RU2058942C1

RU2058942C1 - Method and apparatus for sewage biological purification

Info

Publication number: RU2058942C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Денисов; В.И. Феоктистов; И.И. Дамиров
Original assignee: Денисов Аркадий Алексеевич
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: sewage purification in urban and industrial sewage(purification works. SUBSTANCE: method provides, that initial sewage is fed in upper part of biological filter. Biofilter is filled with sewage till loading is fully submerged in sewage. Sewage feeding for purification is exercised under condition of loading constant keeping under layer of water. Sewage water is passing through loading, surface of which is covered with bacterial film. Loading is continuously aerated with air. Purified water is collected in bottom part and let it settle. Sediment in mixture with purified water is recirculated to inlet of biofilter. Purified water is removed from biofilter by its pressing out of bottom part simultaneously with feeding of initial sewage water. Biofilter to realize the method has body with bottom part for water discharge and free upper part. Granulated filtering loading is located in body. Biofilter has mechanisms for initial sewage water feeding, for delivered aeration, purified water removal, and recirculation of sediment and purified water mixture into free upper part of body. EFFECT: increased quality of sewage purification. 16 ck, 7 dwg

Description

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано в городских и промышленных очистных сооружениях. The invention relates to biological wastewater treatment and can be used in urban and industrial wastewater treatment plants.

Известен способ биологической очистки сточных вод на биофильтре, согласно которому очистку осуществляют следующим образом. Сточную воду непрерывно подают в верхнюю часть биофильтра и она фильтруется сверху-вниз через загрузку из гранулированного фильтрующего материала, поверхность которого покрыта бактериальной пленкой. Одновременно противотоком снизу-вверх через загрузку непрерывно пропускают воздух с целью обеспечения кислородом биологических процессов, проходящих при очистке сточных вод. Очищенную сточную воду собирают в донной части корпуса и непрерывно выводят из биофильтра. После зарастания загрузки фильтра биопленкой периодически производят промывку фильтрующего материала промывной водой и отвод избыточной биомассы из биофильтра [1]
Биофильтр для осуществления процесса по известному способу содержит цилиндрический корпус с конической донной частью, размещенную в нем гранулированную фильтрующую загрузку, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой, устройства подачи исходной сточной воды в верхнюю часть фильтра, непрерывной аэрации загрузки воздухом, отвода очищенной сточной воды из донной части корпуса и промывки фильтрующего материала.A known method of biological wastewater treatment on a biofilter, according to which the purification is carried out as follows. Wastewater is continuously fed into the upper part of the biofilter and it is filtered from top to bottom through a charge of granular filter material, the surface of which is covered with a bacterial film. At the same time, air is continuously passed through from the bottom upward through the load in order to provide oxygen to biological processes that occur during wastewater treatment. The treated wastewater is collected in the bottom of the body and continuously removed from the biofilter. After overloading the filter load with biofilm, the filter material is periodically washed with washing water and the excess biomass is removed from the biofilter [1]
The biofilter for carrying out the process according to the known method comprises a cylindrical body with a conical bottom part, a granular filter load placed in it, the surface of which is covered with a bacterial film, a device for supplying initial wastewater to the top of the filter, continuous aeration of the charge with air, and removal of purified wastewater from the bottom housings and flushing filter media.

Недостатком известных способа и устройства является низкое качество очистки, так как фильтрующая загрузка работает в условиях процеживания через ее толщу обрабатываемого стока в виде капель, что не позволяет получить продолжительный контакт сточной воды с биопленкой фильтрующей загрузки и обеспечить необходимую длительность процесса ассимиляции загрязнений микроорганизмами бактериальной пленки. Другим недостатком известных способа и устройства является отсутствие непрерывной промывки биопленки, что создает условия для ее накапливания и в конечном счете забивания фильтрующей загрузки. Периодический выброс бактериальной пленки с промывной водой требует специального устройства, что усложняет конструкцию биофильтра и способ очистки. Положение усугубляется тем, что непрерывный подвод питания с загрязнениями создает условия для интенсивного роста биопленки, а это требует решения проблемы вывода и утилизации избыточной бактериальной массы. Отсутствие рециркуляции очищенной воды на вход в биофильтр не обеспечивает эффективное формирование биоценоза микроорганизмов бактериальной пленки, автоматическую промывку фильтрующего материала, засевание бактериями исходной сточной воды, разбавление воды с высокой БПК. A disadvantage of the known method and device is the low quality of cleaning, since the filter load operates under the conditions of filtering through its thickness of the treated effluent in the form of drops, which does not allow long contact of wastewater with the biofilm of the filter load and ensure the necessary duration of the process of assimilation of contaminants by the microorganisms of the bacterial film. Another disadvantage of the known method and device is the lack of continuous washing of the biofilm, which creates conditions for its accumulation and ultimately clogging of the filter load. Periodic ejection of a bacterial film with wash water requires a special device, which complicates the design of the biofilter and the cleaning method. The situation is aggravated by the fact that the continuous supply of food with contaminants creates conditions for the intensive growth of biofilms, and this requires solving the problem of removing and utilizing excess bacterial mass. The lack of recirculation of purified water at the entrance to the biofilter does not ensure the effective formation of a biocenosis of microorganisms of the bacterial film, automatic washing of the filter material, inoculation of the source waste water by bacteria, and dilution of water with high BOD.

