EA023425B1 - Установка для глубокой биохимической очистки сточных вод - Google Patents

Abstract

Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиками задачи, явилась высокая степень очистки сточных вод и использованного воздуха, а также получение ценного гранулированного удобрения. Сущность изобретения состоит в том, что установка для глубокой биохимической очистки сточных вод содержит трубопровод подачи сточных вод и ила, трубопровод отвода ила, устройство тонкой механической очистки, песколовку, камеру смешения сточных вод с илом с циркуляционным насосом и устройство комбинированной биологической очистки, включающее биофильтр с плоскостной загрузкой, и аэротенки-отстойники, отделенные перегородкой, определяющей помещение биофильтра и помещение аэротенка-отстойника, систему орошения, включающую лотки орошения, сливные патрубки, сборные поддоны и стокосборники, к которым подсоединены аэрационные колонны с водоструйной аэрацией, заглубленные в аэрационные зоны аэротенка-отстойника, в котором аэрационные зоны отделены от отстойных зон перегородками, и устройство доочистки - биореакторы доочистки, в частности биореактор глубокой доочистки сточных вод; в устройстве комбинированной биологической очистки производительностью от 5 до 15000 м/сут. система орошения биофильтров включает лотки со сливными патрубками и установленные под патрубками отражательные диски, причем расстояние от верхних торцов сливных патрубков лотков до отражательных дисков составляет 0,8-2 м, а расстояние между центрами лотков и расстояние между осями патрубков в лотках составляет 0,6-1,8 м, при диаметре аэрационных колонн от 25 до 100 мм их высота над уровнем жидкости в аэротенках-отстойниках составляет 1,2-3,5 м, а

Description

Изобретение относится к очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК от 50 до 3000 мг/дм³, взвешенных веществ от 50 до 1500 мг/дм³, жиров до 300 мг/дм и может быть использовано при очистке сточных вод, например, жилых домов, поселков, городов, мясокомбинатов, рыбозаводов, консервных заводов, животноводческих ферм, дрожжевых, пивоваренных, сахарных заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, предприятий химической и микробиологической промышленности и т.п. Изобретение предназначено также для очистки сточных вод с высоким содержанием гидросульфидов и сероводорода (5-100 мг/дм³), аммонийного азота (50-100 мг/дм³), образующихся в процессе гниения органических загрязнений в коллекторах и приемных резервуарах перекачивающих насосных станций, подвоза сточных вод из септиков и выгребных ям и метанового брожения в анаэробных биореакторах.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр, размещенный над аэротенком-отстойником с подающими трубами для струйной аэрации жидкости, прикрепленными к сборному поддону биофильтра, камеру смешения и циркуляционный насос (Авторское свидетельство СССР № 1020379, МКИ СО2Р 3/02, опубл. 30.05.1983 г.). Работа устройства заключается в следующем: сточные воды после предварительной обработки (удаление грубодисперсных примесей) направляются в камеру смешения, куда поступает также под гидростатическим напором иловая смесь из аэротенкаотстойника. Далее смесь сточных вод и ила циркулирует с помощью насоса через биофильтр, подающие трубы (аэрационные колонны) и аэротенк-отстойник. Биохимическое окисление загрязнений осуществляется биоценозом, прикрепленным к загрузке биофильтра, и микроорганизмами активного ила в аэротенке-отстойнике. При орошении и прохождении через биофильтр иловая смесь насыщается кислородом воздуха. Дополнительное насыщение жидкости кислородом в аэротенке и перемешивание его содержимого осуществляется за счет процесса воздухововлечения в подающих трубах (аэрационных колоннах), движения газожидкостных потоков и при подъеме пузырьков воздуха. Достоинством данного устройства является высокая степень очистки сточных вод за счет сочетания окислительных и сорбционных свойств биоценоза биофильтра и микрофлоры активного ила аэротенка; использование в качестве основного оборудования простого низконапорного насоса и низкие энергетические затраты (до 0,5 кВт/ на кг снятого БПК). В биофильтрах происходит отдувка сероводорода и сорбция гидросульфидов адаптированным илом, что способствует эффективной очистке сточных вод с высоким содержанием указанных соединений. Вместе с тем, применение одного комбинированного устройства в виде единого блока нерационально при очистке сточных вод для диапазонов производительностей 100-50000 м³/сут., так как усложняется процесс регулировки гидродинамического режима работы сооружения и невозможно отключение отдельных элементов на время ремонта.

Повышению удельного веса биофильтра в общем эффекте очистки комбинированного устройства и, соответственно, снижению энергозатрат может способствовать конструктивное устройство биофильтра с загрузкой из элементов в виде керамических шаров с углублениями в сферической поверхности (патент РФ № 2310499 ΒΘ1Ό 53/18, опубл. 20.11.2007г.), разработанного для массообменных аппаратов химиче ской промышленности.

Известна также установка для биохимической очистки высоко концентрированных сточных вод по патенту РФ № 2139257, МКИ СО2Р 3/02, опубл. 10.10.1999 г., в устройстве которой в аэротенке и биореакторе применены блоки биологической загрузки из пластин с отверстиями и щетинками, позволяющие увеличить общее количество активной биомассы, в том числе нитрификаторов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению (прототипом) является установка для биохимической очистки сточных вод, данная в описании к патенту РФ № 2220915, МКИ СО2Р 3/02, опубл. 10.01.2004 г. Равномерность орошения биофильтра комбинированного устройства зависит не только от запорной арматуры на линиях подачи смеси сточных вод и ила в лотки, но и от наличия устройств для гашения напора при подаче жидкости в лотки, так как при поступлении жидкости на начальных участках возникает резкое волновое движение. Равномерность орошения загрузки биофильтра при минимальных энергетических затратах на подачу жидкости в систему орошения зависит как от высоты от верхних обрезов сливных патрубков до отражательных дисков 1-1,5 м, но также от расстояний между лотками и расстояний между сливными патрубками. Указанные в данном патенте размеры сливных патрубков 4-10 диаметров обеспечивают компактность падающих струй жидкости и разнообразие траекторий отражения капель жидкости. Вместе с тем, при появлении на внутренней поверхности патрубков слоя прикрепленной микрофлоры (β и 1,5 мм) при диаметре патрубков 20-35 мм и их длине свыше шести диаметров, а также из-за выправляющих выступов резко снижается пропускная способность патрубков и повышается вероятность их засорения, что требует частой прочистки.

Эффективность окисления органических загрязнений в биофильтрах комбинированных устройств зависит от конструктивного устройства загрузки. Плоскостная загрузка выполнена в виде блоков из гофрированных листов с различной шероховатостью, что способствует наращиванию биомассы в верхней части загрузки и исключает заиление в средней и нижней части.

Однако применение искусственных материалов (стеклопластика, керамопласта, пластмасс), являющихся диэлектриками, не обеспечивает достаточного сцепления микрофлоры с поверхностью загрузки. В

- 1 023425 процессе производственных исследований установлено, что наилучшими свойствами сцепления биомассы с поверхностью загрузки обладают керамические изделия.

Узел водоструйной аэрации в комбинированном устройстве обеспечивает эффективное насыщение жидкости кислородом и перемешивание содержимого аэротенка только при определенных диаметрах аэрационных колонн и определенных соотношениях между высотами колонн над поверхностью и высотами заглубленных частей колонн. Правильный выбор параметров минимизирует энергетические затраты на очистку сточных вод. На эффективность процесса воздухововлечения в колоннах влияют условия поступления смеси сточных вод и ила в стокосборники, горизонтальные расстояния между верхними обрезами аэрационных колонн и точность установки верхних обрезов аэрационных колонн по уровню воды. В установке-прототипе биохимической очистки сточных вод указано, что для перемешивания содержимого аэротенка нижние концы труб равномерно расставлены над плоской частью днища аэротенка с высотой 0,2-0,3 м над ним.

