PL179112B1

PL179112B1 - Mechanical and biological sewage treatment plant

Info

Publication number: PL179112B1
Application number: PL94306429A
Authority: PL
Inventors: Dagmara Grabska-Winnicka; Tomasz Winnicki; Barbara Modrzejewska; Waldemar Witkowski
Original assignee: Grabska Winnicka Dagmara; Barbara Modrzejewska; Tomasz Winnicki; Waldemar Witkowski
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 2000-07-31
Also published as: PL306429A1

Abstract

1. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków, składająca się z części mechanicznej, zawierającej osadniki oraz z części biologicznej, wykonanej w postaci reaktora osadu czynnego albo reaktora ze złożem biologicznym, albo połączenia tych reaktorów, znamienna tym, że jest wyposażona w wielosekcyjny, membranowy zespół (4) o przełączalnych sekcjach, składający się z podzespołu (5) zatężania ścieków i z podzespołu (6) doczyszczania ścieków, przy czym wejście podzespołu (5) zatężania ścieków jest połączone z wyjściem wstępnego osadnika (1), a wejście podzespołu (6) doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem wtórnego osadnika (2), zaś wyjścia retentatu obu podzespołów (5, 6) są połączone z wnętrzem reaktora (3), a wyjścia permeatu obu podzespołów (5, 6) są wyprowadzone na zewnątrz oczyszczalni.1. Mechanical and biological treatment plant sewage, consisting of a mechanical part, containing settling tanks and the biological part, made in the form of an activated sludge reactor either a bio-bed reactor or a combination of these reactors, characterized in that it is equipped with a multi-section, membrane type unit (4) with switchable sections, consisting of from the wastewater concentration subassembly (5) and from the subassembly (6) wastewater treatment, where the input of the wastewater concentration component (5) is connected to the outlet of the preliminary settling tank (1), and the entrance of the subassembly (6) for sewage treatment it is connected to the outlet of the secondary settling tank (2), and the retentate outputs of both components (5, 6) are connected to the inside of the reactor (3), and the outputs the permeate of both components (5, 6) is derived outside the treatment plant.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków, znajdująca zastosowanie zwłaszcza do oczyszczania ścieków komunalnych i ścieków pochodzących z zakładów przemysłu spożywczego.The subject of the invention is a mechanical-biological wastewater treatment plant, used in particular for the treatment of municipal wastewater and wastewater from food industry plants.

Znane ze stosowania mechaniczno-biologiczne oczyszczalnie ścieków zawierają część mechaniczną, wyposażoną między innymi w osadniki oraz część biologiczną, która stanowi reaktor osadu czynnego albo reaktor ze złożem biologicznym, albo połączenie wymienionych reaktorów. W części mechanicznej są usuwane zanieczyszczenia pływające i wleczone, części ziarniste, zawiesiny łatwo opadające oraz nie zemulgowane oleje i tłuszcze. W części biologicznej zachodzi proces oczyszczania za pomocą mikroorganizmów w osadzie czynnym albo w złożu biologicznym. Usuwanie związków biogennych zachodzi w procesach anaerobowym oraz nitryfikacji-denitryfikacji, które mają miejsce w strefowym reaktorze osadu czynnego.Known from use, mechanical-biological wastewater treatment plants contain a mechanical part, equipped with, inter alia, settling tanks and a biological part, which is an activated sludge reactor or a bi-bed reactor, or a combination of the above-mentioned reactors. In the mechanical part, floating and dragged contaminants, granular parts, easily settling suspensions and non-emulsified oils and fats are removed. In the biological part, the purification process takes place with the use of microorganisms in activated sludge or in a biological bed. Removal of biogenic compounds takes place in the anaerobic and nitrification-denitrification processes that take place in the zone activated sludge reactor.

