pumps 20 are designed to create a directed flow of liquid and maintain activated sludge in suspension. Axial pumps 20 are located in the denitrification zone 4 (the first and second options), the deoxidation zone 7 (the first option), the secondary clarifier 10 (the first and second options).

В блоке биологической очистки сточная вода, содержащая органический субстрат и аммонийный азот, поступает в зону денитрификации, куда также поступает возвратный активный ил из вторичных отстойников и нитратный рецикл (поток иловой смеси из зоны аэрации, обогащенный нитратами). Таким образом нитраты, образующиеся в зоне аэрации в ходе процесса нитрификации, поступают в зону с потоком возвратного активного ила и потоком нитратного рецикла. В результате, в зоне денитрификации создаются условия для реализации процесса денитрификации, то есть происходит восстановление нитратов NO₃ и нитритов NO₂ до газообразного азота N₂. Аммонийный азот, содержащийся в поступающей на биологическую очистку сточной воде, проходит зону денитрификации транзитом (за исключением части азота, потребляемого на прирост биомассы в аноксидных условиях) и поступает в зону аэрации, где происходят процессы нитрификации. В результате образуются нитриты и, затем, нитраты. Органические соединения, содержащиеся в сточных водах, окисляются в зоне денитрификации связанным кислородом нитратов, а оставшаяся часть доокисляется в зоне аэрации.In the biological treatment unit, wastewater containing an organic substrate and ammonium nitrogen enters the denitrification zone, which also receives return activated sludge from secondary settling tanks and a nitrate recycle (liquid mixture flow from the aeration zone enriched in nitrates). Thus, the nitrates formed in the aeration zone during the nitrification process enter the zone with the return activated sludge stream and the nitrate recycle stream. As a result, conditions are created in the denitrification zone for the implementation of the denitrification process, that is, nitrates NO ₃ and nitrites NO ₂ are reduced to gaseous nitrogen N ₂ . Ammonium nitrogen contained in the wastewater entering the biological treatment passes through the denitrification zone in transit (with the exception of a part of the nitrogen consumed for biomass growth under anoxic conditions) and enters the aeration zone, where nitrification processes take place. As a result, nitrites and then nitrates are formed. Organic compounds contained in wastewater are oxidized in the zone of denitrification by the bound oxygen of nitrates, and the rest is further oxidized in the aeration zone.

Возможны различные компоновки блока биологической очистки сточных вод.Various layouts of the biological wastewater treatment unit are possible.

В зависимости от состава и соотношения концентраций загрязняющих веществ в сточной воде, поступающей на очистку, возможны различные варианты и схемы ее обработки. В заявляемом изобретении принципиальным является наличие зоны деоксидации 7, назначением которой является предварительное удаление кислорода из сточной воды перед ее поступлением в зону денитрификации 4, в которой протекают анаэробные процессы.Depending on the composition and ratio of the concentrations of pollutants in the wastewater entering the treatment, various options and schemes for its treatment are possible. In the claimed invention, the presence of a deoxidation zone 7 is fundamental, the purpose of which is the preliminary removal of oxygen from the wastewater before it enters the denitrification zone 4, in which anaerobic processes take place.

Блок биологической очистки со вторичным отстойником, рассматриваемый в первом варианте, работает следующим образом.The biological treatment unit with a secondary clarifier, considered in the first variant, operates as follows.