Вместе с тем, исключение возможности залегания и загнивания ила при минимальных энергетических затратах на циркуляцию иловой смеси, поддержание активной биомассы в аэрационной зоне во взвешенном состоянии зависит как от принятого диаметра аэрационных колонн, пропускного расхода (м³/ч) и соотношения высот аэрационных колонн над и под уровнем жидкости, так и от расстояний между верх ними и нижними обрезами колонн, расстояний от концов колонн до угла сочленения плоской и конической части днища и равномерного отвода ила.

В осадке сточных вод в оптимальном соотношении находятся углерод, азот, фосфор и микроэлементы. Но возможность использования осадка в качестве удобрения сдерживается жизнестойкостью гельминтов и появлением неприятных запахов при внесении его в почву. Применение установок СВЧ обеспечивает полную дегельминтизацию осадка. Избыточный ил, удаляемый из комбинированных устройств, имеет оптимальное соотношение биогенных элементов, хорошую влагоотдачу и высокую степень минерализации. Отсутствие первичных отстойников в технологических схемах очистки с комбинированными устройствами, блокирование аэротенков и вторичных отстойников исключает возмож-ность залегания и загнивания осадка и, соответственно, появления неприятных запахов, в отличие от традиционных сооружений, в осадке которых остаются гнилостные ферменты. Поэтому избыточный ил может быть использован в качестве удобрения.

Основными факторами, оказывающими влияние на биологическую очистку сточных вод, является температура исходных сточных вод и наружного воздуха. Средняя температура сточных вод в городах России в холодное время колеблется в пределах 15-17°С, температура вод в средних и небольших поселках 9-14°С. В аэротенках с обычным режимом аэрации при температуре воздуха минус 10-20°С, температура жидкости за время обработки падает на 1-3°С, в аэротенках с продленным режимом аэрации на 49°С, что приводит к замедлению или полному прекращению процесса биологической очистки. В странах с жарким климатом высокие температуры сточных вод и воздуха и прямые солнечные лучи способствуют повышению обрабатываемой жидкости до 35°С и выше, что также отрицательно сказывается на рас творимости воздуха и скорости процесса очистки. Выполнение очистных сооружений канализации в закрытом исполнении частично решает проблемы охлаждения или нагрева жидкости, но основным направлением оптимизации температурного режима работы сооружений и снижения энергозатрат на обработку воздуха является повышение коэффициента использования кислорода воздуха.

В процессе очистки сточных вод в аэротенках образуется огромное количество газовых пузырей с высоким содержанием СО₂ и Н₂§, разрыв которых сопровождается образованием капель, которые уносят ся в атмосферу, захватывая и патогенную микрофлору. Таким образом, происходит загрязнение воздуха возбудителями инфекционных и инвазионных заболеваний. Для дезинфекции, дегазации и дезодорации использованного в технологических процессах воздуха установки должны быть снабжены устройствами для обработки воздуха. В трех-четырех ступенчатых схемах обработки воздуха на очистных сооружениях канализации г. Монако, Ницца, Антиб используется мокрая очистка с помощью гипохлорита, каустической соды, а устранение дурнопахнущих запахов осуществляется с помощью озона, в связи с чем процесс очистки воздуха является дорогостоящим в эксплуатации.

Задача, которую поставили перед собой разработчики новой установки для биохимической очистки сточных вод, состояла в создании таких вариантов установки, которые бы обеспечили эффективное и стабильное качество очистки сточных вод с низкими и высокими концен трациями органических загрязнений, повышенным содержанием сероводорода и гидросульфидов, азота аммонийного и позволили бы повысить экологическую безопасность очищенных сточных вод, в частности сокращение санитарнозащитной зоны вокруг установки.

Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиками задачи, явилось повышение эффективности и стабильности её работы при различных концентрациях загрязняющих веществ. Повышение эффективности и стабильности работы установки предопределило снижение энергетических затрат на очистку сточных вод, дезинфекцию и дезодорацию использованного воздуха. Вместе с тем, установка позволила также утилизировать отходы с получением гранулированных удобрений.

- 2 023425

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что в установке для глубокой биохимической очистки сточных вод, содержащей устройства механической очистки, камеру смешения сточных вод с илом с циркуляционным насосом и устройство комбинированной биологической очистки, включающее биофильтр с плоскостной загрузкой, систему орошения, сборные поддоны и стокосборники, к которым подсоединены аэрационные колонны с водоструйной аэрацией, заглубленные в аэрационные зоны, и устройства доочистки; в устройстве комбинированной биологической очистки производительностью от 5 до 15000 м³/сут. система орошения биофильтров включает лотки со сливными патрубками и отражательные диски, причем расстояние от верхних торцов сливных патрубков лотков до дисковых отражателей составляет 0,8-2 м, а расстояние между центрами лотков и расстояние между осями патрубков в лотках составляет 0,6-1,8 м. При диаметре аэрационных колонн от 25 до 100 мм их высота над уровнем жидкости в аэротенкахотстойниках со ставляет 1,2-3,5 м, а высота заглубления под уровень жидкости 1,5-4 м. При этом расстояние между обрезами колонн в верхней части составляет 50-500 мм и расстояние между нижними обрезами аэрационных колонн составляет 0,5-3 м.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что длина сливных патрубков, установленных в лотках системы орошения, находится в пределах от двух до шести их диаметров. Диаметр отражательных дисков составляет 80-200 мм. На трубопроводах подачи смеси сточных вод и ила в лотки орошения биофильтра установлены задвижки и дополнительно в начале лотков смонтированы шиберы, а перед начальными сливными патрубками установлены струенаправляющие пластинки.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что элементы загрузки биофильтра выполнены в виде шаров диаметром 35-100 мм с 4-10 углублениями, оси которых сходятся в центре шара. Шары имеют выступы на поверхности 0,1-1,5 мм. В состав материала элементов включены соединения металлов.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что загрузка биофильтра выполняется из гофрированных керамических листов шириной 0,5-1,5 м, высотой 0,5-3 м, толщиной 2-4 мм, с выступами (шероховатостью) на поверхности 0,1-2 мм, с каркасом из параллельных и продольных волнистых полос шириной и толщиной 3-10 мм. Часть продольных полос выполнена в виде выступающих волнистых перегородок шириной 10-35 мм. В состав материала листов включены соединения металлов.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что стокосборник поддона биофильтра оборудован струенаправляющим отражателем. Верхняя часть аэрационных колонн выполнена в виде патрубков, вкручиваемых в муфты, прикрепленные к днищу стокосборника. Стокосборник снабжён лючком для монтажа патрубков и прочистки труб.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что в сливных патрубках систем орошения биофильтров и в патрубках верхних частей аэрационных колонн выполнены выемки в виде спиралей длиной от 1 до 1,5 оборота и высотой, не превышающей 0,7 диаметра патрубка.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что по внешнему периметру перегородки, отделяющей помещение биофильтра от помещения аэротенка-отстойника, на расстоянии 0,5-1,5 м друг от друга выполнены отверстия или установлены клапаны для перепуска воздуха.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что для диаметров аэрационных колонн от 25 до 100 мм высота нижних обрезов колонн над днищем аэрационной зоны составляет 0,05-0,4 м, а расстояние от низа крайних аэрационных колонн до угла сочленения плоской и конической частей днища аэротенка-отстойника составляет 0,5-1,2 м.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что длина нижнего катета конической части аэротенка-отстойника составляет половину ширины отстойной зоны плюс 0,1-1,0 м. Высота от низа конической части перегородки, разделяющей аэрационную и отстойную зону до днища, составляет 0,5-1,5 м. Ширина треугольных валиков, размещаемых на плоской части днища аэрационной зоны, составляет 0,52,0 м и их высота 0,5-1,5 м. Трубопровод отвода ила установлен по внешнему периметру конической части днища аэротенка-отстойника и имеет отверстия или патрубки, расположенные под углом 0-90° к горизонтальной оси трубопровода и на расстоянии 0,2-1,0 м друг от друга.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что над валиками установлены блоки с биологической загрузкой, выполняемые из пластмассовых пластин с отверстиями 3-30 мм и щетинками длиной 5-50 мм или керамических пластин, включающих соединения металлов, с прикрепленными стержнями или пластинами разной длины 5-40 мм и шероховатостью на них в виде выступов (0,1-1,5 мм).