Наиболее близким к предлагаемому способу является известный способ биологической очистки сточных вод, включающий подачу исходной сточной воды в верхнюю часть биофильтра, заполненного фильтрующей загрузкой, пропускание воды через загрузку, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой, непрерывную аэрацию загрузки воздухом, сбор воды, прошедшей через загрузку, в донной части фильтра, непрерывное осаждение прошедшей через биофильтр сточной воды во вторичном отстойнике, рециркуляцию осадка в смеси с очищенной водой на вход фильтра и отвод очищенной воды [2]
Наиболее близким к предлагаемому устройству является биофильтр для биологической очистки сточных вод, содержащий корпус с донной частью для сбора воды, прошедшей очистку и свободной верхней частью, размещенную в нем гранулированную фильтрующую загрузку, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой, устройства подачи исходной сточной воды в верхнюю часть фильтра, непрерывной аэрации загрузки воздухом и отвода очищенной сточной воды из донной части фильтра.Closest to the proposed method is a known method of biological wastewater treatment, including supplying the original wastewater to the upper part of the biofilter filled with a filter charge, passing water through the charge, the surface of which is covered with a bacterial film, continuous aeration of the charge with air, collecting water passing through the charge, in the bottom of the filter, continuous sedimentation of wastewater passed through the biofilter in the secondary sump, recirculation of the sediment in a mixture with purified water to the filter inlet and removal of purified water [2]
Closest to the proposed device is a biofilter for biological wastewater treatment, comprising a housing with a bottom part for collecting water that has been treated and a free upper part, a granular filter load placed in it, the surface of which is covered with a bacterial film, and a device for supplying the initial wastewater to the upper part filter, continuous aeration of the charge with air and removal of treated wastewater from the bottom of the filter.

Недостатками известных способа и устройства являются низкое качество очистки из-за высокой скорости прохождения сточной воды через фильтрующую загрузку, а также возможность забивания фильтрующей загрузки. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что в процессе биологической очистки отсутствуют регенерирующие потоки через загрузку под воздействием аэрируемого воздуха, так как исходная сточная вода поступает на загрузку и проходит через нее в капельном состоянии. В условиях же достаточности пирания при непрерывном притоке богатой загрязнениями исходной сточной воды имеет место интенсивный рост бактериальной массы и ее накапливание на биопленке. Отсутствие в известном устройстве рециркуляции очищенной сточной воды на вход в биофильтр вообще не позволяет осуществить промывку биопленки, что приводит к необходимости ее периодической очистки. Кроме того, необходимость вторичного отстойника для осаждения прошедшей через биофильтр сточной воды усложняет как способ очистки, так и конструкцию устройства и не позволяет достичь простоты технологии очистки и компактности устройства для ее осуществления. The disadvantages of the known method and device are the low quality of treatment due to the high speed of wastewater passing through the filter load, as well as the possibility of clogging the filter load. The latter circumstance is due to the fact that during the biological treatment there are no regenerative flows through the charge under the influence of aerated air, since the initial waste water enters the charge and passes through it in a dropping state. Under the conditions of sufficiency of piranha with a continuous influx of contaminated source wastewater, there is an intensive growth of the bacterial mass and its accumulation on the biofilm. The absence in the known recirculation device of treated wastewater at the entrance to the biofilter generally does not allow washing the biofilm, which leads to the need for periodic cleaning. In addition, the need for a secondary sedimentation tank to precipitate wastewater passed through the biofilter complicates both the cleaning method and the design of the device and does not allow to achieve the simplicity of the cleaning technology and the compactness of the device for its implementation.

Цель изобретения улучшение качества очистки, снижение скорости и увеличение времени прохождения сточной воды через тело фильтрующей загрузки и исключение возможности забивания фильтрующей загрузки путем создания регенерирующих потоков через загрузку под воздействием аэрируемого воздуха. The purpose of the invention is improving the quality of treatment, reducing the speed and increasing the time of passage of wastewater through the body of the filter charge and eliminating the possibility of clogging the filter load by creating regenerative flows through the load under the influence of aerated air.

