BG64791B1

BG64791B1 - Метод и устройство за биологично обработване на отпадъчна вода

Info

Publication number: BG64791B1
Application number: BG107698A
Authority: BG
Inventors: Myhkaylo Zemlyak
Original assignee: Envitec S.A.
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2006-04-28
Also published as: BG107698A

Abstract

Методът и устройството се прилагат за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в активирана утайка. Методът включва етап на смесване на активираната утайка с отпадъчната вода и аериране на сместа в една аерационна зона (14), значително намаляване на количеството на разтворен кислород в сместа след аерацията чрез микроорганизми, разлагащи органичните замърсяващи вещества и нитрифициращи съдържащите азот замърсяващи вещества в обезгазяваща зона (30). Следва преминаване на сместа впоне една вихрова зона (34), образуване на насоченциркулационен поток между вихровата зона (34), съдържаща псевдосуспендираната активирана утайка, и аерационната зона (14) и отделяне на обработената отпадъчна вода от утайката. Устройството съдържа поне един входен отвор (20) за отпадъчната вода, аерационна камера (14) с поне един въздушен дифузор (22) и поне една първа стена (18), отделяща камерата (14) от поне една пречистваща камера (16). Последната включва обезгазяваща зона (30), съдържаща среда с нереактивен носител (38) за култивиране на допълнителни микроорганизми, вихрова зона (34), разделена от обезгазяващата зона (30), и най-малко една зона на чистата вода (32), всяка от които съдържа изпускателен отвор (40) за пречистената вода. Аерационната камера (14) е свързана с обезгазяващата зона (30) на пречистваща камера (16) чрез канал(26). Между вихровата зо

Description

Изобретението се отнася до метод и устройство за биологично обработване на отпадъчна вода, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в една активирана утайка. Методът и устройството намират приложение за обработване на комунални и промишлени отпадъчни води.

Предшестващо състояние на техниката

Биологичното обработване на отпадъчна вода, по-специално отстраняването на органичните отпадъчни вещества, съдържащи тривалентен фосфор, както и съдържащите азот съединения от комуналните и промишлените отпад ъчни води, чрез микроорганизми е добре известен метод, използван обикновено при обработването на отпадъчна вода от заводите.

Обикновено отпадъчната вода се смесва с така наречената активирана утайка, в която са култивирани специални видове бактерии. Тези микроорганизми са способни да разложат замърсяващите вещества, съдържащи се в отпадъчната вода, и да ги преобразуват в биомаса. Докато органичните замърсяващи вещества при аеробни условия могат лесно да се разложат чрез хетеротропната бактерия, съдържащите азот замърсяващи вещества изискват двустепенен процес на разлагане. В първия етап на този процес, който е етап на нитрификация, съдържащите азот съединения се окисляват при аеробни условия чрез автотропна бактерия, за да се образуват нитрити и нитрати. Във втория етап, който е етап на денитрификация, интригите и нитратите се намаляват, за да се образува молекулен азот. За да се постигне ефективна денитрификация, са необходими, ниско съдържание на разтворен кислород в сместа от утайка и отпадъчна вода и наличие на бактерия, поглъщаща кислорода, свързан с нитритите и нитратите.

Така разлагането на органичните замърсяващи вещества и нитрификацията на съдър жащите азот замърсяващи вещества изискват аеробни условия, при които има свободен достъп на въздух, докато денитрификацията може да се постигне само при условията на процеси, протичащи при отсъствие на кислород.

В нивото на техниката горните изисквания са удовлетворени чрез подаването на отпадъчната вода в първи резервоар, където тя се смесва с активирана утайка, съдържаща хетеротропна и автотропна бактерия. Там сместа се аерира ефективно, за да се предоставят необходимите аеробни условия за разлагане на органичните замърсяващи вещества и да се осъществи нитрификацията на съдържащите азот съединения.

След това отпадъчната вода преминава във втори резервоар, поддържан при условията на отсъствие на кислород, където се осъществява денитрификацията.

Поради тези причини, биологичното обработване на отпадъчна вода съгласно нивото на техниката изисква дълго време на задържане на отпадъчната вода в биореактора, като така се намалява технологичната и икономическата ефективност на метода. Освен това предоставянето на разделени резервоари, поддържани съответно при аеробни и анаеробни (протичащи в отсъствието на кислород) условия, изискват устройства с голям обем, което води до висока цена на конструкцията и високи текущи разходи.

Известни са от JP 60168549 метод и устройство за отстраняване на органични субстанции от необработен (суров) разтвор, като отпадъчна вода.

Разкритият в описанието на документа метод, включва етапи, при които отпадъчната вода се доставя по тръба за необработен разтвор в аерационна зона, където през въздушни дифузори се подава въздух от тръба за въздух на апарат за разпръскване на въздух, разположен в аерационната зона, и там се извършва въздушна дифузия, при която необработеният разтвор се смесва с активирана утайка и се аерира, като се обогатява с кислород. Течната смес от отпадъчна вода и активирана утайка от аерационната зона се издига от зона за течна смес по продължението на зона за възходящ поток и по време на това издигане се осъществява разлагане на органичната субстанция чрез кислорода, съдържащ се във вдухвания въздух. Течната смес, отделе на от въздуха в горната част на зоната за течна смес, се спуска в пречистваща зона през зона за спускане, отделена посредством стена от зоната за възходящ поток, като част от нея се издига и преминава през зона за отделяне на пречистена течност, където се събира чистата вода. По-голямата част от течната смес напуска пречистващата зона през зоната за спускане, като рециркулира от долната страна на зоната за пречистена течност отново към зоната за течна смес, като преминава покрай разпределяща потока плоча и отново се насочва към аериращата зона, където се аерира.

