RU2049737C1

RU2049737C1 - Bioreactor for sewage treatment

Info

Publication number: RU2049737C1
Application number: RU9393045212A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Терентьева; В.А. Казарян
Original assignee: Терентьева Наталья Алексеевна
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: sewage treatment. SUBSTANCE: bioreactor is comprised of a casing with inlet and outlet pipes and with layers of charge inside. Said layers are arranged downstream of water flow in the following succession: filler peat layer 500 mm high, coarse-grained charge - chemically-active calcium-containing rock, fraction 150-200 mm placed in a single row layer, a layer of peat 500 mm high, a coarse-grained charge crushed stone, fraction 50-100 mm. The chemically-active calcium-containing rock is limestone and/or dolomite and/or marl. EFFECT: improved design. 3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности к биологической очистке, и может быть использовано для очистки и доочистки биологически очищенных хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод. The invention relates to wastewater treatment, in particular to biological treatment, and can be used for the treatment and purification of biologically treated household water and industrial wastewater composition close to them.

Известен фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками, и расположенные в корпусе слои из крупнозернистой и мелкозернистой загрузки [1]
Недостатками известного фильтра являются: необходимость промывки, недостаточная степень очистки от всех ингредиентов сточных вод, находящихся в растворенном состоянии, в частности, органических веществ, оцениваемых по БПК и ХПК, нефтепродуктов, фенолов, СПАВ, соединений азота, фосфора, ионов металлов и т.д.A known filter for cleaning liquid containing a housing with inlet and outlet pipes, and layers located in the housing of coarse-grained and fine-grained loading [1]
The disadvantages of the known filter are: the need for washing, insufficient degree of purification from all the wastewater ingredients in the dissolved state, in particular, organic substances evaluated by BOD and COD, oil products, phenols, surfactants, nitrogen compounds, phosphorus, metal ions, etc. d.

Известен биореактор для очистки сточных вод, созданный на базе каркасно-засыпного фильтра [2] На поверхности гравийного каркаса фильтра уложены дырчатые трубы для встряхивания расположенной над ними загрузки биоблока. Known bioreactor for wastewater treatment, created on the basis of a frame-charge filter [2] Hole pipes are laid on the surface of the gravel frame of the filter to shake the bioblock load located above them.

Доочистка биохимически очищенных городских сточных вод в комбинированном биореакторе происходит за счет удаления взвешенных веществ и вследствие деструкции растворенных примесей. Окисление растворенных компонентов осуществляется иммобилизованой микрофлорой, населяющей разветвленную поверхность крупнопористого наполнителя биоблока и зернистых загрузок фильтра. Tertiary treatment of biochemically treated urban wastewater in a combined bioreactor occurs due to the removal of suspended solids and due to the destruction of dissolved impurities. Oxidation of the dissolved components is carried out by immobilized microflora inhabiting the branched surface of the large-porous bioblock filler and granular filter loads.

Недостатками биореактора являются сложность конструкции, необходимость промывки фильтрующих слоев и регенерации загрузки биоблока, недостаточная степень очистки от трудноокисляемых органических соединений, оцениваемых по ХПК, соединений азота, фосфора, ионов металлов, нефтепродуктов, СПАВ. The disadvantages of the bioreactor are the complexity of the design, the need to wash the filter layers and regenerate the loading of the bioblock, the insufficient degree of purification from difficultly oxidized organic compounds, evaluated by COD, nitrogen, phosphorus, metal ions, oil products, surfactants.

Технический результат, полученный от использования предложенного устройства заключается в упрощении конструкции, исключении необходимости регенерации загрузки биоблока и промывки зернистой загрузки, повышении степени очистки сточных вод от трудноокисляемых органических соединений, оцениваемых по ХПК, соединений азота, фосфора, ионов металлов, нефтепродуктов, СПАВ. The technical result obtained from the use of the proposed device is to simplify the design, eliminating the need to regenerate the loading of the bioblock and washing the granular load, increasing the degree of wastewater treatment from difficultly oxidized organic compounds, evaluated by COD, nitrogen compounds, phosphorus, metal ions, oil products, surfactants.

На чертеже изображен биореактор. The drawing shows a bioreactor.