Цель достигается тем, что при биологической очистке сточных вод, включающей подачу исходной сточной воды в верхнюю часть биофильтра, заполненного фильтрующей загрузкой, пропускание воды через загрузку, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой, непрерывную аэрацию загрузки воздухом, сбор воды, прошедшей через загрузку, в донной части фильтра, непрерывное осаждение, рециркуляцию осадка в смеси с очищенной водой на вход фильтра и отвод очищенной воды, согласно изобретению, биофильтр наполняют исходной сточной водой до полного погружения фильтрующей загрузки в слое воды, подачу сточной воды на очистку производят при условии постоянного поддержания фильтрующей загрузки в слое воды, а отвод очищенной воды производят путем ее вытеснения из донной части фильтра одновременно с подачей исходной сточной воды. The goal is achieved by the fact that during biological wastewater treatment, including the supply of source wastewater to the upper part of the biofilter filled with a filter charge, passing water through the charge, the surface of which is covered with a bacterial film, continuous aeration of the charge with air, collecting water passing through the charge into the bottom parts of the filter, continuous sedimentation, recirculation of the precipitate in a mixture with purified water to the inlet of the filter and the removal of purified water, according to the invention, the biofilter is filled with the original waste water to a full servation of filter media in the water layer, the supply of waste water purification is performed at a condition of constant maintenance of filter media in the water layer, and the removal of the purified water produced by its displacement from the bottom of the filter simultaneously with the original wastewater.

Для повышения степени очистки, уменьшая количество осадка и исключения прироста избыточной биомассы бактериальной пленки микроорганизмов на фильтрующей загрузке путем создания условий селективного развития и избирательного лизиса в режиме старвации микроорганизмов, подачу исходной сточной воды производят периодически ограниченными порциями через определенные промежутки времени. To increase the degree of purification, reducing the amount of sludge and eliminating the growth of excess biomass of the bacterial film of microorganisms on the filter charge by creating conditions for selective development and selective lysis in the aging mode of microorganisms, the feed wastewater is produced in periodically limited portions at regular intervals.

Для равномерного распределения исходной сточной воды по площади поверхности фильтрующей загрузки, предварительного засевания исходной сточной воды бактериальной массой, культивирования роста биомассы и осуществления аэробной биологической предочистки до поступления сточной воды на фильтрующую загрузку между уровнем наполнения биофильтра водой и уровнем фильтрующей загрузки образуют надзагрузочный слой воды, исходную сточную воду подают в надзагрузочный слой воды в биофильтре и аэрируют в нем, а осадок биомассы возвращают из донной части биофильтра и вносят в этот слой. For a uniform distribution of the initial wastewater over the surface area of the filter charge, preliminary sowing of the initial wastewater with a bacterial mass, cultivation of biomass growth and aerobic biological pretreatment before the wastewater enters the filter charge, an overload water layer is formed between the level of biofilter water filling and the level of filter load, the initial wastewater is fed into the supercharge water layer in the biofilter and aerated therein, and the biomass sediment is returned from the bottom the second part of the biofilter and applied to this layer.

Для снижения концентраций загрязнений исходной сточной воды и формирования биоценоза микроорганизмов бактериальной пленки, эффективно работающего и адаптированного к условиям малых загрязнений воды, подаваемую исходную сточную воду смешивают с водой, находящейся в надзагрузочном слое биофильтра и прошедшей очистку ее предыдущие циклы, подаваемой из нижних слоев и/или донной части биофильтра. Дополнительное разбавление сточной воды и ее перемешивание с очищенной водой нижних слоев за счет аэрации воздухом осуществляют в межзагрузочных слоях воды, находящихся между слоями фильтрующей загрузки. При этом в межзагрузочных слоях культивирование микроорганизмов активного ила осуществляют на микроносителях, внесенных в эти слои и постоянно находящихся в них, а аэрацией обеспечивают условия псевдоожиженного функционирования микроносителей. To reduce the concentration of pollution of the source wastewater and the formation of a biocenosis of microorganisms of the bacterial film, which works efficiently and adapted to the conditions of small water pollution, the feed source wastewater is mixed with water that is in the supercharge layer of the biofilter and has been cleaned from its previous cycles supplied from the lower layers and / or bottom of the biofilter. Additional dilution of wastewater and its mixing with purified water of the lower layers due to aeration by air is carried out in the interboot layers of water located between the layers of the filter load. Moreover, in the interboot layers, the cultivation of microorganisms of activated sludge is carried out on microcarriers introduced into these layers and constantly located in them, and aeration provides the conditions for the fluidized functioning of microcarriers.

Для обеспечения условий непрерывной регенерации тела фильтрующей загрузки, создание гидродинамического сопротивления прямоточному движению сточной воды через тело фильтрующей загрузки и равномерного снижения нагрузки по загрязнениям сточной воды, проходящей через тело фильтрующей загрузки, путем многократного прохождения воды через тело фильтрующей загрузки в течение одного цикла очистки создают дополнительные эрлифтные потоки рециркуляции очищенной воды из донной части противотоком через тело фильтрующей загрузки посредством аэрирующего загрузку воздуха через аэрлифтные устройства, размещенные в донной части. To ensure the conditions of continuous regeneration of the body of the filter load, the creation of hydrodynamic resistance to the direct-flow movement of wastewater through the body of the filter load and to uniformly reduce the load on pollution of wastewater passing through the body of the filter load by repeatedly passing water through the body of the filter load during one cleaning cycle create airlift flows of recirculation of purified water from the bottom of the countercurrent flow through the body of the filter charge by aerating loading of air through airlift devices located in the bottom.

