BG63532B1 - Контролиране обработката на отпадъчна вода чрез измерване скоростта на използване на кислород - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до метод и съоръжение за обработка на отпадъчни води чрез микроорганизми и със средства за контрол на метаболитната им активност в биореактор с променлив обем на активната утайка. Метаболитната активност на биомасата се поддържа на ниво, с което се осигурява максимална скорост на биологично отстраняване на хранителните вещества по окислителен и редукционен път. Методът се състои в контролирано редуване на прекъсвани и последващи аерирания и декантиране на течността за едновременно нарастване и поддържане на култура от автотрофни, хетеротрофни и факултативни микроорганизми в последователно аерирана единична активна утайка за биологично отстраняване на органични въглеродни, азотни и фосфорни компоненти от отпадъчна вода, която се пропуска в биореактор. Биореакторът включва две реакторни зони (3, 4), датчик за определяне концентрацията на разтворен кислород (12) илисонда, използвани за задействане на устройство заподаване на кислород (6).

Description

Изобретението се отнася до подобрения в обработката на отпадъчни води общо и по-специално до метод за обработка на отпадъчни води чрез използване на микроорганизми, както и до средства за контрол на метаболитната активност на тези микроорганизми, осъществяван в биореактор с променлив обем на активната утайка, намираща се в него, при аериране и декантиране в прекъснат режим. По-точно настоящото изобретение се отнася до метод и съоръжение за контрол на метаболитната активност на диспергирани развиващи се микроорганизми посредством регулиране подаването на кислород чрез измерване скоростта на поглъщането на този кислород от биомасата в реактора, оформен като басейн, за да се постигне задоволителен резултат в отстраняването от отпадъчната вода на въглерода или на съдържащите въглерод материали, измерван като ХПК (химична потребност от кислород), БПК (биохимична потребност от кислород) и общ водород; в отстраняването на азота, измерван като общ азот ( отчитан по

Келдал), NH₃-N, NO₂-N, NO₃-N; и отстраняването на фосфора, измерван като РО₄.

Настоящото изобретение намира приложение, поспециално в обработката на битови отпадъчни води, на промишлени отпадъчни води и на смес от тях.

ПРЕДШЕСТВУВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Настоящото изобретение се отнася по-специално до повишаване на скоростта на отстраняване на биологично разградими материали в отпадъчната вода до възможно найголяма степен, осъществяващо се с помощта на микроорганизми чрез оптимизиране на метаболитната активност на микроорганизмите, които се използват в методиката на взаимодействия в една утайка. При тази методика се счита, че съществуват поне четири главни вида или семейства от микроорганизми от цялото биологично множество на утайката, които главно трябва да бъдат поддържани.

Това са микроорганизмите, които основно осъществяват чистото отстраняване на въглехидратния тип съединения, микроорганизмите, които окисляват главно азотните съединения до нитратен азот, микроорганизмите, които основно денитрифицират нитрата до основен газ^и микроорганизмите, които вземат участие главно в повишаване количеството на биологичен фосфор, както и в общата хидролиза на разградимите летливи твърди вещества, довеждайки ги до разтворими разграждащи се субстрати.

В цялото множество, съставляващо биомасата^могат да се съдържат над 20 000 отделни вида микроорганизми.

Отпадъчната вода може да бъде предимно битова или промишлена^или смес от двата типа.

Промишлената отпадъчна вода се описва като отделна класификация за отличаване от общите битови водни отпадъци, които съдържат основно човешки отпадъци (фекалии, урина), отпадъчна вода от миене на тялото, отпадъчна вода от пране и от приготвянето на храна. Промишлените отпадъчни води са главно тези отпадъчни води, които се получават при производство на продукти и по-специално това са отпадъчни води, които са биологично разтворими. Съществуващите технологии, които използват диспергирани развиващи се микроорганизми ₇ са описани в литературата, например :

* Quirk Т., Eckenfelder W.W., Goronszy М.С., “Activated Sludge; State-of- the Art”. Critical Review in Environmental Control, CRC Press Vol. 15, June 2, 1985.

* Eckenfelder W. Wesley, Jr. “Industrial Waste water Treatement” McGraw Hill, 1991.

* Eckenfelder W. Wesley, Jr “ Principles of Water Quality Management” C.B.I. Publishing Company, Ins., 1980.

Известен е метод, прилаган в промишлените инсталации, който използва средства за поддържане на взаимното размесване и сливане на двата потока от отпадъчна вода и биомаса, които средства са изпълнени под формата на фиксирани под повърхността или плаващи електрически задвижвани лопаткови бъркалки, предизвикващи насочено протичане и смесване на твърдата и течната фаза за сметка на консумирана енергия.

Респирометричният контрол, който понастоящем се упражнява в преработката на активирани утайките сложен и косвен. Скоростта на респирация се измерва със съоръжение, което обикновено се състои от затворена респирационна камера за пълно смесване, през която непрекъснато се впомпва активна утайка от реакторен съд за аериране.

Концентрацията на разтворен кислород в този известен метод се измерва периодично с кислороден датчик на входа, а също така и на изхода на респирационната камера, което може да се постигне чрез смяна на посоката на потока, като се използва система от вентили (като една система).

Проблемът с измерването на кислородното съдържание на входа и на изхода на респирационната камера е в това, че съдържанието на кислород вътре в респирационната камера се различава чувствително от кислородното съдържание на входа и на изхода на камерата, като по този начин дава погрешни измервания.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на настоящото изобретение е да предостави метод и съоръжение за обработка на отпадъци, които са по-евтини от тези_?използвани в общоприетата методология.^ са по-лесни за изпълнение, при което най-малкото избягват един или повече от проблемите на съществуващите методи и съоръжения посредством внимателно контролиране на условията на процеса и параметрите, отнасящи се до активността на биомасата, като скоростта на използване на кислород, в това число потенциалната скорост на използване на кислород.

Целта на настоящото изобретение е да осигури метод за обработка на отпадъчна вода в пречиствателна станция и метод за третиране на отпадъчната вода, при който метаболитната активност на биомасата се поддържа на ниво, което да осигури максимална скорост на биологично отстраняване на хранителните вещества по окислителен и редукционен път, посредством измерване на биологичната скорост, както е предварително специфицирана, в основен реакторен басейн чрез измервания, които се правят с отчитане на промените в концентрацията на кислорода в края на аерационната последователност.

Обработката на една конвенционална активна утайка изисква подробни анализи (мониторинг), на които да се базират решенията за контрол на процеса, за да могат да отговорят на (->

целите на тази обработка. Тези анализи, които са известни на практикуващите в тази област, обикновено включват биохимична потребност от кислород БПК (обща), химична потребност от кислород ХПК (обща), БПК (разтворими). ХПК (разтворими), общ азот N, NO3-N, ортофосфат, общ фосфат pH и алкалност както на входящия, така и на изходящия отпадъчен поток. Измерванията в реакторния басейн включват концентрация на разтворения кислород, концентрация на смесените суспендирани твърди вещества в течността, концентрация на смесените суспендирани летливи твърди вещества в течността, обем на уплътнената утайка и разградима фракция на биомасата, получена чрез аеробно разлагане на биомасата за 28 дни.

При автоматичен контрол и експлоатация на единичен реактор с променлив обем на активната утайка, с цел да се постигне много висока степен на отстраняването на въглерода, азота и фосфора, без увеличаване на обема на утайката, са използвани прости параметри, включващи потенциална скорост на използване на кислород (POUR) и скорост на неговото действително използване (OUR).

Настоящото изобретение се отнася до обработка на отпадъчна вода от активна утайка в основен биологичен реактор, който е конфигуриран за работа при пълно смесване. Докато като предпочитано изпълнение може да се използва работа с отделни зареждания с различни обеми в прекъснат режим на аериране и декантиране, може да се приложи и метод на работа с постоянен обем при непрекъснато аериране и декантиране.

Ключовите думи са зареждане (партида), периодично аериране. пълно смесване и реакторен басейн. В изобретението може да има серия от реактори за активна утайка, свързани помежду си с тръбопроводи или други съоръжения, с или без съоръжения между споменатите реактори за прекъсване на потока. Последният реактор от всяка серия от реактори се нарича основен реактор или втора реакторна зона, от която биологично обработеният отпадъчен поток се насочва по съответното направление.

За специалиста в тази област на техниката е ясно, че реакторът може да бъде оформен като лагуна с полегато ограждение от земнонасипни диги, усилени с бетон, с мембранна обшивка или с бетонови подпорни стени, или да бъде оформен като конвенционален резервоар със стени от усилен бетон, или като резервоар от строителна стомана. Резервоарът за предпочитане е с форма на басейн. Доколкото някои форми и съотношения в размерите на басейните са предпочитани, важно е да се посочи, че в съответствие с настоящото изобретение може да се използва басейн с всякаква произволна форма на изпълнение (правоъгълен, квадратен, кръгъл).

За специалиста в тази област на техниката е известно, че за да се постигне биологична нитрификация-денитрификация и повишено отстраняване на биологичния фосфор, трябва да бъдат изпълнени редица реакционни условия. По-точно, реакцията на нитрифициране изисква съответно доставяне на неорганичен въглерод. Отстраняването на фосфора по биологичен път изисква подбрани условия на реакцията, за да се предизвика необходимата пролиферация на микроорганизмите. Сред тези изисквания е и това, субстратът да съдържа за предпочитане разтворими мастни киселини или по-точно, това е изискване, отнасящо се до лесно разградим разтворим субстрат. Допълнително се изискват реакционни условия, които минават периодично през така наречените кислородни и анаеробни условия. Когато се използват тези термини, е необходимо да се дефинира по-точно, че това са степени на анаеробност. която дава тласък на някои биологични реакции. “Липса на кислород” и “нитрит-нитрат” в установената терминология не са достатъчни да охарактеризират условията като “анаеробни” до такава степен, че да става отделяне на биологичния фосфор.

Условията на анаеробна реакция изискват по-точна дефиниция, когато се прилагат към преработка на фазово активирана утайка, при което в единична утайка на култура могат да бъдат индуцирани безкислородни и анаеробни реакционни условия чрез относително прости действия на редуване на запълване и аериране. При подлагане на културата на налягане от натоварване със силно ацетатен субстрат в редуващите се анаеробни, безкислородни и кислородни реакционни условия доминират селективни налягания. Липсата на концентрация на нитрат и разтворен кислород не е достатъчна за дефиниране на анаеробните условия, които предизвикват съответните видове микроорганизми да освободят съдържащия се в тях полифосфор.

В съответствие с традиционните познания, подходящите реакционни условия обикновено се охарактеризират посредством окислително-редукционния потенциал на основната маса течност, изразено чрез стойността на електродвижещото напрежение спрямо измереното на стандартен нормален електрод водород или сребърен хлорид. Следователно тази стойност трябва да бъде достатъчно отрицателна, в порядъка на -150 mV по отношение на въглероден електрод, за да осигури определена степен на анаеробност, която да обезпечи механизма на освобождаване на фосфата.

Установено е, че скоростта на изчерпване на окислително-редукционния потенциал от положителни (окислителни) стойности до отрицателни (редукционни) стойности е функция на метаболитната активност на биомасата при превключване на окислително-редукционния потенциал. Същата тази метаболитна активност е функция от количеството на остатъчните вътрешноклетъчни съединения, съхранени в културата.

Въз основа на описаното до тук, биомаса с висока скорост на усвояване на кислорода в окислителна среда бързо ще достигне до по-отрицателни стойности на окислителноредукционния потенциал при отстраняване на окисляващия реагент (кислорода). Биомаса с ниска стойност на скоростта на поглъщане на кислорода следователно ще изчерпи своя окислително-редукционен потенциал с по-малка скорост. Освобождаването на биологичния фосфор става при стойност с 250 mV по-положителна от стойностите, съответстващи на редукцията на сулфата до сулфид.

На практика, при използване на другата конвенционална преработка в постоянен обем. като средство за осигуряване на подходящи условия е необходимо да се определи хидравличното време задържане. Чрез изследвания^опити и грешки са намерени редица отнасящи се до .метода параметри и са описани просто, от гледна точка на действителната скорост на поглъщане на кислород от единична утайка от биомаса, така че да могат да бъдат използвани за определяне на реакционните условия, които да осигурят надежден и винаги желан резултат от метода. Прилагането на тези контролни параметри към метода от едно предпочитано примерно изпълнение на изобретението предоставя един цялостен метод, който е по-евтин от общоприетата методология и който е по-лесен за изпълнение.

Основният параметъп се отнася до степента на обща активност на биомасата, измерена чрез нейната потенциална скорост на използване на кислорода (POUR). Контролът на пропеса, използващ тези параметри, прави възможно използването на комплект от почни величини, с които се постига надеждно отстраняване на замърсителите и хранителните вещества и в същото време се получава биомаса с отлични качества по отношение на разделянето на твърдата фаза от течната.