Биореактор состоит из корпуса 1, выполненного в виде колодца, с патрубками подвода сточной воды 2 и отвода очищенной воды 3. В корпусе 1 биореактора расположены слои наполнителя биоблока торфа 4, крупнозернистой 5 и мелкозернистой 6 загрузок. Последовательность расположения слоев в биореакторе по ходу движения очищаемой жидкости следующая: наполнитель торф, крупнозернистая химическиактивная загрузка, наполнитель торф, крупнозернистая химическиактивная загрузка, мелкозернистая загрузка. В качестве крупнозернистой химическиактивной загрузки используют кальцийсодержащие горные породы (известняк, доломит, мергель и т.д.) фракции 150-200 мм, мелкозернистая загрузка имеет эквивалентный размер 50-100 мм. The bioreactor consists of a body 1, made in the form of a well, with nozzles for supplying wastewater 2 and drainage of purified water 3. In the body 1 of the bioreactor there are layers of filler of the bioblock of peat 4, coarse 5 and fine-grained 6 loads. The sequence of layers in the bioreactor in the direction of the liquid being purified is as follows: peat filler, coarse-grained chemically active charge, peat filler, coarse-grained chemically active charge, fine-grained charge. As a coarse-grained chemically active load, calcium-containing rocks (limestone, dolomite, marl, etc.) are used with fractions of 150-200 mm, a fine-grained load has an equivalent size of 50-100 mm.

Биореактор работает следующим образом. По подводящему патрубку 2 в корпус биореактора 1 подают сточную воду. Она проходит через первый слой наполнителя биоблока торфа 4. Функциональное назначение наполнителя биоблока задержание и концентрирование взвешенных и коллоидных ингредиентов обрабатываемой сточной воды и концентрирование микроорганизмов, использующих задержанные ингредиенты в процессе метаболизма. Поэтому материал, используемый в качестве наполнителя биоблока, должен обладать фильтрующими свойствами и является средой, благоприятной для развития микроорганизмов. Обоим условиям удовлетворяет торф. Торф относят к так называемым "биолитам", т.е. к породам, образованным в результате протекания биологических процессов. Биолиты являются средой, наиболее подходящей для заселения микроорганизмами, так как в их составе есть все необходимое для жизнедеятельности. Кроме того, структура торфа позволяет рассматривать его и в качестве фильтрующего материала. В слое торфа задерживаются взвешенные и коллоидные ингредиенты сточной воды, а прикрепленные к торфу микроорганизмы изымают растворенные органические соединения, биогенные элементы (азот и фосфор), перерабатывают задержанные взвешенные и коллоидные ингредиенты, трансформируя сложные органические соединения в более простые. Здесь работают факультативные и аэробные микроорганизмы. По мере зарастания слоя наполнителя биоблока он вынимается и заменяется новым. Периодичность замены определяется составом сточной воды, подаваемой на обработку. Были проведены экспериментальные исследования с использованием в качестве наполнителя биоблока слоев торфа толщиной 100, 200, 300 и 500 мм. Наилучшие результаты получены при использовании слоя торфа толщиной 500 мм, которая и была принята для данного биореактора. Толщина слоя торфа 500 мм практически не увеличивает эффективность изъятия ингредиентов сточной воды, при этом усложняется процедура замены слоя наполнителя. The bioreactor operates as follows. The inlet pipe 2 into the body of the bioreactor 1 serves wastewater. It passes through the first layer of peat bioblock filler 4. The functional purpose of the bioblock filler is the retention and concentration of suspended and colloidal ingredients of the treated waste water and the concentration of microorganisms that use the delayed ingredients in the metabolism process. Therefore, the material used as a filler of the bioblock must have filtering properties and is an environment favorable for the development of microorganisms. Peat satisfies both conditions. Peat is referred to as the so-called "bioliths", i.e. to rocks formed as a result of biological processes. Bioliths are the environment most suitable for colonization by microorganisms, since they contain everything necessary for life. In addition, the structure of peat allows us to consider it as a filter material. Suspended and colloidal ingredients of wastewater are trapped in the peat layer, and microorganisms attached to peat remove dissolved organic compounds, nutrients (nitrogen and phosphorus), process suspended suspended and colloidal ingredients, transforming complex organic compounds into simpler ones. Optional and aerobic microorganisms work here. As the bioblock filler layer overgrows, it is removed and replaced with a new one. The frequency of replacement is determined by the composition of the wastewater supplied to the treatment. Experimental studies were carried out using peat layers 100, 200, 300 and 500 mm thick as a bioblock filler. The best results were obtained using a peat layer 500 mm thick, which was adopted for this bioreactor. The thickness of the peat layer of 500 mm practically does not increase the efficiency of the removal of wastewater ingredients, while the procedure for replacing the filler layer is complicated.