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что установка состоит из двух-четырёх устройств комбинированной биологической очистки, соединенных с общей камерой смешения трубопроводами отвода ила из аэротенков-отстойников. Напорный трубопровод циркуляционного насоса камеры смешения соединен с системами орошения биофильтров устройств комбинированной биологической очистки.

Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что в установке для глубокой биохимической очистки сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК до 3000 мг/дм³ и жиров до 300 мг/дм³, включающей биокоагуляторы-флотаторы, устройства комбинированной биологической очистки напорный трубопровод циркуляционного насоса, установленного в камере смешения второго комбини- 3 023425 рованного устройства одновременно подключен к системе орошения этого устройства, к камере смешения первого комбинированного устройства; к водоструйному аэратору биокоагулятора-флотатора или к устройству обработки избыточного ила, а также тем, что к приемной камере аэратора прикреплены аэрационные колонны длиной 0,3-1,5 м, углами наклона к вертикальной оси от 0 до 50° и тангенциально направленными патрубками.

Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что установка дополнительно включает устройство обработки избыточного ила, к сгустителю которого подсоединены трубопроводы от устройства комбинированной биологической очистки и/или от биокоагулятора и/или анаэробного биореактора. Сгуститель подсоединен к ленточному фильтр-прессу, в котором устройство отвода обезвоженного кека подключено к гранулятору, куда также подведена линия подачи (органических и/или минеральных добавок). Устройство отвода гранул подсоединено к роликовому транспортеру, снабженному нагревательными элементами, и/или с размещенными последовательно над транспортером СВЧ-излучателями, подсоединенного, в свою очередь, к накопительной емкости.

И наконец, сущность изобретения состоит и в том, что в установке для глубокой биохимической очистки сточных вод воздуховоды от устройств комбинированной биологической очистки, устройства обработки избыточного ила, биореакторов, помещений устройств тонкой механической очистки и песколовок подсоединены к всасывающему патрубку вентилятора высокого давления, напорный воздуховод которого, в свою очередь, подключен к камере орошения устройства обработки воздуха. Устройство снабжено системой орошения, которая соединена с циркуляционным насосом, всасывающий патрубок которого подсоединен к барботажной части устройства. Над барботажной частью размещена насадочная часть устройства, заполненная искусственной загрузкой, сборный поддон, в который вмонтированы трубы прямой подачи воздуха длиной 1,2-2,5 м, заглубленные на 0,4-0,7 м в жидкость барботажной части и заполненные в нижней части трубами малого диаметра, а также трубы водоструйной эжекции воздуха, которые прикреплены к стокосборнику, установлены на высоте 0,6-1,8 м над жидкостью и заглублены в жидкость на 1-3 м.

Доказательства возможности осуществления заявляемого изобретения приведены на конкретных примерах в вариантах установки для глубокой биохимической очистки сточных вод с различным содержанием органических загрязнений, сероводорода и гидросульфидов и азота аммонийного. Эти характерные примеры ни в коей мере не ограничивают другие различные варианты исполнения изобретения, а только лишь поясняют его сущность.

Краткое описание чертежей

Приведённые в качестве конкретных примеров изобретения варианты установки для биохимической очистки сточных вод поясняются графически, где на фиг. 1 - схематично изображен вариант технологической схемы установки для глубокой биохимической очистки сточных вод с концентрацией загрязнений по БПК до 1000 мг/дм³ и взвешенных веществ до 700 мг/дм³;

на фиг. 2 - в увеличенном масштабе дан разрез биофильтра, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2;

на фиг. 4 - в увеличенном масштабе приведён разрез сборного поддона биофильтра и стокосборника, показанных на фиг. 1;

на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4;

на фиг. 6 - дан передний план гофрированного керамического листа загрузки биофильтра; на фиг. 7 - показан разрез одного гофрированного керамического листа; на фиг. 8 - показан разрез нескольких листов в сборе;

на фиг. 9 - показан в увеличенном масштабе фрагмент керамического листа; на фиг. 10 - показан разрез шаровидного элемента загрузки биофильтра;

на фиг. 11 - в увеличенном масштабе показан разрез А - А аэротенка-отстойника с треугольными валиками, блоками с биологической загрузкой, аэрационными колоннами и трубопроводом отвода ила;

на фиг. 12 - разрез Б-Б на фиг. 2;

на фиг. 13 - схематично изображен вариант технологической схемы установки для глубокой биохимической очистки сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК до 3000 мг О₂/дм³, взвешенных веществ до 700 мг/дм³, суммарном содержании сероводорода и гидросульфидов, азота аммонийного до 100 мг/дм³;

на фиг. 14 - дана технологическая схема обработки избыточного ила;

на фиг. 15 - технологическая схема устройства обработки использованного воздуха;

на фиг. 16 - в увеличенном масштабе показан разрез трубы прямой по дачи воздуха.

Лучшие варианты осуществления изобретения

Заявленная установка для глубокой биохимической очистки сточных вод с концентрацией загрязнений по БПК до 1000 мг/дм³ и взвешенных веществ до 700 мг/дм³ состоит из трубопровода подачи сточных вод 1, подсоединенного к устройству тонкой механической очистки 2, которое, в свою очередь, подсоединено трубопроводом к вертикальной песколовке 3. Сборный лоток вертикальной песколовки 3 соединен отводным трубопроводом с камерой смешения 4 устройств комбинированной биологической

- 4 023425 очистки 5. Устройства комбинированной биологической очистки 5 состоят из биофильтров 6 с загрузкой 7, снабженных системами орошения 8, сборными поддонами 9 и стокосборниками 10. К стокосборникам подсоединены аэрационные колонны 11, которые заглублены в аэрационные зоны 12 аэротенковотстойников 13. На перегородке, отделяющей помещение биофильтра от помещения аэротенкаотстойника, предусмотрена установка клапанов или отверстий для перепуска воздуха 14. В аэротенкахотстойниках 13 аэрационные зоны 12 отделены от отстойных зон 15 перегородками 16. По внешнему периметру конической части днища аэротенка-отстойника 13 смонтирован трубопровод отвода ила 17.

Трубопроводы отвода ила 17 соединены с камерой смешения 4, в которой установлен циркуляционный насос 18. Напорный трубопровод 19 одновременно подключен к системам орошения 8 устройств комбинированной биологической очистки 5 и к устройству обработки избыточного ила 20.

Размещенные в отстойных зонах 15 сборные лотки соединены самотечным трубопроводом с биореакторами 21. Биореактор включает камеру аэрации 22 с водоструйным аэратором 23 и насосом 24. В свою очередь, насос 24 соединен напорным трубопроводом 25 с водоструйным аэратором 23, камерой смешения 4 и системой орошения 26 биореактора 21. Камера аэрации 22 отделена перегородкой от затопленного фильтра с загрузкой 27. Устройства комбинированной биологической очистки 5 и биореакторы 21 подсоединены воздуховодами 28 к вентилятору 29 устройства для обработки использованного воздуха 30.