W znanych mechaniczno-biologicznych oczyszczalniach ścieków, w wypadku niskiego stężenia związków organicznych w ściekach, występuje konieczność przewymiarowania oczyszczalni oraz zwiększenia zużycia energii elektrycznej, będącego wynikiem dużych obciążeń hydraulicznych. Ponadto przy oczyszczaniu ścieków metodą osadu czynnego bardzo niskie obciążenie osadu powoduje tak zwany stan głodu, w wyniku którego osad czynny jest zdyspergowany i źle sedymentuje w osadnikach wtórnych, powodując wtórne zanieczyszczenie ścieków oczyszczonych. Usunięcie związków biogennych wymaga rozbudowanej konstrukcji oczyszczalni oraz skomplikowanego i schemizowanego reżimu technologicznego, który jednocześnie wytwarza znaczne ilości osadu nadmiernego.In known mechanical-biological wastewater treatment plants, in the case of low concentration of organic compounds in the wastewater, there is a need to oversize the wastewater treatment plant and increase electricity consumption, resulting from high hydraulic loads. In addition, in the treatment of sewage by the activated sludge method, very low sludge loading causes the so-called starvation state, as a result of which the activated sludge is dispersed and poorly sedimented in the secondary sedimentation tanks, causing secondary pollution of the treated sewage. Removal of biogenic compounds requires an elaborate structure of the sewage treatment plant and a complex and schematic technological regime, which at the same time produces significant amounts of excess sludge.

Wynalazek dotyczy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków, składającej się z części mechanicznej, zawierającej osadniki oraz z części biologicznej w postaci reaktora osadu czynnego albo reaktora ze złożem biologicznym, albo połączenia obu reaktorów.The invention relates to a mechanical-biological wastewater treatment plant, consisting of a mechanical part containing settling tanks and a biological part in the form of an activated sludge reactor or a biological bed reactor, or a combination of both reactors.

Istota wynalazku polega na wyposażeniu oczyszczalni w wielosekcyjny zespół membranowy o przełączalnych sekcjach, składający się z podzespołu zatężania ścieków i podzespołu doczyszczania ścieków, przy czym wejście podzespołu zatężania ścieków jest połączone z wyjściem osadnika wstępnego, a wejście podzespołu doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem osadnika wtórnego. Wyjścia strumienia zatężonego, czyli wyjścia retentatu, obu podzespołów są połączone z wnętrzem reaktora, natomiast wyjścia strumienia oczyszczonego, czyli wyjścia permeatu, obu podzespołów są wyprowadzone na zewnątrz oczyszczalni.The essence of the invention consists in equipping the sewage treatment plant with a multi-section membrane unit with switchable sections, consisting of a wastewater concentration sub-assembly and a wastewater treatment sub-assembly, where the input of the wastewater concentration sub-assembly is connected to the output of the primary settling tank, and the input of the sewage polishing sub-assembly is connected to the output of the secondary settling tank. The outputs of the concentrated stream, i.e. the retentate outputs, of both components are connected to the inside of the reactor, while the outputs of the purified stream, i.e. the permeate outputs, of both components are led outside the treatment plant.