Для обеспечения равномерности и уменьшения скорости прохождения потока сточной воды через фильтрующую загрузку в надосадочном слое осуществляют накопление подаваемой сточной воды, а отвод очищенной воды осуществляют посредством слива, регулируемого на заданную производительность. При этом регулировку производительности отвода очищенной воды производят на режим постоянного расхода вывода очищенной воды. To ensure uniformity and reduce the speed of passage of the flow of wastewater through the filter charge in the supernatant, the supplied wastewater is accumulated, and the purified water is discharged by a drain regulated to a given capacity. At the same time, the performance of the purified water discharge is adjusted to the constant flow rate of the purified water output.

Цель достигается также тем, что в биофильтре для биологической очистки сточных вод, содержащем корпус с донной частью для сбора воды, прошедшей очистку и свободной верхней частью, размещенную в нем гранулированную фильтрующую загрузку, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой, устройства подачи исходной воды в верхнюю часть фильтра, непрерывной аэрации загрузки воздухом и отвода очищенной сточной воды из донной части фильтра, согласно изобретению, биофильтр снабжен устройством рециркуляции, корпус биофильтра выполнен с возможностью заполнения биофильтра сточной водой, устройство отвода очищенной воды выполнено с возможностью постоянного и полного погружения фильтрующей загрузки в слое воды, заполняющей корпус биофильтра, устройство аэрации выполнено напорным, донная часть выполнена в виде отстойника, устройство рециркуляции размещено в корпусе биофильтра для возврата смеси осадка и очищенной воды из донной части в свободную верхнюю часть корпуса над фильтрующей загрузкой. При этом устройство рециркуляции может быть выполнено в виде эрлифтного насоса, подключенного к устройству напорной аэрации. The goal is also achieved by the fact that in the biofilter for biological wastewater treatment, containing a housing with a bottom part for collecting water that has been treated and with a free upper part, a granular filter load placed inside it, the surface of which is covered with a bacterial film, and devices for supplying the source water to the upper part filter, continuous aeration of air loading and removal of purified wastewater from the bottom of the filter, according to the invention, the biofilter is equipped with a recirculation device, the biofilter body is made with the possibility it is possible to fill the biofilter with sewage, the purified water drainage device is capable of constant and complete immersion of the filter load in the water layer filling the biofilter body, the aeration device is made pressure head, the bottom part is made in the form of a settler, the recirculation device is placed in the biofilter body to return the sediment mixture and purified water from the bottom to the free upper part of the housing above the filter load. In this case, the recirculation device can be made in the form of an airlift pump connected to a pressure aeration device.

Устройство подачи исходной сточной воды снабжено средством организации периодической порционной подачи исходной сточной воды в свободную верхнюю часть корпуса над фильтрующей загрузкой. При этом средство организации периодической порционной подачи исходной сточной воды может быть выполнено с возможностью регулирования объема порции подаваемой воды. The feed wastewater supply device is provided with means for organizing a periodic batch feed of the feed wastewater to the free upper part of the housing above the filter load. In this case, the means of organizing a periodic batch feed of the source wastewater can be configured to control the volume of the portion of the supplied water.

Устройство рециркуляции выполнено с возможностью возврата смеси осадка и очищенной воды в надзагрузочный слой воды в свободной верхней части корпуса. The recirculation device is configured to return the mixture of sediment and purified water to the supercharge water layer in the free upper part of the housing.

Фильтрующая загрузка выполнена в виде ряда слоев гранулированного материала со свободными горизонтальными полостями между ними для сточной воды, образующими межзагрузочные слои. При этом межзагрузочные слои снабжены внесенными в них микроносителями микроорганизмов активного ила. The filter load is made in the form of a series of layers of granular material with free horizontal cavities between them for wastewater, forming interload layers. In this case, the interboot layers are equipped with microcarriers of activated sludge microorganisms introduced into them.

Гранулы загрузочного материала и/или микроносителя размещены в слоях свободно с возможностью их псевдоожижения при аэрации. При этом размер гранул загрузочного материала является меняющимся по высоте загрузки. Granules of the loading material and / or microcarrier are placed in the layers freely with the possibility of their fluidization during aeration. Moreover, the size of the granules of the boot material is variable in height of the load.

