RU10167U1

RU10167U1 - BIOREACTOR FOR WASTE WATER TREATMENT FROM BIOGENIC ELEMENTS - NITROGEN AND PHOSPHORUS

Info

Publication number: RU10167U1
Application number: RU98121611/20U
Authority: RU
Inventors: Е.В. Соколова; О.С. Троян; С.В. Яковлев
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 1999-06-16

Abstract

Биореактор для очистки сточных вод от биогенных элементов - азота и фосфора, включающий цилиндрический корпус, встроенную камеру аэрации с аэратором, анаэробную камеру, снабженную трубопроводом отвода биогаза, сообщающийся с камерой аэрации через перепускные окна кольцевой отстойник с камерой дегазации, днищем в форме обратного конуса и иловыми щелями, узел регулировки возраста активного ила с баком и эрлифтом, устройства для ввода сточной воды и отвода очищенной воды, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен коническим днищем, встроенная камера аэрации, расположенная коаксиально к цилиндрическому корпусу, выполнена с коническим днищем, в верхней части снабжена перепускными окнами с шиберами, а в нижней - устройством для перепуска иловой смеси в виде системы не менее чем двух вертикальных труб, эрлифт узла регулировки расположен в камере аэрации, а устройство для ввода сточной воды выполнено в виде центрально расположенной, полузатопленной, не доходящей до конического днища трубы.Bioreactor for wastewater purification from biogenic elements - nitrogen and phosphorus, including a cylindrical body, a built-in aeration chamber with an aerator, an anaerobic chamber equipped with a biogas discharge pipe, communicating with the aeration chamber through bypass windows, an annular settler with a degassing chamber, a bottom in the form of a reverse cone and sludge slots, a unit for adjusting the age of activated sludge with a tank and an airlift, a device for introducing waste water and removing purified water, characterized in that the cylindrical body is equipped with a conical bottom, a built-in aeration chamber located coaxially to the cylindrical body is made with a conical bottom, in the upper the part is equipped with bypass windows with gates, and at the bottom - a device for bypassing the sludge mixture in the form of a system of at least two vertical pipes, the airlift of the adjustment unit is located in the aeration chamber, and the device for introducing waste water is made in the form of a centrally located, semi-submerged, not reaching to tapered bottom pipes.

Description

БИОРЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ БИОГЕИНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ - АЗОТА И ФОСФОРАBIOREACTOR FOR WASTE WATER TREATMENT FROM BIOGEAN ELEMENTS - NITROGEN AND PHOSPHORUS

Полезная модель относится к комбинированным устройствам для очистки сточных вод и может быть иснользована для удаления из бытовых и производственных сточных вод различных отраслей промышленности органических веществ и биогенных элементов азота и фосфора.The utility model relates to combined devices for wastewater treatment and can be used to remove organic substances and biogenic elements of nitrogen and phosphorus from domestic and industrial wastewater from various industries.

Известно устройство для биологической очистки сточных вод шахтный аэротенк с эрлифтной рециркуляцией, представляюш;ее собой цилиндрический вертикальный резервуар, который может быть заглублен или установлен на поверхности в виде колонны. Аэротенк разделен на две части, в одной из которых предусмотрена система пневматической аэрации, а в другой размеп ;ается эрлифт, обеспечиваюш;ий рециркуляцию иловой смеси и подачу ее в аэрационную часть См. Яковлев С.В., Скирдов И.В., Швецов В.Н. и др. «Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты, сооружения. М., Стройиздат, 1985, с.61-63.A device for biological wastewater treatment mine aeration tank with airlift recirculation, representing; it is a cylindrical vertical tank that can be buried or mounted on the surface in the form of a column. The aeration tank is divided into two parts, in one of which a pneumatic aeration system is provided, and in the other part; an airlift is provided, which ensures; recirculation of the silt mixture and its supply to the aeration part See Yakovlev S.V., Skirdov I.V., Shvetsov V.N. and others. "Biological treatment of industrial wastewater. Processes, devices, facilities. M., Stroyizdat, 1985, p. 61-63.

Недостатком известного сооружения является невозможность достижения высокой степени очистки от биогенных элементов - азота и фосфора вследствие отсутствия условий для осуществления процессов денитрификации и дефосфатации.A disadvantage of the known structure is the inability to achieve a high degree of purification from nutrients - nitrogen and phosphorus due to the lack of conditions for the implementation of denitrification and dephosphation processes.

