MD4374C1 - Instalaţie şi procedeu de epurare avansată a apelor uzate - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la epurarea avansată a apelor uzate menajere şi industriale, şi anume la instalaţiile şi procedeele de epurare avansată a apelor uzate, iar apele uzate epurate pot fi utilizate la întreprinderi în calitate de ape industriale în procesele tehnologice, cum ar fi răcirea utilajului, sau în agricultură pentru irigări.Instalaţia şi procedeul de epurare avansată a apelor uzate conţin un rezervor (1) monobloc, divizat prin pereţi despărţitori în patru compartimente - un decantor primar (I) pentru epurarea mecanică a apei uzate, bioreactoare anaerob-anoxic (II) şi aerob (III) pentru epurarea biologică combinată anaerob-anoxică-aerobă a apei uzate, şi un decantor secundar (IV) pentru epurarea mecanică a apei uzate epurate. Decantorul primar (I) este format din două pachete lamelare sau tubulare (3, 3') înclinate, un fermentator anaerob (4) şi un separator (5). Bioreactoarele (II, III) sunt executate din două părţi divizate printr-o şicană (9, 14) şi în care sunt amplasate o umplutură rigidă (11, 11') pentru fixarea microflorei şi o umplutură flotantă (15, 15') pentru fixarea microorganismelor heterotrofe. În partea inferioară a bioreactorului (III) este amplasat un sistem de aerare pneumatic. Decantorul secundar (IV) este format din plăci ondulate sau tuburi subţiri (19) din masă plastică înclinate şi un canal vertical (21) pentru evacuarea apei uzate epurate.

Description

Invenţia se referă la epurarea avansată a apelor uzate menajere şi industriale, şi anume la instalaţiile şi procedeele de epurare avansată a apelor uzate, iar apele uzate epurate pot fi utilizate la întreprinderi în calitate de ape industriale în procesele tehnologice, cum ar fi răcirea utilajului, sau în agricultură pentru irigări.

Se cunoaşte o instalaţie şi un procedeu de epurare biologică combinată anaerob-aerobă a apelor uzate, care include o treaptă anaerobă de degradare biologică a substanţelor organice la un grad de epurare de 60…70% prin intermediul microflorei anaerobe, iar partea remanentă a poluanţilor este degradată cu ajutorul microorganismelor aerobe fixate pe o umplutură solidă. Procedeul este realizat într-o instalaţie care conţine un singur bioreactor, format dintr-un bazin de epurare anaerobă, un bazin de epurare aerobă şi un bazin de separare, amplasat între primele două bazine. În bazinele de epurare anaerobă şi aerobă, respectiv, este amplasată umplutura solidă de tip "fagure" pentru fixarea microorganismelor [1].

Dezavantajul acestei soluţii constă în faptul că nu prevede decât eliminarea materiilor în suspensie şi a poluanţilor carbonorganici, dar nu şi a compuşilor azotului şi fosforului.

Cea mai apropiată soluţie este instalaţia şi procedeul de epurare a apelor uzate, care constă în epurarea biologică combinată aerob-anoxică-anaerobă cu eliminarea simultană a poluanţilor carbonorganici şi a compuşilor azotului şi fosforului într-un singur rezervor divizat în mai multe compartimente, prin care apa uzată se mişcă gravitaţional, trecând consecutiv prin toate compartimentele în flux descendent-ascendent în plan vertical (labirint vertical) [2].

Dezavantajele acestei soluţii constau în structura complicată a rezervorului, care include mulţi pereţi despărţitori şi multiple compartimente anoxice şi aerobe, de asemenea, procedeul de epurare include multiple recirculări interne, ceea ce este nefavorabil pentru o staţie de epurare de capacitate mică şi medie.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în sporirea eficienţei epurării mecano-biologice a apei uzate, reducerea consumului de energie şi a costului de epurare şi tratare a nămolului, simplificarea tehnologiei de epurare, combinarea proceselor de epurare a apei uzate şi stabilizare a nămolului de epurare într-o singură instalaţie modulară şi compactă, reducerea producţiei de nămol, precum şi simplificarea şi amplasarea raţională a elementelor instalaţiei.