Для создания дополнительных рециркуляционных потоков очищенной воды из донной части устройство аэрации снабжено эрлифтными насадками для ввода воздуха в воду, размещенными в донной части корпуса ниже уровня фильтрующей загрузки, причем верхний срез насадков расположен на уровне нижней поверхности фильтрующей загрузки. To create additional recirculated flows of purified water from the bottom, the aeration device is equipped with airlift nozzles for introducing air into the water, located in the bottom of the housing below the level of the filter load, with the upper section of the nozzles located at the level of the lower surface of the filter load.

Устройство отвода очищенной воды выполнено с возможностью регулирования расхода отводимой воды. При этом диапазон регулирования расхода отводимой воды устройства отвода обеспечивает возможность поддержания режима постоянства расхода. The purified water drainage device is configured to control the flow rate of the discharged water. Moreover, the range of regulation of the flow rate of the discharged water of the exhaust device provides the ability to maintain a constant flow rate.

Для обеспечения равномерного потока отводимой воды корпус снабжен центральным вертикальным коллектором для соединения донной части с устройством отвода очищенной воды. To ensure a uniform flow of discharged water, the casing is equipped with a central vertical collector for connecting the bottom with a purified water drainage device.

Для уменьшения нагрузок и упрощения конструкции фильтрующая загрузка может быть засыпана непосредственно на дно биофильтра, а донная часть в виде отстойника вынесена в центральный вертикальный коллектор. При этом центральный вертикальный коллектор выполнен с возможностью проведения ремонтно-восстановительных работ в донной части биофильтра, причем на дне биофильтра установлены дренажные трубы, соединяющие фильтрующую загрузку с центральным вертикальным коллектором. To reduce loads and simplify the design, the filter load can be filled directly to the bottom of the biofilter, and the bottom part in the form of a settler is carried out in the central vertical collector. At the same time, the central vertical collector is configured to carry out repair and restoration work in the bottom of the biofilter, and drainage pipes are installed at the bottom of the biofilter that connect the filter load to the central vertical collector.

Насыпной слой фильтрующей загрузки может быть выполнен в виде набора кассет с гранулированным материалом, установленных по всей площади биофильтра. Для повышения интенсивности рециркуляционных потоков в теле фильтрующей загрузки ввод воздуха в эрлифтную насадку устройства аэрации может быть осуществлен вверх под углом к оси насадка. The bulk layer of the filter load can be made in the form of a set of cassettes with granular material installed over the entire area of the biofilter. To increase the intensity of the recirculation flows in the body of the filter charge, air can be introduced into the airlift nozzle of the aeration device upward at an angle to the axis of the nozzle.

На фиг. 1 изображен предлагаемый биофильтр (общий вид); на фиг.2 фильтрующая загрузка с полостями для сточной воды; на фиг.3 фильтрующая загрузка с полостями для сточной воды, заполненными микроносителями; на фиг.4 фильтрующая загрузка с изменяющимся по высоте размером гранул; на фиг.5 биофильтр с аэрирующим устройством, снабженным эрлифтными насадками; на фиг.6 биофильтр с эрлифтными насадками, ввод воздуха в которые осуществляется под углом в верх насадка; на фиг.7 биофильтр с нижним расположением фильтрующей загрузки. In FIG. 1 shows the proposed biofilter (General view); figure 2 filter load with cavities for wastewater; figure 3 filter load with cavities for wastewater filled with microcarriers; figure 4 filter load with varying the size of the granules; figure 5 biofilter with an aeration device equipped with airlift nozzles; Fig.6 biofilter with airlift nozzles, the air in which is carried out at an angle to the top of the nozzle; Fig.7 biofilter with a lower location of the filter load.

Биофильтр содержит корпус 1 с донной частью 2 для сбора воды, прошедшей очистку, и свободной верхней частью 3. В корпусе 1 размещена гранулированная фильтрующая загрузка 4, поверхность которой покрыта бактериальной пленкой. Биофильтр содержит также устройства подачи исходной сточной воды 5 в верхнюю часть 3 фильтра, непрерывной аэрации загрузки воздухом 6, отвода очищенной сточной воды 7 из донной части 2 фильтра. Биофильтр снабжен устройством рециркуляции 8. Корпус 1 биофильтра выполнен с возможностью заполнения его сточной водой. Устройство отвода очищенной воды 7 выполнено с возможностью постоянного и полного погружения фильтрующей загрузки 4 в слое воды, заполняющей корпус 1 биофильтра. Устройство аэрации 6 выполнено напорным воздух подается под давлением из системы питания сжатого воздуха. Донная часть 2 корпуса 1 выполнена в виде отстойника. Устройство рециркуляции 8 размещено в корпусе 1 биофильтра для возврата смеси осадка и очищенной воды из донной части 2 в свободную верхнюю часть 3 корпуса 1 над фильтрующей загрузкой 4. The biofilter contains a housing 1 with a bottom part 2 for collecting the water that has been purified and a free upper part 3. In the housing 1 there is a granular filter load 4, the surface of which is covered with a bacterial film. The biofilter also contains a device for supplying initial wastewater 5 to the upper part 3 of the filter, continuous aeration of the charge with air 6, and removal of purified wastewater 7 from the bottom of the filter 2. The biofilter is equipped with a recirculation device 8. The housing 1 of the biofilter is configured to fill it with waste water. The purified water removal device 7 is configured to continuously and completely immerse the filter load 4 in the water layer filling the housing 1 of the biofilter. The aeration device 6 is made pressurized air is supplied under pressure from a compressed air supply system. The bottom part 2 of the housing 1 is made in the form of a sump. The recirculation device 8 is placed in the housing 1 of the biofilter to return the mixture of sediment and purified water from the bottom 2 to the free upper part 3 of the housing 1 above the filter load 4.