Задачата съгласно настоящото изобретение се решава с метод за обработка на отпадъчен материал, съставляващ поне част от биомаса, съдържаща активна утайка в биореактор с променлива дълбочина. Методът включва използване на контролирано редуване на прекъсвани и последващи аерирания и декантиране на течността за едновременно нарастване и поддържане на култура от автотрофни, хетеротрофни и факултативни микроорганизми в последователно аерирана единична активна утайка за биологично отстраняване на органични въглеродни, азотни и фосфорни компоненти от отпадъчна вода. Отпадъчната вода се пропуска в биореактора, в който се намира споменатата биомаса, който работи при променлива дълбочина на течността в него и притежава поне две реакторни зони. Реакторните зони са свързани в серия помежду си, при което едната от зоните е първа реакторна зона, а другата втора реакторна зона, като поне част от обработеното съдържание на втората реакторна зона се рециркулира към частично сегрегиран неаериран обем на първата реакторна зона на биореактора за смесването й с идващия входен поток от отпадъчна вода, най-малко по време на един аерационен период от работата на втората реакторна зона на биореактора. Приносът на настоящото изобретение се дължи на това, че се използва датчик за определяне концентрацията на разтворен кислород или сонда за автоматично и непрекъснато отчитане на концентрацията на разтворения кислород в биомасата от втората реакторна зона. Датчикът или сондата са разположени в споменатата биомаса на място, където поне част от биомасата е в движение по времето на автоматичното и непрекъснато отчитане на концентрацията на разтворения кислород. Датчикът или сондата се използват за задействане на устройство за подаване на кислород по време на въвеждането и аерирането на отпадъчната вода във втората реакторна зона. Устройството за подаване на кислород работи в комбинация с компютърна система за изпълнение на програма за задаване на серия от последователно нарастващи концентрации на разтворения кислород от 0 до около 2,5 mg/L, в предварително определени регулируеми интервали от време за оптимизиране на задържането на адсорбираната органична субстанция в биомасата. По време на протичане на процеса аериране едновременно се поддържа оптимална нитрификация и денитрификация с отделяне на фосфора в периода на неаериране и поглъщането му по време на последващите реактивни последователности от аериране на потока с определяне и автоматично изчисляване на скоростта на използване на кислород от биомасата във втората реакторна зона, която е с променлив обем за настройване на продължителността на всяко аериране, на което се подлага биомасата. Стойностите на изчисляването на скоростта и настройването на продължителността се определят от биомасата във втората реакторна зона, притежаваща потенциална скорост на поглъщане на кислород, измерена чрез използване на аерирана смес от 80% / 20%, единична утайка от твърди биологични вещества / входяща смес, при което споменатата потенциална скорост на поглъщане на кислорода е три пъти по-голяма от измерената скорост на поглъщане на кислород от единичната утайка от твърди биологични вещества, измерена посредством датчика за определяне концентрацията на разтворения кислород, така че с тази комбинацията от предварително зададената скорост на пренос на кислород и потенциалната скорост на поглъщане на кислород води до ограничаване на азотното окисление на продукта, основно до нитритна азотна форма и предизвиква чрез аерационното смесване във втората реакторна зона с променлив обем едновременна с това реакция на редуциране на нитритния азот предимно до газообразен азот. По този начин в края на аерационния период скоростта на използване на кислород от биомасата се регулира автоматично до определена работна стойност, допълнително с въвеждане на въздух в един или повече отчасти отделени обеми, вътре в първата реакторна зона за частично ограничаване освобождаването на фосфат в условията на биологично отстраняване на фосфор. Първата реакторна зона на биологичния реактор се контролира непрекъснато и автоматично при определени кислородни, безкислородни и анаеробни реакционни условия в нея.

Методът съгласно настоящото изобретение се изпълнява с отпадъчен материал, който е отпадъчна вода, обикновено битова, промишлена, от търговски обекти или друга отпадъчна вода, съдържаща включително човешки отпадъци, отпадъчна вода от къпане, от пране и от приготвяне на храна, в това число компоненти от такива отпадъци.

В едно предпочитано изпълнение на метода една от редакторните зони и по-специално втората реакторна зона съставлява повече от 50% от общия обем на биореактора, а другата и по-специално първата реакторна зона получава смесени или нех-смесени части от съдържанието на последната, втора реакторна зона за смесване с входния отпадъчен поток.

Добре е методът да е изпълнени така, че да се отстранява до 40% от предвидената дълбочина на биореактора с применлива дълбочина по време на етапа на декантиране при скорост, което да не предизвиква отделяне на утаените твърди вещества от утаечния слой в биореактора.

В едно изпълнение на метода, съгласно изобретенито, втората реакторна зона е съоръжена с дифузорни решетки за пренасяне на кислорода, разположен на или към пода или основата на втората реакторна зона.

Методът се изпълнява за предпочитане с биореактор, снабден с най-малко две вертикални тръби, всяка от които е съоръжена с управляван от двигател контролен вентил, така че контролните вентили се отварят периодично по зададена програма за управление на цикъла на подаването на въздух и след това се затварят.

Предвидено е методът да се прилага и по начин, че по време на периода на аериране всички управлявани от двигател контролни вентили работят в синхрон, като част от контролните вентили са затворени или всичките вентили са отворени или затворени, съобразно с предвидената последователност на работа.

В метода съгласно настоящото изобретение се предпочита изпълнение, при което чистият окислително редукционен потенциал на течността от комбинираните потоци от течност, преминаваща през първата реакторна зона, притежава стойност между - 150 mV и - 200 mV по отношение на еталонен водороден електрод.

Предвиден е един предпочитан вариант на метода да се осъществява така, че до 40% от общия биореакторен обем да се въвежда в първата реакторна зона за време, равностойно на времето на цикъла, намалено с времето на последователно отстраняване на течността и включването/изключването на въздуха.

Предпочитан е метод, при който времето на циклично подлагане на биомасата на аериране и количеството на рецилкулирания отпадък, смесен с входния поток от отпадъчна течност, са достатъчни да създадат окислително-редукционен потенциал от - 150 mV до - 200 mV за време_?по-малко от 80 минути.

В настоящия метод окислително-редукционния потенциал на отделената утайка във втората реакторна зона или последната реакторна зона при изключване на въздуха за 90 минути пада значително до интервала от - 150 mV до - 200 mV.

В този метод се предвижда концентрацията на твърди вещества в биологичната активна утайка от втората реакторна зона или последната реакторна зона да е около 5000 mg/L.

В един аспект на метода, съгласно настоящото изобретение, биореакторът е оформен като конструкция от усилен бетон или от строителна стомана с вертикални стени или като реактор тип лагуна с полегато ограждение от земонасипни диги, усилени с бетон и имащи мембранна обшивка или обшивка с бетонови подпорни стени.

Методът се изпълнява най-добре, когато биомасата остава в движение до 10 минути след изключване на подаването на въздух или на кислород.

В този метод се предпочита вариант, при който стойността на концентрацията на кислород се отчита автоматично на място и се измерва почти непрекъснато, на не по-малки от 10 до 20 секунди интервали, по време на общите последователности от включване и изключване на въздуха на всеки цикъл.

За предпочитане е също така методът да използва цикли на работа и управление чрез отчитане на скоростта на използване на кислород, за да бъде настроена на подходящи стойности и да обезпечи задоволяване на потребността на биореактора от стехиометрично количество кислород, позволяващо отделно доставяне на въздух до периодично действащите две зони на биореактора.

\Ί

При настоящия метод е предвидено също така датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород да е електронен датчик за кислород, пригоден да измерва скоростта за изменение на концентрацията на разтворения кислород, като 4 20 милихамперов първоначален контролен сигнал.

Тогава за предпочитане е метод, при който датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород е разположен във втората реакторна зона, за предпочитане на около 30 cm от повърхността на пода му или в тръбопровод, през който протича цялостният поток, или в тръба, през която протича част от течния/твърдия материал от потоците, идващи от втората реакторна зона, обикновено към приемащата входния поток първа реакторна зона.

Методът за предпочитане се изпълнява и така, че при прилагането му към типичните битови канализационни отпадъци натоварването на активната утайка с общ азот е около 0,01 kg общ азот/kgMLSS/m на денонощие.

Методът съгласно изобретението, при прилагането му към типичните битови канализационни отпадъци е. изпълнен така, че общото натоварване на активната утайка с фосфор е около 0,002 kg фосфор/kgMLSS/m на денонощие.

В метода. съгласно едно друго предпочитано изпълнение, концентрацията на разтворен кислород във втората реакторна зона се регулира на по-малко от 0,7 mg/L (средно) за 75% от времето на аериране до между 2 до 3 mg/L за останалия период на аериране.

При още един аспект на изпълнение на метода съгласно изобретението, той допълнително включва:

микробна обработка на отпадъчна вода с активна утайка в присъствието на популация от микроорганизми, асимилирани към замърсителите на отпадъчната вода, като концентрацията им в отпадъчната вода включва:

нитрифициращи микроорганизми, годни да превърнат амонячния азот най-малко в нитратен азот.и факултативни микроорганизми, годни да денитрифицират нитрита и евентуално нитрифициращи организми, годни да превърнат нитритния азот в нитратен, както и

Факултативни микроорганизми, годни да редуцират нитратния азот до нитритен, до азотен газ и отстраняващи фосфора микроорганизми, годни биологично да отстранят наличния разтворим фосфор.

При друг аспект на метода концентрацията на смесените твърди вещества в течността, намираща се във втората реакторна зона _? се отчита и записва в момента, в който се прекъсне подаването на въздух в тази реакторна зона и се отчитат, записват и анализират скоростта на поглъщане на кислород след прекъсването на процеса на подаване на въздух и нивото на течността в момента на затваряне на вентила за отпадъчния поток към биореактора (плюс две минути).

В този метод отчетените технологични стойности се обработват и използват за определяне на:

времето за подаване с помпа на отпадъчната утайка, продължителността на периода на аериране за следващия цикъл, скоростта на масовия въздушен поток за следващия цикъл, настройването на установените стойности на концентрацията на разтворен кислород, така че условията на процеса да бъдат задоволителни за поддържане на установената скорост на поглъщане на кислород във втората реакторна зона, която скорост е определена на края на предишния период на аериране.

Методът се осъществява така, че се прави корекция на pH на входящия поток от отпадъчна вода.

При още един предпочитан вариант на изпълнение на метода смесените компоненти протичат от. първата зона на смесващия биореактор, близко до пода му към повърхността на течността в него, преминавайки към втората реакторна зона на биореактора, при което енергията на смесване, свързана с преминаването на потока близко до пода на първата реакторна зона е най-малко 3 пъти по-голяма от енергията на смесване, свързана с преминаването на потока близко до повърхността на течността в последователност, която предизвиква локализирани пулсации на енергията, образуване на зародиши и флокулация на сместа.

В този метод зададената стойност на скоростта на поглъщане на кислород се определя експериментално и обикновено е в интервала 20 ± 4 mgO2^/g\^/SS/h.

Предпочитано е и изпълнение на метода, при което се използва четири/модулен биореактор и е предвидено устройство за разделяне на потока за разпределяне на отпадъчния поток към всеки биореактор или към всеки модул от четирихмодулния биореактор, така че всеки модул функционира като самостоятелен равностоен биореактор.

За предпочитане е и метод, в който всеки модул съдържа позиция за разполагане на входния поток, оформени зони за смесване на входния поток и устройство за декантиране на част от отпадъчния поток, включващо за предпочитане подвижен канал за приемане на течността, конфигуриран да задържа плуващите по повърхността материали, така че да бъдат отстранени ефективно 40% от биореакторната дълбочина.

В настоящия метод е предвидено и изпълнение, при което скоростта на поглъщане на кислород или определената потенциална скорост на поглъщане на кислород в първата реакторна зона е най-малко 20 mgO₂/gVSS/h.

Задачата се решава и със съоръжение за биологично отстраняване на въглерод, азот и фосфор от отпадъчни води, изпълнено под формата на частично затворен водозадържащ, многобои ален реактор с променлива дълбочина за циклична аерация. Съгласно настоящото изобретение съоръжението включва най-малко една първа хидравлична реакторна зона и наймалко една втора хидравлична реакторна зона, отделени с частична стена, която позволява флуидна връзка и пренасяне на течността между реакторните зони, поне по време на една последователност от аериране. Предвидено е едно устройство за подаване на въздух, представляващо аератор за селективно подлагане съдържанието на реактора на последователност от повтарящо се подаване/изключване на въздуха. Първата реакторна зона е снабдена с отвор за въвеждане на входящ поток от отпадъчна вода, поне по време на периода на подаване на въздуха, а втората реакторна зона е конфигурирана така, че да позволява отделяне на отработената отпадъчна вода, поне в избистрената, намираща се над утайката течност. При това устройството за подаване на въздух се състои от решетъчна система за генериране на въздушни мехурчета, която осигурява комбинирано смесване и пренос на кислород, поне във втората реакторна зона и е монтирана на пода на реактора. Предвидени са и средства за насочване на потока от реакционен въздух към