Утайката се събира в шахта за излишна утайка, която се намира на дъното на аерационата зона, откъдето се изхвърля през изходяща тръба, монтирана там.

Известното от нивото на техниката устройство за отстраняване на органични субстанции от необработен (суров) разтвор, като отпадъчна вода, включва входящ отвор, свързан с тръба за необработен разтвор, по-специално отпадъчна вода, и аерационна част, снабдена с тръба за въздух, подаван през въздушни дифузори от апарат за разпръскване на въздух. Предвидени са зона за течна смес и зона за възходящ поток за преминаване на течната смес от отпадъчна вода и активирана утайка в пречистваща част. Пречистващата част съдържа част за спускане, отделена посредством стена от частта за възходящ поток и чрез втора стена от една част за отделяне на пречистена течност, в която се събира чистата вода. Под втората стена е предвиден отвор, оформящ траектория за рециркулация на сместа, оформен под частта за спускане, за рециркулация на потока, преминаващ в долния край на частта за отделяне на пречистена течност и покрай разделяща плоча, конфигурирана за насочването му към аериращата част за повторно аериране. На дъното на аерационната част на устройството е оформена шахта за излишна утайка, която преминава през монтирана там изходяща тръба.

Известните от състоянието на техниката, метод и устройство не осигуряват достатъчно ефективно и пълно биологично пречистване на отпадъчната вода от органични субстанции, тъй като сместа не е подложена на обезгазяване, при което се създава вихър, завихряне или турбулентно движение, чието вихрово действие поддържа колоидно, суспендираните частици на активираната утайка, съдържаща се във вихровата зона. Освен това неотстранените въздушни мехурчета от сместа от утайка и отпадъчна вода увеличават турбулентностга и кинетичната енергия на потока, което води до непълноценно очистване и до възможността в пречистената вода да попаднат необработени напълно органични вещества.

Техническа същност на изобретението

Задачата на настоящото изобретение е да се предоставят метод и устройство за по-пълно, по-ефективно и спестяващо разходи биологично обработване на отпадъчни води, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в една активирана утайка.

Задачата се решава с метод за биологично обработване на отпадъчна вода, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в една активирана утайка, който включва етапите на смесване на активираната утайка с отпадъчната вода и аериране на сместа в една аерационна камера, където сместа от активирана утайка и отпадъчна вода се обогатява с разтворен кислород, като се създават аеробни условия, необходими за ефективното разлагане на органичните и нитрификация на съдържащите азот замърсяващи вещества. След това се осъществява преминаване на сместа в пречистваща камера, която се свързва с аерационната камера и се извършва отделяне на обработената отпадъчна вода от утайката, която след това се изхвърля. След аерацията значително се намалява количеството разтворен кислород в сместа чрез микроорганизми, разлагащи органичните замърсяващи вещества и нитрифициращи съдържащите азот замърсяващи вещества в една обезгазяваща зона. В обезгазяващата зона се извършва култивиране на микроорганизми, в допълнение към тези, които се намират вече в сместа, върху повърхността на среда с нереактивен носител, който се намира там. След това сместа преминава от обезгазяващата зона в поне една денитрифицираща вих рова зона. Там се осъществява поддържане на частиците на съдържащата се в псевдосуспендирана форма, активираната утайка, които се намират колоидно суспендирани в нея, чрез вихър, завихряне или турбулентно движение, създаващи вихрово действие, служещо за поддържане на частиците на активираната утайка. Впоследствие се образува насочен циркулационен поток между вихровата зона, съдържаща колоидно суспендирана активирана утайка и аерационната зона. След като се обработи, както е описано по-горе, пречистената вода се отделя от утайката.

, Дсевдосуспендирана форма” означава, че суспензията на активираната утайка и отпадъчната вода не е самоподдържаща се, а се нуждае от постоянно вихрово действие, което се създава във вихровата зона, за да се поддържат частиците на утайката суспендирани.

В резултат на интензивната консумация на разтворен кислород в обезгазяващата зона, съдържанието на кислорода в сместа от утайка и отпадъчна вода в поне една вихрова зона се поддържа достатъчно ниско, за да се постигне ефективна денитрификация. Кислородът, свързан към нитратите и нитритите, образувани при аеробни условия в аерационната и обезгазяващата зона, се консумира от микроорганизмите, които се намират в псевдосуспендираната активирана утайка и които разлагат остатъчните органични замърсяващи вещества.

Така контактната област между частиците на активираната утайка и отпадъчната вода в псевдосуспензията е максимална и в нея преобладават идеални условия за взаимодействие между бактерията, съдържаща се в активираната утайка и замърсяващите вещества, намиращи се в отпадъчната вода.

Чрез образуването на насочения за рециркулиране поток между една зона, съдържаща псевдосуспендирана активна утайка, и аерационната зона, ефективността на пречистващия процес значително се увеличава.

От горното описание на метода съгласно настоящото изобретение е очевидно, че процесите на пречистване на отпадъчната вода и отделяне на утайката протичат едновременно. В резултат на това не е необходим допълнителен етап за седиментация на активираната утайка и отделяне на пречистената отпадъчна вода от слегналата утайка.