В конструкцию системы орошения биофильтра 6 входят напорный трубопровод с задвижкой 31, распределительные лотки 32 с шиберами 33, сливными патрубками 34 и отражательными дисками 35. Перед начальными сливными патрубками 34 установлены струенаправляющие пластинки 36. На лотках 32 смонтированы гелий-неоновые лазеры 37.

Ко дну стокосборника 10 приварены муфты 38, в которые снизу вкручены аэрационные колонны 11, а сверху патрубки 39. В период проведения гидравлических испытаний на чистой воде на патрубки наносят отметку уровня воды, затем их выкручивают и снимают с них фаску, а затем их снова вкручивают в муфты 38. В патрубках 39 выполнены выемки в форме спиралей. Стокосборник снабжен струенаправляющим отражателем 40 и лючком 41.

Загрузка биофильтров состоит из гофрированных керамических листов 42 с каркасом из параллельных и волнистых продольных полос 43. Часть продольных полос 44 имеет форму выступающих волнистых перегородок. Поверхность листов 42 за исключением полос 43 выполнена с развитой шероховатостью в форме выступов 45.

В качестве искусственной загрузки биофильтров могут быть применены элементы загрузки 46, выполненные в виде шаров с углублениями в сферической поверхности 47, оси которых пересекаются в центре шара.

В устройствах комбинированной биологической очистки днище аэротенка-отстойника 13 разделено на ячейки треугольными валиками 48, над которыми установлены блоки с биологической загрузкой 49. Над плоскими частями днища аэротенка 13 расставлены аэрационные колонны 50. По внешнему периметру конической части днища аэротенка-отстойника 13 смонтирован трубопровод отвода ила 17 с равномерно расположенными отверстиями или патрубками 51.

Заявленный вариант установки для глубокой очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органиче ских загрязнений по БПК до 3000 мг О₂/дм³, взвешенных веществ до 700 мг/дм³, суммарным содержанием сероводорода и гидросульфидов, азота аммонийного до 100 мг/дм³ также включает трубопровод подачи сточных вод 1, биокоагулятор-флотатор 52. Камера смешения 4 соединена самотечным трубопроводом с первым устройством комбинированной биологической очистки 53. В свою очередь, сборный лоток комбинированного устройства 53 подсоединен трубопроводом к камере смешения 54 второго устройства биологической очистки 55. Напорный трубопровод 56 циркуляционного насоса 18, установленного в камере смешения 4, одновременно подключен к системе орошения биофильтра устройства комбини рованной биологической очистки 53, к камере смешения 54 устройства 55. Напорные трубопроводы 57 циркуляционного насоса 18, установленного в камере смешения 54, подключены к системе орошения биофильтра устройства 55, к камере смешения 4 и к водоструйному аэратору биокоагулятора-флотатора 52. Напорный трубопровод 57 подключен к устройству обработки избыточного ила 20.

Трубопроводы отвода избыточного ила в зависимости от принятой технологической схемы подсоединены от устройств комбинированной биологической очистки 5, 53, 55, биокоагулятора 52 к сгустителю 58 устройства обработки избыточного ила 20. Туда же подключена линия подачи реагентов (коагулянт и/или флокулянт) 59. Трубопровод отвода уплотненного осадка подсоединен к ленточному фильтрпрессу 60, который, в свою очередь, подключен к гранулятору 61, куда также подсоединена линия подачи органических и/или минеральных добавок 62. Устройство отвода гранул подсоединено к транспортеру с роликами 63, снабженными нагревательными элементами 64, расположенными под транспортером. Над транспортером установлены СВЧ-излучатели 65. Предусмотрена накопительная емкость 66 для сбора гранул.

Устройство обработки использованного воздуха 30 включает воздуховоды 28, которые подсоединены к всасывающему патрубку вентилятора высокого давления (ВВД) 29. Напорный воздуховод ВВД 29,

- 5 023425 в свою очередь, подключен к камере орошения 67 устройства обработки воздуха 30. Устройство 30 снабжено системой орошения 68 с акустическими ультразвуковыми диспергаторами (АУД), которая соединена с циркуляционным насосом 69, всасывающий патрубок которого подсоединен к его барботажной части 70. Над барботажной частью 70 размещена насадочная часть 71, заполненная искусственной загрузкой 46, а также сборный поддон 72, в который вмонтированы трубы прямой по дачи воздуха 73. Трубы 73 имеют длину 1,2-2,5 м, заглублены на 0,4-0,7 м в жидкость барботажной части и заполнены в нижней части трубами малого диаметра 74. Трубы водоструйной эжекции воздуха 75 подсоединены к стокосборнику поддона 72, установлены на высоте 0,6-1,8м над жидкостью и заглублены в жидкость на

1- 3 м. К устройству обработки воздуха 30 подсоединены воздуховод отвода воздуха 76, трубопровод подвода реагента 77 и трубопровод отработанного раство ра 78.

Работает описанная установка для глубокой биохимической очистки сточных вод следующим образом.

При глубокой очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК до 1000 мг О₂/дм³, взвешенных веществ до 700 мг/дм сточные воды по трубопроводу 1 подают в устройство 2 тонкой механической очистки с прозорами 2-4 мм, где происходит задержание грубодисперсных взвесей. Затем сточные воды поступают в вертикальную песколовку 3, где осуществляется осаждение песка. Далее сточные воды поступают в камеру смешения 4, а затем в устройства комбинированной биологической очистки 5. В камеру смешения 4 под гидростатическим давлением поступает по самотечным трубопроводам 17 ил из аэрационных зон 12. В случае если в описываемой установке биохимической очистки сточных вод применено от двух до четырёх устройств комбинированной биологической очистки, то её выполняют с одним циркуляционным насосом 18. Это условие исходит из конструктивных соображений строительства очистных сооружений, управления гидродинамическими потоками жидкости в биофильтрах и аэротенках-отстойниках, а также временного отключения отдельных элементов. При большем количестве устройств комбинированной биологической очистки, имея один циркуляционный насос 18, крайне сложно регулировать гидродинамический режим работы биофильтров и аэротенков-отстойников. Полупроизводственные исследования показали, что при количестве устройств комбинированной биологической очистки от четырёх до шести целесообразно выполнять камеру смешения блока очистных сооружений с двумя одновременно работающими насосами, и разделять их перегородками с щитовыми за творами.

Из камеры смешения 4 сточные воды по напорному трубопроводу 19 с помощью циркуляционного насоса 18 перекачивают в системы орошения 8 биофильтров 6. По трубопроводу 19 производят также перекачку избыточного ила в устройство 20. С помощью задвижек 31, установленных на напорных трубопроводах, выполняют регулировку расхода сточных вод в каждый распределительный лоток 32. При поступлении иловой смеси в узкие распределительные лотки 32 на начальных участках, особенно в период включения циркуляционного насоса 18, возникает резкое волнообразное движение в лотках, и возможен перелив жидкости через кромки. Г ашение напора и выравнивание потока жидкости в лотках осуществляют с помощью шиберов 33. Из-за высоких скоростей жидкости в начале лотков затруднен слив жидкости в первые сливные патрубки 34. Для снижения турбулентности потоков перед начальными патрубками установлены струенаправляющие пластинки 36, которые способствуют сливу жидкости в отверстия патрубков.

Регулировка равномерного излива жидкости через патрубки производится путем изменения высоты патрубков над днищами лотков. При этом необходимо стремиться к уменьшению длины патрубков, так как это сокращает количество прикрепленной биомассы внутри патрубков, и, соответственно, повышает их пропускную способность. Рекомендуемая длина патрубков, устанавливаемых в начале и конце лотков

2- 6 диаметра. Повышению компактности падающих струй жидкости способствуют выемки в сливных патрубках 34, выполненные в форме спиралей 1-1,5 оборота с высотой менее 0,7 диаметра.