Instalaţia pentru epurarea avansată a apelor uzate, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un rezervor monobloc, dotat cu racorduri de admisie a apei uzate şi de evacuare a apei uzate epurate şi divizat prin pereţi despărţitori în mai multe compartimente - bioreactoare anaerobe şi aerobe pentru epurarea biologică combinată anaerob-anoxică-aerobă a apei uzate limpezite în prealabil, şi un sistem de aerare pneumatic. Instalaţia este executată din modul, format din rezervorul, care este divizat în patru compartimente - un decantor primar pentru epurarea mecanică a apei uzate, bioreactorul anaerob-anoxic, bioreactorul aerob şi un decantor secundar pentru epurarea mecanică a apei uzate epurate. Decantorul primar este format din două pachete lamelare sau tubulare înclinate, amplasate lateral mai sus de racordul de admisie, şi un fermentator anaerob, amplasat în partea inferioară a decantorului primar, care este executată în formă de trunchi de piramidă, cu un racord de evacuare a nămolului şi un separator gaz-lichid în formă de trunchi de piramidă, amplasat în partea superioară a decantorului primar şi dotat cu un racord de evacuare a gazelor de fermentare. Pachetele lamelare sunt înclinate sub un unghi de 50…60° şi amplasate la distanţe de 10…20 cm între ele. Deasupra pachetelor lamelare este amplasat un colector al apei uzate limpezite, racordat la bioreactorul anaerob-anoxic, care este executat din două părţi divizate printr-o şicană şi în care este amplasată o umplutură rigidă pentru fixarea microflorei cu o înălţime de 1…1,5 m, plasată pe un suport. Prima parte a bioreactorului anaerob-anoxic este racordată la o conductă de recirculare a apei uzate epurate printr-o pompă submersibilă, amplasată în bioreactorul aerob, care este executat din două părţi divizate printr-o şicană şi în care este amplasată o umplutură flotantă pentru fixarea microorganismelor heterotrofe cu o înălţime a umpluturii de 1,5…2,5 m şi un volum de 30…70% din volumul bioreactorului aerob. Umplutura flotantă este susţinută din partea de sus şi cea de jos cu plase, executate cu orificiile mai mici decât dimensiunile elementelor flotante ale umpluturii. În partea inferioară a bioreactorului aerob este amplasat sistemul de aerare pneumatic, format din conducte de alimentare cu aer comprimat şi o reţea de ţevi perforate sau difuzori de aer. Capătul de jos al şicanelor este executat oblic spre interiorul părţii a doua a bioreactoarelor, care formează cu radierul acestora o fantă. Bioreactorul aerob este racordat, în partea superioară, printr-un jgheab la decantorul secundar, care este format din plăci ondulate sau tuburi subţiri din masă plastică înclinate sub un unghi de 50…60° cu o înălţime de 1…1,5 m, şi o şicană, care formează cu peretele rezervorului un canal vertical pentru evacuarea apei uzate epurate. Capătul de jos al şicanei este executat oblic spre interiorul decantorului secundar. Radierul bioreactoarelor este executat cu o adâncitură pentru acumularea nămolului, în care este amplasat câte un aerlift pentru evacuarea acestuia. Partea inferioară a decantorului secundar este executată în formă de trunchi de piramidă pentru acumularea nămolului, în care este amplasat un aerlift pentru evacuarea lui. Mişcarea fluxului de apă uzată în compartimentele instalaţiei se realizează în flux ascendent-descendent.

În calitate de umplutură rigidă pentru fixarea microflorei pot fi utilizate plăci subţiri ondulate din masă plastică, fixate paralel.

În calitate de umplutură flotantă pentru fixarea microorganismelor heterotrofe pot fi utilizate elemente din masă plastică de formă cilindrică cu lungime şi diametru de 7…10 mm.

Capătul de jos al şicanelor poate fi executat oblic sub un unghi de 45° cu lungime de 25…50 cm.

Orificiile plaselor pot fi executate cu dimensiunile de 5x5…7x7 mm.

Instalaţia poate fi executată din două module, unite paralel între ele în plan orizontal, sau din patru, şase, opt module amplasate în perechi.

Procedeul de epurare a apelor uzate, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include epurarea mecanică a apei uzate pentru eliminarea parţială a materiilor în suspensie prin decantarea gravitaţională primară avansată cu utilizarea pachetelor lamelare sau tubulare din decantorul primar al instalaţiei de epurare avansată a apei uzate, definită mai sus, şi prin fermentarea nămolului, care se acumulează în fermentatorul anaerob, în urma căreia se obţin compuşii carbonorganici ai acizilor graşi volatili, care se utilizează la epurarea biologică anaerobă-anoxică a apei uzate pentru eliminarea parţială a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin procesul de denitrificare în condiţii anaerobe concomitent cu procesul de predenitrificare în condiţii anoxice cu utilizarea compuşilor carbonorganici ai acizilor graşi volatili, obţinuţi în urma procesului de denitrificare. Procedeul mai include epurarea biologică aerobă a apei uzate pentru eliminarea definitivă a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin procesul de nitrificare în condiţii aerobe, şi epurarea mecanică a apei uzate epurate pentru eliminarea poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului pentru o limpezire avansată prin sedimentarea gravitaţională.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea gradului de epurare a apelor uzate şi extinderea gamelor de substanţe eliminate din apele uzate, utilizarea surselor interne de compuşi carbonorganici ai acizilor graşi volatili în procesul de denitrificare, reducerea producţiei de nămol de epurare, combinarea proceselor de epurare a apelor uzate şi de stabilizare a nămolurilor într-o unică instalaţie modulară compactă, majorarea eficienţei şi fiabilităţii instalaţiei propuse, reducerea consumului de energie necesară pentru realizarea procedeului, precum şi simplificarea tehnologiei de epurare a apelor uzate şi de tratare a nămolului.