Методът за биологично обработване на отпадъчна вода съгласно изобретението позволява едновременно отстраняване на органичните и съдържащи азот замърсяващи вещества в единствен непрекъснат процес и поради това предоставя висока икономическа ефективност.

В едно предпочитано изпълнение на метода съгласно изобретението средата с нереактивен носител е мрежа от синтетични влакна, поспециално състояща се от полиамид.

В това изпълнение на метода микроорганизмите, в допълнение на тези, които вече се съдържат в сместа от утайка и отпадъчна вода, се култивират върху повърхността на средата с нереактивен носител, намиращ се в обезгазяващата зона. Поради това в обезгазяващата зона се предвижда съдържание на биомаса с висока концентрация. В резултат на това се постига ефективно разлагане на органичните замърсяващи вещества и нитрификация на съдържащите азот съединения, докато съдържанието на кислород в сместа се намалява значително.

Мрежата от синтетични влакна за предпочитане е предвидена да бъде от полиамид, тъй като такъв материал не взаимодейства нито с бактерията, нито със замърсяващите вещества в отпадъчната вода. Също така са подходящи и други материали с нереактивен носител.

Съгласно друго предпочитано изпълнение на метода, съгласно изобретението, концентрацията на колоидно суспендираната активирана утайка е поне 4,0 g/1.

В резултат на това пречистването на отпадъчната вода може да се постигне с висока степен на ефективност.

Съгласно още едно друго изпълнение на метода, съгласно изобретението, подаването на утайка е по-малко от 0,2 g BOD_S (Biological Oxygen Demand в продължение на пет дни) за грам активирана утайка и за ден.

При тези стойности на подаването, скоростта на нарастване на бактерията и в резултат получаването на излишна утайка се поддържат ниски. Освен това количеството на газовете, като например СО₂, Н₂О, NH₄ и т.н., получени по време на процеса на обработване на отпадъчната вода, се намалява, като така се поддържат ниски стойности на индекса на обем утайка (обем утайка в ml, съдържаща 1 g суха субстанция).

Методът съгласно настоящото изобрете ние за предпочитане е изпълнен така, че производството на излишната утайка е по-малко от 0,35 g от утайка за грам отделен BOD₅.

Така се получава малко количество излишна утайка, като отпада необходимостта от отделяне на голямо количество излишна утайка от сместа от утайка и отпадъчна вода. Така времето на задържане на активираната утайка в сместа може да се продължи.

За предпочитане е метод съгласно изобретението, при който времето на задържане на активираната утайка в сместа е най-малко 10 дни.

През този период в активната утайка могат да се култивират не само бързо репродуциращата се хетеротропна бактерия, но също така и бавно репродуциращата се автотропна бактерия. Наличието на хетеротропна и автотропна бактерия в активната утайка е от решаващо значение за едновременното отстраняване на органичните и на съдържащите азот замърсяващи вещества.

Методът съгласно изобретението за предпочитане е такъв, че концентрацията на разтворен кислород в аерационната зона е най-малко 3,0 mgA.

При тези условия не само е възможно да се разложат органичните замърсяващи вещества, но и да се постигне ефективна нитрификация на съдържащите азот съединения.

В още едно предпочитано изпълнение на метода, съгласно изобретението, се добавя алуминиево съединение към сместа от активирана утайка и отпадъчна вода.

С това се постига отстраняване на съдържащите тривалентен фосфор замърсяващи вещества от отпадъчната вода.

Като предимство на метода, съгласно настоящото изобретение, се счита и това, че алуминиевото съединение е един разтвор, който съдържа 0,9 - 1,5 mg чист алуминий за милиграм тривалентен фосфор, който трябва да се отдели от отпадъчната вода.

Този разтвор действа като флокулатор, така че добавянето на това съединение към сместа от утайка и отпадъчна вода намалява индекса обем утайка на активираната утайка.

Задачата се решава и с устройство за биологично обработване на отпадъчна вода, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащите тривалентен фосфор замърсяващи ве щества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в една активирана утайка, което устройство съгласно изобретението съдържа най-малко един входен отвор за отпадъчна вода и една аерационна камера, съдържаща най-малко един въздушен дифузор, най-малко една първа стена, отделяща аерационната камера от пречистваща камера и една траектория на рециркулация. Пречистващата камера е най-малко една и включва обезгазяваща зона, съдържаща среда с нереактивен носител за култивиране на допълнителни микроорганизми. Предвидена е най-малко една, разделена от обезгазяващата зона, денитрифицираща вихрова зона, в която има вихър, завихряне или турбулентно движение, създаващи вихрово действие за поддържане колоидално суспендирани частиците на активираната утайка, която се намира в денитрифициращата вихрова зона. Има най-малко една зона на чиста вода, която съдържа най-малко един изпускателен отвор за пречистената вода. Устройството е съоръжено и с един съединителен канал, съединяващ аерационната камера и обезгазяващата зона на пречистващата камера. Траекторията на рециркулация се намира между денитрифициращата вихрова зона на пречистващата камера и аерационната камера.

Траекторията на рециркулация позволява образуването на рециркулиращо насочен поток между вихровата зона и аерационната камера.

Устройството съгласно изобретението, е конструирано така, че да позволява едновременно отделяне на органичните и съдържащите тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения само в един резервоар. В резултат на това цената на конструкцията, както и текущите разходи на системата са значително намалени.