2^Ί реактора за пренасяне на кислород вътре във втората му реакторна зона, най-малко във вид на два отделни масови въздушни потока по време на периода на подаване на въздуха. При това е предвидено средство за прекъсване на подаването входящия поток от отпадъчна вода към първата реакторна зона, поне по време на част от периода на изключване на въздуха, както и средство за отстраняване на част от съдържанието на течността от втората реакторна зона, поне по време на изключването на въздуха, което осигурява и пренасянето й към място^отдалечено от реактора. Също така има и средство за пренасяне на част от съдържанието от втората реакторна зона във вид на поток от биомаса към първата реакторна зона, поне по време на подаване на въздуха, както и средство за прекъсване на входния поток от отпадъчна вода и на потока въздух към втората реакторна зона, поне по време на част от периода на изключване на подаването на въздух. Овен това е предвидено и средство за намаляване на количеството на избистрената, намираща се над утайката течност, задържана във втората реакторна зона по време на периода на изключване на въздуха, до предварително установено по-ниско ниво с помощта на задвижвано от двигател декантиращо устройство, изпълнено във вид на кутия с хоризонтални преливни стени, снабдена с плуващи по повърхността на течността твърди тела, предпазващи от преминаване на мръсна пяна. Кутията е свързана чрез поне една отточна тръба към въртящ се барабанен вал, осигурен с уплътнение за задържане на течност и с въздушно уплътнени изпускателни тръби. Предвидено е още и средство за автоматично поддържане на оптималното смесване на аклиматизирани в технологичния процес хетеротрофни, автотрофни и факултативни микроорганизми и отпадъчните води, по време на непрекъснато измерване на скоростта на изменение на концентрацията на разтворен кислород във втората реакторна зона, осъществявано заедно с измерване на потенциалната скорост на използване на кислород от биомасата. Посоченото изменение в стойността на разтворен кислород се измерва чрез датчик за определяне на концентрацията на разтворен кислород, който е разположен във втората реакторна зона и поставен в биомасата така, че поне част от нея да е в движение по време на измерванетоуза да се осигури отчитане на скоростта на използване като функция от времето. Датчикът за определяне на концентрацията на разтворен кислород е във връзка със средство за анализиране на последователността от стойности на изменение в концентрацията на кислорода, отчитани в края на всеки период на включване във втората реакторна зона, със средство за непрекъснато измерване на скоростта на изменение в концентрацията на разтворен кислород в началото на всеки период на включване на подаването на въздух. Има и средство за настройване на определените работни стойности на скоростта на изменение на разтворения кислород във втората хидравлична реакторна зона, като при това се отчитат скоростта на технологичния/реакционен поток въздух, настройката на времето за подаване и смесената хетеротрофна, автотрофна и факултативна култура от микроорганизми. Има предвидено и средство за настройка и работа с поне четири установени стойности за концентрацията на разтворен кислород като функция от профила на времето във всеки цикъл на подаване във втората хидравлична реакторна зона за постигане на индикация за преустановяване на периода на подаване при определена стойност на концентрацията на разтворен кислород. Освен това са структурирани и средство за автоматична настройка на работната продължителност от време на всеки обш и последващ цикъл, и средство за работа с и за определяне на базата на времето на въвеждане във втората реакторна зона на въздушен (реакционен) поток, както и средство, като детектор на повърхностния слой на утайката за определяне на времето за работа в рамките на всеки цикъл и за отстраняване на предварително определен обем от смес от биомаса и отпадни води в последователните периоди на изключване на раектора.

Съоръжението е приложимо за осъществяване на метода съгласно настоящото изобретение.

Задачата на настоящото изобретение се решава и със станция за обработка на отпадък, която включва съоръжението, съгласно настоящото изобретение.

Станцията за обработка на отпадък е конфигурирана да осъществява метода, съгласно настоящото изобретение.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Настоящото изобретение се описва по-подробно посредством един пример, който е представен във връзка с приложените фигури, от които:

Фигура 1 е схематично изображение на форма на реактор съгласно настоящото изобретение, представляващ реакторен басейн, представляваш единичен реактор, разделен на две реакторни зони;

Фигура 2 е схематично изображение на друга форма на реактор от настоящото изобретение, представляващ конфигурация на единичен басейн, притежаващ основен реактор, представляващ втора реакторна зона и отделни помощни реактори, представляващи първата реакторна зона;

Фигура 3 е схематично изображение на една форма на модел на денитрификация при отсъствие на кислород в едрозърнеста утайка, използван в настоящото изобретение;

Фигура 4 е графика на работа при определени стойности на биоскорост-подхранване с култура (прираст на утайката);

Фигура 5 е диаграма, показваща определени условия на кислородни, безкислородни и анаеробни реакционни условия, изразени от гледна точка на измерването на окислителноредукционния потенциал на основната маса течност;

Фигури 6 (а) до 6 (g) представляват схематични изображения на алтернативни форми на реактор, показващи различни конфигурации на захранващите входове и на изходите на отпадъчния поток, в това число многопроцентни входове и изходи.

ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Специалистът в тази област на техниката може да съобрази, че изпълнението на реактора може да има различни форми, като сега за информация ще бъде описано едно просто изпълнение на метода и съоръжението, съгласно настоящото изобретение.

Въпреки, че настоящото изобретение ще бъде описано по отношение на обработката на промишлена отпадъчна вода и на битова отпадъчна вода и по отношение на методиката за такава обработка, за специалиста в тази област на техниката е обяснимо, че изобратанието не се ограничава само до тези приложения и може да бъде използвано за обработката на всеки един тип биологично разтворима отпадъчна вода или с други думи за всеки тип отпадък, в това число вода или до отпадък, съдържаш дискутираните тук специфични примеси или замърсявания.

На Фигура 1 схематично е показана форма на единичен реактор, оформен като реакторен басейн, съгласно настоящото изобретение.

Единичният реактор, оформен като реакторен басейн., съдържа преградни стени 1, показани във вертикален разрез, които са с масивна конструкция и са предвидени да задържат вода. Изобразени са минимум две реакторни зони, съответно първа реакторна зона 3 и втора реакторна зона 4, отделени чрез разделителна преграда, представляваща частична стена 2 или друго подобно средство за разделяне. Реакторните зони, съответно първата 3 и втората 4.са свързани посредством тръби, друг вид комуникационни съоръжения или чрез част от отворена площ, оформена от частичната преградна стена 2 за преминаване на течност между тях. Предвидено е средство за дифузия на въздух 5, предназначено за реактивен кислороден компонент, което е изпълнено за предпочитане чрез решетъчни 16 и 17 или мембранни дифузори за приемане на поток от сгъстен въздух, идващ от устройство за подаване на въздух 6, изпълнено във вид на задвижван от двигател вентилатор, генератор или друго такова.

На Фигура 1 е показано средство за пренасяне съдържанието на поток от биомаса 10 от втората реакторна зона 4, използващо регулираща пренасянето помпа за привеждане на това съдържание в контакт с поток отпадъчна вода 11, за осъществяване на неговото смесване и взаимодействие в първата реакторна зона 3.

На Фигура 1 са показани две нива на водата 7 и 8, намираща се в реакторния басейн, съответно долно ниво на водата 8 и горно ниво на водата 7. В настоящото примерно изпълнение периодът на аериране продължава до постъпване на потоците вода 10 и отпадъчна вода 11 за запълване на реакторния басейн от долното ниво 8 до горното ниво 7, определящо найвисокото равнище на водата, където е разположено декантиращо устройство 9, изпълнено във вид на кутия с хоризонтални преливни стени. Когато тази последователност от действия завърши^аериращите средства се изключват, с което се прекъсва смесването и пренасянето на кислород, като се дава възможност на размесените твърди вещества да се утаят и разделят така, че да се образува горен бистър слой от течност, разположен върху слой от утаени твърди вещества.

В определен подходящ момент се привежда в действие отливно или декантирашото устройство 9 за отливане на част от количеството избистрена обработена отпадъчна вода между горното 7 и долното 8 ниво на водата, след което действието му се прекратява до края на следващия цикъл.

При това изпълнение преливният поток отпадъчна вода 11 може да бъде постоянен или прекъснат, изтичането на водата по време на работа на декантиращото устройство 9 трябва да бъде на интервали по отношение на общото време на цикъла, което дава възможност за осъществяване на операциите вливане, аериране, утаяване и декантиране.

Предвиден е датчик за отчитане концентрацията на разтворен в течността кислород 12, който е поставен или в основната, втора реакторна зона 4 или в напорния водопровод 14 за подаване на биомасата от втората реакторна зона 4 за смесване с потока отпадъчна вода 11, вътре в началната, първа реакторна зона 3.

В едно предпочитано изпълнение може да бъде използван уред за отчитане на концентрацията на биомаса 13 във втората реакторна зона 4 на басейна, т. е, за отчитане на смесени суспендиращи вещества в течността. За осъществяване на автоматично изхвърляне на утайката в това предпочитано примерно изпълнение е предвиден детектор за отчитане на повърхностния слой на утайката 15.

Решетъчните дифузорни устройства 16 и 17 са монтирани на пода на реакторния басейн. Те са показани схематично и представляват приспособления за селективно използване на решетъчно устройство, което е съставено от повече от две вертикални тръби с контролни вентилни приспособления. За специалиста в тази област на техниката е ясно, че основната, втора реакторна зона 4 на басейна може да има повече от две вертикални тръби с вентилни приспособления, в зависимост от общата площ, на тази зона 4 от реакторния басейн и от ефективната площ на действие на дифузорните устройства 16 и 17 за смесване и пренасяне на кислорода.

Примерни изпълнения на реактор, предвидени за аериране на избрани и редуващи се площи или на цяла площ_?ще бъдат описани по-подробно в съответствие с представената на Фигура 2 алтернативна форма на реактор.

Изпълнението на реактора с повече от една първа реакторна зона 3 и една втора реакторна зона 4, съгласно настоящото изобретение, показано на Фигура 2_?е аналогично на реактора от Фигура 1 и конструкциите им имат аналогични съставни части, като за означаване на еднаквите конструктивни елементи са използвани едни и същи номера на позициите.

Настоящото изобретение се отнася и до метод за обработка на отпадъчни води и съоръжения за контрол на общата метаболитна активност на диспергираните развиващи се микроорганизми вътре в единична утаечна маса за постигане на полезен резултат, изразяващ се в надеждното едновременно освобождаване на въглеродните съединения, измервани като ΧΓΊΚ, БПК и общ въглерод; в отстраняването на азота, измерван като общ азот, NH₃-N, NO2-N, NO3-N; и отстраняването на фосфора, измерван като РО₄, от отпадъчната вода в режим на повтарящо се редуване на етапите на процеса.

Изобретението се отнася до средства за измерване на скоростта на използване на кислорода във втората реакторна зона 4 на реакторния басейн и регулиране на подаденото количество за поддържане на предварително зададен режим на реакционни условия, който да даде възможност за обработване на единична утайка във втората реакторна зона 4 на басейна, за отстраняване на въглерода и/или отстраняване на азота_; и/или повишено отстраняване на биологичния фосфор. Тези реакционни условия зависят от точната стойност на скоростта на използване на кислорода, която определя жизнеспособността на микробната популация при дадена продължителност на използване на утайката и могат да бъдат определени въз основа на утаителните свойства на отделната утайка.

Отпадъчната вода може да бъде предимно битова или промишлена.или смес от двата типа.

Без да се ограничава обхватът на изобретението_? е направено споменаване на част от компонентите на отпадъчната вода. Съответните фракции могат да бъдат различни в битовите и в промишлените отпадъчни води. Важно е да се знае, че тези фракции участват и тяхното относително количество може да въздейства върху методологията на използване на изобретението и в конфигурацията на процеса, в който това изобретение се включва.

Важно е да се разбере, че отпадъчните води обикновено съдържат разтворими и неразтворими компоненти, които включват лесно разграждащи се разтворими органични вещества, разграждащи се разтворими органични вещества, които не се разграждат лесно, неразграждащи се разтворими органични вещества, лесно хидролизиращи и разграждащи се субстрати от частици, бавно разграждащи се и неразградими субстрати от частици. Тези субстрати, тяхната концентрация спрямо другите компоненти, като например общ азот, NH₃-N, NO3-N, общ фосфор и орто-3, могат да оказват силно въздействие върху количеството и размножаването на някои видове диспергирани развиващи се микроорганизми.

* Goronszy М.С. and Eckenfelder, W.W., “The rate of the degradation of primary solids in activated sluge plants” Proceedings Water Pollution Control Federation Conference, Toronto, Canada, October 1991.

Методът за пречистване на отпадъчна вода с развиващи се диспергирани микроорганизми обикновено включва реакции в кислородна, в безкислородна и в анаеробна среда и механизмите, по които стават превръщанията на енергията включват електронни акцептори, които да предизвикват нетно намаление на концентрацията на органични съединения, измерена като БПК, ХПК и общ въглерод, азот и фосфор. (Фигура 5).

Тези режими на обработка могат да бъдат описани отчасти чрез концентрацията на разтворен кислород, нитритен и нитратен азот, сулфат и отчасти чрез скалата на окислителноредукционния потенциал по отношение на стандартен водороден електрод. Положителните стойности на окислителноредукционния потенциал съответстват на кислородни условия, докато отрицателните стойности на окислително-редукционния потенциал обикновено отговарят на редукционни условия.

Не съществува дефинирана зависимост между окислително-редукционния потенциал и концентрацията на разтворения кислород от положителната скала, въпреки че въвеждането на кислород като химически източник на кислород предизвиква ответна реакция на окислително-редукционния потенциал, който става по-положителен и по-отрицателен.

ч <-»

Температурата може да оказва влияние върху относителната стойност на окислително-редукционния потенциал, както влияние могат да оказват и присъствието и плътността на видовете микроорганизми. Отстраняването на въглеродните съединения и съединенията, формиращи общия азот, изисква аеробни условия, отстраняването на NO₃-N и NO₂-N изисква безкислородни до анаеробни условия и отстраняването на Р изисква кислородни, безкислородни и анаеробни условия при периодично подаване на биомасата или на определени фракции от биомасата в аерационния реакторен басейн, за да се получат реакционни условия с окислително-редукционен потенциал, който варира между около 50mV до 150mV (еталон-водороден електрод), така че да стане възможно протичането на всички реакции от процеса .