Кроме того, в состав биофильтра входят решетки 9 для удержания гранулированной фильтрующей загрузки 4 в корпусе 1. Трубопроводы подвода воздуха в устройстве аэрации 6 и в устройстве рециркуляции 8 снабжены регулирующими заслонками или вентилями 15 для обеспечения возможности проведения регулировок при пуско-наладочных работах. In addition, the biofilter includes gratings 9 for holding the granular filter load 4 in the housing 1. The air supply pipes in the aeration device 6 and in the recirculation device 8 are equipped with control flaps or valves 15 to enable adjustments during commissioning.

Устройство рециркуляции 8 может быть выполнено в виде эрлифтного насоса, подключенного к устройству напорной аэрации 6. Оно обеспечивает подачу смеси осадка и очищенной воды в надзагрузочный слой воды в свободной верхней части 3 корпуса 1. Устройство подачи исходной сточной воды 5 может быть снабжено средством организации периодической порционной подачи 10 исходной сточной воды в свободную верхнюю часть 3 корпуса 1 над фильтрующей загрузкой 4. Средство порционной подачи 10 может быть выполнено в виде регулирующей заслонки или вентиля. Фильтрующая загрузка 4 может быть выполнена в виде ряда случаев гранулированного материала, между которыми располагаются межзагрузочные слои свободные горизонтальные полости для сточной воды (фиг.2). Эти полости могут быть заполнены микроносителями 11 (фиг.3). При этом гранулы загрузочного материала и/или микроносители могут быть размещены в соответствующих слоях свободно с возможностью их псевдоожижению при аэрации загрузки воздухом. Гранулы загрузочного материала по высоте биофильтра могут иметь различные размеры в зависимости от эффекта, который необходимо за счет этого достигнуть (фиг.4). В том случае, если необходимо улучшить эксплуатационные свойства биофильтра (повысить его грязеемкость, увеличить продолжительность фильтроцикла и обеспечить полное использование рабочего объема биофильтра), в верхних слоях размещаются гранулы меньших размеров, чем в нижних. Если предполагается использовать нижние слои загрузки как своего рода фильтроосные элементы для получения мелкодисперсной аэрации, то гранулы меньших размеров размещаются в нижних слоях. Устройство аэрации 6 может быть снабжено эрлифтными насадками 12, размещенными в донной части 2 корпуса 1 ниже уровня фильтрующей загрузки 4, причем верхний срез насадков располагается на уровне нижней поверхности фильтрующей загрузки (фиг.5). Ввод воздуха на аэрацию осуществляется через эти насадки, что обеспечивает захват воды пузырьками воздуха. Создаются дополнительные рециркуляционные потоки очищенной воды из донной части 2 противотоком через тело загрузки 4, что улучшает качество очистки за счет увеличения времени контакта сточной воды с биопленкой. Интенсивность рециркуляционных потоков может быть усилена за счет подвода воздуха в эрлифтную насадку вверх под углом к ее оси (фиг.6). Устройство отвода очищенной воды 7 может быть снабжено регулирующей заслонкой или вентилем 13 для изменения расхода сточной воды, причем диапазон регулирования может обеспечивать возможность поддержания режима постоянства расхода. Биофильтр может быть также снабжен центральным вертикальным коллектором 14, соединяющим донную часть 2 с устройством отвода очищенной воды 7, для обеспечения равномерности потока очищенной воды. Гранулированная фильтрующая загрузка 4 может быть размещена в донной части 2 (на дне) корпуса 1 (фиг.7), при этом донная часть в виде отстойника выносится в центральный вертикальный коллектор 14. Нижняя часть коллектора 14 при этом соединена с донной частью 2 с помощью дренажных труб 16. Такой вариант конструктивного выполнения биофильтра обеспечивает возможность снижения его веса и материалоемкости за счет исключения крепежных элементов, таких как решетки 9. Съемное крепление коллектора 14 к корпусу 1, выполнение его в виде ряда секций, снабжение коллектора технологическими окнами и