В едно предпочитано изпълнение на устройството, съгласно изобретението, дъното на аерационната камера е разположено под дъното на пречистващата камера.

В друго предпочитано изпълнение на устройството, съгласно изобретението, в аерационната камера е разположен един канал за отстраняване на излишната утайка, като е предвидено едно помпено средство, по-специално смукателна помпа за отстраняването на излишната утайка от аерационната камера.

Тази установка позволява постоянното от страняване на излишната утайка, което е важно за поддържането на стабилни хидравлични условия в системата.

Съгласно още едно предпочитано изпълнение на устройството, траекторията на рециркулация между денитрифициращата вихрова зона и аерационната камера е образувана от един отвор между първата стена и дъното на пречистващата камера. Въздушните дифузори в аерационната камера са разположени близо до този отвор.

Тази установка има особени предимства, защото по този начин може да се предотврати блокирането на траекторията на рециркулация от слегналата активирана утайка.

За предпочитане е устройство, съгласно изобретението, при което пречистващата камера включва подкамери, всяка, от които съдържа зона на чиста вода с най-малко един изпускателен отвор за пречистената вода и денитрифицираща вихрова зона.

Устройството, съгласно този вариант на изпълнение за предпочитане е такова, че пречистващата камера включва две подкамери, образувани от разделителен елемент, съдържащ една наклонена стена, разположена на долния край на вертикална стена и образуваща ъгъл от 135° до 150° спрямо вертикалната стена.

Такова изпълнение на разделителния елемент позволява отстраняването на газовете от горната и долната подкамери, получени от взаимодействието на микроорганизмите със замърсяващите вещества на отпадъчната вода.

Предпочитано е друго изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което пречистващата камера включва най-малко две подкамери, всяка, от които е образувана от наклонената стена на коничен разделителен елемент.

В още едно изпълнение на устройството, съгласно изобретението, въздушните дифузори са разположени в горната част на аерационната камера, като напречното сечение на горната част на аерационната камера е разширено по отношение на останалите й части.

Разполагането на въздушните дифузори в горната част на аерационната камера води до спестяване на текущите разходи, защото тогава не е необходимо да се използват компресори на въздух под налягане, за да се получи необходимото аериране.

За предпочитане е устройство, съгласно изобретението, при което в аерационната камера е разположена най-малко една вертикална рециркулационна тръба, така че образува един рециркулационен поток в аерационната камера.

По този начин може да се получи интензивно смесване и аериране на сместа от утайка и отпадъчна вода, независимо от положението на въздушните дифузори.

В друго предпочитано изпълнение на устройството, съгласно изобретението, аерационната камера е разположена в първи резервоар и е свързана чрез система от свързващи канали с обезгазяващите зони на множество пречистващи камери, разположени в множество резервоари, при това аерационната камера е свързана с денитрифициращата вихрова зона, намираща се във всяка пречистваща камера чрез система от траектории за рециркулация.

Това изпълнение на устройството предоставя предимства, тогава, когато се обработват големи количества отпадъчна вода.

Пояснение на приложените фигури

Други характеристики, свойства и предимства на метода и устройството, съгласно изобретението, ще бъдат обяснени с помощта на следващото описание с позоваване на приложените фигури, от които:

Фигура 1 показва схематичен изглед при напречен разрез на първо изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което пречистващата камера е разположена в центъра на резервоара;

фигура 2 показва схематичен изглед при напречен разрез на второ изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което аерационната камера е разположена в центъра на резервоара;

Фигура 3 показва схематичен изглед при напречен разрез на трето изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което пречистващата камера, разположена в центъра на резервоара, е разделена на две подкамери чрез разделителен елемент;

Фигура 4 показва схематичен изглед при напречен разрез на друго изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което пречистващата камера е разделена на две подкаме ри чрез един разделителен елемент, а аерационната камера е разположена в центъра на резервоара;

Фигура 5а показва схематичен изглед при напречен разрез на изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което пречистващата камера е разделена на множество подкамери;

Фигура 5Ь показва схематичен изглед отгоре на изпълнението от фигура 5а;

Фигура 6а показва схематичен изглед при напречен разрез на следващо изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което аерационната камера е свързана с множество пречистващи камери;

Фигура 6Ь показва схематичен изглед отгоре на изпълнението от фигура 6а.

Примери за изпълнение на изобретението

На фигура 1 е показано устройство за биологично обработване на отпадъчна вода 10, което съдържа един цилиндричен резервоар 12, включващ една аерационна камера 14, разделена от една пречистваща камера 16, разположена в центъра на резервоара 12 и осигуряваща едно конично дъно 17 посредством първа стена 18. Дъното на аерационната камера 14 е разположено под коничното дъно 17 на пречистващата камера 16. Дълбочината на аерационната камера 14 е 6 т.

В аерационната камера 14 са разположени входни отвори 20 за отпадъчна вода, въздушни дифузори 22 и канал 24 за отстраняване на излишната утайка. Има един съединителен канал 26, снабден с регулатор на потока 28, който свързва аерационната камера 14 с пречистващата камера 16. Пречистващата камера 16 съдържа една обезгазяваща зона 30, една зона на чиста вода 32 и една вихрова зона 34, като обезгазяващата зона 30 е разположена между аерационната камера 14 и зоната на чиста вода 32. Обезгазяващата зона 30 е отделена от зоната на чиста вода 32 чрез втора стена 36.