Оптимальное соотношение между энергетическими затратами на работу системы орошения и равномерностью орошения определяет следующие параметры системы: при расстоянии от верхних торцов сливных патрубков лотков системы орошения до отражательных дисков 0,8-2 м расстояния между центрами лотков и расстояния между осями патрубков принимаются в пределах 0,6-1,8 м.

Загрузка биофильтров в устройствах 5 выполнена из гофрированных керамических пластин 42. Включение в состав материала соединений металлов повышает электрокинетический потенциал адсорбционного слоя материала. Электростатическое притяжение способствует иммобилизации колоний микроорганизмов. Каркас из утолщений в виде параллельных и продольных полос 43 и продольных полос с выступающими волнистыми перегородками 44 обеспечивает прочность конструкции при увеличении веса нарастающего слоя биомассы. На величину слоя прикрепленной микрофлоры прямое воздействие оказывает шероховатость в виде выступов 45 (0,1-1,5 мм). Снижение величины шероховатости на полосах 43 до 0,1-0,5 мм уменьшает силы сцепления с материалом загрузки, что наряду с волнистыми перегородками 44 способствует уменьшению размеров возможных зон заиливания и отводу из быточной биомассы.

На поверхности загрузки образуется слой прикрепленной биомассы толщиной до 10 мм, в которой помимо микрофлоры, осуществляющей сорбцию и окисление органического субстрата (50-70% раство- 6 023425 ренной органики), развиваются нитрифицирующие и денитрифицирующие микроорганизмы.

Включение в состав материала загрузки 7 металлических частиц повышает электрокинетический эффект, который заключается в увеличении потенциала адсорбционного слоя загрузки. В процессе проведения полупроизводственных испытаний наблюдалось плотное скопление биомассы (толщиной до 5-7 мм) на листах с электроакустическим напылением соединений металла, вследствие имплантации в поверхностный слой загрузки различных соединений, таких как карбиды, карбонитриды, интерметаллиды и т.д. Металлические вкрапления являются катализаторами, повышающими динамическую активность микроорганизмов. На активных центрах загрузки сорбируются молекулы реагирующих веществ, их концентрация становится выше, что положительно сказывается на адгезионном сцеплении поверхностного слоя. Сочетание структурно-механического, кинетического и электрического факторов стабилизирует процессы нитриденитрификации, что повышает степень деградации азотсодержащих загрязнений в установке.

Смесь сточных вод и ила, прошедшая через загрузку 7 биофильтров 6, собирают с помощью сборных поддонов 9 и направляют в стокосборники 10. Неорганизованный слив жидкости, недостаточное расстояние между центрами верхних обрезов аэрационных колонн 11, отклонения в высотах патрубков над днищами стокосборников вызывает хаотичное движение жидкости, в результате чего снижается эффективность процесса воздухововлечения в аэрационных колоннах. Поэтому в верхней части стокосборников необходимо устанавливать струенаправляющие отражатели 40, о которые ударяются и сливаются вниз потоки жидкости. Гашение напора способствует равномерному поступлению жидкости к верхним обрезам аэрационных колонн. Рекомендуемое расстояние между обрезами колонн диаметром 25-100 мм в верхней части в пределах 50-500 мм снижает турбулентность потоков жидкости в стокосборниках 10 и способствует равномерному распределению ее между колоннами. Точную установку верхних обрезов колонн по уровню воды производят путем ввинчивания и вывинчивания патрубков 39 и снятием при этом фасок. Образованию хорошо развитых вихревых воронок для засасывания воздуха в аэрационные колонны 11 способствуют внутренние выемки в патрубках 39, имеющие форму спиралей, так как они стабилизируют процесс образования круговых вращений (по часовой стрелке) при сливе жидкости в трубы. Как показали полупроизводственные исследования, оптимальная высота нанесения нарезок колеблется в пределах 0,5 диаметра. Установку патрубков 39 и прочистку аэрационных колонн 11 осуществляют через лючки 41.

Эффективность процесса массопередачи кислорода воздуха в жидкость и перемешивания содержимого аэрационной зоны зависит от следующих основных факторов: диаметра аэрационных колонн, пропускного расхода жидкости (м³/ч), соотношения между высотой аэрационных колонн над жидкостью к высоте заглубленной части колонн, глубины аэрационной зоны, параметров расстановки колонн в аэраци онной зоне и конфигурации аэротенка-отстойника.

Внутренние диаметры аэрационных колонн рекомендуется принимать в пределах 40-70 мм. Возможно использование диаметров 25-40 мм для малых диапазонов производительностей установок, но в этом случае на величине пропускного расхода м³/ч и количестве вовлекаемого воздуха особенно негативно сказывается появление на внутренней поверхности труб биоценоза обрастания β и 1,5 мм, в связи с чем, необходимо периодически производить их прочистку. Применение диаметров 70-100 мм (т.е. пропуск через колонны больших расходов) обеспечивает также высокий коэффициент массопередачи (К,) в пределах пропускной способности труб (например, при б_у 70 мм с.| = 9 - 19 м³/ч), но при этом снижается эффективность перемешивания всего объема аэрационной зоны. Для обеспечения достаточного ударного воздействия водовоздушных факелов о днище рекомендуемый расчетный пропускной расход (м³/ч) жидкости через колонны должен быть не менее половины сумм величин минимальных и максимальных пропускных расходов, при которых образуются вихревые воронки.

Исходя из оптимальных величин: энергетических затрат на циркуляцию жидкости через биофильтр аэрационные колонны - аэротенк - камеру смешения, строительной высоты очистных сооружений и условий обслуживания аэрационных колонн рекомендуемая высота колонн над уровнем жидкости в аэротенке для диапазона производительностей устройств комбинированной биологической очистки 5-50 м³/сут. составляет 1,2-1,8 м, при этом высоту заглубленной части колонн рекомендуется принимать в пределах 1,52 м, а высоту нижних обрезов колонн над днищем в пределах 0,05-0,2 м; для диапазона производительностей устройств 100-15000 м³/сут. высоту верхней части колонн рекомендуется принимать в пределах 2-3,5 м, высоту заглубленной части колонн - 2,5-4 м, а высоту нижних обрезов колонн над днищем 0,150,4 м. Расстояние между нижними обрезами рядом стоящих аэрационных колонн (25-100 мм) и колонн, установленных по диагонали, принимается 0,5-3 м. Для уменьшения размеров площади днища аэротенка рекомендуется устройство треугольных валиков 48, которые размещаются на плоской части днища аэрационной зоны. Оптимальные размеры валиков 48, исходя из условий обеспечения максимального объема реакционной зоны, эффективности перемешивания иловой жидкости и исключения залегания ила, составляют: ширина 0,5-2,0 м; высота 0,5-1,5 м. При седиментации хлопков ила в отстойной зоне 15 аэротенка-отстойника 13 возможно возникновение застойных зон по периметру сочленения конической и плоской части днища аэротенка с дальнейшим загниванием и всплытием отмершего ила. Поэтому рекомендуется, чтобы минимальное расстояние от нижних концов крайних колонн диаметром 25-50 мм до

- 7 023425 угла не превышало 0,5-0,7 м, а для диаметров 50-100 мм не превышало 0,7-1,2 м. Длина нижнего катета конической части отстойной зоны 15 должна составлять половину ширины отстойной зоны плюс 0,1-1,0 м. При этом расстояние от низа конической части перегородки, разделяющей аэрационную и отстойную зоны, до днища должно составлять 0,5-1,5 м. Для предотвращения гашения ударного воздействия газожидкостных потоков, выходящих из нижних концов аэрационных колонн 11, трубопроводом отвода иловой смеси, и, соответственно, ухудшения гидродинамических условий перемешивания содержимого аэротенка-отстойника 13, трубопровод 17 смонтирован за внешним периметром конической части днища аэротенка-отстойника с отверстиями или патрубками 51, расположенными под углом 0-90° к горизонтальной оси трубопровода и на расстоянии 0,2-1,0 м друг от друга.