179 112179 112

Korzystne jest wyposażenie oczyszczalni w dodatkowy reaktor anaerobowy albo anaerobowo-anoksyczny, włączony pomiędzy osadnik wtórny a podzespół doczyszczania ścieków wielosekcyjnego zespołu membranowego. Pozwala to na efektywniejsze działanie podzespołu doczyszczania, gdyż w dodatkowym reaktorze następuje zwiększenie wymiarów kłaczków osadu czynnego i powtórne wbudowanie fosforu w kłaczki osadu czynnego. Umożliwia to stosowanie membran o większych porach i zwiększa przepustowość podzespołu doczyszczania ścieków, przy mniejszych nakładach energetycznych. Wyposażenie mechanicznobiologicznej oczyszczalni ścieków w wielosekcyjny zespół membranowy o przełączalnych sekcjach umożliwia zatężanie ścieków na wejściu oczyszczalni, co pozwala na osiągnięcie redukcji ich objętości do wartości, przy której stężenie związków organicznych jest optymalne dla mikroorganizmów biodegradujących oraz stworzenie bariery na wyjściu oczyszczalni, dzięki czemu zatrzymywane są związki biogenne i zawiesiny osadu czynnego, które nie opadły w osadnikach wtórnych. W zależności od potrzeb, wielosekcyjny zespół membranowy można przełączać, ręcznie lub automatycznie, w wyniku czego zmienia się ilość sekcji stanowiących podzespół zatężania ścieków i podzespół doczyszczania ścieków. W skrajnych wypadkach zespół membranowy może pracować jedynie jako podzespół zatężania ścieków na wejściu oczyszczalni albo jako podzespół doczyszczania ścieków na wyjściu oczyszczalni. Taka elastyczność pracy zespołu membranowego jest szczególnie korzystna przy systemach małych i średnich, o dużej dobowej lub sezonowej nierównomierności dopływu ścieków do oczyszczalni.It is advantageous to equip the sewage treatment plant with an additional anaerobic or anaerobic-anoxic reactor, connected between the secondary settling tank and the wastewater treatment sub-assembly of the multi-section membrane unit. This allows for a more effective operation of the polishing subassembly, because in the additional reactor, the dimensions of the activated sludge flocs are increased and phosphorus is re-incorporated into the activated sludge flocs. This allows the use of membranes with larger pores and increases the capacity of the wastewater treatment sub-unit, with lower energy expenditure. Equipping the mechanical-biological wastewater treatment plant with a multi-section membrane unit with switchable sections enables the concentration of wastewater at the entrance of the treatment plant, which allows to reduce their volume to the value at which the concentration of organic compounds is optimal for biodegradable microorganisms and to create a barrier at the exit of the treatment plant, thanks to which compounds are retained biogenic and activated sludge suspensions that did not settle in the secondary settling tanks. Depending on the needs, the multi-section membrane unit can be switched manually or automatically, as a result of which the number of sections constituting the wastewater concentration sub-assembly and the wastewater treatment sub-assembly changes. In extreme cases, the membrane unit can only work as a wastewater concentration component at the entrance to the treatment plant or as a wastewater treatment component at the exit of the treatment plant. Such flexibility of the membrane unit operation is particularly advantageous in small and medium-sized systems, with large daily or seasonal unevenness of sewage inflow to the treatment plant.

Zasadniczą korzyścią techniczną oczyszczalni ścieków według wynalazku jest zmniejszenie jej wymiarów, w porównaniu ze znaną oczyszczalnią o identycznej przepustowości oraz stabilna praca osadu czynnego lub złoża biologicznego, zatrzymanie przeważającej części związków biogennych i innych mikrozanieczy szczeń, w tym zawiesin osadu czynnego do wymiarów koloidalnych włącznie, bakterii i wirusów.The main technical advantage of the sewage treatment plant according to the invention is the reduction of its dimensions compared to the known sewage treatment plant with the same capacity and the stable operation of the activated sludge or biological bed, retention of the majority of biogenic compounds and other micro-pollutants, including active sludge suspensions up to colloidal dimensions, bacteria and viruses.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków z reaktorem osadu czynnego, wyposażonej w dwusekcyjny zespół membranowy, w widoku z góry, a fig. 2 - schemat ideowy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków ze strefowym reaktorem osadu czynnego, wyposażonej w pięciosekcyjny zespół membranowy i w dodatkowy reaktor anaerobowo-anoksyczny, w widoku z góry.The subject of the invention is explained in the example of the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of a mechanical-biological sewage treatment plant with an activated sludge reactor, equipped with a two-section membrane unit, in top view, and Fig. 2 - a schematic diagram of a mechanical-biological treatment plant wastewater with a zoned activated sludge reactor, equipped with a five-section membrane unit and an additional anaerobic-anoxic reactor, in top view.