Обезгазяващата зона 30 е снабдена със среда с нереактивен носител 38, изпълнена от мрежеста решетка от синтетични влакна, състояща се от полиамид, разположен върху метална решетка или от друг подобен материал.

Предвидените изпускателни отвори 40 за чиста вода, снабдени със средства за регулиране на потока и свързани към една събирателна тръба 42 на чиста вода, са разположени в зоната на чиста вода 32. Между вихровата зона 34 и аерационната камера 14 е оформена, като един отвор, траектория на рециркулация 44 между първата стена 18 и коничното дъно 17 на пречистващата камера 16.

Отпадъчната вода постъпва в аерационната камера 14 през входните отвори 20, където се смесва с активираната утайка, съдържаща хетеротропни и автотропни бактерии, намиращи се в резервоара 12. Тъй като в аерационната камера 14 постъпва въздух под налягане през въздушните дифузори 22, активирана утайка и отпадъчна вода се смесват и образуват смес, която се обогатява интензивно с кислород. При дълбочина 6 ш на аерационната камера 14, процесът на въздушна дифузия протича много интензивно. Концентрацията на разтворения кислород в аерационната камера 14 е най-малко 3 mg/1.

В резултат на това органичните замърсяващи вещества се разлагат чрез хетеротропната бактерия, докато, съдържащите азот съединения се нитрифицират, за да образуват нитрити (соли на азотистата киселина) и нитрати (соли на азотната киселина) чрез автотропната бактерия.

Поради това, че въздушните дифузори 22 са разположени близо до дъното на аерационната камера 14, в последната се образува насочен нагоре поток на сместа от активирана утайка и отпадъчна вода.

Сместа се подвежда в обезгазяващата зона 30 през съединителния канал 26, като потокът, преминаващ през съединителния канал 26, се регулира чрез регулатора на потока 28. В обезгазяващата зона 30 въздушните мехурчета, получаващи се от интензивното смесване и насищане с газ (аериране) на сместа от утайка и отпадъчна вода, се отстраняват и се намаляват турбулентностга и кинетичната енергия на потока.

Освен това в обезгазяващата зона 30 по повърхността на средата с нереактивен носител 38, изпълнена от мрежа от синтетични влакна се култивират хетеротропни и автотропни бактерии в допълнение към тези, които се намират вече в сместа от утайка и отпадъчна вода. Съответно, тази обезгазяваща зона 30 се снабдява с висока концентрация на микроорганизми. Тези микроорганизми са в състояние да разложат големи количества от органични замърсяващи вещества и да нитрифицират съдържащите азот съединения, намиращи се в отпадъчната вода, като по този начин консумират кислород. Така съдържанието на кислород в сместа от утайка и отпадъчна вода се намалява значително.

След преминаването на обезгазяващата зона 30 сместа от утайка и отпадъчна вода, със съдържание на кислород между 0,3 и 0,8 mg/1, навлиза във вихровата зона 34 като насочен надолу поток 46. При достигане на траекторията на рециркулация 44, насоченият надолу поток 46 се разделя на две части, съответно първа част 48 и втора част 50.

Първата част 48 на насочения надолу поток 46 се отклонява при наклонената повърхност на коничното дъно 17 на пречистващата камера 16 и така се насочва нагоре, като образува възходящ поток. Посредством този възходящ поток, образуван от първата част 48 частиците на активираната утайка, се псевдосуспендират в отпадъчната вода. С псевдосуспензията контактната област между частиците на активираната утайка и отпадъчната вода става максимална. Като резултат от това, псевдосуспензията предоставя идеални условия за взаимодействие между бактерията в активираната утайка и замърсяващите вещества, намиращи се в отпадъчната вода.

Тъй като концентрацията на кислород в сместа от утайка и отпадъчна вода не превишава 0,8 mg/ί, във вихровата зона 34 настъпва ефективна денитрификация на нитрити и нитрати до образуването на молекулен азот. Кислородът, свързан с нитритите и нитратите се консумира от хетеротропната бактерия, разлагаща остатъчните органични съединения, все още налични в отпадъчната вода. За осигуряване на ефективност на обработването на отпадъчната вода, концентрацията на активната утайка при псевдосуспензията е най-малко 4 g/1.

На нивото на втората стена 36 се образува различима разделителна повърхност 52, между псевдосуспензията на сместа от активирана утайка и отпадъчната вода, и пречистената вода. Пречистената вода се отстранява от зоната на чистата вода 32 през изпускателните отвори 40 на чистата вода и събирателната тръба 42 на чиста вода, която се намира там.

Втората част 50 на насочения надолу поток 46 протича по траекторията на рециркулация и отива обратно в аерационната камера 14, където се смесва с новопостъпилата отпадъчна вода и се обработва отново, както е описано погоре.

Тази непрекъсната рециркулация се осъществява без използването на допълнителни средства, като помпи или смесители. Тъй като траекторията на рециркулация 44 се образува от широкия отвор между първата стена 18 и коничното дъно 17 на пречистващата камера 16, а въздушните дифузори 22 са разположени близо до този отвор, отлагането на утайката по траекторията на рециркулация 44 може да се избегне, при което се осигурява безпрепятствена непрекъсната рециркулация между вихровата зона 34 и аерационната камера 14.

Тази непрекъсната рециркулация заедно с контролираното отстраняване на чистата вода осигурява стабилността на хидравличните условия в системата и стабилността на псевдосуспензията, дори при флуктоиращи количества на отпадъчната вода, която трябва да се обработва.