Сточная вода, прошедшая предварительную обработку (механическую очистку, усреднение), по трубопроводу для подачи сточных вод 6 поступает в зону денитрификации 4, в которой проходят процессы без доступа кислорода и создаются условия для реализации процесса денитрификации, то есть происходит восстановление нитратов NO₃ и нитритов NO₂ до газообразного азота N₂. Процесс обеспечивается за счет циркуляции потока жидкости вокруг перегородки 5, размещенной по центру зоны денитрификации 4. Вращательное движение жидкости обеспечивается за счет осевых насосов 20, установленных в зоне денитрификации 4, и осевого насоса 20, подающего воду из зоны деоксидации 7 в зону денитрификации 4. Поток жидкости создается направляющей вставкой 3, установленной в отверстии перегородки 2 между зоной денитрификации 4 и зоной деоксидации 7. Аммонийный азот, содержащийся в поступающей на биологическую очистку сточной воде, проходит зону денитрификации 4 транзитом (за исключением части азота, потребляемого на прирост биомассы в аноксидных условиях) и поступает в зону аэрации 8, где происходят процессы нитрификации. Сточная вода из зоны денитрификации 4 поступает в зону аэрации 8 через технологические отверстия, расположенные в нижней части перегородки 2, разделяющей зоны денитрификации 4 и аэрации 8. Органические соединения, содержащиеся в сточных водах, окисляются в зоне денитрификации 4 связанным кислородом нитратов, а оставшаяся часть доокисляется в зоне аэрации 8, где при насыщении воды кислородом и поддерживания ила во взвешенном состоянии обеспечивается интенсивное биохимическое окисление органических веществ. В результате образуются нитриты и, затем, нитраты. Подача воздуха в зону аэрации 8 осуществляется через аэраторы 9, расположенные на дне зоны аэрации 8. Далее вода поступает в зону деоксидации 7, после чего смесь биологически очищенной воды и активного ила распределяется на два потока.Wastewater that has undergone preliminary treatment (mechanical cleaning, averaging), through the sewage supply pipeline 6, enters the denitrification zone 4, in which processes take place without oxygen access and conditions are created for the implementation of the denitrification process, that is, NO ₃ nitrates and nitrites are reduced NO ₂ to nitrogen gas N ₂ . The process is provided due to the circulation of the liquid flow around the partition 5, located in the center of the denitrification zone 4. The rotational movement of the liquid is provided by axial pumps 20 installed in the denitrification zone 4, and the axial pump 20, which supplies water from the deoxidation zone 7 to the denitrification zone 4. The liquid flow is created by a guide insert 3 installed in the opening of the partition 2 between the denitrification zone 4 and the deoxidation zone 7. The ammonium nitrogen contained in the wastewater entering the biological treatment passes through the denitrification zone 4 in transit (with the exception of a part of the nitrogen consumed for biomass growth in anoxic conditions) and enters the aeration zone 8, where nitrification processes take place. Waste water from the denitrification zone 4 enters the aeration zone 8 through technological openings located in the lower part of the partition 2 separating the zones of denitrification 4 and aeration 8. Organic compounds contained in wastewater are oxidized in the denitrification zone 4 by the bound oxygen of nitrates, and the rest it is additionally oxidized in the aeration zone 8, where, when the water is saturated with oxygen and the sludge is kept in suspension, intensive biochemical oxidation of organic substances is ensured. As a result, nitrites and then nitrates are formed. Air is supplied to the aeration zone 8 through aerators 9 located at the bottom of the aeration zone 8. Next, water enters the deoxidation zone 7, after which the mixture of biologically purified water and activated sludge is distributed into two streams.