Rezultatul tehnic obţinut se datorează faptului că procedeul de epurare avansată a apelor uzate include epurarea mecano-biologică combinată anaerob-anoxic-aerobă cu eliminarea simultană a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului într-o singură instalaţie modulară şi compactă, cu utilizarea umpluturii rigide pentru fixarea microflorei, concomitent cu stabilizarea nămolului produs.

Pentru asigurarea necesităţilor nutritive ale microorganismelor heterotrofe pentru nitrificare, în locul surselor externe de carbon, utilizate pe larg în tehnologiile convenţionale, sunt utilizate surse interne - acizii graşi volatili, obţinuţi în urma epurării biologice anaerobe a apei uzate şi fermentării nămolului, procese care au loc în instalaţia compactă modulară.

Mişcarea fluxului de apă uzată în direcţie verticală ascendent-descendent între compartimentele bazinului de epurare permite reducerea suprafeţei ocupate de instalaţie şi a dimensiunilor rezervorului monobloc concomitent cu creşterea timpului de contact şi repartiţia uniformă a fluxului de apă uzată, care tranzitează compartimentele instalaţiei.

Utilizarea umpluturii rigide permite stratificarea microflorei fixate în corespundere cu fazele epurării şi fermentării anaerobe, iar utilizarea în bioreactoarele aerobe a umpluturii flotante permite intensificarea epurării datorită majorării concentraţiei microflorei, menţinerea vârstei optime a asociaţiei microbiene şi majorarea eficienţei sistemului de epurare, iar instalaţia asigură, concomitent cu fermentarea anaerobă a nămolurilor de epurare, şi îngroşarea lor.

Umplutura rigidă pentru fixarea microflorei, compusă din blocuri sau pachete de plăci subţiri ondulate din mase plastice fixate paralel, asigură o suprafaţă specifică mare şi o porozitate înaltă, care permite de a evita colmatarea umpluturii cu biofilmul desprins de la suprafaţa umpluturii rigide.

Umplerea bioreactorului aerob cu umplutură flotantă în stare compactă la nivel de 30...70% din volumul util al bioreactorului aerob permite mobilitatea elementelor şi mişcarea lor prin amestecul creat de sistemul de aerare, ceea ce asigură desprinderea excesului de biofilm fixat pe ele şi, în aşa mod, permite de a controla grosimea biofilmului datorită gradientului de viteză.

Utilizarea pachetelor lamelare sau tubulare din masă plastică înclinate sub un unghi de 50...60° şi amplasate la distanţe mici de 10...20 cm între ele asigură intensificarea procesului de limpezire a apei uzate brute şi permite de a reduce esenţial volumul instalaţiei de epurare.

Instalaţia constă dintr-un număr de compartimente individuale interconectate între ele gravitaţional pe fluxul apei uzate, care asigură realizarea proceselor de epurare mecano-biologică combinată anaerob-anoxică-aerobă pentru eliminarea materiilor în suspensie, poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului.

Construcţia instalaţiei permite trecerea liberă a apei uzate dintr-un compartiment în altul consecutiv la timpi determinaţi în funcţie de eficienţa necesară de eliminare a materiilor în suspensie, poluanţilor carbonorganici şi a compuşilor azotului şi fosforului.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, în care sunt reprezentate:

- fig. 1, schema tehnologică a procedeului de epurare avansată a apelor uzate;

- fig. 2, vederea de sus a compartimentelor instalaţiei pentru epurarea avansată a apelor uzate;

- fig. 3, compartimentele instalaţiei în secţiune.

Procedeul de epurare avansată a apelor uzate include patru etape (fig. 1).

Prima etapă include epurarea mecanică a apei uzate pentru eliminarea parţială a materiilor în suspensie prin decantare gravitaţională primară avansată cu utilizarea pachetelor lamelare sau tubulare din masă plastică, înclinate sub un unghi de 50...60° şi amplasate la distanţe de 10...20 cm între ele (blocuri/pachete lamelare, tubulare) pentru a intensifica procesul de limpezire a apei uzate brute.