Излишната утайка се отстранява непрекъснато от аерационната камера 14 през канала 24 чрез една смукателна помпа. Полученото количество излишна утайка зависи от няколко параметъра, като например, контактните условия между частиците на утайката и отпадъчната вода, температурата, кислородната концентрация и т.н., но се определя главно от количеството на подаваната утайка и следователно от количеството на подаваната отпадъчна вода. Подаването на голямо количество утайка води до висок темп на нарастване на бактерията и така до получаването на големи количества излишна утайка.

Съгласно изобретението подаването на утайката е по-малко от 0,2 g BOD_S на грам активирана утайка и за ден. Получаването на излишна утайка е установено, че е 0,25 - 0,35 0,2 g от утайката за грам отстранен BOD_S. В резултат на това не е необходимо да се отстраняват големи количества утайка от резервоара 12.

Времето на задържане на активираната утайка в резервоара 12 е поне десет дни. През тези десет дни могат да се образуват по подходящ начин не само бързо възпроизвеждащата се хетеротропна бактерия, но също така и бавно възпроизвеждащата се автотропна бактерия, които са необходими за отстраняването на съдържащите азот замърсяващи вещества от отпадъч ната вода.

За да се отстрани тривалентният фосфор от отпадъчната вода, към сместа от утайка и отпадъчна вода се добавя разтвор, съдържащ алуминиево съединение. Този разтвор съдържа 0,9 до 1,5 mg чист алуминий под формата на А1₂О₃за mg тривалентен фосфор, който трябва да се отстрани и се прибавя към необработената отпадъчна вода, преди тя да се вкара в аерационната камера 14.

Съдържащият алуминий разтвор действа като флукуатор (образуващ парцалообразна утайка), който става причина коагулацията на частиците на активираната утайка да образува „парцали” (пухкави късчета). Като резултат от това, стойността на индекса на количеството утайка в активираната утайка се намалява. Необходимата дозировка на съдържащия алуминий разтвор е учудващо малка. Това може да се припише на увеличението до най-голямата възможна степен на контактната област между реагента, свързан към повърхността на „парцалите” на активиращата утайка и на съдържащите тривалентен фосфор замърсяващи вещества в псевдосуспензията на утайката и отпадъчната вода.

Отпадъчната вода, обработвана, както е описано по-горе, проявява следните свойства: по-малко от 8,0 mg BOD₅ на литър, по-малко от 1,0 mg азот под формата на амоняк на литър, 1,0 mg азот под формата на нитрат за литър, по-малко от 8,0 mg на суспендирани твърди частици на литър и по-малко от 0,8 mg чист тривалентен фосфор под формата на Р₂О₅.

Компонентите, показани на фигури от 2 до 6, които в сравнение с тези от фигура 1 са със същата форма или имат същия ефект, са обозначени с идентични позиции и няма да се обясняват отново.

Фигура 2 показва друго изпълнение на устройството, съгласно изобретението, при което резервоарът 12 има цилиндрична горна част 54 и конична долна част 56 и включва аерационна камера 14, разположена в центъра на резервоара 12 и пречистваща камера 16, която обгражда ареационната камера 14. Първата част 48 на насочения надолу поток 46 се отразява в наклонената стена на коничната долна част 56 на резервоара 12.

Изпълнението на устройството, съгласно фигура 3 се различава от изпълнението, показа но на фигура 1 по това, че пречистващата камера 16 е разделена посредством разделителен елемент 70 на две подкамери, съответно долна подкамера 58 и горна подкамера 60, всяка, от които включва една зона на чистата вода 32 и една вихрова зона 34.

Чистата вода се отделя от зоните на чистата вода 32 през изпускателни отвори на чиста вода, съответно 40 и 72, като двата отвора са свързани към събирателната тръба 42 на чистата вода. Тъй като изпускателните отвори 40 и 72 на чиста вода са снабдени с регулиращи потока средства, може да се постигне едновременно отделяне на чистата вода от двете подкамери, съответно от долната 58 и горната 60.

Разделителният елемент 70 съдържа една цилиндрична горна част 74 и една долна част 76, представляваща наклонена стена. Наклонената стена на долната част 76 образува ъгъл от 135° до 150° спрямо цилиндричната горна част 74. Докато в долната подкамера 58, възходящата първа част 48 на насочения надолу поток 46 се отразява в коничното дъно 17 на пречистващата камера 16, в горната подкамера 60, възходящата част 48а на потока се отразява в наклонената стена на долната част 76 на разделителния елемент 70.

Посредством цилиндричната горна част 74 на разделителния елемент 70 газовете, получени от взаимодействието на микроорганизмите със замърсяващите вещества на отпадъчната вода могат да се отделят от долната подкамера 58. Освен това, формата на разделителния елемент 70 позволява да се достигне долната подкамера 58 за целите на почистването.

Изпълнението, показано на фигура 4, се различава от изпълнението, съгласно фигура 2 по това, че пречистващата камера 16 е разделена на две подкамери, съответно долна подкамера 58 и горна подкамера 60, чрез разделителния елемент 70, съдържащ цилиндрична горна част 74 и долна част 76, включваща една наклонена стена.

Насоченият надолу поток 46, получен от обезгазяващата зона 30, протича по наклонената стена на долната част 76 на разделителния елемент 70.