Часть потока (регулируемый нитратный рецикл) направляется в зону денитрификации 4 через перегородку 2 по вставке, направляющей поток 3, при этом регулирование осуществляется изменением производительности осевого насоса 20, установленного в зоне деоксидации 7. Остальная часть потока, прошедшего полную стадию биологической очистки, поступает во вторичный отстойник 10. Во вторичном отстойнике 10 осуществляется осветление сточной воды. Сточная вода поступает во вторичный отстойник 10 по лоткам для подачи сточных вод 11, благодаря которым сточная вода равномерно подается в сооружение. В результате образуется поток, собираемый в лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12 и отводимый по трубопроводу для отведения биологически очищенной, осветленной воды 17 на дальнейшую доочистку (в случае необходимости) и обеззараживание. Конструктивной особенностью вторичного отстойника является отсутствие заглубленных бункеров для сбора осевшего активного ила. Иловая смесь, поступая во вторичный отстойник по лоткам для подачи сточных вод 11 далее движется в нижнюю часть сооружения и через прозор, образованный направляющими перегородками 13, поднимается вверх в зону осаждения со взвешенным слоем осадка 15, обеспечивающим более эффективное разделение иловой смеси. Слой взвешенного осадка образуется в результате снижения скорости движения восходящего потока иловой смеси, в условиях, когда скорость потока становится сопоставимой с гидравлической крупностью взвешенных частиц. Осветленная вода собирается лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12, а активный ил через бункеры для сбора активного ила 14 по трубопроводу для отведения активного ила 16 направляется в зону сбора избыточного и циркуляционного активного ила 18. Поддержание активного ила во взвешенном состоянии во вторичном отстойнике 10 и исключение его выпадения на плоское днище, осуществляется за счет его взмучивания при помощи осевых насосов 20, установленных в нижней части вторичного отстойника 10. Активный ил поступает в зону сбора избыточного и циркуляционного активного ила 18 и отводится двумя потоками:Part of the flow (controlled nitrate recycle) is sent to the denitrification zone 4 through the partition 2 along the insert that directs the flow 3, while the regulation is carried out by changing the performance of the axial pump 20 installed in the deoxidation zone 7. The rest of the flow that has passed the complete stage of biological treatment enters secondary clarifier 10. In the secondary clarifier 10, waste water is clarified. Waste water enters the secondary clarifier 10 through the waste water supply trays 11, thanks to which the waste water is evenly supplied to the structure. As a result, a flow is formed that is collected in trays for discharging biologically purified, clarified water 12 and discharged through a pipeline for discharging biologically purified, clarified water 17 for further purification (if necessary) and disinfection. The design feature of the secondary clarifier is the absence of buried bins for collecting settled activated sludge. The sludge mixture, entering the secondary clarifier through the wastewater supply trays 11, then moves to the lower part of the structure and, through the gap formed by the guide partitions 13, rises up to the settling zone with a suspended sediment layer 15, which ensures more efficient separation of the sludge mixture. A layer of suspended sediment is formed as a result of a decrease in the rate of movement of the upward flow of the sludge mixture, under conditions when the flow rate becomes comparable to the hydraulic fineness of suspended particles. The clarified water is collected by trays for the removal of biologically purified, clarified water 12, and the activated sludge is sent through the activated sludge collection bins 14 through the pipeline for the removal of activated sludge 16 to the collection area for excess and circulating activated sludge 18. Maintaining the activated sludge in suspension in the secondary clarifier 10 and the exclusion of its falling onto a flat bottom, is carried out due to its agitation with the help of axial pumps 20 installed in the lower part of the secondary settling tank 10. Activated sludge enters the zone for collecting excess and circulating activated sludge 18 and is removed by two streams:

- избыточный активный ил направляется на обезвоживание и утилизацию при помощи перекачивающего устройства избыточного активного ила 21;- excess activated sludge is sent for dehydration and disposal using a pumping device for excess activated sludge 21;

- циркулирующий (возвратный) активный ил при помощи перекачивающего устройства циркулирующего активного ила 19, в качестве которого используется, например, эрлифт или насос, возвращается в зону денитрификации 4.- circulating (return) activated sludge is returned to the denitrification zone 4 with the help of a pumping device of circulating activated sludge 19, which is used, for example, an airlift or a pump.

Блок биологической очистки с вторичным отстойником рассматриваемый во втором варианте работает следующим образом.The biological treatment unit with a secondary clarifier considered in the second variant works as follows.