разъемами позволяет обеспечить удобство при ремонтно-восстановительных работах. Снижение трудозатрат на замену фильтрующей загрузки в процессе эксплуатации биофильтра может быть достигнуто за счет выполнения насыпного слоя в виде набора кассет с гранулированным материалом, установленных по всей площади биофильтра. The recirculation device 8 can be made in the form of an airlift pump connected to a pressure aeration device 6. It provides a mixture of sludge and purified water in the supercharge water layer in the free upper part 3 of the housing 1. The source wastewater supply device 5 can be equipped with a periodic organization batch feed 10 of the source wastewater into the free upper part 3 of the housing 1 above the filter load 4. The batch feed 10 can be made in the form of a control flap or valve. The filter load 4 can be made in the form of a number of cases of granular material, between which are located interload layers, free horizontal cavities for wastewater (figure 2). These cavities can be filled with microcarriers 11 (Fig. 3). In this case, the granules of the loading material and / or microcarriers can be placed in the respective layers freely with the possibility of their fluidization during aeration of the load with air. The granules of the loading material along the height of the biofilter can have different sizes depending on the effect that must be achieved due to this (figure 4). In the event that it is necessary to improve the operational properties of the biofilter (increase its dirt capacity, increase the duration of the filter cycle and ensure full use of the working volume of the biofilter), granules of smaller sizes are placed in the upper layers than in the lower ones. If it is supposed to use the lower layers of the load as a kind of filtering elements to obtain finely dispersed aeration, then granules of smaller sizes are placed in the lower layers. The aeration device 6 may be equipped with airlift nozzles 12 located in the bottom 2 of the housing 1 below the level of the filter load 4, and the upper cut of the nozzles is located at the level of the lower surface of the filter load (Fig. 5). Air is introduced into the aeration through these nozzles, which ensures the capture of water by air bubbles. Additional recirculated flows of purified water from the bottom part 2 are created by countercurrent flow through the load body 4, which improves the quality of treatment by increasing the contact time of wastewater with biofilm. The intensity of the recirculation flows can be enhanced by supplying air to the airlift nozzle upward at an angle to its axis (Fig.6). The purified water drainage device 7 may be provided with a control flap or valve 13 for changing the flow rate of waste water, and the control range may provide the possibility of maintaining a constant flow rate. The biofilter can also be equipped with a central vertical collector 14 connecting the bottom part 2 to the purified water outlet 7 to ensure a uniform flow of purified water. The granular filter load 4 can be placed in the bottom part 2 (on the bottom) of the housing 1 (Fig. 7), while the bottom part in the form of a sump is carried out into the central vertical manifold 14. The lower part of the collector 14 is connected to the bottom part 2 by drainage pipes 16. This embodiment of the biofilter provides the possibility of reducing its weight and material consumption by eliminating fasteners, such as grilles 9. Removable fastening of the collector 14 to the housing 1, its execution in the form of a number of sections, supply the collector with technological windows and connectors allows for convenience during repair work. Reducing labor costs for replacing the filter load during operation of the biofilter can be achieved by performing a bulk layer in the form of a set of cassettes with granular material installed over the entire area of the biofilter.