A doua etapă constituie epurarea biologică anaerobă-anoxică a apei uzate pentru eliminarea parţială a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin intermediul umpluturii rigide pentru fixarea microflorei prin procesul de denitrificare în condiţii anaerobe concomitent cu procesul de predenitrificare a nitriţilor şi nitraţilor în condiţii anoxice.

Etapa a treia include epurarea biologică aerobă a apei uzate pentru eliminarea definitivă a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin intermediul umpluturii flotante pentru fixarea microorganismelor heterotrofe concomitent cu procesul de nitrificare a azotului amoniacal în condiţii aerobe.

Ultima etapă a procedeului dat constituie epurarea mecanică a apei uzate epurate pentru eliminarea poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului pentru o limpezire avansată prin sedimentarea gravitaţională cu utilizarea plăcilor ondulate sau tuburilor subţiri din masă plastică înclinate sub un unghi de 50…60°.

Apa uzată epurată mecano-biologic este îndreptată în final spre dezinfectare înainte de a fi deversată în receptorii naturali sau spre utilizare ulterioară.

Referitor la tehnologia nămolurilor, procedeul propus include fermentarea şi stabilizarea anaerobă a componentei organice pentru a evita putrefacţia spontană a nămolurilor şi emisia gazelor de fermentaţie urât mirositoare. În continuare, nămolul fermentat şi stabilizat poate fi supus unei deshidratări mecanice sau naturale şi apoi, după o depozitare de lungă durată sau dezinfectare, poate fi utilizat, iar după caz, poate fi transportat cu autovidanje la o staţie de epurare existentă de capacitate mai mare, unde funcţionează utilajele de deshidratare şi utilizare, de preferinţă, în agricultură sau pentru recultivarea solurilor degradate. Pentru asigurarea unei bune funcţionări a staţiei de epurare, pe baza procedeului propus în invenţie, este preferabil ca apa uzată evacuată din localitate prin reţeaua publică de canalizare să fie pretratată şi pompată în instalaţia pentru epurare, astfel încât mişcarea ulterioară a fluxului tehnologic al apei uzate prin instalaţie şi spre deversare în emisare să fie liberă, gravitaţională, ceea ce conduce la excluderea unui consum de surplus de energie.

Pretratarea apei uzate include eliminarea materialelor grosiere prin strecurare şi, după caz, a materiilor în suspensie de provenienţă minerală (nisip, zgură etc.), iar pentru asigurarea unei alimentări uniforme a instalaţiei cu apă uzată, staţia de epurare va include un rezervor pentru uniformizare/egalizare/omogenizare a debitelor de apă uzată şi concentraţiilor de poluanţi, combinat cu camera de recepţie a staţiei de pompare, dotată cu pompe submersibile şi malaxoare.

Pentru realizarea procedeului de epurare avansată a apei uzate, descris mai sus, se utilizează o instalaţie monobloc de formă dreptunghiulară, care conţine un singur rezervor, divizat prin pereţii despărţitori (aceştia permiţând trecerea liberă gravitaţională a fluxului de apă uzată prin rezervor de la intrare până la ieşire) în patru compartimente, în care se realizează consecutiv etapele procedeului propus.

Instalaţia pentru epurarea avansată a apelor uzate este executată dintr-un modul sau din două module, unite paralel între ele în plan orizontal, sau din patru, şase, opt module, amplasate în perechi, modulul fiind format din rezervorul 1 monobloc (fig. 2, 3), divizat prin pereţii despărţitori în patru compartimente - decantorul primar I pentru epurarea mecanică a apei uzate, bioreactoarele anaerob-anoxic II şi aerob III pentru epurarea biologică combinată anaerob-anoxică-aerobă a apei uzate şi decantorul secundar IV pentru epurarea mecanică a apei uzate.

Primul compartiment 2 de formă prismatică reprezintă decantorul primar I, destinat pentru epurarea mecanică a apei uzate şi format din două pachete lamelare sau tubulare 3, 3' înclinate, amplasate lateral în partea superioară a decantorului, între acestea fiind amplasat separatorul gaz-lichid 5 în formă de trunchi de piramidă, sprijinit pe inelul 23, cu care formează fanta 24 pe tot perimetrul bazei de jos a separatorului 5, racordat printr-un ştuţ la conducta 6 de evacuare a gazelor de fermentare. Pachetele 3, 3' sunt înclinate sub un unghi de 50…60° şi amplasate la distanţe de 10…20 cm între ele. Sub inelul 23, în partea inferioară a decantorului I, este amplasat fermentatorul anaerob 4 în formă de trunchi de piramidă. Primul compartiment este alimentat cu apă uzată brută pretratată prin racordul de admisie 7 cu două capete, amplasat sub pachetele 3, 3', dar mai sus de inelul 23, pe care se sprijină separatorul 5, şi unit la staţia de pompare a apei uzate din localitate. Deasupra pachetelor 3, 3', pe pereţii laterali ai primului compartiment, sunt amplasate două jgheaburi 25 de colectare a apei uzate limpezite cu pereţii deversori 26 orizontali, care se racordează la colectorul de apă uzată limpezită, racordat la al doilea compartiment. Fermentatorul 4 este dotat cu racordul 8 de evacuare gravitaţională a nămolului sub presiunea coloanei de apă din primul compartiment prin jgheaburile 25 cu pereţii deversori 26. Partea inferioară a primului compartiment, spaţiul de sub inelul 23, este destinată pentru acumularea şi fermentarea nămolului format la decantarea gravitaţională primară avansată în pachetele 3, 3'.