Сточная вода, прошедшая предварительную обработку (механическую очистку, усреднение), по трубопроводу для подачи сточных вод 6 поступает в зону денитрификации 4, в которой проходят процессы без доступа кислорода и создаются условия для реализации процесса денитрификации, то есть происходит восстановление нитратов NO₃ и нитритов NO₂ до газообразного азота N₂. Процесс обеспечивается за счет циркуляции потока жидкости вокруг перегородки 5, размещенной по центру зоны денитрификации 4. Вращательное движение жидкости обеспечивается за счет осевых насосов 20, установленных в зоне денитрификации 4, и осевого насоса 20, подающего воду из вторичного отстойника 10 в зону денитрификации 4. Аммонийный азот, содержащийся в поступающей на биологическую очистку сточной воде, проходит зону денитрификации 4 транзитом (за исключением части азота, потребляемого на прирост биомассы в аноксидных условиях) и поступает в зону аэрации 8, где происходят процессы нитрификации. Сточная вода из зоны денитрификации 4 поступает в зону аэрации 8 через технологические отверстия, расположенные в нижней части перегородки 2, разделяющей зоны денитрификации 4 и аэрации 8. Органические соединения, содержащиеся в сточных водах, окисляются в зоне денитрификации 4 связанным кислородом нитратов, а оставшаяся часть доокисляется в зоне аэрации 8, где при насыщении воды кислородом и поддерживания ила во взвешенном состоянии обеспечивается интенсивное биохимическое окисление органических веществ. В результате образуются нитриты и, затем, нитраты. Подача воздуха в зону аэрации 8 осуществляется через аэраторы 9, расположенные на дне зоны аэрации 8. Далее вода поступает во вторичный отстойник 10 по лоткам для подачи сточных вод 11, благодаря которым сточная вода равномерно подается в сооружение.Wastewater that has undergone preliminary treatment (mechanical cleaning, averaging), through the sewage supply pipeline 6, enters the denitrification zone 4, in which processes take place without oxygen access and conditions are created for the implementation of the denitrification process, that is, NO ₃ nitrates and nitrites are reduced NO ₂ to nitrogen gas N ₂ . The process is provided by the circulation of the liquid flow around the partition 5, located in the center of the denitrification zone 4. The rotational movement of the liquid is provided by axial pumps 20 installed in the denitrification zone 4, and the axial pump 20, which supplies water from the secondary sump 10 to the denitrification zone 4. Ammonium nitrogen contained in the wastewater entering the biological treatment passes through the denitrification zone 4 in transit (with the exception of part of the nitrogen consumed for biomass growth under anoxic conditions) and enters the aeration zone 8, where nitrification processes take place. Waste water from the denitrification zone 4 enters the aeration zone 8 through technological openings located in the lower part of the partition 2 separating the zones of denitrification 4 and aeration 8. Organic compounds contained in wastewater are oxidized in the denitrification zone 4 by the bound oxygen of nitrates, and the rest it is additionally oxidized in the aeration zone 8, where, when the water is saturated with oxygen and the sludge is kept in suspension, intensive biochemical oxidation of organic substances is ensured. As a result, nitrites and then nitrates are formed. Air is supplied to the aeration zone 8 through aerators 9 located at the bottom of the aeration zone 8. Next, the water enters the secondary sump 10 through the wastewater supply trays 11, thanks to which wastewater is evenly supplied to the structure.

Часть потока (регулируемый нитратный рецикл) направляется в зону денитрификации 4 через перегородку 2 при помощи осевого насоса 20, установленного в зоне денитрификации 4, при этом регулирование осуществляется изменением его производительности. Остальная часть потока, прошедшего полную стадию биологической очистки, осветляется во вторичном отстойнике 10. В результате образуется поток, собираемый в лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12 и отводимый по трубопроводу для отведения биологически очищенной, осветленной воды 17 на дальнейшую доочистку (в случае необходимости) и обеззараживание. Конструктивной особенностью вторичного отстойника является отсутствие заглубленных бункеров для сбора осевшего активного ила. Иловая смесь, поступая во вторичный отстойник по лоткам для подачи сточных вод 11 далее движется в нижнюю часть сооружения и через прозор, образованный направляющими перегородками 13, поднимается вверх в зону осаждения со взвешенным слоем осадка 15, обеспечивающим более эффективное разделение иловой смеси. Слой взвешенного осадка образуется в результате снижения скорости движения восходящего потока иловой смеси, в условиях, когда скорость потока становится сопоставимой с гидравлической крупностью взвешенных частиц. Осветленная вода собирается лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды 12, а активный ил через бункеры для сбора активного ила 14 по трубопроводу для отведения активного ила 16 направляется в зону сбора избыточного и циркуляционного активного ила 18. Поддержание активного ила во взвешенном состоянии во вторичном отстойнике 10 и исключение его выпадения на плоское днище, осуществляется за счет его взмучивания при помощи аэраторов 9, установленных в нижней части вторичного отстойника 10. Активный ил поступает в зону сбора избыточного и циркуляционного активного ила 18 и отводится двумя потоками:Part of the flow (controlled nitrate recycle) is sent to the denitrification zone 4 through the partition 2 using an axial pump 20 installed in the denitrification zone 4, while the regulation is carried out by changing its performance. The rest of the flow that has passed the complete stage of biological treatment is clarified in the secondary settling tank 10. As a result, a flow is formed that is collected in trays for discharging biologically purified, clarified water 12 and discharged through a pipeline for discharging biologically purified, clarified water 17 for further purification (in the case of necessary) and disinfection. The design feature of the secondary clarifier is the absence of buried bins for collecting settled activated sludge. The sludge mixture, entering the secondary clarifier through the wastewater supply trays 11, then moves to the lower part of the structure and, through the gap formed by the guide partitions 13, rises up to the settling zone with a suspended sediment layer 15, which ensures more efficient separation of the sludge mixture. A layer of suspended sediment is formed as a result of a decrease in the velocity of the upward flow of the sludge mixture, under conditions when the flow velocity becomes comparable to the hydraulic fineness of suspended particles. The clarified water is collected by trays for the removal of biologically purified, clarified water 12, and the activated sludge is sent through the activated sludge collection bins 14 through the pipeline for the removal of activated sludge 16 to the collection area for excess and circulating activated sludge 18. Maintaining the activated sludge in a suspended state in the secondary clarifier 10 and the exclusion of its falling onto a flat bottom, is carried out due to its agitation with the help of aerators 9 installed in the lower part of the secondary settling tank 10. Activated sludge enters the zone for collecting excess and circulating activated sludge 18 and is removed by two streams:

- избыточный активный ил направляется на обезвоживание и утилизацию;- excess activated sludge is sent for dehydration and disposal;

Ниже представлен пример конкретного осуществления предлагаемого блока биологической очистки группы изобретений.Below is an example of a specific implementation of the proposed biological treatment unit of the group of inventions.

Пример 1.Example 1

Пилотная установка блока биологической очистки с вторичным отстойником по первому и второму вариантам реализована на очистных сооружениях сточных вод населенного пункта Нижегородской области. Фото пилотной установки представлено на фигуре 5.The pilot installation of a biological treatment unit with a secondary sump according to the first and second options was implemented at a wastewater treatment plant in a settlement in the Nizhny Novgorod region. A photo of the pilot plant is shown in figure 5.

Пилотная установка прошла испытания по очистке реальных сточных вод населенного пункта, включающих:The pilot plant has been tested for the treatment of real wastewater from a settlement, including:

- хозяйственно-бытовые сточные воды от предприятия (источники образования - санитарно-гигиенические помещения, санузлы, душевые, столовая);- domestic wastewater from the enterprise (sources of education - sanitary and hygienic premises, bathrooms, showers, canteen);

- хозяйственно-бытовые сточные воды от населенного пункта, поступающие по централизованной системе водоотведения - ливневые сточные воды, поступающие по общесплавной системе канализации;- domestic sewage from the settlement, coming through a centralized sewerage system; - storm sewage coming through a combined sewerage system;

- производственные сточные воды.- industrial waste water.

Результаты пилотных испытаний приведены в таблице 1.The results of pilot tests are shown in Table 1.

Таблица 1.
Результаты пилотных испытаний блока биологической очисткиTable 1.
Results of pilot tests of the biological treatment unit №No. ИнгредиентIngredient Ед. измеренияUnit measurements Усредненные значения на входе в блок биологической очисткиAverage values at the inlet to the biological treatment unit Выход
Вариант 1Exit
Option 1 Выход
Вариант 2Exit
Option 2 11 рНpH ед. рНunits pH 7,897.89 7,5-8,57.5-8.5 7,5-8,57.5-8.5 22 Ион аммонияammonium ion мг/лmg/l 10,2610.26 0,29-0,350.29-0.35 0,29-0,40.29-0.4 33 Нитрат-ионNitrate ion мг/лmg/l 2,582.58 27-4027-40 25-3525-35 44 Нитрит-ионNitrite ion мг/лmg/l 0,380.38 0,03-0,060.03-0.06 0,03-0,050.03-0.05 55 Фосфат-ионPhosphate ion мг/лmg/l 1,851.85 0,4-1,10.4-1.1 0,4-1,10.4-1.1 66 Взвешенные веществаsuspended solids мг/лmg/l 24,4924.49 6 - 156 - 15 8 - 128 - 12 77 АПАВAS мг/лmg/l 0,1070.107 0,05 - 0,080.05 - 0.08 0,4 - 0,750.4 - 0.75 88 ЖелезоIron мг/лmg/l 0,480.48 0,1 - 0,250.1 - 0.25 0,12 - 0,30.12 - 0.3 99 НефтепродуктыOil products мг/лmg/l 0,680.68 0,02 - 0,050.02 - 0.05 0,015 - 0,040.015 - 0.04 1010 ХПКCOD мгО₂/лmgO ₂ /l 126126 13-2313-23 12-2512-25 11eleven БПК₅ BOD ₅ мгО₂/лmgO ₂ /l 49,949.9 1,6-101.6-10 1,4-101.4-10 1212 Хлоридыchlorides мг/лmg/l 206,9206.9 180 - 206180 - 206 175 - 205175 - 205 1313 Сульфатыsulfates мг/лmg/l 124124 100 - 120100 - 120 95 - 11595 - 115 1414 Сухой остатокDry residue мг/лmg/l 676,6676.6 610 -650610 -650 604 - 665604 - 665