Przykład I. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków według wynalazku składa się z części mechanicznej, którą, stanowi wstępny osadnik 1 i wtórny osadnik 2, z części biologicznej, którą stanowi reaktor 3 osadu czynnego oraz z dwusekcyjnego, membranowego zespołu 4 o przełączalnych sekcjach. Membranowy zespół 4 składa się z sześciu ultrafiltracyjnych modułów rurowych, z których cztery stanowią podzespół 5 zatężania ścieków, a dwa - podzespół 6 doczyszczania ścieków. Wejście podzespołu 5 zatężania ścieków jest połączone z wyjściem wstępnego osadnika 1, wyjście strumienia zatężonego, czyli wyjście retentatu podzespołu 5 zatężania jest połączone z wnętrzem reaktora 3 osadu czynnego, a wyjście strumienia oczyszczonego, czyli wyjście permeatu podzespołu 5 zatężania jest połączone z odbiornikiem wód powierzchniowych. Wejście podzespołu 6 doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem wtórnego osadnika 2, wyjście retentatu podzespołu 6 doczyszczania jest połączone z wnętrzem reaktora 3 osadu czynnego, a wyjście permeatu podzespołu 6 doczyszczania jest połączone z odbiornikiem wód powierzchniowych.Example I. The mechanical-biological wastewater treatment plant according to the invention consists of a mechanical part, which is a primary sedimentation tank 1 and a secondary sedimentation tank 2, a biological part, which is an activated sludge reactor 3, and a two-section membrane unit 4 with switchable sections. The membrane assembly 4 consists of six ultrafiltration tubular modules, four of which constitute the wastewater concentration sub-assembly 5, and two - the wastewater treatment sub-assembly 6. The inlet of the wastewater concentration subassembly 5 is connected to the outlet of the preliminary settling tank 1, the outlet of the concentrated stream, i.e. the retentate outlet of the concentration subassembly 5, is connected to the interior of the activated sludge reactor 3, and the purified stream outlet, i.e. the permeate outlet of the concentration subassembly 5, is connected to the surface water receiver. The inlet of the wastewater treatment subassembly 6 is connected to the outlet of the secondary settling tank 2, the retentate outlet of the polishing subassembly 6 is connected to the interior of the activated sludge reactor 3, and the permeate outlet of the polishing subassembly 6 is connected to the surface water receiver.

W przykładowej oczyszczalni ścieków, surowe ścieki są doprowadzane do wstępnego osadnika 1 w ilości 100 m³/dobę. We wstępnym osadniku 1 następuje zatrzymanie zanieczyszczeń pływających i zawiesin, po czym ścieki są pompowane do podzespołu 5 zatęzania ścieków, gdzie około połowy objętości ścieków przechodzi przez ultraflltracyjne membrany, uzyskując parametry ścieków oczyszczonych, które są odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a pozostała objętość ścieków, zatężonych w wewnętrznej części podzespołu 5, przepływa do reaktora 3 osadu czynnego. Ścieki, oczyszczone w reaktorze 3 osadu czynnego ze związków węgla i związków biogennych, przepływają do wtórnego osadnika 2, gdzie osad czynny ulega sedymentacji, a następnie są przepompowywane do podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Oczyszczone ścieki przechodzą przez membrany ultraflltracyjne i są odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a zatrzymane przez membrany mikrozawiesiny odprowadzane są do reaktora 3 osadu czynnego.In the exemplary waste water treatment plants, raw waste water is fed to the preliminary settling tank 1 in an amount of 100 m ³ / day. In the preliminary settling tank 1, floating pollutants and suspensions are stopped, and then the sewage is pumped to the sewage concentration subassembly 5, where about half of the sewage volume passes through ultrafiltration membranes, obtaining the parameters of treated sewage, which is discharged to the surface water receiver, and the remaining sewage volume concentrated in the inner part of subassembly 5, flows to the activated sludge reactor 3. Wastewater, purified in the activated sludge reactor 3 from carbon compounds and biogenic compounds, flows to the secondary settling tank 2, where the activated sludge is sedimented, and then it is pumped to the wastewater polishing sub-unit 6. The treated sewage passes through the ultrafiltration membranes and is discharged to the surface water receiver, and the microsuspension retained by the membranes is discharged to the activated sludge reactor 3.