Разбирането на действащите дискретни механизми, доколкото то е важно за обработката на резултатите, не е съществено за описваното тук предпочитано изпълнение на изобретението.

Достатъчно е да се каже, че съществуват реакционни условия, които осигуряват пакет от характеристики, непременно необходими,за да направят възможно отстраняването на единична утайка със споменатите преди това параметри. Типичните битови отпадъчни води се описват чрез 24-часово взимане на претеглени проби, в които измерваните показатели за химичната потребност от кислород ХПК, общ азот и фосфор са до lOOOmgL'¹, 85 mgL'¹ и 15 mgL'¹.

Таблица 1

Концентрация на избраните съставки в градски отпадъчни води

Съставка	Концентрация (mg/L) по отношение на силата на замърсяване
	Силно	Средно	Слабо
(а) БПК	400	220	110
(Ь) ХПК	1000	500	250
(с) Суспендирани твърди BeinecTBa(SS)	350	220	100
(d) Азот
Общ	85	40	20
Органичен	35	15	1 8 '
Амоняк	50	25	12
Нитрит	0	0	0
Нитрат	0	0	0
(е) Фосфор
Общ	15	8	4
Органичен	5	3	1
Неорганичен	10	5	η
(f) Алкалност (като СаСО3)	150	100	50

Относителното количество на въглерод, азот и фосфор, означено по литературни данни в Таблица 1, се различава значително от необходимото за нормално биологично развитие, както е отразено в съотношението на въглерода и азота, дадено чрез емпирични анализи за клетъчна материя- C5H7NO2- наред с факта, че клетките съдържат около 1 до 2% тегловни фосфор. Това, че въглеродът присъства в необработени канални води в малко количество по отношение на азота и фосфора_?е показано на Фигура 2.

Този недостатък е неблагоприятен за утаените канални води и се съчетава с факта, че около 50% от органичния въглерод при биологичното третиране се окислява до СО2.

Азотът и фосфорът, когато са в излишък спрямо биологичните изисквания, обикновено остават в отпадъчните потоци от биологичното третиране. Формата, под която тези отпадъци присъстват в отпадъчния поток_?може да се различава силно от формата, в която те са във входящия поток.

Азотът участва в необработените канални води главно като органичен азот и амоняк, по-голямата част от които са в резултат на хидролизата на уреята-главна съставка на урината. При биологично третиране част от този азот се включва в развитието на нови клетки и се отстранява като биологична утайка, докато най-голямата част от останалия азот може да бъде или под формата на амоняк или, в зависимост от условията в станцията, в окислителна форма-нитрат и до по-ниска степен на окисление-нитрит. Също така, известна част от органичния азот остава в отпадъчния поток, главно в съчетание със суспендираните в отпадъчния поток твърди вещества.

Таблица 2

Баланс на хранителните вещества в градски отпадъчни води за средно замърсена отпадъчна вода

Съставка	Относителни пропорции на хранителните вещества
	Въгларод (mg/L)	Азот (mg/L)	Фосфор (mg/L)
Типична биомаса (C5H7NO2 и P=n/5)	60	14	2,8
Отпадъчна вода	БПК = 220 БПК5=323 с = 120	ML-N=25 Opr. N=15 Общ N=40	10
Усвояване при клетъчното развитие (Чист добив - 0,5 N) g клетка C/g отпадък С	60	14	2,8
Остатъчен изходящ поток Концентрация	-	26	7,2 .
Общо отстраняване (96)	100%	35%	28%

В необработените канализационни води фосфорът присъства в две основни форми-органична и неорганична. На практика в суровите отпадъчни води съществуват много форми на фосфорни съединения в разтвор или в суспензия. Неорганичните разтворени форми се състоят главно от ортофосфати и кондензирани фосфати, докато разтворените органични форми са органични ортофосфати.

Един от специфичните механизми се отнася до реакционни условия, които увеличават до максимум началната скорост на отстраняване и съхранение на лесно разградимите разтворими фракции от постъпващия в пречиствателната станция поток от отпадъчна вода.

Пречиствателната станция е описана тук като средство за приемане на споменатата отпадъчна вода, средство за привеждане в контакт на входящия поток от отпадъчна вода с произведените активни микроорганизми, средство за поддържане на споменатата отпадъчна вода в контакт с разграждащите се микроорганизми за постигане на пакет от характеристики и средство за разделяне на споменатата пречистена вода от разградените и оставащите микроорганизми.

Пакетът от характеристики се отнася до получаването или наличието на достатъчна концентрация на активни микроорганизми Хо така, че много близкият контакт на тези микроорганизми с лесно разградимия разтворим субстрат So във входящия поток от отпадъчна вода предизвиква бърза ензимна реакция ? при което разтворимият субстрат So се пренася в бактериалната култура със следващо образуване на РНВ, гликоген и/или други междинни съхраними” съединения вътре в клетъчната структура на реактивните микроорганизми със следващо образуване на гликокаликс (коагулирано полизахаридно съединение).

Пренасянето на субстрат от течната фаза към твърдата фаза изисква енергия. В измеримите кислородни реакционни условия става бързо нарастване на степента на потребност от използване на разтворен кислород (скоростта на използване на кислород). Енергийният кислороден еквивалент може лесно да бъде определен чрез въвеждане на определено количество разтворен кислород в биомасата и определяне на скоростта на използване чрез просто отчитане на разтворения кислород спрямо времето. Тъй като относителната стойност на отношението So към Хо нараства, върховата скорост на използване на кислород нараства до максимум или достига постоянна скорост. Това е първата крива на реакцията, която определя количеството и скоростта на отстраняване на лесно разградимите течни субстрати. Скоростта на използване на кислород отговаря на скоростта на отстраняване на разтворимия в течна фаза субстрат и това позволява да бъде формулирана енергийната взаимовръзка (Фигура 3).

Определянето на разграждането на отпадъчната вода с използването на кслороден баланс предполага, че всичките консумиращи кислород реакции включват разтворим субстрат в условия на реакции на биологично развитие.

В една диспергирана развиваща се култура се образуват нови микроорганизми, като други живи клетки се загубват вследствие на ендогенния метаболизъм, лизис и хищничество. Нетната активна фракция на биокултурата се отнася до ограничаването на фракцията от неразградими вещества, до възрастта на утайката и до загубата на нейната вдталност. Намаляването на наличността на храна (началните условия на натоварване) или свръхаерирането (удължено аериране) на култура, притежаваща ограничена наличност от храна, действително предизвиква загуба във виталността на микробите.

Преносът на разтворен кислород до течна фаза за използването му в отговор на потребността от кислород за комбинацията отпадъчна вода-биокултура е много сложен. Найважните фактори, които трябва да бъдат взети под внимание, включват химизма на водата, специфичната геометрия на механиката на пренасящото устройство, геометрията на басейна (широчина, дължина, дълбочина на водата при стените), разход на енергия за единица обем от мокър басейн, мокра дълбочина към мокра площ на басейна, общо количество на разтворените твърди вещества, концентрация на остатъчния разтворен кислород, температура, повърхностно напрежение, среден диаметър на въздушните мехурчета, време на задържане на въздушните мехурчета в течната среда, потребност от кислород за съдържимото в басейна, скорост на въздушния поток на пренасящото кислород устройство, съотношение на площите на пренасящото кислород устройство към общата плош на дъното на басейна, разпределение на площите на пренасящите кислород устройства, надморска височина, концентрация на биокултурата, системна възраст на утайката, активна фракция на биокултурата, среден размер на частичките на биокултурата, обемна скорост на отстраняване на разтворения кислород от биомасата (оттук нататък наричана “биоскорост).

Кислородът и скоростта на неговото използване за всичките протичащи реакции, включващи адсорбция, абсорбция на хранителни вещества, техния метаболизъм в твърди биологични вещества и следващо разграждане на биомасата^са от пзрвостепенна важност.

Доставянето на кислород при подходяща скорост следователно е ключов елемент при използването на метода на циклично аеробно, факултативно и анаеробно микробиологично третиране за получаване на нетната скорост на отстраняване на хранителните вещества по окислителен и редукционен път, за нетното акумулиране на биологични твърди вещества и за нетното отстраняване на фосфатите по биологичен път. Скоростта на доставяне на кислород, неговата нетна остатъчна концентрация и биоскоростта спрямо разпределението на So/Xo определят главно чистите фактори на растеж на отделните групи микроорганизми, описани главно като предимно утайкообразуващи или като нишковидни форми. Бързият растеж на нишковидните форми е неблагоприятен за целите на пречистването, тъй като това състояние предизвиква прекасване на процеса на разделяне на течната фаза от твърдата. Следователно е задължително биологичното развитие, свързано с преобладаване на утайкообразуващи микроорганизми.

Познаването на предпочитаното изпълнение на изобретението и на средствата за контрол на биомасата, основаващи се на определени стойности на скоростта на използване на кислород, са насочени кам тази цел.

Отстраняването на хранителните вещества по всеки от механизмите на адсорбция, биосорбция, окисление и асимилация с крайна аеробна деструкция на твърдите биологични вещества изисква различни фракции кислород. Нетното използване на кислород е директно свързано с относителния дял на отстраняването на хранителните вещества по всеки един от механизмите.

Биоскоростта е функция от състоянието на биомасата и от естеството на разтворимия субстрат, който е в контакт с биомасата. Една система с единична утайка може да бъде направена така, че да притежава максимална биоскорост и минимална биоскорост в зависимост от продължителността на аериране и от началното съотношение So/Xo. Ефективната фракция от биомасата влияе върху биоскоростта, която биомасата притежава.

За да бъдат показани типичните стойности и протичащите измененията представени данните, взети от 5 серии реакторни системи за пълно смесване при постоянен обем.

Таблица 3

Биоскорост и свързани с нея параметри

So/Xo	Възраст на утайката	Биоскорост I
mg mg'1	d	mg Cbgsshr'1
4,0	1	147
1,0	2	90
0,5	3	66
0,25	8	56
0,21	15	43
0,21	40	35

За тези скорости реакторът работи с времезадържане 70 минути и с общо времезадържане в реактора 420 минути.

Таблица 4

So/Xo спрямо биоскоростта (mg О₂ g’¹ VSSh¹)

So/Xo	0,056 ' 0,062	0,113	0,182	0,197	0,388	0,437	1,0	4,0
Биоскорост	35,2 ; 33,1	43,1	57,9	56,3	74,4	70.4	90	147

Моментната скорост на поглъщане на кислород може да бъде измерена посредством стендов метод, при който се измерва концентрацията на погълнатия кислород от обогатена на кислород проба от активна утайка, отделена от технологичния реактор. Това е прост тест, който изисква да бъде взета проба от втората зона на реакторния съд с активна утайка, да се аерира, да се постави в смесителен реактор, в който се поставя измервателен датчик за разтворения кислород и е предотвратен достъпът на въздух. Когато измервателят на разтворения кислород установи поглъщане на кислород, се отчита разтворенияткислород спрямо времето.

Пречиствателната станция за отпадъчна вода от настоящото изобретение се състои от основни или втори зони на реакторните съоръжения, които са в състояние да поддържат отпадъчната вода в контакт с биологично активни разградими микроорганизми, от приемни или първи зони на реакторните съоръжения, които да поемат отпадъчната вода в реакторите, от съоръжения за пренасяне на кислорода, чрез които се въвежда въздух във вторите реакторни зони, от контролни уреди за управление на споменатата последователност, от детектори на кислорода, които да отчитат относителните изменения в разтворения кислород, намиращ се във вторите зони на реакторните съоръжения^и от контролни уреди за регулиране на количеството кислород, което се въвежда във вторите реакторни зони на съоръженията, така че активността на микроорганизмите не е ограничена от количеството на кислорода, присъстващ във втората реакторна зона, като отчитането на кислорода става вътре втези зони на реакторните съоръжения.