Пройдя слой наполнителя, сточная вода проходит через первый слой химически активной крупнозернистой загрузки 5. Назначение этого слоя создание области повышенного окислительно-восстановительного потенциала и увеличенных рН, здесь активизируются аэробные микроорганизмы и развиваются водоросли, в основном диатомовые, таким образом создаются условия для нитрификации, эффективного удаления фосфатов, нефтепродуктов, СПАВ, органических соединений, оцениваемых по ХПК, ионов металлов, процессов комплексообразования. Экспериментально показано, что величины создаваемых значений окислительно-восстановительного потенциала зависят от толщины слоя и крупности химически активной загрузки. При использовании в качестве химически активной загрузки известняка требуемая величина окислительно-восстановительного потенциала была получена при укладке в один ряд известняка фракции 150-200 мм. Для получения такой же величины с использованием фракции <150 мм потребуется слой известняка большей высоты, что необоснованно увеличит габариты биореактора. На этом основании в качестве крупнозернистой загрузки используют загрузку фракции 150-200 мм, уложенную в один ряд. After passing through the filler layer, the wastewater passes through the first layer of a chemically active coarse-grained charge 5. The purpose of this layer is to create an area of increased redox potential and increased pH, aerobic microorganisms are activated here and algae, mainly diatoms, develop, thus creating conditions for nitrification, effective removal of phosphates, petroleum products, surfactants, organic compounds evaluated by COD, metal ions, complexation processes. It has been experimentally shown that the values of the generated values of the redox potential depend on the layer thickness and the size of the chemically active charge. When using limestone as a chemically active load, the required value of the redox potential was obtained when stacking fractions of 150-200 mm in one row of limestone. To obtain the same value using fractions <150 mm, a layer of limestone of a greater height will be required, which unreasonably will increase the dimensions of the bioreactor. On this basis, as a coarse-grained loading, a loading of a fraction of 150-200 mm, laid in one row, is used.

Все вышеперечисленные процессы, а также денитрификация осуществляются микроорганизмами во втором слое наполнителя-торфа. Затем сточная вода проходит второй слой химически активной крупнозернистой загрузки 5, назначение которого аналогично первому слою загрузки 5. Далее глубокоочищенная сточная вода фильтруется через слой мелкозернистой загрузки 6, где она освобождается от остатков взвешенных веществ и по патрубку 3 выводится из биореактора. All of the above processes, as well as denitrification, are carried out by microorganisms in the second layer of filler-peat. Then the wastewater passes the second layer of the reactive coarse-grained charge 5, the purpose of which is similar to the first layer of the charge 5. Next, the deep-cleaned wastewater is filtered through the fine-grained charge 6, where it is freed from residues of suspended solids and is discharged from the bioreactor through the pipe 3.

Минимальная высота слоя мелкозернистой загрузки 400 мм при крупности ее 50-100 мм. Указанные величины обусловлены тем, что слой мелкозернистой загрузки должен выполнять следующие основные функции: изымать взвешенные вещества из очищенной сточной воды, обладать высокой грязеемкостью и перерабатывать задержанные взвешенные вещества, для чего необходимо сохранять в объеме слоя аэробные условия. Для эффективного изъятия взвешенных веществ предпочтительно использование более мелкой загрузки и большей высоты слоя, для увеличения грязеемкости необходима более крупная загрузка и большая высота слоя. Для сохранения аэробных условий предпочтительнее более крупная загрузка и меньшая высота слоя. Экспериментально показано, что для выполнения указанных функций высоту слоя мелкозернистой загрузки целесообразно принять 400 мм при крупности 50-100 мм. The minimum height of the layer of fine-grained loading 400 mm with a particle size of 50-100 mm The indicated values are due to the fact that the fine-grained loading layer should perform the following main functions: to remove suspended solids from treated wastewater, have high dirt capacity and process suspended suspended solids, for which it is necessary to maintain aerobic conditions in the volume of the layer. For the effective removal of suspended solids, it is preferable to use a smaller load and a greater layer height, to increase the dirt capacity, a larger load and a higher layer height are required. To maintain aerobic conditions, a larger load and a lower layer height are preferable. It has been experimentally shown that, to perform these functions, it is advisable to take the height of the fine-grained loading layer 400 mm at a particle size of 50-100 mm.