Al doilea compartiment de formă prismatică reprezintă bioreactorul anaerob-anoxic II, destinat pentru epurarea biologică anaerobă-anoxică a apei uzate şi executat din două părţi egale divizate prin şicana 9, care formează în partea inferioară fanta 10, prin intermediul căreia aceste părţi comunică, iar pentru o distribuire uniformă a fluxului de apă uzată, capătul de jos al şicanei 9 este executat oblic spre interiorul părţii a doua a bioreactorului II sub un unghi de 45° cu lungime de 25…50 cm. În interiorul bioreactorului II este amplasată umplutura rigidă 11, 11' de tip „fagure” pentru fixarea microflorei respective cu înălţimea de 1…1,5 m, confecţionată din plăci/foi subţiri ondulate din masă plastică, plasată pe suportul de tip „grătar”. Radierul bioreactorului II este executat cu adâncitura 12 pentru acumularea nămolului, în care este amplasat aerliftul 13 pentru evacuarea periodică a nămolului acumulat. Acest compartiment este racordat la primul prin ştuţul, amplasat în partea superioară a primei părţi - anaerobe, a bioreactorului II, care suplimentar este racordată prin ştuţ la conducta de recirculare a apei uzate epurate nitrificate, alimentată de pompa submersibilă 18 de recirculare din al treilea compartiment. Pentru direcţionarea fluxului de apă epurată spre partea inferioară a bioreactorului II şi distribuţia uniformă a acestuia, sub stratul de umplutură 11, 11', şicana 9 este prevăzută în partea inferioară cu orificii sau cu spaţiu liber, iar capătul de jos oblic al şicanei 9, îndreptat spre interiorul părţii a doua - anoxică, a compartimentului, creează un flux ascendent uniform în partea a doua. În prima parte direcţia fluxului este descendentă, iar în partea a doua - ascendentă.

Al treilea compartiment de formă prismatică, similară cu forma celui de-al doilea compartiment, reprezintă bioreactorul aerob III, destinat pentru epurarea biologică aerobă şi este, de asemenea, executat din două părţi divizate prin şicana 14, care formează în partea inferioară fanta 10', capătul de jos al şicanei 14 fiind la fel executat oblic spre interiorul părţii a doua a bioreactorului III sub un unghi de 45° cu lungimea de 25…50 cm. În interiorul bioreactorului III este amplasată umplutura flotantă 15, 15' pentru fixarea microorganismelor heterotrofe cu înălţimea de 1,5…2,5 m şi volumul de 30…70% din volumul bioreactorului III, compusă din figuri/elemente din masă plastică de formă cilindrică cu lungimea şi diametrul de 7...10 mm, cu suprafaţa dezvoltată de fixare a microorganismelor pentru crearea şi menţinerea microorganismelor heterotrofe. Umplutura flotantă 15, 15' este susţinută din părţile de sus şi de jos cu plase, executate cu orificiile mai mici decât dimensiunile elementelor flotante ale umpluturii 15, 15'. În partea inferioară a bioreactorului III este amplasat sistemul de aerare pneumatic, format din conductele 16 de alimentare cu aer comprimat şi reţeaua de ţevi perforate cu diametrul orificiilor de 3...5 mm sau difuzorii de aer 17, şi alimentat cu aer comprimat de la suflanta, amplasată într-o încăpere alăturată, iar în partea superioară este montată pompa submersibilă 18 de recirculare a apei uzate cu conţinut de nitraţi. Şicana 14 este prevăzută în partea inferioară cu orificii sau spaţiu liber pentru accesul fluxului de apă uzată din prima parte - descendentă, în a doua parte - ascendentă, capătul de jos oblic al şicanei 14 fiind îndreptat spre interiorul părţii a doua în scopul uniformizării curgerii fluxului ascendent de apă uzată. Radierul bioreactorului III este, de asemenea, executat cu adâncitura 12' pentru acumularea nămolului, în care este amplasat aerliftul 13' pentru evacuarea acestuia.