За измерванията в биомасата съгласно настоящото изобретение се осигурява съоръжение или метод, използващ диспергирани развиващи се биологични култури за обработка на отпадъчна вода, който включва следните елементи, комбинирани помежду си:

Средство за поддържане на максимална потенциална биоскорост за културата в една определена начална неаерирана първа реакторна зона 3 чрез дефинирано смесване на входящия поток от отпадъчна вода 11 и потока биомаса 10 от основната, втора реакторна зона 4 или крайната реакторна зона, средство за въвеждане на поток от разтворен кислород 6 в специфичната втора реакторна зона 4 или зони за работа при предварително избрана площ и предварително програмирана аерационна последователност, средство за прекъсване на входящия поток от отпадъчна вода 11 към първата реакторна зона 3, средство за отстраняване, респективно деканиране 9 на част от избистрената обработена отпадъчна вода след определена последователност на протичане без аериране, средство за отчитане и измерване на положението на междинния слой на биологичната утайка 15, средство за взаимодействие с междинната повърхност на твърдите биологични вещества, снабдено с програма за откриване на положението на граничната повърхност на биологичната утайка, средство за автоматично задаване на времетраенето на последователността за автоматичното им управление, средство за управление на определения основен краен реакторен обем като единица за пълно смесване с променлив обем, средство за измерване на биологичната скорост в определения основен краен реакторен обем чрез използване на датчик за определяне концентрацията на разтворения кислород 12, разположен по подходящ начин в обема на втората реакторна зона 4 на басейна, средство за измерване на потенциалната скорост на изменение на концентрацията на разтворения кислород и сравняване с действителната респирационна скорост за регулиране на въвеждането на разтворен кислород в пречиствателната система, средство за управление с цел увеличаване до максимум на съотношението на потенциалната скорост на поглъщане на кислород (определена чрез дефинирано смесване на входящия поток от отпадъчна вода 11 и потока от биомасата 10 от втората реакторна зона) и скоростта на използване на кислород във втората реакторна зона, средство за автоматично настройване на продължителността на аерационната последователност, измерена и изчислена чрез действителната респирационна скорост, средство за оптимизиране на използването на аерационната енергия за осъществяване на нитрификация и денитрификация, средство за управление на системата чрез контрол на биологичната скорост за осъществяване на максимално отстраняване на биологичния фосфор, средство за управление на процеса така, че определеният основен краен реакционен обем да работи при приблизително постоянна действителна респираторна скорост (коригирана за активната фракция от биомасата), средство за използване на скоростта на изчерпване на разтворения кислород вследствие на прекъсването на въздушния поток към втората реакторна зона 4 на реакторния басейн и на алгоритъма на утаяване на биомасата за обезпечаване на параметъра биологична скорост, средство за отстраняване с постоянна скорост 9 на разположената близко над повърхността на утайката бистра течност на от около 20 cm под повърхността на течността до дълбочината на течността до 2 м, в една предпочитана дълбочина на реакторния басейн 5-6 м, при което конфигурацията на реактора позволява разполагане на захранващото съоръжение в края или в центъра на басейна и конфигурацията на басейна позволява напречно или надлъжно разположение на съоръженията за декантиране на отработения отпадъчен поток, като съоръжението и методът се използват за обработка на отпадъчна вода.

Пречиствателната станция може да се състои от една или повече първи реакторни зони 3 и от най-малко една втора реакторна зона 4, която е основна. В предпочитаното изпълнение пречиствателната станция се състои от най-малко две реакторни зони 3 и 4, които са в течна връзка помежду си.

В едно изпълнение станцията се състои от няколко реакторни зони 3 и 4 в течна връзка помежду си, в които различните компоненти, такива като азот, фосфор, въглерод и др._; се отстраняват заедно с натрупване в различните реакторни зони. В друго изпълнение съдържанието на кислород в отделните реакторни зони е подчертано различно.

В едно особено предпочитано изпълнение пречиствателната станция за отпадъчни води съдържа поне два реактора - първи реактор с многобройни реакторни зони, обикновено неаерирани, в които става абсорбция и отделяне на биологичния фосфорни втори реактор, който действа в повтарящи се условия - в присъствие на кислород - в отсъствие на кислород - анаеробни, за микробно разграждане на въглеродните и азотни органични съединения в отпадъчната вода, за микробно отстраняване на NO₃-N, NO₂-N и за микробно отстраняване на Р в отпадъчните води, при което двата реактора са в течна връзка помежду си.

В следващото изпълнение пречиствателната станция се състои от един основен реактор с две реакторни зони, като условията вътре в реактора се настройват в цикъл така, че да се изменят от аеробни към безкислородни и към анаеробни и да се повтарят по формулирания преди това начин.

Устройството за определяне на концентрацията на разтворен кислород 12 може да бъде изпълнено от всяко подходящо устройство за откриване на разтворен кислород. За предпочитане устройството за определяне концентрацията на разтворен кислород 12 е предвидено да открива разтворения в биомасата кислород. Особено предпочитано е устройство за .: определяне на концентрацията на разтворен кислород 12, изпълнено като електронен кислороден датчик, който е в състояние да измерва скоростта на изменение на концентрацията на разтворения кислород, във вид на 4 - 20 милиамперов начален контролен сигнал чрез използване на компютър и на друг програмируем логически контролер, чрез който се генерират изходните сигнали, което дава възможност за контрол на скоростта на въвеждане на въздух в реактора в съответствие с установената крива на концентрация. Предпочита се концентрацията на кислорода да се отчита като резултат от аерирането на отпадъчната вода/микробната смес във втората реакторна зона 4.

По време на обработката на водата, концентрацията на кислорода обикновено се настройва. За предпочитане концентрацията на кислорода в отпадъчната вода/микробната смес се настройва по време на аерационната последователност.

По-точно, концентрацията на присъстващия кислород се контролира чрез настройване на продължителността на аерационната последователност и/или чрез настройване на въздушния поток, въвеждан от устройството за подаване на въздух 6 по време на аерационната последователност. Въздушният поток може да бъде контролиран чрез механизъм за контрол на скоростта, установен върху устройството за подаване на въздушния поток 6 или във въздушния поток чрез поставяне в контролния механизъм на подходящ контролен вентил или чрез друти съоръжения, които са специфични за подаващото кислород устройство 6. Контролът на въздушния поток чрез всяко едно съоръжение води до регулиране на масовата скорост на пренасяне на разтворен кислород към основния реактор.

За предпочитане е датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород 12 да бъде разположен вътре в самата втора реакторна зона 4. Датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород 12 е рязположен вътре в отпадъчната вода/микробната смес. По-добре е датчикът за определяне на концентрацията на разтворен кислород 12 да бъде поставен на около 30 cm от която и да е повърхност от дъното на основния реактор. Друга.възможност е датчикът за определяне на концентрацията на разтворен кислород 12 да бъде разположен в тръбопровода, през който биомасата се изпомпва от втората реакторна зона 4.

В едно изпълнение на настоящото изобретение датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород 12 изчислява действителното поглъщане на кислород в реакторния басейн на базата на сумата от ендогенното или базово усвояване на кислород и скоростта на усвояване на кислород за окисляване на лесно разграждащите се биологични субстрати, такива като субстратите във въглеродна и азотна форма, в зависимост от присъстващите микроорганизми и от експлоатационната възраст на утайката в системата, като се вземат предвид надморската височина и температурата.

Експерименталната работа показва, че съществува връзка между съотношението на потенциалното използване на кислород и склонността на тинестата маса към утаяване, при условие, че концентрацията на разтворен кислород не е ограничена.

Съществува допълнителна връзка по отношение на стойността на скоростта на действителното използване на кислород и на скоростта на изчерпване на окислителноредукционния потенциал. Стойността на скоростта на действителното използване на кислород, а освен това и скоростта на използване на ендогенен кислород, е свързана с изчисляване на масата на съхранения лесно разграждащ се течен субстрат, който остава в биомасата и с възможността на тази биомаса да участва в количественото повишаване на отстраняването на биологичния фосфор.

Едно от изпълненията на изобретението е да осигури средство за поддържане на масовия пренос на кислород (чрез аериране), който приблизително се изравнява с необходимия за биомасата кислород и по такъв начин да бъдат предизвикани реакциите на аеробно разграждане да протекат при оптимално използване на енергията на пренос на кислорода.

Предвидени са автоматични съоръжения за регулиране дължината на аерапионната последователност, количеството на микроорганизмите, които се доставят във втората реакторна зона 4 за установяване на желания профил на концентрацията на разтворения кислород, в съответствие с резултантната стойност на скоростта на използване на кислорода, измерена в края на аерационната последователност и на стойността на съотношението на потенциалната скорост на използване на кислорода към скоростта на неговото действително използване.

Това, че изпълнението на изобретението е такова, че предизвиква текуща нитрификация - денитрификация до практически пълен завършек и че предоставя биологични механизми за повишено отстраняване на фосфора, е вече известно на специалиста в тази област на техниката.

В едно от изпълненията на настоящото изобретение има един или повече реактори в течна връзка помежду си, като първият реактор приема течностите, една от които е смес от отпадъчната вода и микроорганизмите, съдържащи се в течната смес от последния реактор.

В предпочитаното му изпълнение, изобретението се отнася до използването на биореактор с подхранваща зона или втора реакторна зона 4, която въпреки променливия се обем работи основно като изцяло смесваща реакторна зона по време на аерационната последователност, през което време се въвежда смесен поток от входния поток от битова отпадъчна вода 11 и поток от смесени твърди вещества в течността 10, идващ от подхранващата втора реакторна зона 4.

Особено се предпочита отпадъчната вода/микробната смес да преминат през пълен цикъл на аериране. След това същата смес преминава неаериращ цикъл, през което време твърдият слой и намиращият се над него избистрен слой се разделят. Поредицата от операции завършва с отстраняване на фракцията от плаващия отгоре над утайката слой на избистрената течност от основния реактор чрез използване на отливно или декантиращо съоръжение 9. След това пълният цикъл се повтаря.

Контролът и измерването на респирометричния капацитет на биомасата директно във втората реакторна зона 4 е възможно благодарение на операциите на пълно смесване, подаване на въздул и изключване подаването на въздух, които се осъществяват в предпочитаното изпълнение на метода за обработка на активна утайка с променлив обем. Възможно е също така да се контролира процесът на пречистване в последователността от реакции на аериране чрез прекъсване на въздушния поток и следващо измерване на скоростта на поглъщане на кислород.

Измерването на скоростта на използване на кислорода в края на последователността на аерационните процеси, съчетано със сравняване на приетия технологичен обем (спрямо минималния зададен обем)^дава базата за автоматично регулиране в цикъла на аерационната последователност, което действително увеличава органичното натоварване, а с това и скоростта на използване на кислород като гаранция за поглъщането на биологичен фосфор и следващото му отстраняване по време на неблагоприятните по отношение на поглъщането аерационни условия.

Установената в практиката респирометрия, във вида^в който често се прилага, измерва концентрацията на разтворен кислород на изхода на респираторна камера, отделена от основната реакторна зона с активна утайка, която концентрация е равна на концентрацията на разтворен кислород вътре в респираторната камера и не трябва да бъде ограничаваща по отношение на скоростта. Ако е необходимо преди да бъде въведена в респираторната камера, активната утайка може да бъде предварително аерирана. Респирационната скорост обикновено се определя всяка минута от масовия баланс на разтворения кислород над отделената респираторна камера. Действителната респирационна скорост се определя като скорост на поглъщане на кислород в основния аерационен резервоар. За определяне на тази скорост в отделената респираторна камера, работеща в режим “on line”, с помпа непрекъснато се подава активна утайка от основния аерационен реактор, като скоростта е равна на средната действителна респирационна скорост в основната реакторна зона или басейн с активна утайка при условие, че натоварването с утайка в респираторната камера се равнява на натоварването в аерационния резервоар. За поддържане на това равенство в натоварването, към утайката непрекъснато се добавя поток от отпадъчна течност, който пропорционално протича и в респираторната камера.

Qsam = Qin Vres/Vat

Qsam = проба от входящия поток от отпадъчна вода, протичаща в респираторната камера

Qin = входящ поток от отпадъчна вода

Vres = обем на респираторната камера Vat = обем на аерационния резервоар

Във всички случай провежданата в режим “on line” респирометрия е вариант на измерване в умален мащаб на условията на натоварване с органика, които съществуват в основния аерационен реактор на една пречиствателна станция, работеща с активна утайка.

По този начин се определят редица единични респирационни скорости, като ендогенната респирационна скорост, която обикновено се определя като скоростта на поглъщане на кислород от активна утайка, аерирана в продължение на 1,5 часа без подхранване.

Максималната респирационна скорост се дефинира като скоростта на поглъщане на кислород от активна утайка с излишък на разтворим субстрат (лесно разградима материя). Тази скорост се измерва като към утайката, преминаваща в респираторната камера, непрекъснато се подава излишък от отпадъчен поток.

Моментната респирационна скорост се дефинира като скоростта на поглъщане на кислород от активна утайка, преминаваща директно от аерационния резервоар за пълно смесване към респираторната камера. Скоростта обикновено е пониска от действителната скорост на поглъщане на кислород в аерационния резервоар. Абсолютната стойност на моментната респирационна скорост зависи от времето на престой в респираторната камера. Максималната респирационна скорост на биомасата също така е равна на нейната потенциална скорост на използване на кислород.

Изпълнението на настоящото изобретение използва контрол на действиталната респирометрична скорост чрез измервания, направени вътре в аерационния реактор, представляващ основна или втора реакторна зона, а не от отделно отчитащо устройство, включено в режим “on line”, което понастоящем е обща практика.

Действителната респирационна скорост в предпочитаното примерно изпълнение, съгласно настоящото изобретение представлява сумата от ендогенната или базова респирация и скоростта на поглъщане за окисление на лесно разградимия биологичен субстрат, както във въглеродна, така и в азотна форма, като последната се появява само ако е отгледана селективно нитрифицирана биомаса. При максимална респирационна скорост активната утайка ще бъде в условия на свръхнатоварване, което води до напълно отстраняване на лесно разградимия биологично субстрат. Това означава, че съществува критична респирационна скорост между максималната и базовата респирационна скорост и при тази скорост качеството на отпадъчния поток отговаря на изискванията, като наред с другите параметри и отстраняването на лесно разградимия биологично субстрат е задоволително. В никой момент окислителният капацитет не трябва да бъде ограничаващ по отношение на скоростта. Необходимо е кинетичният процес, използващ разтворен кислород, да бъде приключил до времето, предвидено за завършване на тези реакции. В случая, когато те протичат по нитрифициращ механизъм, пренасяният кислород, необходим за задоволяване на потребността от кислород, трябва да бъде осигурен чрез определяне на временна зависимост на доставянето на кислород и обезпечен с респираторни измервания. Необходимо е първоначално да се определи с подръчни средства степента на натоварване, действителната респирационна скорост и концентрацията на разтворения кислород.