Przykład II. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia z osadem strefowym według wynalazku składa się z części mechanicznej, identycznej jak opisano w przykładzie pierwszym, ze strefowego reaktora 3 osadu czynnego, z pięciosekcyjnego, membranowego zespołu 4 o przełączalnych sekcjach oraz z dodatkowego, anaerobowo-anoksycznego reaktora 7. Membranowy zespół 4 zawiera 100 ultrafiltracyjnych modułów rurowych, zgrupowanych w dwa podzespoły: podzespół 5 zatężania ścieków i podzespół 6 doczyszczania ścieków. Ilość sekcji w poszczególnych podzespołach 5, 6 można przełączać w zależności od chwilowej objętości i stężenia ścieków dopływających do oczyszczalni. Podzespół 5 zatężania ścieków jest połączony identycznie jak opisano w przykładzie pierwszym, natomiast za wtórnym osadnikiem 2 znajduje się dodatkowy, anaerobowo-anoksyczny reaktor 7, z którego ścieki są doprowadzane do wejścia podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Wyjście retentatu podzespołu 6 doczyszczania ścieków jest połączone z wnętrzem strefowego reaktora 3, a wyjście permeatu - z odbiornikiem wód powierzchniowych.Example II. The mechanical-biological treatment plant with zone sludge according to the invention consists of a mechanical part identical to that described in the first example, a zone reactor 3 of activated sludge, a five-section membrane unit 4 with switchable sections, and an additional anaerobic-anoxic reactor 7. Membrane unit 4 includes 100 ultrafiltration tube modules grouped into two sub-assemblies: wastewater concentration sub-assembly 5 and wastewater polishing sub-assembly 6. The number of sections in individual subassemblies 5, 6 can be switched depending on the instantaneous volume and concentration of sewage flowing into the treatment plant. The wastewater concentration sub-assembly 5 is connected identically as described in the first example, while downstream of the secondary settling tank 2 there is an additional anaerobic-anoxic reactor 7, from which the wastewater is fed to the entrance of the wastewater treatment sub-assembly 6. The retentate outlet of the subassembly 6 for wastewater treatment is connected to the interior of the zone reactor 3, and the permeate outlet - to the surface water receiver.

Surowe ścieki, po zatężeniu w podzespole 5, przepływają do strefowego reaktora 3 osadu czynnego, gdzie zachodzi proces rozkładu związków węgla przez mikroorganizmy oraz proces denitiyfikacji i nitryfikacji, z równoczesnym wbudowaniem fosforu w kłaczki osadu czynnego. Następnie we wtórnym osadniku 2 sedymentują zawiesiny osadu czynnego, a zdyspergowane kłaczki, które nie opadły we wtórnym osadniku 2, wraz z oczyszczonymi ściekami są kierowane do dodatkowego, anaerobowo-anoksycznego reaktora 7. W reaktorze 7 następuje ponowne wbudowanie fosforu w kłaczki osadu czynnego. Oczyszczone ścieki wraz z mikrozawiesiną osadu czynnego pompowane są do podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Oczyszczone ścieki przechodzą przez membrany ultrafiltracyjne i są odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a zatrzymane przez membrany mikrozawiesiny są odprowadzane z wnętrza modułów do strefowego reaktora 3 osadu czynnego.Raw sewage, after concentration in sub-assembly 5, flows to the zone reactor 3 of the activated sludge, where the process of decomposition of carbon compounds by microorganisms takes place, as well as the process of denitiification and nitrification, with the simultaneous incorporation of phosphorus into the activated sludge flocs. Then, in the secondary settling tank 2, activated sludge suspensions are sedimented, and the dispersed flocs that have not fallen in the secondary settling tank 2, together with the treated sewage, are directed to an additional anaerobic-anoxic reactor 7. In reactor 7, phosphorus is reintroduced into the activated sludge flocs. The treated sewage together with the active sludge microsuspension is pumped to the subassembly 6 of sewage treatment. The treated wastewater passes through the ultrafiltration membranes and is discharged to the surface water receiver, and the microsuspension retained by the membranes is discharged from the inside of the modules to the zone reactor 3 of the activated sludge.

179 112179 112

Fig. 2Fig. 2

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 60 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. Mechanical and biological wastewater treatment plant, consisting of a mechanical part, containing sedimentation tanks, and a biological part, made in the form of an activated sludge reactor or a bi-bed reactor, or a combination of these reactors, characterized by the fact that it is equipped with a multi-section membrane unit ( 4) with switchable sections, consisting of a subassembly (5) of wastewater concentration and a subassembly (6) of wastewater treatment, where the input of the subassembly (5) of wastewater concentration is connected to the outlet of the preliminary settling tank (1), and the input of the subassembly (6) of wastewater treatment is connected to the outlet of the secondary settling tank (2), and the retentate outlets of both components (5, 6) are connected to the interior of the reactor (3), and the permeate outlets of both components (5, 6) are led outside the treatment plant.

2. A mechanical-biological treatment plant according to claim A method according to claim 1, characterized in that an additional anaerobic or anaerobic-anoxic reactor (7) is located between the outlet of the secondary settling tank (2) and the inlet of the subassembly (6) of wastewater treatment.