Claims

1. Блок биологической очистки сточных вод, содержащий корпус, разделенный перегородками на несколько технологических зон, в котором выполнены зона денитрификации, зона деоксидации, зона аэрации, вторичный отстойник, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила, при этом в нижней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и зону аэрации, выполнены отверстия для обеспечения перетока очищаемых вод из одной зоны в другую, в верхней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и зону деоксидации, выполнено отверстие со вставкой, направляющей поток, по центру зоны денитрификации установлена перегородка для создания циркулирующего потока воды, в зону денитрификации проведен трубопровод для подачи сточных вод, в зоне аэрации установлены аэраторы, в зоне сбора избыточного и циркулирующего активного ила установлено перекачивающее устройство циркулирующего активного ила, в зоне денитрификации, зоне деоксидации и во вторичном отстойнике установлены осевые насосы.1. A unit for biological wastewater treatment, containing a housing divided by partitions into several technological zones, in which a denitrification zone, a deoxidation zone, an aeration zone, a secondary clarifier, a zone for collecting excess and circulating activated sludge are made, while in the lower part of the partition separating the zone denitrification and aeration zone, openings are made to ensure the flow of purified water from one zone to another, in the upper part of the partition separating the denitrification zone and the deoxidation zone, a hole is made with an insert that directs the flow, a partition is installed in the center of the denitrification zone to create a circulating water flow, a pipeline for supplying wastewater was installed in the denitrification zone, aerators were installed in the aeration zone, a pumping device for circulating activated sludge was installed in the zone for collecting excess and circulating activated sludge, axial pumps were installed in the denitrification zone, deoxidation zone and in the secondary clarifier.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде прямоугольной емкости заглубленного, или полузаглубленного, или наземного исполнения, из железобетона, или из полимерного материала, или из нержавеющей стали.2. Block according to claim. 1, characterized in that the body is made in the form of a rectangular tank recessed, or semi-recessed, or ground-based, reinforced concrete, or polymeric material, or stainless steel.

3. Блок по п. 1, отличающийся тем, что в качестве перекачивающего устройства циркулирующего активного ила используется эрлифт или насос.3. Block according to claim 1, characterized in that an airlift or a pump is used as a pumping device for circulating activated sludge.

4. Блок по п. 1, отличающийся тем, что во вторичном отстойнике установлены аэраторы.4. Block according to claim 1, characterized in that aerators are installed in the secondary sump.

5. Блок биологической очистки сточных вод, содержащий корпус, разделенный перегородками на несколько технологических зон, в котором выполнены зона денитрификации, зона аэрации, вторичный отстойник, зона сбора избыточного и циркулирующего активного ила, при этом в нижней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и зону аэрации, выполнены отверстия для обеспечения перетока очищаемых вод из одной зоны в другую, в верхней части перегородки, разделяющей зону денитрификации и вторичный отстойник, выполнено отверстие со вставкой, направляющей поток, по центру зоны денитрификации установлена перегородка для создания циркулирующего потока воды, в зону денитрификации проведен трубопровод для подачи сточных вод, в зоне аэрации установлены аэраторы, в зоне сбора избыточного и циркулирующего активного ила установлено перекачивающее устройство циркулирующего активного ила, в зоне денитрификации установлены осевые насосы.5. A unit for biological wastewater treatment, containing a housing divided by partitions into several technological zones, in which a denitrification zone, an aeration zone, a secondary sump, a zone for collecting excess and circulating activated sludge are made, while in the lower part of the partition separating the denitrification zone and the zone aeration, holes are made to ensure the flow of treated water from one zone to another, in the upper part of the partition separating the denitrification zone and the secondary clarifier, a hole is made with an insert that directs the flow, a partition is installed in the center of the denitrification zone to create a circulating water flow into the denitrification zone a pipeline for supplying wastewater was laid, aerators were installed in the aeration zone, a pumping device for circulating activated sludge was installed in the zone for collecting excess and circulating activated sludge, and axial pumps were installed in the denitrification zone.