Предимство е ? когато действителната респирационна скорост е винаги еднаква или близка до критичната респирационна скорост. В този случай активната утайка никога няма да бъде пренатоварена и ще работи при максимално приемлива скорост. Следователно общото количество на активната утайка, поддържано в системата, е оптимално и метаболитната активност на биомасата може да се поддържа в приемливи стойности, така че да подпомага другите реакции на отстраняване на отпадъците.

Идеална постоянна респирационна скорост може винаги да бъде поддържана чрез променяне концентрацията на биомасата, времето на аериране и скоростта на подаване на необходимия кислород.

За опитния специалист в тази област на техниката съществуват редица начини за контролиране на системите за пречистване на отпадъчни води с нарастващи диспергирани микроорганизми. Това най-общо включва работата на един или повече свързани помежду си реактори с постоянен обем, поне единият от които е непрекъснато аериран и през него протича сместа от отпадъчната вода и микроорганизмите. Крайният реакторен басейн в тази система е “неподвижен” неаериран съд, в който става твърдо/течната сепарация на чист горен, намиращ се над утайката поток, който е обработен потопи на долен поток от твърди вещества, които се насочват към съдовете за отпадъци и към реакторния съд. Могат да се правят редица вътрешни рециркулации.

Въпреки, че изобретението може да се вмести в тази конфигурация, то не се ограничава до нейното използване. В предпочитаното му изпълнение, изобретението се отнася до използването на подхранваща реакторна зона, която независимо от променливия си обем работи основно като напълно смесваща реакторна зона по време на аерационната последователност, в което време се въвежда смесен поток от входящия поток от отпадъчна вода 11 и поток от смесените твърди вещества в течността 10 от тази реакторна зона.

В предпочитаното му изпълнение, изобретението е специфицирано по отношение на реакционните условия, които се създават, но не непременно по отношение на броя и зоните от обемите на реактора, през които протичат реагиращите вещества. Това не е ограничение в изпълнението на изобретението.

По принцип обемната фракция, описана като подхранваща реакторна зона, е подложена на аериране с пълно смесване по време на специфицирания цикъл на аериране, за който кинетиката на пълното смесване в променлив обем може да бъде отнесена към специфицирания обем. Следва определен период на аериране, през което време слоят от твърди вещества и горният чист слой течност над утайката се разделят, като съответните им дебелини зависят от предисторията на входящия поток от отпадъчна вода 11 и от концентрацията на твърдите вещества в състава на потока от твърди вещества 10, който се отправя от основната или втората реакторна зона 4 за пълно смесване при променлив обем към входящия поток от отпадъчна вода 11 за смесване.

Това изпълнение на технологията изисква средства за отстраняване на специфицираната фракция от горен слой над утайката по време на периода на неаериране. Когато тази операция бъде завършена, продължава периодът на аериране със следващо смесване на реагиращите вещества, както беше описано преди това.

Без да се ограничава изпълнението на изобретението, технологията на пречистване с подхранваща втора реакторна зона 4 се изпълнява най-лесно в повече от един модул от реакторни басейни. Могат просто да бъдат зададени двучасови цикли на аериране и да бъдат прибавени други два басейна. За три басейна могат да бъдат зададени други работни цикли и да бъдат прибавени други, за всяка повтаряща се или различна операция в басейна.

Въпреки че изобретението не се ограничава в броя на модулите от басейни, то може лесно да бъде обяснено с метода, осъществяващ се в два басейна. Специалистът в тази област на техниката може да екстраполира резултатите от метода, осъществяващ се в два басейна, използван в това обсъждане.

Тъй като горните реакторни обеми имат важно отношение към ефективността на пречиствателния метод, основно изискване е да съществува една основна обемна фракция от реакторния обем - над 50%, която да бъде подложена на реакционните условия на пълно смесване при променлив обем с използване на специфично съдържание за едновременно аериране и смесване.

Въпреки, че е за предпочитане да се използва система за дифузно аериране, това не е задължително ограничение за приложение на изобретението. Могат да бъдат описани две конструктивни оформления на изобретението. И двете конфигурации изискват използването на датчик за определяне на концентрацията на разтворен кислород 12, който е с променливо време на реагиране, за отчитане на скоростта на изменение на концентрацията на разтворен кислород (dC^/ dt).

Предишното обсъждане обяснява важността на необходимото натоварване и доставянето на разтворен кислород в зависимост от натоварването със субстрат, времето на използване на виталната (жизнеспособната) фракция на биомасата.

Първата конфигурация изисква използването на подходящ датчик за определяне на концентрацията на разтворен кислород 12, комплектован с електроника, която е необходима за осъществяване на измерването на скоростта на изменение на концентрацията на разтворен кислород под формата на контролен сигнал, посредством използването на определен компютър или друг контролер с програмируема логика, с помощта на който се генерират изходни сигнали, позволяващи взаимен контрол на скоростта на въвеждане на въздух вътре във втората реакторна зона 4 за пълно смесване (и/или други реактори обеми, намиращи се в течна връзка) по време на аерационната последователност. Взаимният контрол се осъществява по време на периода на аериране, съчетан с протичане на поток от въздух през механизъм за регулиране на скоростта в генератора за подаване на въздушния поток 6 или във въздушния поток чрез позициониране на контролния механизъм към подходящ контролен вентил, като начин за ограничаване на въздушния поток. Контролът на въздушния поток чрез всяко от средствата води до регулиране на скоростта на масов пренос на разтворен кислород към подхранващата втора реакторна зона 4 за пълно смесване.

В първото предпочитано изпълнение на изобретението се изисква един минимум от реакторен съд, действащ за предпочитане като подхранваща реакторна зона, която е оформена като реакторен басейн с променлив обем на активната утайка. По време на процесите на пълнене и аериране, когато се използват повече от едно отделение на резервоара, формиращо реакторни зони, те са в течна връзка помежду си.

Важни отличителни черти на изобретението са начинът и средствата, чрез които подлежащата на пречистване отпадъчна вода се въвежда в съоръженията за извършване на реакциите. Също така е важно началното тегловно съотношение на твърдите вещества в активната утайка, която се привежда в контакт с входящия поток от отпадъчна вода 11. Следващо по важност е времето на взаимодействие между тези компоненти на потоците и средствата, чрез които се поддържа взаимното размесване и сливане на двата протичащи потока 10 и 11.

Един метод, прилаган в промишлените инсталации, използва или фиксирани под повърхността , или плаващи електрически задвижване лопаткови бъркалки, които предизвикват насочено протичане и смесване на твърдата и течната фаза за сметка на консумирана енергия. Изобретението може да бъде използвано с тези средства. Предпочитаното изпълнение на изобретението не включва специално инсталирано съоръжение от споменатия тип. Смесването при това изобретение се осъществява по различен начин чрез действието на средства за аериране, които са важни за поддържаните процеси на аеробно разграждане и безкислородно разграждане, и/или чрез предвиждане на условия за смесване на потоците с използване на тръбопроводи, канали и насочващи прегради.

Констатирани са подобрения в процеса, които са свързани с начина на въвеждане на съответните части от твърди вещества на активираните утайки и от отпадъчна вода, от времето на контакт и смесване на тези два потока и от начина, по който кинетиката на естественото смесване се използва по време на началния период на контактно взаимодействие. Доколкото не се пренебрегва прилагането на изобретението, общото време на начално взаимодействие е определено така, че да осигури отстраняване на 65% от лесно разграждащата се биологична фракция от течен субстрат, съдържащ се в отпадъчната вода. В отпадъчните води тази фракция може да бъде различна. Така например при БПК₅ от около 300 mg/L и съответната ХПК около 600 mg/L в битовата отпадъчна вода и при типичната конструкция на микроситата се счита, че 25% от лесно разграждащата се течна фракция от субстрата дава приемливо добър резултат от преработката. Време на реакцията от 20 до около 60 минути хидравличен времепрестой вътре в биологичния селектор обикновено дава желания резултат, осигурен от разделената на зони конфигурация на вътрешността на реактора и отнасящ се до постигане на правилна степен на диспергиране, наред с подходяща енергия на смесване, което повишава образуването на зародиши и агрегирането на парцалестата биологична утайка.

Относителното разположение на преградите 2 за горния и долния поток по отношение на зададено долно ниво на водата 8 и на дъното на реакторния басейн е отличителна черта на изобретението. Откритата площ на направляващата потока по дъното преграда е ограничена така, че да създаде висока енергия на горния поток, която е три пъти по-голяма от средната енергия на потока срещу преливната стена. Свободната площ на долния поток използва част от наличната дължина от направляващата долния поток преграда. По този начин близо до участъците от дъното на реакторния басейн се създават условия на високо енергийно смесване, последвани от флуктуации на понижаване на енергията - агрегационните участъци в горната зона, образувани от преливните стени.

Конфигурацията на входния отвор е предвидена да подпомага зоните на пулсираща енергия, което осигурява транспорта и зреенето на утайката наред с биологичните реакции на отстраняване на БПК и превръщането им във вътрешноклетъчни съхраними продукти, частична денитрификация и освобождаване на фосфора от биологичните фосфорни секвениращи микроорганизми, чието нарастване се предизвиква в биомасата.

Докато всичките, споменати по-горе процеси протичат в примерното изпълнение с един реакторен съд, предпочитаното примерно изпълнение на изобретението използва съоръжение с четири басейна или четири модулно съоръжение. Всеки модул може да съдържа от 1 до N комбинации от басейни, където N > 1. Разделянето на четирите модула зависи от зададения четиричасов цикъл, за който е предвидена конфигурацията. За специалиста в тази област на техниката е очевидно, че равностойно могат да бъдат използвани и друг брой модули, като например 3 или 5.

Такава конфигурация удовлетворява специфичните изисквания за отделението за хидравлично натоварване, манипулирането на натоварването с органична фаза, биологичното третиране, в това число едновременното нитрифициране, денитрифициране и отстраняване на биологичния фосфор, снабдяване с необходимия кислород чрез автоматичен контрол на биологичната скорост, увеличаване до максимум на ефективността на кислородния пренос, оптимизиране на твърдо-течната сепарация от гледна точка на дълбочината на декантиране на обработения отпадъчен поток.

Предпочитаното четири-модулно изпълнение във всички случаи действа като непрекъсната схема на процес с приемане на входящия поток на принципа на приемник, с непрекъснато отвеждане на отпадъчния поток от станцията, като скоростта на потока е постоянна часова скорост по отношение на действителния декантиран обем, който се отстранява от всеки модул. Може да се изпълнява и друго предписание, при което скоростта на източване е постоянна при всяка последователност от декантирания.

Предпочитаното изпълнение е проектирано с операция на разделяне на потока и следваща обработка в четири модула (басейна). Един модул може да бъде оформен с въвеждане на потока в единия край на модула (басейна) и декантиране на отпадъчния поток в отдалечен край на модула (басейна), но разположен на дългите страни на басейна, (виж Фигури 6 а до 6g).

Обикновено битова отпадъчна вода, съдържаща общо количество суспендирани твърди вещества 300 mg/L и общ азот 55 mg/L, която трябва да бъде обработена до серия от 6 потока, изисква оформяне на входна зона 8% от общата площ на съда. Тази зона е разделена най-малко на 5 и обикновено между 8 и 14 подзони за всеки основен реактор, като всяка подзона притежава обемна фракция, която първоначално генерира скорост на поглъщане на кислород в първата смесваща зона над 30 mg CVgvss/nac. Обемната фракция от смесените суспендирани в течността твърди вещества от обема на основниата втора реакторна зона ще бъде над 20% и по-малко от 33% от средната скорост на входящия поток. Редицата от преливните прегради завършва във всеки край на реакторния басейн така, че половината от смесения поток да се отвежда към една от страните на основния реакторен басейн.

Подаването с помпа на смес от течна и твърда суспендирана фаза продължава през времетраенето на пълния цикъл. Входящият поток от отпадъчна вода се прекъсва по време на периода на утаяване. Отпадъчната утайка се събира от зоната, следваща след оформения като входен участък биологичен сектор_z и се отстранява по време на периода на аериране или по време на периода на утаяване без аериране.

Оразмеряването на реакторния басейн обикновено се прави на базата на 15 kg MLSS/m реакторна площ и за ефективно отстраняване на хранителни отпадъци от битова отпадъчна вода, за натоварване с БПК от порядъка на 0,33-0,40 kg БПК5/ m³ при обем на декантираната фракция 0,46. Дълбочината на отстраняване на декантираната течност е до 38 mm/min без прибавяне на фосфорен утаител. С прибавяне на фосфорен утаител при работа в нормално сухо време, скоростта на изтакане може да бъде увеличена до 44 mm/min. Натоварването в басейна с поток от твърди вещества е до 15 kg MLSS/m² и до 10 15 kg общ азот/MLSS/m² на денонощие с 20% за първия и 30% за втория.

Едно следващо развитие на системата включва прилагане на нарастваща среда за увеличаване на обемното натоварване на биомасата, което може да бъде поето от системата. За това изпълнение реакторният басейн с променлив обем е разделен на три зони.