Наиболее близким но назначению и технической сущности к предложенному является башенный биореактор для очистки сточных вод «БИОФОС. Устройство представляет собой цилиндрический резервуар с камерой аэрации и расширенной верхней частью, разделенный вертикальной перегородкой на анаэробную и аноксичную камеры. В верхней части расположен кольцевой отстойник с коническим днищем, камерой дегазации, перепускными окнами и иловыми щелями. Биореактор «БИОФОС снабжен узлом регулировки возраста активного ила, состоящим из бака и эрлифта, а также устройствами подачи сточной воды, отвода очищенной воды и образовавшегося биогаза. В биореакторе сочетаются переменные в пространстве и во времени аэробные, анаэробные и аноксичные условия, что способствует удалению органических соединений и биогенных элементов См. Заявку на получение свидетельства на полезную модель .№ 96103547 от 05.03.96 г..The closest to the purpose and technical nature of the proposed is a tower bioreactor for wastewater treatment "BIOFOS. The device is a cylindrical tank with an aeration chamber and an expanded upper part, divided by a vertical partition into anaerobic and anoxic chambers. In the upper part there is an annular settler with a conical bottom, a degassing chamber, overflow windows and silt slots. The BIOPHOS bioreactor is equipped with a unit for adjusting the age of activated sludge, consisting of a tank and airlift, as well as devices for supplying wastewater, discharging purified water and biogas formed. The bioreactor combines aerobic, anaerobic and anoxic conditions in space and time, which helps to remove organic compounds and nutrients. See Application for a utility model certificate. No. 96103547 dated 03.03.96.

Недостатком башенного реактора «БИОФОС является невысокая эффективность удаления биогенных элементов.The disadvantage of the BIOFOS tower reactor is the low removal efficiency of nutrients.

преимущественно фосфора, вследствие того, что конструктивные особенности реактора не позволяют достичь высокой степени аккумуляции избыточного количества фосфатов микроорганизмами активного ила.mainly phosphorus, due to the fact that the design features of the reactor do not allow to achieve a high degree of accumulation of excess phosphates by microorganisms of activated sludge.

Техническим результатом при использовании предлагаемого биореактора является увеличение производительности аппарата, расширение диапазона его применения и повышение эффективности процесса очистки от биогенных элементов - азота и фосфора за счет увеличения и поддержания на оптимальном уровне концентрации легкоокисляемого субстрата для денитрифицируюп ;их и фосфораккумулирующих бактерий, а также других параметров процесса, что позволяет обеспечить максимальное накопление фосфатов в активном иле, который выводится из сооружения в виде избыточного ила.The technical result when using the proposed bioreactor is to increase the productivity of the apparatus, expand the range of its use and increase the efficiency of the process of purification from nutrients - nitrogen and phosphorus by increasing and maintaining at an optimal level the concentration of easily oxidized substrate for denitrification, their phosphorus-accumulating bacteria, as well as other parameters process, which allows for maximum accumulation of phosphates in activated sludge, which is removed from the construction in Idea of excess sludge.

Технический результат достигается тем, что в биореакторе для очистки сточных вод от биогенных элементов - азота и фосфора, включаюш;им цилиндрический корпус, встроенную камеру аэрации с аэратором, анаэробную камеру, снабженную трубопроводом отвода биогаза, сообщаюш,ийся с камерой аэрации через перепускные окна кольцевой отстойник с камерой дегазации, дниш,ем в форме обратного конуса и иловыми щелями, узел регулировки возрастаThe technical result is achieved in that in a bioreactor for wastewater treatment of nutrients - nitrogen and phosphorus, including; a cylindrical body, a built-in aeration chamber with an aerator, an anaerobic chamber equipped with a biogas drain pipe, communicates with the aeration chamber through the bypass ring sedimentation tank with degassing chamber, bottom, in the form of a reverse cone and silt slots, age adjustment unit

активного ила с баком и эрлифтом, устройства для ввода сточной воды и отвода очищенной воды, цилиндрический корпус снабжен коническим днищем, встроенная камера аэрации, расположенная коаксиально к цилиндрическому корпусу, выполнена с коническим днищем, в верхней части снабжена перепускными окнами с шиберами, а в нижней - устройством для перепуска иловой смеси в виде системы не менее двух вертикальных труб, эрлифт узла регулировки расположен в камере аэрации, а устройство для ввода сточной воды выполнено в виде центрально расположенной, полузатопленной, не доходящей до конического днища трубы.activated sludge with a tank and airlift, devices for introducing wastewater and discharging purified water, the cylindrical body is equipped with a conical bottom, the built-in aeration chamber located coaxially to the cylindrical body is made with a conical bottom, in the upper part it is equipped with bypass windows with gates, and in the lower - a device for passing the sludge mixture in the form of a system of at least two vertical pipes, the airlift of the adjustment unit is located in the aeration chamber, and the device for introducing wastewater is made in the form of a centrally located, aluzatoplennaya not reaching the conical bottom of the pipe.