При соблюдении указанных параметров расстановки аэрационных колонн и конструктивного устройства аэротенка-отстойника ударное воздействие водовоздушных факелов о днище аэрационной зоны, гидродинамическое движение потоков жидкостей и всплытие пузырьков воздуха исключают возможность залегания и загнивания активного ила.

Для закрепления и развития микрофлоры, осуществляющей окисление органических веществ и нитрификацию, в емкостях аэрационных зон аэротенков-отстойников устройств комбинированной биологической очистки предусмотрена установка над валиками 48 блоков биологической загрузки 49 из пластмассовых пластин с отверстиями 3-30 мм и щетинками длиной 5-50 мм. Блоки 49 могут быть также изготовлены из керамических листов с отверстиями 3-30 мм и выступами в виде стержней или пластин длиной 5-40 мм. Листы, стержни или пластины имеют развитую шероховатость в виде выступов.

Шероховатость способствует закреплению на поверхности загрузки иммобилизованной микрофлоры. Включение в состав материала соединений металлов повышает электростатическое притяжение микрофлоры, что наряду с уменьшением турбулентности потоков жидкости внутри загрузки, способствует развитию нитрифицирующего ила с большим возрастом. Снижение турбулентности потоков жидкости в загрузке сокращает вынос адаптированного активного ила. Концентрация активной биомассы в объеме затопленной загрузки 49 может достигать 10 г/дм³.

В реакционных объемах аэрационных и отстойных зон осуществляется окисление остальной части органических загрязнений (30-50%) при низких нагрузках на ил « 0,1-0,2 г-БПК/г_ила-сут, минерализация отработанной биомассы с загрузок биофильтров. Зольность ила при развитых процессах нитрификации и частичной денитрификации со ставляет 33-42%, среднее удельное сопротивление влагоотдачи 38-45-10^-10 см/г. Избыточный ил содержит углерод, азот, фосфор и микроэлементы, имеет высокую степень минерализации, хорошую влагоотдачу, неподвержен загниванию и поэтому после дополнительной обработки может быть использован в качестве удобрения.

Очищенная вода из отстойных зон 15 поступает в сборные лотки и отводится в биореакторы глубокой доочистки сточных вод 21, где в камерах аэрации 22 осуществляется дополнительное насыщение воды растворенным кислородом с помощью водоструйных аэраторов 23 и циркуляционных насосов 24. Насосы 24 снабжены гибкими шлангами, позволяющими регулировать глубину погружения. Далее вода прохо дит через слой загрузки 27.

В поступающей из устройств 5 в биореакторы 21 жидкости содержатся также легкие хлопки отмершего ила. При движении воды через загрузку 27 происходит их физическое удержание за счет фильтра ции жидкости через слой биоценоза.

Образующаяся на поверхности загрузки 27 прикрепленная микрофлора осуществляет сорбцию и окисление остаточных органических загрязнений и дальнейшую трансформацию азотсодержащих соединений. Обеспечение биохимических процессов необходимым кислородом воздуха производится с помощью насоса 24 и водоструйного аэратора 23. По мере накопления взвешенных веществ производится частичное опорожнение биореакторов 21 и регенерация загрузки с помощью системы орошения 26 и насоса 24. Затем насос опускается в приямок биореактора и производится откачка жидкости по трубопроводу 25 в камеру смешения 4 устройств 5.

По трубопроводу 19 производится подача избыточного ила в устройство обработки избыточного ила 20. Воздух из помещений устройств тонкой механической очистки 2, песколовок 3, устройств комбинированной биологической очистки 5, биореакторов 21 и устройства 20 забирается вентилятором 29 и направляется в устройство для обра ботки использованного воздуха 30.

При глубокой очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК до 3000 мг О₂/дм³, взвешенных веществ до 1500 мг/дм³, содержании сероводорода и гидросульфидов, азота аммонийного до 100 мг/дм³ сточные воды после механической очистки по трубопроводу 1 подают в камеру смешения 4, где они смешиваются с циркулирующей иловой жидкостью первого устройства комбинированной биологической очистки 53. Затем смесь сточных вод и ила с помощью циркуляционного насоса 18 перекачивают по напорному трубопроводу 56 в систему орошения биофильтра устройства 53. Далее жидкость проходит через загрузку биофильтра, сливается в аэрационные колонны, а затем смешивается с активным илом аэротенка-отстойника.

При многократном орошении и контакте сточной жидкости с биоценозом, образовавшимся на поверхности загрузки биофильтра, и активным илом в реакционной зоне аэротенка-отстойника (1-3 ч) про- 8 023425 исходит дегазация сероводорода, биохимическое окисление восстановленных соединений серы, биодеградация органических загрязнений по БПК на 50-70% и процесс частичной денитрификации (10-15%). Формированию специфической микрофлоры (серобактерий, нитчатых, тионовых микроорганизмов, анаммокс-бактерий), обеспечивающей сорбцию и окисление гидросульфидов, а также частичную денитрификацию в биофильтре устройства 53, способствует конструкция сферических элементов 46 с 8 углублениями 47, оси которых сходятся в центре шара. Закреплению и развитию микрофлоры содействует шероховатость поверхности элементов загрузки (0,1-1,5 мм), снижение турбулентности потоков и увеличение времени контакта стекающей жидкости с биомассой в емкостях загрузки. Целесообразно также использование элементов с 4-10 углублениями. При многолетних производственных исследованиях установлен оптимальный диаметр шаровидных элементов - 70 мм, при котором не происходит заиление загрузки. Вместе с тем при очистке сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК менее 100 мг/дм³ возможно использование элементов загрузки с минимальным диаметром до 35 мм и при концентрациях по БПК свыше 300 мг/дм³ до 100 мм. При изготовлении элементов для электростатического притяжения и каталитического воздействия на микрофлору целесообразно использовать глины с высоким содержанием железа и алюминия. В состав материала керамической загрузки могут дополни тельно включаться тугоплавкие соединения металлоидов.

Перекачка в приемную камеру 4 первого устройства 53 части циркуляционной жидкости из напорного трубопровода 57 второго устройства 55 способствует снижению нагрузки по органическим веществам на биоценоз первого устройства 53 (т.е. устраняется перегрузка микрофлоры). Минерализацию избыточной биомассы со значительным количеством адсорбированной неокисленной органики из устройства 53 осуществляют в устройстве 55. Для этого выводимый ил по трубопро воду 56 перекачивают в камеру смешения 54 устройства 55.

Далее осветленную жидкость из отстойной зоны устройства 53 направляют в камеру смешения 54 устройства 55. Затем смесь сточных вод и ила перекачивают по напорному трубопроводу 57 с помощью циркуляционного насоса 18 в систему орошения биофильтра устройства 55, в котором происходит дальнейшая сорбция и окисление остальной части органических загрязнений. На этой ступени при низких нагрузках на ил по органическим веществам (0,05-0,2 кг/БПК на 1 кг беззольного вещества) осуществляется процесс полного окисления органических загрязнений и глубокие процессы нитрификации и частичной денитрификации азотсодержащих соединений. Период пребывания сточных вод составляет 4-7 часов. С целью активации процессов биологической очистки при перегрузках микрофлоры в устройстве 53 осуществляется перекачка 10-30% циркулирующей жидкости из напорного трубопровода 57 второго устройства комбинированной биологической очистки 55 в камеру смешения 4 устройства 53. По трубопроводу 57 производится также отвод части иловой жидкости в устройство обработки избыточного ила 20.