Първата е биологичната селекторна зона, която е оразмерена според горното описание за битова отпадъчна вода. За органични промишлени отпадъчни води тази фракция се увеличава, при което заема приблизително 12% от площта на басейна. Зоната е разделена на отделения, както е описано погоре, за да се постигне успешно отделяне на разтворимия субстрат. Първата зона се следва от втора зона, като двете зони са в течна връзка. Връщащият се за използване поток от смесена течна и твърда фаза от трета зона за използване в първа зона, където БПК₅ на входящия поток е до 2000 mg/L^nn от втора зона в първа зона увеличава входящия поток 2-3 пъти. В потока се включва произволна запълваща среда. Зоните от първа до трета са в непрекъсната течна връзка. Произволното запълване на втора зона е приблизително 0,4 метра от дъното на реакторния басейн и до 0,15 метра под определеното долно ниво на водата 8. Втора зона е снабдена с приспособление за вариране на интензивността на аериране, първа зона има аерационни дифузори 16 и 17, свързани с вентили, които позволяват груб контрол на аерирането/смесването.

За специалиста в тази област на техниката е очевидно, че същият начин на работа и контрол се прилага за третиране на отпадъчни води за отстраняване само на въглерод, за отстраняване на въглерод и 'азот, за отстраняване на въглерод и фосфор и за отстраняване на въглерод, азот и фосфор.

Описаната конструкция е от полза при разяснението и могат да бъдат направени редица модификации без отклоняване от смисъла на изобретението, който включва всеки нов отличителен белег или комбинация от отличителни белези, разкрити тук.

Специалистът в тази област на техниката ще оцени, че описаното тук изобретение се подава на редица модификации, различни от конкретно описаното изпълнение. Разбираемо е, че изобретението включва всички такива варианти и модификации, които попадат в обхвата и смисъла му.

ПРИЛОЖЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Необходимо е за по-добро и пълно представяне на изобретението, да се акцентира върху прилагането на метода, съгласно настоящото изобретение, чрез което се осъществява обработка на отпадък чрез контролиране на метаболитната активност на микроорганизмите от биомасата, съдържаща отпадък, така че да се отстранят отбрани компоненти от отпадъка, преди изхвърлянето му. Методът се състои в контролиране на поне една скорост на използване на кислорода от биомасата с цел да се определи необходимото количество кислород, което да бъде подадено в нея и в контролиране на времето на аериране за подаване на кислород в биомасата, така че да се поддържа предварително определена скорост или стойност на използване на кислорода от биомасата, за да се постигне отстраняване на компонентите.

Един аспект на настоящото изобретение се отнася до оразмеряване на реактора или реакторните зони за активна утайка, до техния начин на работа и до автоматичното оптимизиране на количеството на доставения в реактора или реакторинте зони кислород, от гледна точка на скоростта и времето на подаването му, чрез определяне на метаболитната активност на биомасата във втората реакторна зона, която се счита за основен реактор. Тази метаболитна активност се определя от стойността на използвания от биомасата кислород във втората реакторна зона, близо до края или в края на аерационния период. При прекратяване на подаването на кислород към втората реакторна зона съдържимото в нея количество кислород остава в движение още до десет минути, като това движение намалява с течение на времето. Стойностите на концентрацията на разтворения кислород се отчитат и контролират на интервали от 10 до 20 секунди. Взимат се наймалко десет точки и се обработват математически, за да се получи най-подходящата крива, която най-точно описва степента на изчерпване на началния разтворен кислород и оттук номиналната действителна стойност на скоростта на използване на кислорода. Тези данни представляват тенденцията, нанесена графично с обема за цикъла и с обемното запълване, отнасяща се до изменената активност плюс максималната концентрация на разтворен кислород, която е отчетена по време на цикъла. Записват се също и отчетената концентрация на разтворения кислород и графиката на скоростта на устройството за подаване и нагнетяване на въздуха, например вентилатор.

Изобретението се отнася до експлоатиране на биомаса, представляваща смесена култура от микроорганизми, чрез оптимално подаване на кислород, която е с избрана оптимална биологична активност, определена по нейната скорост на използване на кислород, суспендирана летлива фракция qt твърди вещества и разграждаща се суспендирана летлива фракция от твърди вещества. Датчикът за определяне на концентрацията на разтворения кислород отчита на място скоростта на използвания от биомасата кислород с цел да се контролира и регулира подаването на кислород от устройството за подаване на кислород, изпълнено във вид на нагнетяваща въздух помпа или компресор.

Както е описано във връзка с предпочитаните изпълнения, реакционните условия във втората реакторна зона се различават в посока от подаването към спирането на въздуха. Последователността на подаването на въздух обикновено е непрекъсната и започва при въвеждането на потока от отпадъчна вода в реактора, изпълнен с форма на басейн и след това се прекъсва, в което време биомасата във втората реакторна зона се утаява, след което избистрената течност, най утайката се отстранява от втората реакторна зона.

Изобретението се изпълнява аналогично в прекъснат режим на подаване на въздух. Когато бъде изпълнена последователността от операции по отстраняване на отпадъчната течност и във втората реакторна зона за преработка се подаде необработена отпадъчна вода, подаването на въздух се прекъсва отново.

Общият цикъл на работа обикновено може да бъде четири часа, а продължителността на аериране обикновено е два часа, като могат да бъдат използвани и други комбинации. За специалиста в тази област на техниката е ясно, че могат да бъдат използвани и други интервали от време. Правят се две измервания на скоростта на изчерпване на разтворения кислород по време на началните минути, след прекъсване на аерирането. Могат да бъдат отчетени и други междинни скорости, свързани с многократните аерирания. Измерва се втора скорост, когато отново се включи въздухът, през което време в реактора или поточно във втората реакторна зона се подава въздух с максимален дебит за споменатото време, представляващо променлива величина, която трябва да бъде установена за всяка инсталация и е обект на относително рядко настройване по метода на калибрирането (тарирането). Скоростта на изменение на увеличението и изчерпването на разтворения кислород (dO₂/dt) и начинът, по който биомасата се утаява d(MLSS)/dt„ca свързани, като О₂ се отнася до концентрацията на разтворения кислород, а (MLSS) се отнася до обикновената концентрация на активната утайка. Когато бъде спряно въвеждането на въздух в басейна и по-точно във втората реакторна зона ₇ и двете величини се променят с времето. Аналогично на това, съществува временна зависимост на двата параметъра по време на началния период на последователността на аериране.

В предпочитаното изпълнение втората реакторна зона от системата е конструиран с решетки и тръбопроводи, за да бъдат осигурени повече от един ефективни смесващи участъци при подаването на въздух. При включване на аерационната последователност най-малко един участък от втората реакторна зона ще бъде аериран. Биомасата от този начален аериран участък на смесване се използва за определяне на скоростта на изменение на увеличението на кислород при включването на аерационната последователност. В предпочитаното изпълнение е възможно да бъдат избирани различни участъци на аериране. В тези изпълнения, които имат едно решетъчно устройство, същите резултати могат да бъдат получени чрез аериране на целия обем на втората реакторна зона.

Част от изобретението се простира върху измерване на скоростта на кислорода вътре в басейна и πό-специално във втората реакторна зона на биореактора, с цел да се осигури необходимия кислород от гледна точка на скоростта на доставянето му и времето на аериране, така че се поддържа установена стойност на скоростта на използване на кислород. Това на свой ред определя реакционните условия за обработка на отпадъчната вода при използване на технологията с периодично зареждане в единичен реактор за единична утайка. Измерването и контролът обаче са една част от изобретението.

Обработката в реакторния басейн, както е описано при предпочитаното изпълнение, е тясно свързана с аспекта измерване. И двата аспекта са присъщи на изобретението. За експерта в тази област е разбираемо, че аерирането на втората реакторна зона на биореактора за много продължително време в последователен ред ше доведе до бърза загуба на метаболитна активност на биомасата в него и до последваща неспособност от страна на тази биомаса за подходяща денитрификация и за вземане на участие в отстраняването на фосфора от биологичната маса.

Свръхаерирането на биомасата води също и до намаляване на флоколацията и от тук до нежелателно увеличаване на концентрацията на суспендирани твърди вещества в изходящия поток. До аналогична последица води и продължителната експлоатация на утайката, извън желаната граница на стареене. Измерването на скоростта на усвояване на кислород от биомасата се използва за фиксиране на границата на експлоатационната възраст на утайката.

Claims (33)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   1. Метод за обработка на отпадъчен материал, съставляваш поне част от биомаса, съдържаща активна утайка в биореактор с променлива дълбочина, включващ използване на контролирано редуване на прекъсвани и последващи аерирания и декантиране на течността за едновременно нарастване и поддържане на култура от автотрофни, хетеротрофни и факултативни микроорганизми в последователно аерирана единична активна утайка за биологично отстраняване на органични въглеродни, азотни и фосфорни компоненти от отпадъчна вода, която се пропуска в биореактора, в който се намира споменатата биомаса, който работи при променлива дълбочина и притежава поне две реакторни зони, свързани в серия помежду си, при което едната от зоните е първа реакторна зона, а другата втора реакторна зона, като поне част от обработеното съдържание на втората реакторна зона се рециркулира към частично сегрегиран неаериран обем на първата реакторна зона на биореактора за смесването й с идващия входен поток от отпадъчна вода, най-малко по време на един аерационен период от работата на втората реакторна зона на биореактора, х а рактеризиращ сес това, че се използва датчик за определяне концентрацията на разтворен кислород (12) или сонда за автоматично и непрекъснато отчитане на концентрацията на разтворения кислород в биомасата от втората реакторна зона (4), като датчикът (12) или сондата са разположени в споменатата биомаса на място, където поне част от биомасата е в движение по времето на автоматичното и непрекъснато отчитане на концентрацията на разтворения кислород, при което датчикът (12) или сондата се използват за задействане на устройство за подаване на кислород (6) по време на въвеждането и аерирането на отпадъчната вода във втората реакторна зона (4), което устройство за подаване на кислород (6) работи в комбинация с компютърна система за изпълнение на програма за задаване на серия от последователно нарастващи концентрации на разтворения кислород от 0 до около 2,5 mg/L, в предварително определени регулируеми интервали от време за оптимизиране задържането на адсорбираната органична субстанция в биомасата, докато по време на протичане на процеса аериране едновременно се поддържа оптимална нитрификация и денитрификация с отделяне на фосфора в периода на неаериране и поглъщането му по време на последващите реактивни последователности от аериране на потока, с определяне и автоматично изчисляване на скоростта на използване на кислород от биомасата във втората реакторна зона (4), която е с променлив обем за настройване на продължителността на всяко аериране, на което се подлага биомасата, като стойностите на изчисляването на скоростта и настройването на продължителността се определят от биомасата във втората реакторна зона (4), притежаваща потенциална скорост на поглъщане на кислород, измерена чрез използване на аерирана смес от 80% / 20% единична утайка от твърди биологични вещества / входяща смес, при което споменатата потенциална скорост на поглъщане на кислорода е три пъти по-голяма от измерената скорост на поглъщане на кислород от единичната утайка от твърди биологични вещества, измерена посредством датчика за определяне концентрацията на разтворения кислород (12), така че с тази комбинацията от предварително зададената скорост на пренос на кислород и потенциалната скорост на поглъщане на кислород води до ограничаване на азотното окисление на продукта, основно до нитритна азотна форма и предизвиква чрез аерационното смесване във втората реакторна зона (4) с променлив обем едновременна с това реакция на редуциране на нитритния азот предимно до газообразен азот, като по този начин в края на аерационния период скоростта на използване на кислород от биомасата се регулира автоматично до определена работна стойност, допълнително с въвеждане на въздух в един или повече отчасти отделени обеми, вътре в първата реакторна зона (3) за частично ограничаване освобождаването на фосфат в условията на биологично отстраняване на фосфор, така че първата реакторна зона (3) на биологичния реактор може да се контролира непрекъснато и автоматично при определени кислородни, безкислородни и анаеробни реакционни условия в нея.
2. 2. Метод съгласно претенция 1,характеризир ащ се с това, че отпадъчният материал е отпадъчна вода, обикновено битова, промишлена, от търговски обекти или друга отпадъчна вода, съдържаща включително човешки отпадъци, отпадъчна вода от къпане, от пране и от приготвяне на храна, в това число компоненти от такива отпадъци.
3. 3. Метод съгласно претенции 1 и 2, характеризира щ се с това, че една от реакторните зони и по-специално втората реакторна зона , съставлява повече от 50% от общия обем на биореактора, а първата реакторна зона (3) получава смесени или не/смесени части от съдържанието на последната или втората реакторна зона (4) за смесване с входния отпадъчен поток (11).
4. 4. Метод съгласно претенции от 1 до 3, ха р а к те риз и р а щ се с това, че се отстранява до 40% от предвидената дълбочина на биореактора с применлива дълбочина по време на етапа на декантиране при скорост, което не предизвиква отделяне на утаените твърди вещества от утаечния слой в биореактора.
5. 5. Метод съгласно претенции от 1 до 4, характеризира щ се с това, че втората реакторна зона е съоръжена с дифузорни решетки (16, 17) за пренасяне на кислорода, разположен на или към пода или основата на втората реакторна зона (4).
6. 6. Метод съгласно претенции от 1 до 5, х а р а к т е р из и р а щ се с това, че биореакторът е снабден с най-малко две вертикални тръби, всяка от които е съоръжена с управляван от двигател контролен вентил, така че контролните вентили се отварят периодично по зададена програма за управление на цикъла на подаването на въздух и след това се затварят.
7. 7. Метод съгласно претенции от 1 до 6, х а р а к т е риз и р а щ се с това, че по време на периода на аериране всички управлявани от двигател контролни вентили работят в синхрон, като част от контролните вентили са затворени или всичките вентили са отворени или затворени, съобразно с предвидената последователност на работа.
8. 8. Метод съгласно претенции от 1 до 7, х а р а к т е р из и р а щ се с това, че чистият окислително-редукционен потенциал на течността от комбинираните потоци от течност, преминаваща през първата реаторна зона (3), притежава стойност между - 150 mV и - 200 mA’ по отношение на еталонен водороден електрод.
9. 9. Метод, съгласно претенции от 1 до 8, х а р а к т е р из и р а щ се с това, че до 40% от общия биореакторен обем се въвежда в първата реакторна зона (3) за време, равностойно на времето на цикъла, намалено с времето на последователно отстраняване на течността и включването/изключването на въздуха.
10. 10. Метод съгласно претенции от 1 до 9, х а р а к т е р и з и р а щ се с това, че времето на циклично подлагане на биомасата на аериране и количеството на рецилкулирания отпадък, смесен с входния поток от отпадъчна течност( 11), са достатъчни да създадат окислително-редукционен потенциал от 150 mV до - 200 mV за времево-малко от 80 минути.
11. 11. Метод съгласно претенции от 1 до 10, характеризиращ сес това, че окислително-редукционнияупотенциал на отделената утайка във втората реакторна зона (4) или последната реакторна зона, при изключване на въздуха за 90 минути пада значително до интервала от - 150 mV до - 200 mV.
12. 12. Метод, съгласно претенции от 1 до 11, х а р а к т е ризиращ сес това, че концентрацията на твърди вещества в биологичната активна утайка от втората реакторна зона (4) или последната реакторна зона е около 5000 mg/L.
13. 13. Метод съгласно претенции от 1 до 12, х а р а к т е ризиращ сес това, че биореакторът е оформен като конструкция от усилен бетон или от строителна стомана с вертикални стени (1) или като реактор тип лагуна с полегато ограждение от земонасипни диги, усилени с бетон, имащи мембранна обшивка или обшивка от бетонови подпорни стени.
14. 14. Метод съгласно претенции от 1 до 13,характеризиращ сес това, че биомасата остава в движение до 10 минути след изключване на подаването на въздух или на кислород.
15. 15. Метод съгласно претенции от1 до 14, характеризиращ сес това, че стойността на концентрацията на кислород се отчита автоматично на място и се измерва почти непрекъснато, на не по-малки от 10 до 20 секунди интервали, по време на общите последователности от включване и изключване на въздуха на всеки цикъл.
16. 16. Метод съгласно претенции от 1 до ^характеризира щ сее това, че използва цикли на работа и управление чрез отчитане на скоростта на използване на кислород, за да бъде настроена на подходящи стойности и да обезпечи задоволяване на потребността на биореактора от стехиометрично количество кислород, позволяващо отделно доставяне на въздух до периодично действащите две зони на биореактора.
17. 17. Метод съгласно претенции от 1 до 16, характеризиращ сес това, че датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород (12) е електронен датчик за кислород, пригоден да измерва скоростта за изменение на концентрацията на разтворения кислород, като 4-20 милшамперов първоначален контролен сигнал.
18. 18. Метод съгласно претенции от 1 до 17, х а р а к т е ризиращ сес това, че датчикът за определяне концентрацията на разтворен кислород (12) е разположен във втората реакторна зона (4), за предпочитане на около 30 cm от повърхността на пода му или в тръбопровод, през който протича цялостният поток, или в тръба, през която протича част от течния/твърдия материал от потоците, идващи от втората реакторна зона (4), обикновено към приемащата входния поток първа реакторна зона (3).