Al patrulea compartiment de formă prismatică în partea superioară şi trunchi de piramidă în cea inferioară, reprezintă decantorul secundar IV, destinat pentru epurarea mecanică, şi anume pentru separarea particulelor de peliculă biologică (biofilm), desprinse de pe suprafaţa umpluturii 15, 15'. Decantorul IV este format, în partea superioară, din plăcile ondulate sau tuburile subţiri 19 din masă plastică înclinate sub un unghi de 50...60° cu înălţimea de 1…1,5 m, deasupra cărora este amplasat jgheabul 27, prin care trece apa uzată efluentă din compartimentul al treilea (din partea ascendentă) în al patrulea compartiment. Fluxul de apă uzată se mişcă descendent prin plăcile 19, eliberându-se de materiile în suspensie, care se depun şi se acumulează în partea inferioară 12'' a decantorului IV sub formă de nămol, care este evacuat periodic prin intermediul aerliftului 13''. Pentru colectarea şi evacuarea apei uzate epurate este prevăzută şicana 20, amplasată la distanţa de 10…20 cm de la peretele 28 al rezervorului 1. Capătul de jos al şicanei 20 este executat oblic spre interiorul decantorului IV sub un unghi de 45°, care formează cu peretele frontal 28 al rezervorului 1 fanta 29 şi canalul vertical 21 pentru evacuarea apei uzate epurate, racordat la conducta 22 de evacuare a apei uzate epurate biologic şi limpezite spre dezinfectare şi ulterior spre deversarea în receptorii naturali (emisare) sau spre utilizare.

Alăturat monoblocului descris este prevăzută o încăpere, unde sunt amplasate: a) o cameră de dezinfectare a apei uzate epurate biologic, dotată cu lămpi ultraviolete; b) suflantele; c) panoul electric de comandă; d) blocul sanitar; e) încăperile sociale necesare pentru angajaţi; f) blocul administrativ etc.

Instalaţia pentru epurarea avansată a apelor uzate funcţionează în modul următor.

Instalaţia se alimentează cu apă uzată brută pretratată prin racordul de admisie 7 de presiune unit la staţia de pompare. Racordul 7 se ramifică în două conform construcţiei decantorului primar I, iar acestea se introduc prin peretele lateral al decantorului I, mai jos de pachetele lamelare sau tubulare 3 şi 3' înclinate. Fluxul de apă uzată cu conţinut ridicat de materii în suspensie se mişcă ascendent prin spaţiile dintre lamelele/tuburile pachetelor 3 şi 3' înclinate, cu o viteză, care asigură sedimentarea gravitaţională avansată a materiilor în suspensie (insolubile), acestea depunându-se pe suprafaţa înclinată a lamelelor/tuburilor şi formând un strat de nămol, care, datorită unghiului mare de înclinaţie, alunecă şi se acumulează în spaţiul părţii inferioare a decantorului I, care reprezintă fermentatorul anaerob 4. Apa uzată limpezită din partea superioară a decantorului I este deversată şi distribuită uniform pe suprafaţa primei părţi anaerobe a bioreactorului II, în care fluxul de apă, mişcându-se descendent, trece prin umplutura rigidă 11, venind în contact cu microflora fixată, unde are loc epurarea biologică anaerobă prin procesul de denitrificare cu degradarea poluanţilor carbonorganici biodegradabili în CH4 şi CO2, care se formează în calitate de compuşi intermediari carbonorganici ai acizilor graşi volatili, care servesc drept sursă complementară de carbon organic pentru treapta ce urmează în partea a doua anoxică a bioreactorului II prin procesul de predenitrificare, înlocuind sursele tradiţionale costisitoare de etanol, metanol şi/sau acid acetic. Fluxul de apă uzată epurată biologic anaerob este parţial eliberat la 60...70% de poluanţi carbonorganici şi compuşi ai azotului şi fosforului, obţinându-se o apă uzată epurată parţial, reducându-se din cantitatea de poluanţi, care, în soluţiile anterioare, ar fi fost eliminaţi în treapta aerobă cu consum de energie şi cu producţie mare de nămol secundar. În aşa mod, se reduce semnificativ şi cantitatea de nămol, care urmează să fie tratat în fluxul tehnologic al nămolurilor (stabilizare şi deshidratare). În continuare, fluxul de apă uzată se mişcă ascendent în partea a doua a bioreactorului II prin umplutura 11', fiind amestecat în prealabil cu apa uzată cu conţinut de nitraţi recirculată de pompa 18 din partea a doua aerobă a bioreactorului aerob II prin procesul de nitrificare prin intermediul pompei submersibile 18. În umplutura 11' se dezvoltă microflora fixată heterotrofă, care efectuează procesul de predenitrificare, descompunând nitraţii până la azot molecular gazos şi folosindu-i în calitate de oxigen necesar pentru oxidarea/metabolizarea poluanţilor carbonorganici, drept care servesc poluanţi carbonorganici reziduali ai apei uzate brute epurate anaerob şi acizi graşi volatili de la procesele de fermentare atât a nămolului din fermentatorul 4, cât şi din umplutura 11 şi 11', aceştia difuzând în fluxul de apă uzată supusă epurării ulterioare.