Загрузка биофильтров устройств 53, 55 может быть выполнена из шаровидных элементов 46 и/или гофрированных керамических пластин 42.

Для закрепления и развития микрофлоры, осуществляющей окисление гидросульфидов и нитрификацию, в емкостях аэрационных зон аэротенков-отстойников устройств 53 и/или 55 предусмотрена установка блоков биологической загрузки 49.

При очистке производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК от 1500 до 3000 мг О₂/дм³, взвешенных веществ до 1500 мг/дм³ (с зольностью свыше 30%) и жиров до 300 мг/дм³ сточные воды после механической очистки перекачивают в биокоагулятор-флотатор 52.

Целесообразность использования биокоагуляторов в технологической схеме очистки обусловлена следующим: осаждением взвешенных веществ - 50-70%; изъятием части органических загрязнений (1520%) за счет сорбционных свойств выводимого избыточного ила, процесса флокуляции и флотации; уплотнением избыточной биомассы и загрязнений (до 7-15 г/дм³) перед подачей в участок механического обезвоживания; частичным усреднением органических нагрузок и рН.

В приемную камеру водоструйного аэратора биокоагулятора-флотатора 52 производят также подачу активного ила из камеры смешения 54 по трубопроводу 57. К приемной камере прикреплены аэрационные колонны длиной 0,3-1,5 м, углами наклона к вертикальной оси от 0 до 50° и тангенциально направленными патрубками. С потоком жидкости через аэрационные колонны вовлекается воздух « 0,8 м³/м³ жидкости (для одной колонны). В биокоагуляторе-флотаторе 52 с по мощью колонн с тангенциально направленными патрубками осуществляется вращательное движение смеси сточных вод и ила. Продолжительность контакта ила с водой в камере флокуляции 8-20 мин. Поднимающиеся с пузырьками воздуха частицы жира отбрасываются волновым движением жидкости к сборному лотку. Эффективность удаления жира в биокоагуляторе-флотаторе составляет 60-80%. Из камеры флокуляции иловая смесь через расширительный конус поступает в отстойную зону, где происходит разделение иловой смеси. Далее отстоянная сточная жидкость направляется к камерам смешения устройством бинированной биологической очистки 53 и 55, где производится сорбция и окисление оставшейся части жиров (60-100 мг/дм³) и растворенных органических веществ.

Конструктивные особенности устройств комбинированной биологической очистки, применение

- 9 023425 двухступенчатой схемы с последовательно соединенными устройствами комбинированной биологической очистки обеспечивают полное удаление сероводорода и гидросульфидов.

Негативное воздействие рН на аэробный процесс очистки последовательно снижается за счет разбавления сточной жидкости в несколько раз циркулирующим активным илом в камерах смешения и контакта иловой смеси вначале с биоценозами биофильтров, адаптированных к пониженным значениям рН.

В зависимости от принятого варианта технологической схемы очистки к устройству 20 подсоединены трубопроводы отвода избыточного ила от устройств комбинированной биологической очистки 5, 55. Предусмотрена также возможность подключения к устройству 20 биокоагулятора 52. Трубопроводы подсоединены к сгустителю 58 устройства 20. Туда же при необходимости повышения эффекта сгущения ила и осадка подключена линия подачи коагулянтов и/или флокулянтов 59. Затем уплотненный осадок отводится в ленточный фильтр-пресс 60, где образуется кек с заданной влажностью 75-85 %. Обезвоженный кек подается в гранулятор 61, куда также подключена линия подачи органических и/или минеральных добавок 62. В качестве органических и минеральных добавок могут быть использованы опилки, шелуха семян подсолнечника и минеральные удобрения. Гранулы из 61 подают на ролики 63 транспортера, которые снабжены нагревательными элементами 64. С их помощью осуществляется нагрев гранул. Вращающиеся ролики снабжены выступами, обеспечивающими перемещение гранул. С помощью СВЧ-излучателей 65, установленных над транспортером, производится дополнительная сушка и дегельминтизация содержимого гранул. Далее гранулы сбрасываются в накопительную емкость 66.

Воздух от помещений с устройствами механической, биологической очистки и доочистки вентилятором 29 подают в установку для обработки воздуха 30, где вначале воздух проходит через камеру орошения 67, где осуществляется его контакт с раствором реагента, подаваемого в систему орошения 68 циркуляционным насосом 69. При орошении и движении воздуха и капель раствора реагента через искусственную загрузку 46 насадочной части 71 происходит межфазный контакт. Далее воздух через трубы прямой подачи 73 продавливается в барботажную часть 70, где осуществляется вторичный контакт пузырьков воздуха с раствором. Наличие в нижней части труб 73, вмонтированных труб малого диаметра 74, обеспечивает разделение выходящего потока воздуха на мелкие пузырьки и способствует увеличению поверхности контакта фаз. Обработанный воздух удаляется по воздуховоду 76. При сливе жидкости по сборному поддону 72 в стокосборник и далее в трубы водоструйной эжекции воздуха 75 происходит засасывание в трубах части поступившего в устройство 30 воздуха (0,5-0,7 м³/м³ жидкости). Последующее всплытие пузырьков воздуха обеспечивает перемешивание содержимого барботажной части 70 и интенсивное обновление по верхности контакта фаз газ - жидкость всего объема. Подпитка новым раствором производится по трубопроводу 77. Отвод использованного раствора производится по трубопроводу 78.

Целесообразно использовать установку для глубокой биохимической очистки сточных вод при очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод жилых домов, поселков, городов, мясоком бинатов, рыбозаводов, консервных заводов, животноводческих ферм, дрожжевых, пивоваренных, сахарных заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, предприятий химической и микробиологической промыш ленности и т. п.

Степень очистки коммунальных и производственных сточных вод с БПК 100-1500 мг/дм³, взвешенными веществами до 700 мг/дм³ составляет 98-99%. При очистке сточных вод с низким содержанием по БПК от 50 до 100 мг/дм³ в биофильтрах установок осуществляется процесс сорбции и окисления 70-80% органических загрязнений. Отрывающаяся биомасса с загрузки биофильтра пополняет слой взвешенного ила в аэротенке-отстойнике, что дает возможность довести эффект очи стки до 99%.

Как показали полупроизводственные и производственные испытания, заявляемая установка для глубокой биохимической очистки обеспечивает полное удаление сероводорода и гидросульфидов, снижение концентрации аммонийного азота с 100 до 0,5 мг/дм³.

Включение биокоагуляторов-флотаторов в технологическую схему двухступенчатой биологической очистки сточных вод с комбинированными сооружениями позволяет очищать концентрированные сточные воды с содержанием БПК до 3000 мг/дм³, жиров до 300 мг/дм³ и взвешенных веществ до 1500 мг/дм³ до значений по указанным показателям 10-15 мг/дм³.

Предлагаемая установка решает комплексную проблему очистки сточных вод, обработки использованного воздуха и получения ценного гранулированного удобрения.

При этом в сравнении с традиционными аэрационными сооружениями энергетические затраты на биохимический процесс очистки снижаются в 2-3 раза; численность обслуживающего персонала уменьша ется на 50-70%; сокращается площадь очистных сооружений в 3 раза, и размер санитарно-защитной зоны в зависимости от производительности сооружений может составлять 50-100 м.