Снижение высоты слоя <400 мм приводит к периодическому выносу взвешенных веществ, увеличение высоты слоя >400 мм приводит к повторному загрязнению очищенной сточной воды органическими соединениями в результате процессов загнивания, протекающих в нижних слоях. A decrease in the layer height <400 mm leads to the periodic removal of suspended solids, an increase in the layer height> 400 mm leads to repeated contamination of the treated wastewater with organic compounds as a result of decay processes occurring in the lower layers.

Уменьшение крупности загрузки <50 мм снижает грязеемкость вместе с нарушением аэробности, что также приводит к повторному загрязнению очищенной сточной воды. При увеличении крупности загрузки >100 мм наблюдается повышение содержания взвешенных веществ в очищенной сточной воде. Исходя из вышесказанного, для данного биореактора высота слоя мелкозернистой загрузки принята 400 мм при крупности 50-100 мм. Reducing the size of the load <50 mm reduces the dirt capacity together with a violation of aerobicity, which also leads to re-contamination of the treated wastewater. With an increase in loading size> 100 mm, an increase in the content of suspended solids in treated wastewater is observed. Based on the foregoing, for this bioreactor, the height of the layer of fine-grained loading adopted 400 mm with a particle size of 50-100 mm

Таким образом, чтобы каждый слой биореактора выполнял свое функциональное назначение, соотношение высот этих слоев: наполнителя, крупнозернистой и мелкозернистой загрузок составляет по ходу движения очищаемой воды 1:0,3:1:0,3:0,8. Thus, so that each bioreactor layer fulfills its functional purpose, the ratio of the heights of these layers: filler, coarse-grained and fine-grained charges is 1: 0.3: 1: 0.3: 0.8 in the direction of the purified water.

Результаты экспериментов при указанных соотношениях высот слоев и слое торфа в 500 мм и сравнение с работой известного биореактора, принятого за прототип, приведены в таблице. The experimental results at the indicated ratios of the heights of the layers and the peat layer of 500 mm and a comparison with the work of the well-known bioreactor adopted as a prototype are shown in the table.

Из таблицы следует, что эффективность очистки в предложенном биореакторе выше, чем в известном что позволяет говорить о преимуществах предложенного биореактора. Кроме того, предложенный биореактор не требует регенерации загрузки биоблока и промывки зернистой загрузки, а также конструктивно более прост. From the table it follows that the cleaning efficiency in the proposed bioreactor is higher than in the known one, which allows us to talk about the advantages of the proposed bioreactor. In addition, the proposed bioreactor does not require regeneration of the loading of the bioblock and washing of the granular load, and is also structurally simpler.

Claims

1. BIOREACTOR FOR WASTE WATER TREATMENT, consisting of a housing with inlet and outlet pipes and layers of a bioblock filler, fine-grained and coarse-grained fillers located in the housing, characterized in that peat is used as a bioblock filler, a coarse-grained charge is made of chemically active calcium-containing rock containing mountainous calcium-containing and the fine-grained fraction from crushed stone is 50 to 100 mm, the sequence of layers in the casing in the direction of the purified water is as follows: peat, coarse loading, peat, coarse grain thawing load, fine-grained loading, while the first layer of bioblock filler is made with the possibility of its replacement.

2. The bioreactor according to claim 1, characterized in that the height of the layer of the bioblock filler is 500 mm.

3. Bioreactor according to claims 1 and 2, characterized in that limestone and / or dolomite and / or marl fraction 150-200 mm are used as a chemically active calcium-containing rock.

4. The bioreactor according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the heights of the layers of the bioreactor: filler, coarse-grained loading, filler, coarse-grained loading and fine-grained loading in the direction of the purified water is 1 0.3 1 0.3 0.8, respectively.