6. Блок по п. 5, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде прямоугольной емкости заглубленного, или полузаглубленного, или наземного исполнения, из железобетона, или из полимерного материала, или из нержавеющей стали. 6. Block according to claim. 5, characterized in that the body is made in the form of a rectangular tank of recessed, or semi-recessed, or above-ground execution, made of reinforced concrete, or polymeric material, or stainless steel.

7. Блок по п. 5, отличающийся тем, что в качестве перекачивающего устройства циркулирующего активного ила используется эрлифт или насос.7. Block according to claim 5, characterized in that an airlift or a pump is used as a pumping device for circulating activated sludge.

8. Блок по п. 5, отличающийся тем, что во вторичном отстойнике установлены аэраторы.8. Block according to claim 5, characterized in that aerators are installed in the secondary sump.

9. Вторичный отстойник, выполненный в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части сформированы лотки для подачи сточных вод и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды, внутри вторичного отстойника под наклоном друг к другу выполнены направляющие перегородки с бункерами для активного ила, соединенные с лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды, бункеры для активного ила соединены с трубопроводом для отведения активного ила, лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды соединены с трубопроводом для отведения биологически очищенной, осветленной воды, на дне емкости установлены осевые насосы.9. Secondary sump, made in the form of a rectangular tank, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater and trays for discharging biologically purified, clarified water, inside the secondary sump, at an angle to each other, there are guide partitions with bins for activated sludge connected to the trays for the discharge of biologically purified, clarified water, the bins for activated sludge are connected to the pipeline for the removal of activated sludge, the trays for the discharge of biologically purified, clarified water are connected to the pipeline for the discharge of biologically purified, clarified water, axial pumps are installed at the bottom of the tank.

10. Вторичный отстойник по п. 9, отличающийся тем, что емкость с лотками для подачи сточных вод, с лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды, направляющими перегородками с бункерами для активного ила выполнены в виде единой цельнолитой конструкции.10. Secondary clarifier according to claim 9, characterized in that the container with trays for supplying wastewater, with trays for discharging biologically purified, clarified water, baffles with activated sludge bins are made in the form of a single cast structure.

11. Вторичный отстойник по п. 9, отличающийся тем, что направляющие перегородки расположены под углом 55-60° друг к другу.11. Secondary clarifier according to claim 9, characterized in that the baffles are located at an angle of 55-60° to each other.

12. Вторичный отстойник, выполненный в виде прямоугольной емкости, с двух сторон которой в верхней части сформированы лотки для подачи сточных вод и лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды, внутри вторичного отстойника под наклоном друг к другу выполнены направляющие перегородки с бункерами для активного ила, соединенные с лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды, бункеры для активного ила соединены с трубопроводом для отведения активного ила, лотки для отведения биологически очищенной, осветленной воды соединены с трубопроводом для отведения биологически очищенной, осветленной воды, на дне емкости установлены аэраторы. 12. Secondary clarifier, made in the form of a rectangular tank, on both sides of which in the upper part there are trays for supplying wastewater and trays for discharging biologically purified, clarified water, inside the secondary clarifier, at an angle to each other, there are guide partitions with bins for activated sludge connected to the trays for the discharge of biologically purified, clarified water, the bins for activated sludge are connected to the pipeline for the removal of activated sludge, the trays for the discharge of biologically purified, clarified water are connected to the pipeline for the discharge of biologically purified, clarified water, aerators are installed at the bottom of the tank.

13. Вторичный отстойник по п. 12, отличающийся тем, что емкость с лотками для подачи сточных вод, с лотками для отведения биологически очищенной, осветленной воды, направляющими перегородками с бункерами для активного ила выполнены в виде единой цельнолитой конструкции.13. Secondary clarifier according to claim 12, characterized in that the container with trays for supplying wastewater, with trays for draining biologically purified, clarified water, baffles with activated sludge bins are made in the form of a single cast structure.

14. Вторичный отстойник по п. 12, отличающийся тем, что направляющие перегородки расположены под углом 55-60° друг к другу.14. Secondary clarifier according to claim 12, characterized in that the baffles are located at an angle of 55-60° to each other.