Fluxul de apă uzată epurată anaerob şi predenitrificată se mişcă în continuare în al treilea compartiment pentru epurarea biologică aerobă, trecând consecutiv mai întâi descendent prin umplutura 15 prin procesul de nitrificare şi efectuând epurarea aerobă cu eliminarea definitivă a poluanţilor carbonorganici prin intermediul microflorei fixate heterotrofe în condiţii aerobe, create artificial de sistemul de aerare pneumatic, şi apoi ascendent în partea a doua a bioreactorului aerob III prin procesul de nitrificare a azotului amoniacal cu umplutura 15' prin intermediul microflorei fixate autotrofe. Apa uzată nitrificată este recirculată prin intermediul pompei 18 în prima parte anaerobă a bioreactorului II pentru a fi procesată prin denitrificare în partea a doua anoxică a bioreactorului II.

În final, fluxul de apă uzată epurată mecano-biologic cu eliminarea atât a compuşilor carbonorganici biodegradabili, cât şi a celor de azot şi fosfor (nutrienţi), dar cu conţinut de particule ale peliculei biologice desprinse de pe umplutura 15, 15' (materii în suspensie), trece descendent prin decantorul secundar IV (al patrulea compartiment), dotat cu plăci ondulate sau tuburi subţiri 19 înclinate, asigurându-se astfel o limpezire avansată prin sedimentarea gravitaţională în strat subţire şi mişcarea în co-curent în direcţia de sedimentare a materiilor în suspensie şi deplasarea/alunecarea nămolului depus pe suprafaţa plăcilor 19 înclinate. Fluxul de apă care a trecut descendent prin plăcile 19 este direcţionat şi evacuat în sens invers, vertical prin canalul 21, format de şicana 20 şi peretele 28 al rezervorului 1, spre partea superioară a decantorului IV, de unde este colectat şi transportat într-o cameră dotată cu lămpi ultraviolete pentru dezinfectare.

Parametrii apei uzate epurate prin aplicarea procedeului cu instalaţia propusă în prezenta invenţie sunt prezentaţi în următorul tabel.

Rezultatele analizei probelor de apă la intrare şi la deversare din instalaţia pentru epurarea avansată a apelor uzate (conform invenţiei)

Tabel

Parametrul monitorizat La intrare La deversare pH 7,8 7,7 Oxidarea (CCO-Cr), mgO2/dm3 76,5 17,0 Consumul biologic de oxigen (CBO), mgO2/dm3 32,5 4,6 Materie în suspensie, mg/dm3 109,7 38,6 Sulfaţi SO4 2-, mg/dm3 466,2 342,5 Amoniu (N-NH4 +), mg/dm3 2,6 0,9 Nitriţi (N-NO2 -), mg/dm3 5,6 2,5 Nitraţi (N-NO3 -), mg/dm3 12,9 10,5 Fosfaţi (PO4 3-), mg/dm3 0,9 0,6 Detergenţi anionici, mg/dm3 0,89 0,34

Datele din tabel demonstrează un nivel foarte înalt de epurare, toţi indicatorii la deversare fiind în limitele normelor pentru apele epurate.

1. US 5843305 A 1998.12.01

2. US 7972507 B2 2011.08.05

Claims (7)