На края на стената насоченият надолу поток 46 се разделя на две части, съответно 48Ь и 48с. Частта 48Ъ на насочения надолу поток 46 се отразява, като образува един възходящ поток в горната подкамера 60, докато частта 48с навлиза в долната подкамера 58, протичайки по наклонената външна стена на коничната долна част 56 на резервоара 12. На дъното на долната подкамера 58 втората част 50 от насочения надолу поток 46 циркулира в аерационната камера, докато една друга част 48d образува един възходящ поток в долната подкамера 58.

Другите характеристики, свойства и предимства на устройството с пречистваща камера 16, разделена на подкамери 58 и 60 чрез разделителен елемент 70, са споменати вече при описанието на фигура 3.

Друго предпочитано изпълнение на устройството, съгласно изобретението, е показано на фигурите 5а и 5Ь.

Цилиндричният резервоар 12 включва една аерационна камера 14 и една пречистваща камера 16. Входните отвори 20 за отпадъчната вода са разположени над аерационната камера 14. Въздушните дифузори 22 са разположени в една горна част 78 на аерационната камера 14, като са разширени по отношение на останалите части на аерационната камера.

Разполагането на въздушните дифузори 22 в горната част 78 на аерационната камера 14 позволява получаването на желаното съдържание на разтворен кислород в аерационната камера 14 без използване на компресори със сгъстен въздух. В резултат на това текущите разходи на биореактора са значително намалени.

В горната част 78 на аерационната камера 14 се извършва интензивно смесване и аериране (насищане с газ) на сместа от утайка и отпадъчна вода.

Под въздушните дифузори 22 смесването и аерирането е по-малко интензивно. Въпреки това за постигането на желаната интензивност на смесване и аериране, в аерационната камера 14 са разположени вертикални рециркулационни тръби 80.

В горната част 78 на аерационната камера 14 се образува възходящ поток, който навлиза в рециркулационните тръби 80 през горния им край 82. В рециркулационните тръби 80 сместа от утайка и отпадъчна вода протича надолу. Когато сместа напуска рециркулационните тръби 80 в долния им край 84 се образува, поради по ниската плътност на аерационната смес, един възходящ поток по посока на горната част 78 на аерационната камера 14.

В резултат на това се образува една непрекъсната рециркулация по цялата височина на аерационната камера 14 и така може да се постигне интензивно смесване и аериране, независимо от положението на въздушните дифузори 22.

Пречистващата камера 16 е разделена на четири подкамери 85, като всяка подкамера включва зона на чиста вода 32 и вихрова зона 34, образувани от четири конични разделителни елемента 86.

Пречистената отпадъчна вода се отделя от зоните на чистата вода 32 чрез система от тръби 88 за чистата вода и изпускателни отвори 40 за чистата вода, в приемник 90, свързан със събирателната тръба 42 за чиста вода.

Други изпълнения на устройството съгласно настоящото изобретение са показани на фигури 6а и 6Ь.

Аерационната камера 14 е разположена в първи резервоар 92, който включва въздушни дифузори 22, разположени в средата на аерационната камера 14, входен отвор 20 за отпадъчната вода и вертикална рециркулационна тръба 80.

Аерационната камера 14 е свързана с обезгазяваща зона 30 на шест пречистващи камери 16 чрез система от свързващи канали 94. Пречистващите камери 16 са разположени в шест отделни резервоара 96, които са разположени около първия резервоар 92, включващ аерационната камера 14. В обезгазяващата зона 30 на всяка пречистваща камера 16, над среда с нереактивен носител 38, представляваща мрежеста решетка, изпълнена от синтетични влакна, е разположена една вложка 98 с форма на фуния. Чистата вода се отделя от множеството от зони на чистата вода 32, предвидени в множеството пречистващи подкамери 85 посредством системата от тръби 88 за чистата вода. Тръбите 88 за чистата вода са свързани към приемниците 90, които имат форма на кръгли пръстени и са разположени на горната периферия на резервоарите 96.

На дъното на резервоарите 96 са разположени рециркулационни канали, формиращи траектория на рециркулация 44 за свързване на вихровата зона 34 в пречистващата камера 16 с аерационната камера 14.

Claims

1 .Метод за биологично обработване на отпадъчна вода, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода чрез микроорганизми в една активирана утайка, включващ смесване на активираната утайка с отпадъчната вода и аериране на сместа в една аерационна камера (14), последвано от преминаване на сместа в пречистваща камера (16), свързана с аерационната камера (14) и отделяне на обработената отпадъчна вода от утайката, която след това се изхвърля, характеризиращ се с това, че значително се намалява количеството разтворен кислород в сместа след аерация чрез микроорганизми, разлагащи органичните замърсяващи вещества и нитрифициращи съдържащите азот замърсяващи вещества, чрез преминаване на сместа в една обезгазяваща зона (30), в която се извършва култивиране на микроорганизми, в допълнение към тези, които се намират вече в сместа, върху повърхността на среда с нереактивен носител (38), която се намира в обезгазяващата зона (30) и след това се осъществява преминаване на сместа от обезгазяващата зона (30) в поне една денитрифицираща вихрова зона (34), където се осигурява поддържане на частиците на активираната утайка, съдържащи се колоидно суспендирани във вихровата зона (34), посредством вихър, завихряне или турбулентно движение, създаващи вихрово действие за образуване на насочен циркулационен поток (46) между вихровата зона (34), съдържаща колоидно суспендирана активирана утайка и аерационната зона (14).