ПредложенныйбиореакторпредставляетсобойThe proposed bioreactor is

комбинированное сооружение для биологической очистки сточных вод, совмещающее в одном объеме зоны анаэробной деструкции (ацидогенеза), аэробного окисления и нитрификации, денитрификации, дефосфатации и вторичного отстаивания иловой смеси.combined facility for biological wastewater treatment, combining in one volume zones of anaerobic destruction (acidogenesis), aerobic oxidation and nitrification, denitrification, dephosphation and secondary sedimentation of the sludge mixture.

На чертеже представлен биореактор для очистки сточных вод от биогенных элементов - азота и фосфора.The drawing shows a bioreactor for wastewater treatment from nutrients - nitrogen and phosphorus.

Устройство включает цилиндрический с коническим днищем корпус 1, внутри которого коаксиально расположена камера аэрации 2 с аэратором 3. В верхней части корпуса 1 расположен кольцевойThe device includes a cylindrical conical bottom housing 1, inside of which aeration chamber 2 with an aerator 3 is coaxially located. An annular ring is located in the upper part of the housing 1

вторичный отстойник 4 с днищем 5 в форме обратного конуса и иловыми щелями 6, камерой дегазации 7 и перепускными окнами 8 с шиберами 9. Устройство снабжено узлом регулировки возраста активного ила 10, состоящим из бака 11 со струенаправляющей перегородкой 12, треугольным водосливом 13, патрубком отвода избыточного ила 14 и трубопроводом возвратного ила 15 с переливным патрубком 16. В камере аэрации 2 установлен эрлифт 17, трубопровод которого соединен с баком 11 узла регулировки возраста активного ила 10. Устройство ввода сточной воды выполнено в виде вертикальной, центрально расположенной в камере аэрации 2 полузатопленной трубы 18, не доходящей до конического днища, а устройство отвода очищенной воды выполнено в виде кольцевого коллектора 19 с переливными патрубками 20. В анаэробной камере 21 предусмотрен трубопровод отвода биогаза 22. Камера аэрации 2 снабжена устройством для перепуска иловой смеси 23 в анаэробную камеру 21. Устройство для перепуска иловой смеси 23 выполнено в виде системы не менее двух вертикальных труб.secondary sump 4 with a bottom 5 in the form of a reverse cone and sludge slots 6, a degassing chamber 7 and bypass windows 8 with gates 9. The device is equipped with a unit for adjusting the age of activated sludge 10, consisting of a tank 11 with a flow diverter 12, a triangular spillway 13, a branch pipe excess sludge 14 and a return sludge pipe 15 with an overflow pipe 16. Airlift 17 is installed in the aeration chamber 2, the pipe of which is connected to the tank 11 of the age control unit for activated sludge 10. The wastewater input device is made in the form a vertical, half-submerged pipe 18 centrally located in the aeration chamber 2, not reaching the conical bottom, and the purified water drainage device is made in the form of an annular collector 19 with overflow pipes 20. An anaerobic chamber 21 has a biogas drainage pipe 22. The aeration chamber 2 is equipped with a device for transferring the sludge mixture 23 into the anaerobic chamber 21. A device for transferring the sludge mixture 23 is made in the form of a system of at least two vertical pipes.

Биореактор работает следующим образом.The bioreactor operates as follows.

очищенная вода из камеры аэрации 2 . Смесь свободно изливается в коническое днище, где осуществляется нервая стадия анаэробного гидролиза (ацидогенез) органических веществ исходной сточной воды и осевшего осадка с образованием летучих жирных кислот, которые являются субстратом для денитрифицирующих и фосфораккумулирующих бактерий. По мере восхождения нотока очищаемой воды в анаэробной камере 21 происходит восстановление азота нитратов, поступивших с рециркулирующей водой и высвобождение фосфатов из активного ила. При подаче воздуха через аэратор 3 восходящий поток в камере аэрации 2 создает нисходящее движение в анаэробной камере 21 и при этом происходит подсос очищаемой жидкости через устройство перепуска иловой смеси 23. Р1ловая смесь с минимальным содержанием фосфора в активном иле и максимальной концентрацией фосфатов в жидкой фазе перетекает в камеру аэрации 2, где происходит интенсивное поглощение фосфатов, высвобожденных ранее в анаэробной камере 21, активным илом с одновременным окислением оставшихся органических веществ до СО2 и Н2О и аммонийного азота до нитратов, и затем из камеры аэрации 2 через перепускные окна 8 в камеру дегазации 7 отстойника 4. В отстойнике 4 иловая смесь разделяется на очищенную воду и уплотненный активный ил,purified water from the aeration chamber 2. The mixture is freely poured into the conical bottom, where the nerve stage of anaerobic hydrolysis (acidogenesis) of organic substances of the initial wastewater and settled sediment is carried out with the formation of volatile fatty acids, which are a substrate for denitrifying and phospho-accumulating bacteria. As the note of the purified water ascends in the anaerobic chamber 21, nitrogen nitrates restored with recirculated water and phosphates are released from activated sludge are restored. When air is supplied through the aerator 3, the upward flow in the aeration chamber 2 creates a downward movement in the anaerobic chamber 21 and at the same time the cleaned liquid is sucked through the sludge mixture bypass device 23. The P1 sludge mixture with a minimum phosphorus content in activated sludge and a maximum concentration of phosphates in the liquid phase flows into aeration chamber 2, where intense absorption of phosphates released earlier in anaerobic chamber 21 takes place, with activated sludge with simultaneous oxidation of the remaining organic substances to СО2 and Н2О and ammonium ynogo nitrogen to nitrates, and then from the aeration chamber 2 through the bypass ports 8 in the degassing chamber 7 settler 4. In settler 4-sludge mixture is separated into purified water and activated sludge is compacted,