    ] 9. Метод съгласно претенции от 1 до 18, характеризиращ сес това, че при прилагането му към типичните битови канализационни отпадъци, натоварването на активната утайка с общ азот е около 0,01 kg общ азот/kgMLSS/m' на денонощие.
19. 20. Метод съгласно претенции от1 до 19, характеризиращ сес това, че при прилагането му към типичните битови канализационни отпадъци общото натоварване на активната утайка с фосфор е около 0,002 kg фосфор/kgMLSS/m' на денонощие.
20. 21. Метод съгласно претенции от 1 до 20, х а р а к т е ризиращ сес това, че концентрацията на разтворен кислород във втората реакторна зона (4) се регулира на по-малко от 0,7 mg/L (средно) за 75% от времето на аериране до между 2 до 3 mg/L за останалия период на аериране.
21. 22. Метод съгласно претенции от 1 до 21, х а р а к т е р_ изиращ сес това, че допълнително включва:

    микробна обработка на отпадъчна вода с активна утайка в присъствието на популация от микроорганизми, асимилирани към замърсителите на отпадъчната вода, като концентрацията им в отпадъчната вода включва:

    нитрифициращи микроорганизми, годни да превърнат амонячния азот най-малко в нитратен азот_?и факултативни микроорганизми, годни да денитрифицират нитрита и евентуално нитрифициращи организми, годни да превърнат нитритния азот в нитратен, както и

    Факултативни микроорганизми, годни да редуцират нитратния азот до нитритен, до азотен газ и отстраняващи фосфора микроорганизми, годни биологично да отстранят наличния разтворим фосфор.
22. 23. Метод съгласно претенции от 1 до 22, характеризиращ сес това, че концентрацията на смесените твърди вещества в течността, намираща се във втората реакторна зона (4)? се отчита и записва в момента, в който се прекъсне подаването на въздух в тази реакторна зона и се отчитат, записват и анализират скоростта на поглъщане на кислород след прекъсването на процеса на подаване на въздух и нивото на течността в момента на затваряне на вентила за отпадъчния поток към биореактора (плюс две минути).
23. 24. Метод съгласно претенции от 1 до 23, х а р а к т е ризиращ сес това, че отчетените технологични стойности се обработват и използват за определяне на:

    времето за подаване с помпа на отпадъчната утайка, продължителността на периода на аериране за следващия цикъл, скоростта на масовия въздушен поток за следващия цикъл, настройването на установените стойности на концентрацията на разтворен кислород, така че условията на процеса да бъдат задоволителни за поддържане на установената скорост на поглъщане на кислород във втората реакторна зона (4). определена на края на предишния период на аериране.
24. 25. Метод съгласно претенции от 1 до 24, характеризиращ се с това, че се прави корекция на pH на входящия поток от отпадъчна вода (11).
25. 26. Метод съгласно претенции от 1 до 25, характеризиращ сес това, че смесените компоненти протичат от първата зона (3) на смесващия биореактор, близко до пода му към повърхността на течността в него, преминавайки към втората реакторна зона (4) на биореактора, при което енергията на смесване, свързана с преминаването на потока близко до пода на първата реакторна зона (3).е най-малко 3 пъти по-голяма от енергията на смесване, свързана с преминаването на потока близко до повърхността на течността в последователност, която предизвиква локализирани пулсации на енергията, образуване на зародиши и флокулация на сместа.
26. 27. Метод съгласно претенции от 1 до 26, характеризиращ сес това, че зададената стойност на скоростта на поглъщане на кислород се определя експериментално и обикновено е в интервала 20 = 4 mgCb/gVSS/h.

    S4
27. 28. Метод съгласно претенции от 1 до 27, характеризираш се с това, че се използва четири^модулен биореактор и е предвидено устройство за разделяне на потока за разпределяне на отпадъчния поток към всеки биореактор или към всеки модул от четири-^лмодулния биореактор, така че всеки модул функционира като самостоятелен равностоен биореактор.
28. 29. Метод съгласно претенции от 1 до 28, характеризиращ се с това, че всеки модул съдържа позиция за разполагане на входния поток, оформени зони за смесване на входния поток и устройство за декантиране на част от отпадъчния поток (9), включващо за предпочитане подвижен канал за приемане на течността, конфигуриран да задържа плуващите по повърхността материали, така че да бъдат отстранени ефективно 40% от биореакторната дълбочина.
29. 30. Метод съгласно претенции от 1 до 29, х а р а к т е ризиращ сес това, че скоростта на поглъщане на кислород или определената потенциална скорост на поглъщане на кислород в първата реакторна зона (3) е най-малко 20 mgCb/gVSS/h.
30. 31. Съоръжение за биологично отстраняване на въглерод, азот и фосфор от отпадъчни води, изпълнено под формата на частично затворен водозадържащ, много^Зонален реактор с променлива дълбочина за циклична аерация, х а р а к т— еризиращосес това, че включва най-малко една първа хидравлична реакторна зона (3) и най-малко една втора хидравлична реакторна зона (4), отделени с частична стена (2). която позволява флуидна връзка и пренасяне на течността между реакторните зони (3. 4), поне по време на една последователност от аериране, при което е предвидено едно устройство за подаване на въздух (6), представляващо аератор за селективно подлагане съдържанието на реактора на последователност от повтарящо се подаване/изключване на въздуха, като първата реакторна зона (3) е снабдена с отвор за въвеждане на входящ поток от отпадъчна вода (11) в нея, поне по време на периода на подаване на въздуха, а втората реакторна зона (4) е конфигурирана така, че да позволява отделяне на отработената отпадъчна вода, поне в избистрената, намираща се над утайката течност, при това устройството за подаване на въздух (6) се състои от решетъчна система (16, 17) за генериране на въздушни мехурчета, която осигурява комбинирано смесване и пренос на кислород, поне във втората реакторна зона (4) и е монтирана на пода на реактора, като са предвидени и средства за насочване на потока от реакционен въздух към реактора за пренасяне на кислород вътре във втората му реакторна зона (4), най-малко във вид на два отделни масови въздушни потока, по време на периода на подаване на въздуха, при това е предвидено средство за прекъсване на подаването входящия поток от отпадъчна вода (11) към първата реакторна зона (3), поне по време на част от периода на изключване на въздуха, както и средство за отстраняване на част от съдържанието на течността от втората реакторна зона (4), поне по време на изключването на въздуха, което осигурява и пренасянето й към място_готдалечено от реактора, а също така има и средство за пренасяне на част от съдържанието от втората реакторна зона (4) във вид на поток от биомаса (10) към първата реакторна зона (3), поне по време на подаване на въздуха, както и средство за прекъсване на входния поток от отпадъчна вода (11) и на потока въздух към втората реакторна зона (4), поне по време на част от периода на изключване на подаването на въздух, освен това е предвидено и средство за намаляване на количеството на избистрената, намираща се над утайката течност, задържана във втората реакторна зона (4), по време на периода на изключване на въздуха, до предварително установено по-ниско ниво с помощта на задвижвано от двигател декантиращо устройство (9), изпълнено във вид на кутия с хоризонтални преливни стени, снабдена с плуващи по повърхността на течността твърди тела, предпазващи от преминаване на мръсна пяна, при което кутията е свързана чрез поне една отточна тръба към въртящ се барабанен вал, осигурен с уплътнение за задържане на течност и с въздушно уплътнени изпускателни тръби, при това е предвидено още и средство за автоматично поддържане на оптималното смесване на аклиматизирани в технологичния процес хетеротрофни, автотрофни и факултативни микроорганизми и отпадъчните води по време на непрекъснато измерване на скоростта на изменение на концентрацията на разтворен кислород във втората реакторна зона (4), осъществявано заедно с измерване на потенциалната скорост на използване на кислород от биомасата, като посоченото изменение в стойността на разтворен кислород се измерва чрез

    S7 датчик за определяне на концентрацията на разтворен кислород (12), който е разположен във втората реакторна зона (4) и поставен в биомасата така, че поне част от нея да е в движение по време на измерването_?за да се осигури отчитане на скоростта на използване като функция от времето, който датчик за определяне на концентрацията на разтворен кислород (12) е във връзка със средство за анализиране на последователността от стойности на изменение в концентрацията на кислород, отчитани в края на всеки период на включване във втората реакторна зона (4), както и със средство за непрекъснато измерване на скоростта на изменение в концентрацията на разтворен кислород в началото на всеки период на включване на подаването на въздух, а също така и със средство за настройване на определените работни стойности на скоростта на изменение на разтворения кислород във втората хидравлична реакторна зона (4), при което се отчитат съответно скоростта на технологичния/реакционен поток въздух, настройката на времето за подаване и смесената хетеротрофна, автотрофна и факултативна култура от микроорганизми, предвидено е още и средство за настройка и работа с поне четири установени стойности за концентрацията на разтворен кислород като функция от профила на времето във всеки цикъл на подаване във втората хидравлична реакторна зона (4) за постигане на индикация за преустановяване на периода на подаване, при определена стойност на концентрацията на разтворен кислород, а освен това има и средство за автоматична настройка на работната продължителност от време на всеки общ и последващ цикъл, при това са структурирани оше и средство за работа с и определяне на базата на времето на въвеждане във втората реакторна зона (4) на въздушен (реакционен) поток, и средство, като детектор на повърхностния слой на утайката (15), служещо за определяне на времето за работа в рамките на всеки цикъл и за отстраняване на предварително определен обем от сместа от биомаса и отпадъчни води в последователните периоди на изключване на раектора.
31. 32. Съоръжение съгласно претенция 31,характеризиращо сес това, че е приложимо за метода съгласно всяка една от претенции от 1 до 30.
32. 33. Станция за обработка на отпадък, характеризираща се с това, че включва съоръжения съгласно претенции 31и32.
33. 34. Станция за обработка на отпадък, характеризираща се с това, че осъществява метода съгласно всяка една от претенции от 1 до 30.