Claims (14)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Установка для глубокой биохимической очистки сточных вод, содержащая трубопровод подачи сточных вод и ила, трубопровод отвода ила, устройство тонкой механической очистки, песколовку, камеру смешения сточных вод с илом с циркуляционным насосом и устройство комбинированной биоло- 10 023425 гической очистки, включающее биофильтр с плоскостной загрузкой, и аэротенки-отстойники, отделенные перегородкой, определяющей помещение биофильтра и помещение аэротенка-отстойника, систему орошения, включающую лотки орошения, сливные патрубки, сборные поддоны и стокосборники, к которым подсоединены аэрационные колонны с водоструйной аэрацией, заглубленные в аэрационные зоны аэротенка-отстойника, в котором аэрационные зоны отделены от отстойных зон перегородками, и устройство доочистки, в частности биореактор глубокой доочистки сточных вод, отличающаяся тем, что в устройстве комбинированной биологической очистки производительностью от 5 до 15000 м³/сут. система орошения биофильтров включает лотки со сливными патрубками и установленные под патрубками отражательные диски, причем расстояние от верхних торцов сливных патрубков лотков до отражательных дисков составляет 0,8-2 м, а расстояние между центрами лотков и расстояние между осями патрубков в лотках составляет 0,6-1,8 м, а также тем, что при диаметре аэрационных колонн от 25 до 100 мм их высота над уровнем жидкости в аэротенках-отстойниках составляет 1,2-3,5 м, а высота заглубления под уровень жидкости составляет 1,5-4 м, при этом расстояние между обрезами аэрационных колонн в верхней части составляет 50-500 мм и расстояние между нижними обрезами аэрационных колонн составляет 0,5-3 м.
2. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что длина сливных патрубков, установленных в лотках системы орошения, находится в пределах от двух до шести их диаметров, при этом диаметр отражательных дисков составляет 80-200 мм, а на трубопроводах подачи смеси сточных вод и ила в лотки орошения биофильтра установлены задвижки и дополнительно в начале лотков смонтированы шиберы, а перед начальными сливными патрубками установлены струенаправляющие пластинки.
3. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что элементы загрузки биофильтра выполнены в виде шаров диаметром 35-100 мм с 4-10 углублениями, оси которых сходятся в центре шара; шары имеют выступы на поверхности 0,1-1,5 мм и в состав материала элементов включены соединения металлов.
4. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что загрузка биофильтра выполняется из гофрированных керамических листов шириной 0,5-1,5 м, высотой 0,5-3 м, толщиной 2-4 мм, шероховатостью в виде выступов (шероховатостью) на поверхности 0,1-2 мм, с каркасом из параллельных и продольных волнистых полос шириной и толщиной 3-10 мм, причем часть продольных полос выполнена в виде выступающих волнистых перегородок шириной 10-35 мм, и в состав материала листов включены соединения металлов.
5. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стокосборник поддона биофильтра оборудован струенаправляющим отражателем, верхняя часть аэрационных колонн выполнена в виде патрубков, вкручиваемых в муфты, прикреплённых к днищу стокосборника, а стокосборник снабжён лючком для монтажа патрубков и прочистки труб.
6. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в сливных патрубках систем орошения биофильтров и в патрубках верхних частей аэрационных колонн выполнены выемки в виде спиралей длиной от 1 до 1,5 оборота и высотой, не превышающей 0,7 диаметра патрубка.
7. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что по внешнему периметру горизонтальной перегородки, отделяющей помещение биофильтра от помещения аэротенка-отстойника, на расстоянии 0,5-1,5 м друг от друга выполнены отверстия или установлены клапаны для перепуска воздуха.
8. 8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для диаметров аэрационных колонн от 25 до 100 мм высота нижних обрезов колонн над днищем аэрационной зоны составляет 0,05-0,4 м, а расстояние от низа крайних аэрационных колонн до угла сочленения плоской и конической частей днища аэротенкаотстойника составляет 0,5-1,2 м.
9. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что аэротенк-отстойник сконструирован так, что длина нижнего катета конической части аэротенка-отстойника составляет половину ширины отстойной зоны плюс 0,1-1,0 м, высота от низа конической части перегородки, разделяющей аэрационную и отстойную зону до днища 0,5-1,5 м, аэротенк-отстойник дополнительно содержит треугольные валики, размещенные на плоской части днища аэрационной зоны, и ширина треугольных валиков составляет 0,5-2,0 м и высота 0,5-1,5 м, при этом трубопровод отвода ила установлен по внешнему периметру конической части днища аэротенка-отстойника и имеет отверстия или патрубки, расположенные под углом 0-90° к горизонтальной оси трубопровода и на расстоянии 0,2-1,0 м друг от друга.
10. 10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что над указанными треугольными валиками установлены блоки с биологической загрузкой, выполняемые из пластмассовых пластин с отверстиями 3-30 мм и щетинками длиной 5-50 мм или керамических пластин, включающих соединения металлов, с прикрепленными стержнями или пластинами разной длины 5-40 мм и шероховатостью на них в виде выступов 0,11,5 мм.
11. 11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она состоит из двух-четырёх устройств комбинированной биологической очистки, соединенных с общей камерой смешения трубопроводами отвода ила из аэротенков-отстойников, а напорный трубопровод циркуляционного насоса камеры смешения соединен с системами орошения биофильтров устройств комбинированной биологической очистки.
12. 12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что для глубокой биохимической очистки сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПК до 3000 мг/дм³ и жиров до 300 мг/дм³ дополнительно

    - 11 023425 включает биокоагуляторы-флотаторы и устройство обработки избыточного ила, при этом напорный трубопровод циркуляционного насоса, установленного в камере смешения второго комбинированного устройства, одновременно подключен к системе орошения этого устройства и к камере смешения первого комбинированного устройства; к водоструйному аэратору биокоагулятора-флотатора или к устройству обработки избыточного ила, к приемной камере аэратора биокоагулятора-флотатора прикреплены аэрационные колонны длиной 0,3-1,5 м, углами наклона к вертикальной оси от 0 до 50° и тангенциально направленными патрубками.
13. 13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что устройство обработки избыточного ила сконструировано так, что к сгустителю устройства обработки избыточного ила подсоединены трубопроводы от устройства комбинированной биологической очистки и/или от биокоагулятора и/или анаэробного биореактора; к сгустителю, в свою очередь, подсоединен ленточный фильтр-пресс, в котором устройство отвода обезвоженного кека подключено к гранулятору, куда также подведена линия подачи органических и/или минеральных добавок, устройство отвода гранул подсоединено к роликовому транспортеру, снабженному нагревательными элементами, и/или с размещенными последовательно над транспортером СВЧизлучателями, подсоединенного, в свою очередь, к накопительной емкости.
14. 14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство обработки использованного воздуха, где воздуховоды от устройств комбинированной биологической очистки, устройства обработки избыточного ила, биореакторов, устройств тонкой механической очистки и песколовок подсоединены к всасывающему патрубку вентилятора высокого давления, напорный воздуховод которого, в свою очередь, подключен к камере орошения устройства обработки использованного воздуха, снабженного системой орошения, которая соединена с циркуляционным насосом, всасывающий патрубок которого подсоединен к барботажной части устройства обработки использованного воздуха, над которой размещена насадочная часть устройства, заполненная искусственной загрузкой, сборный поддон, в который вмонтированы трубы прямой подачи воздуха длиной 1,2-2,5 м, заглубленные на 0,4-0,7 м в жидкость барботажной части и заполненные в нижней части трубами малого диаметра, а также трубы водоструйной эжекции воздуха, которые прикреплены к стокосборнику, установлены на высоте 0,6-1,8 м над жидкостью и заглублены в жидкость на 1-3 м.