1. Instalaţie pentru epurarea avansată a apelor uzate, care conţine un rezervor (1) monobloc, dotat cu racorduri de admisie (7) a apei uzate şi de evacuare (22) a apei uzate epurate şi divizat prin pereţi despărţitori în mai multe compartimente - bioreactoare anaerobe şi aerobe pentru epurarea biologică combinată anaerob-anoxică-aerobă a apei uzate limpezite în prealabil, şi un sistem de aerare pneumatic, caracterizată prin aceea că este executată din modul, format din rezervorul (1), care este divizat în patru compartimente - un decantor primar (I) pentru epurarea mecanică a apei uzate, bioreactorul anaerob-anoxic (II), bioreactorul aerob (III) şi un decantor secundar (IV) pentru epurarea mecanică a apei uzate epurate, totodată decantorul primar (I) este format din două pachete lamelare sau tubulare (3, 3') înclinate, amplasate lateral mai sus de racordul de admisie (7), şi un fermentator anaerob (4), amplasat în partea inferioară a decantorului (I), care este executată în formă de trunchi de piramidă, cu un racord de evacuare (8) a nămolului şi un separator gaz-lichid (5) în formă de trunchi de piramidă, amplasat în partea superioară a decantorului (I) şi dotat cu un racord (6) de evacuare a gazelor de fermentare; pachetele (3, 3') sunt înclinate sub un unghi de 50…60° şi amplasate la distanţe de 10…20 cm între ele; deasupra pachetelor (3, 3') este amplasat un colector al apei uzate limpezite, racordat la bioreactorul anaerob-anoxic (II), care este executat din două părţi divizate printr-o şicană (9) şi în care este amplasată o umplutură rigidă (11, 11') pentru fixarea microflorei cu o înălţime de 1…1,5 m, plasată pe un suport; prima parte a bioreactorului (II) este racordată la o conductă de recirculare a apei uzate epurate printr-o pompă submersibilă (18), amplasată în bioreactorul aerob (III), care este executat din două părţi divizate printr-o şicană (14) şi în care este amplasată o umplutură flotantă (15, 15') pentru fixarea microorganismelor heterotrofe cu o înălţime a umpluturii de 1,5…2,5 m şi un volum de 30…70% din volumul bioreactorului (III), umplutura (15, 15') fiind susţinută din partea de sus şi cea de jos cu plase, executate cu orificiile mai mici decât dimensiunile elementelor flotante ale umpluturii (15, 15'); în partea inferioară a bioreactorului (III) este amplasat sistemul de aerare pneumatic, format din conducte (16) de alimentare cu aer comprimat şi o reţea de ţevi perforate sau difuzori de aer (17); capătul de jos al şicanelor (9, 14) este executat oblic spre interiorul părţii a doua a bioreactoarelor (II, III), care formează cu radierul acestora o fantă, totodată bioreactorul (III) este racordat, în partea superioară, printr-un jgheab (27) la decantorul secundar (IV), care este format din plăci ondulate sau tuburi subţiri (19) din masă plastică înclinate sub un unghi de 50…60° cu o înălţime de 1…1,5 m, şi o şicană (20), care formează cu peretele rezervorului (1) un canal vertical (21) pentru evacuarea apei uzate epurate, capătul de jos al şicanei (20) fiind executat oblic spre interiorul decantorului (IV); radierul bioreactoarelor (II, III) este executat cu o adâncitură (12, 12') pentru acumularea nămolului, în care este amplasat câte un aerlift (13, 13') pentru evacuarea acestuia, iar partea inferioară a decantorului (IV) este executată în formă de trunchi de piramidă (12'') pentru acumularea nămolului, în care este amplasat un aerlift (13'') pentru evacuarea lui; mişcarea fluxului de apă uzată în compartimentele instalaţiei se realizează în flux ascendent-descendent.

2. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în calitate de umplutură rigidă (11, 11') pentru fixarea microflorei sunt utilizate plăci subţiri ondulate din masă plastică, fixate paralel.

3. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în calitate de umplutură flotantă (15, 15') pentru fixarea microorganismelor heterotrofe sunt utilizate elemente din masă plastică de formă cilindrică cu lungime şi diametru de 7…10 mm.

4. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că capătul de jos al şicanelor (9, 14, 20) este executat oblic sub un unghi de 45° cu lungime de 25…50 cm.

5. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că orificiile plaselor sunt executate cu dimensiunile de 5x5…7x7 mm.

6. Instalaţie, conform revendicărilor 1-5, caracterizată prin aceea că este executată din două module, unite paralel între ele în plan orizontal, sau din patru, şase, opt module amplasate în perechi.

7. Procedeu de epurare avansată a apelor uzate, care include epurarea mecanică a apei uzate pentru eliminarea parţială a materiilor în suspensie prin decantarea gravitaţională primară avansată cu utilizarea pachetelor lamelare sau tubulare din decantorul primar al instalaţiei de epurare avansată a apei uzate, definită în revendicările 1-6, şi prin fermentarea nămolului, care se acumulează în fermentatorul anaerob, în urma căreia se obţin compuşii carbonorganici ai acizilor graşi volatili, care se utilizează la epurarea biologică anaerobă-anoxică a apei uzate pentru eliminarea parţială a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin procesul de denitrificare în condiţii anaerobe concomitent cu procesul de predenitrificare în condiţii anoxice cu utilizarea compuşilor carbonorganici ai acizilor graşi volatili, obţinuţi în urma procesului de denitrificare; epurarea biologică aerobă a apei uzate pentru eliminarea definitivă a poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului prin procesul de nitrificare în condiţii aerobe, şi epurarea mecanică a apei uzate epurate pentru eliminarea poluanţilor carbonorganici şi compuşilor azotului şi fosforului pentru o limpezire avansată prin sedimentarea gravitaţională.