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че средата с нереактивен носител (38) е мрежа от синтетични влакна, по-специално състояща се от полиамид.

3. Метод съгласно всяка една от предходните претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че колоидално суспендираната активирана утайка е поне 4,0 g/1.

4. Метод съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 3, характеризиращ се с това, че подаването на утайка е по-малко от 0,2 g BOD₅на грам от активираната утайка и за ден.

5. Метод съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 4, характеризиращ се с това, че производството на излишната утайка е помалко от 0,35 g от утайка за грам отделен BOD,.

6. Метод, съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че времето на задържане на активираната утайка в сместа е най-малко 10 дни.

7. Метод съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 6, характеризиращ се с това, че концентрацията на разтворен кислород в аерационната зона (14) е най-малко 3,0 mg/1.

8. Метод, съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че се добавя алуминиево съединение към сместа от активирана утайка и отпадъчна вода.

9. Метод, съгласно всяка от предходните претенции от 1 до 8, характеризиращ се с това, че алуминиевото съединение е един разтвор, съдържащ 0,9-1,5 mg чист алуминий за милиграм тривалентен фосфор, който трябва да се отдели от отпадъчната вода.

10. Устройство за биологично обработване на отпадъчна вода, по-специално за отстраняване на органичните и съдържащи тривалентен фосфор замърсяващи вещества, както и съдържащите азот съединения от отпадъчната вода, чрез микроорганизми в активирана утайка, съдържащо най-малко един входен отвор (20) за отпадъчна вода; една аерационна камера (14), съдържаща най-малко един въздушен дифузор (22), най-малко една първа стена (18), отделяща аерационната камера (14) от пречистваща камера (16) и една траектория на рециркулация (44), характеризиращо се с това, че пречистващата камера (16) е най-малко една и включва обезгазяваща зона (30), съдържаща среда с нереактивен носител (38) за култивиране на допълнителни микроорганизми, най-малко една, разделена от обезгазяващата зона (30), денитрифицираща вихрова зона (34), в която има вихър, завихряне или турбулентно движение, създаващи вихрово действие за поддържане колоидално суспендирани частиците на активираната утайка, която се намира в денитрифициращата вихрова зона (34), и най-малко една зона на чиста вода (32), която съдържа наймалко един изпускателен отвор (40) за пречистената вода, при това е предвиден един съединителен канал (26), съединяващ аерационната камера (14) и обезгазяващата зона (30) на пречистващата камера (16), а траекторията на рецирку лация (44) е разположена между денитрифициращата вихрова зона (34) на пречистващата камера (16) и аерационната камера (14).

11. Устройство съгласно претенция 10, характеризиращо се с това, че дъното на аерационната камера (14) е разположено под дъното (17) на пречистващата камера (16).

12. Устройство съгласно претенции 10 или 11, характеризиращо се с това, че в аерационната камера (14) е разположен един канал (24) за отстраняване на излишната утайка, като е предвидено едно помпено средство, по-специално смукателна помпа за отстраняването на излишната утайка от аерационната камера.

13. Устройство съгласно една от претенциите от 10 до 12, характеризиращо се с това, че траекторията на рециркулация (44) между денитрифициращата вихрова зона (34) и аерационната камера (14) е образувана от един отвор между първата стена (18) и коничното дъно (17) на пречистващата камера (16), при което въздушните дифузори (22) в аерационната камера (14) са разположени близо до този отвор.

14. Устройство съгласно една от претенциите от 10 до 13, характеризиращо се с това, че пречистващата камера (16) включва подкамери (85), всяка от които съдържа зона на чиста вода (32) с най-малко един изпускателен отвор (40) за пречистената вода и денитрифицираща вихрова зона (34).

15. Устройство съгласно претенция 14, характеризиращо се с това, че пречистващата камера (16) включва две подкамери (58, 60), образувани от разделителен елемент (70), съдържащ една наклонена стена, разположена на дол ния край на вертикална стена и образуваща ъгъл от 135° до 150° спрямо вертикалната стена.

16. Устройство съгласно претенция 14, характеризиращо се с това, че пречистващата камера (16) включва най-малко две подкамери (85), всяка от които е образувана от наклонената стена на коничен разделителен елемент (86).

17. Устройство съгласно една от претенциите от 10 до 12 и 14, характеризиращо се с това, че въздушните дифузори (22) са разположени в горна част (78) на аерационната камера (14), като напречното сечение на горната част (78) на аерационната камера (14) е разширено по отношение на останалите й части.

18. Устройство съгласно една от претенциите от 10 до 17, характеризиращо се с това, че в аерационната камера (14) е разположена най-малко една вертикална рециркулационна тръба (80), така че образува един рециркулационен поток в аерационната камера (14).

19. Устройство съгласно една от претенциите от 10 до 12 и от 14 до 18, характеризиращо се с това, че аерационната камера (14) е разположена в първи резервоар (92) и е свързана чрез система от свързващи канали (94) с обезгазяващите зони (30) на множество пречистващи камери (16), разположени в множество резервоари (96), при това аерационната камера (14) чрез система от траектории за рециркулация (44) е свързана с денитрифициращата вихрова зона (34), разположена във всяка пречистваща камера (16).

Приложение: 6 фигури

Издание на Патентното ведомство на Република България 1113 София, бул. Д-р Г. М. Димитров 52-Б