который через иловые щели 6 возвращается в анаэробную камеру 21. Очищенная вода из отстойника 4 собирается через переливные патрубки 20 в кольцевом коллекторе 19 и отводится из биореактора. Расход воды через перепускные окна 8 регулируют шиберами 9. Часть иловой смеси из аэробной камеры 2 по трубопроводу эрлифта 17 подают в узел регулировки возраста активного ила 10. В результате протекающих процессов образуется биогаз, который выводят из реактора через трубопровод отвода биогаза 22. Количество фосфора, удаляемого биологическим путем, определяется разностью концентраций фосфатов в активном иле в аэробных условиях (сорбция) и в анаэробных (десорбция), то есть зависит от степени поглощения его микроорганизмами, ежесуточно выводимыми из реактора в виде избыточного ила. Стабильность всех биологических процессов, протекающих в реакторе, определяется необходимостью поддержания постоянной величины возраста активного ила во всей системе.which through sludge slots 6 returns to the anaerobic chamber 21. The purified water from the sump 4 is collected through overflow pipes 20 in the annular collector 19 and is discharged from the bioreactor. The flow rate of water through the bypass windows 8 is regulated by the shutters 9. A part of the sludge mixture from the aerobic chamber 2 is fed through the airlift pipe 17 to the age control unit of activated sludge 10. As a result of the ongoing processes, biogas is formed, which is removed from the reactor through the biogas removal pipeline 22. The amount of phosphorus, biologically removed, determined by the difference in the concentrations of phosphates in activated sludge under aerobic conditions (sorption) and anaerobic (desorption), that is, it depends on the degree of absorption by microorganisms, daily deduce bubbled from the reactor in the form of excess sludge. The stability of all biological processes in the reactor is determined by the need to maintain a constant age of activated sludge throughout the system.

Предложенная конструкция полезной модели по сравнению с известной обеспечивает оптимальные условия для жизнедеятельности всех групп микроорганизмов, принимающих участие в процессе удаления биогенных элементов при чередовании анаэробных и аэробных условий, способствует повышению степени очисткиThe proposed design of the utility model in comparison with the known one provides optimal conditions for the life of all groups of microorganisms involved in the removal of nutrients during the alternation of anaerobic and aerobic conditions, improves the degree of purification

сточных вод от соединений азота и фосфора, позволяет оптимизировать прирост активного ила, а также улучшить массообменные характеристики биореактора. Авторы:. с S Е.В. Соколова О.С. Троян С.В. Яковлевwastewater from compounds of nitrogen and phosphorus can optimize the growth of activated sludge, as well as improve the mass transfer characteristics of the bioreactor. Authors:. with S E.V. Sokolova O.S. Troyan S.V. Yakovlev

Claims

A bioreactor for wastewater treatment of nutrients - nitrogen and phosphorus, including a cylindrical body, a built-in aeration chamber with an aerator, an anaerobic chamber equipped with a biogas discharge pipe, connected to the aeration chamber through the bypass windows, an annular settler with a degassing chamber, a bottom in the form of a return cone and silt slots, a unit for adjusting the age of activated sludge with a tank and airlift, a device for introducing wastewater and discharging purified water, characterized in that the cylindrical body is equipped with conical bottoms em, the built-in aeration chamber, located coaxially to the cylindrical body, is made with a conical bottom, in the upper part is equipped with bypass windows with gates, and in the lower part there is a device for bypassing the sludge mixture in the form of a system of at least two vertical pipes, the airlift of the adjustment unit is located in aeration chamber, and a device for introducing wastewater is made in the form of a centrally located, semi-submerged, not reaching the conical bottom of the pipe.