Способ очистки сточных вод осуществляют следующим образом. The method of wastewater treatment is as follows.

В верхнюю часть 3 биофильтра, заполненного фильтрующей загрузкой 4 подают исходную сточную воду. Заполнение биофильтра сточной водой производят до полного погружения в нее фильтрующей загрузки, которая в течение всего процесса очистки постоянно находится в слое воды. Под действием сил тяжести вода постепенно просачивается через толщу материала загрузки большой удельной поверхности, заселенной микроорганизмами, которые образуют на нем биопленку определенной толщины. В качестве загрузки можно использовать щебень, обожженный шлак, дробленый кремнесодержащий гравий и др. В нижнюю часть биофильтра устройством аэрации 6 под фильтрующую загрузку подают воздух, который проходит через нее снизу-вверх навстречу движению сточной воды. При контакте сточной воды с биопленкой в присутствии кислорода воздуха происходит процесс биологической очистки сточной воды от загрязнений. Загрязнения из сточной воды и кислород из воздуха проникают через пленку и ассимилируются микроорганизмами, а в противоположном направлении выделяются продукты обмена в сточную воду и диоксид углерода в газовую фазу. При этом под воздействием аэрируемого воздуха, движущегося вверх через погруженную в сточную воду загрузку, создаются регенерирующие потоки, что обеспечивает автоматическое самоочищение загрузки и исключает ее забивание нарастающей в процессе очистки пленкой. Прошедшая через фильтрующую загрузку очищенная вода собирается в донной части 2 фильтра, где происходит ее непрерывное осаждение. Смытую с поверхности загрузочного материала и выпавшую в осадок биопленку в смеси с очищенной водой непрерывно возвращают на вход биофильтра, а именно в верхнюю часть 3 его корпуса с помощью устройства рециркуляции 8. В результате рециркуляции гидравлическая нагрузка обеспечивает однородность бактериальной флоры на разных уровнях, происходит самоочищение материала загрузки, в результате чего на ее поверхности остается лишь тонкая активная пленка которая обеспечивает быстрое протекание процесса очистки и ее высокое качество. Рециркуляция позволяет не только автоматически промывать биопленку, но и засеивать бактериями поступающие в биофильтр стоки. Очищенную воду отводят из донной части фильтра с помощью устройства отвода 7 путем ее вытеснения при подачи в верхнюю часть корпуса исходной сточной воды. In the upper part 3 of the biofilter, filled with a filter load 4 serves the source of wastewater. The biofilter is filled with sewage until the filter load is completely immersed in it, which is constantly in the water layer during the entire cleaning process. Under the influence of gravity, water gradually seeps through the thickness of the loading material of a large specific surface inhabited by microorganisms that form a biofilm of a certain thickness on it. As a load, crushed stone, calcined slag, crushed siliceous gravel, etc. can be used. Air is supplied to the lower part of the biofilter with an aeration device 6 under the filter charge, which passes through it from the bottom up to meet the movement of waste water. When wastewater comes in contact with a biofilm in the presence of air oxygen, the process of biological treatment of wastewater from pollution occurs. Pollution from wastewater and oxygen from the air penetrate through the film and are assimilated by microorganisms, and in the opposite direction, metabolic products are released into the wastewater and carbon dioxide in the gas phase. In this case, under the influence of aerated air moving upward through the charge immersed in the waste water, regenerative flows are created, which ensures automatic self-cleaning of the charge and prevents it from clogging with a film growing during the cleaning process. The purified water passing through the filter charge is collected in the bottom part 2 of the filter, where it is continuously precipitated. The biofilm washed off the surface of the loading material and precipitated in a mixture with purified water are continuously returned to the biofilter inlet, namely, to the upper part 3 of its body using a recirculation device 8. As a result of recirculation, the hydraulic load ensures uniformity of the bacterial flora at different levels, self-cleaning loading material, as a result of which only a thin active film remains on its surface, which ensures a quick flow of the cleaning process and its high quality. Recirculation allows not only to automatically wash the biofilm, but also to sow the bacteria entering the biofilter with bacteria. The purified water is removed from the bottom of the filter using a drainage device 7 by displacing it by feeding the original waste water into the upper part of the housing.

Подачу исходной сточной воды можно производить периодически ограниченными порциями через определенные промежутки времени. В результате этого процесс усвоения загрязнений сточной воды в цикле очистки происходит в условиях достаточности питания и последующей старвации (голодания). В условиях интенсивного питания в начальный период цикла происходит синтез микроорганизмов и прирост массы биопленки. По мере истощения питания из-за уменьшения количества загрязнений в сточной воде прирост биомассы замедляется. Ввиду продолжающейся аэрации сточной воды в условиях недостаточности питания в биоценозе пленки микроорганизмов начинают развиваться процессы избирательного лизиса. В условиях старвации (голодания), когда в сточной воде остаются только трудноусваиваемые и неразлагаемые химические соединения, микроорганизмы одного вида начинают ингибировать микроорганизмы другого вида, которые при этом разлагаются. По мере все более усиливающегося процесса голодания метаболизм биоценоза пленки микроорганизмов все более интенсифицируются. Получают все большее развитие процессы селекции микроорганизмов, борьбы за существование и выживание микроорганизмов биопленки. При этом происходит усвоение микроорганизмами загрязнений, которые в обычных условиях культивирования остаются в сточной воде и не поглощаются при ее биологической очистке. Этим достигается более глубокая биологическая очистка сточных вод, т. е. повышение степени их очистки. Под воздействием избирательного лизиса в процессе аэрации сточной воды происходит уменьшение биомассы пленки на поверхности загрузки. В результате этого реализуется процесс аэробной биологической очистки без накопления избыточной биомассы. Количество осадка в очищенной сточной воде уменьшается. При отсутствии накопления избыточной биомассы отпадает необходимость удаления накопившейся биопленки из биофильтра и ее дальнейшей утилизации. The supply of source wastewater can be done periodically in limited portions at regular intervals. As a result of this, the process of assimilation of wastewater pollution in the purification cycle occurs under conditions of adequate nutrition and subsequent aging (starvation). In conditions of intensive nutrition, in the initial period of the cycle, the synthesis of microorganisms and the increase in biofilm mass occur. As nutrition is depleted due to a decrease in the amount of pollution in wastewater, biomass growth slows down. Due to the ongoing aeration of wastewater under conditions of malnutrition in the biocenosis of the film of microorganisms, the processes of selective lysis begin to develop. Under conditions of starvation (starvation), when only hardly digestible and indecomposable chemical compounds remain in the wastewater, microorganisms of one species begin to inhibit microorganisms of another species, which decompose. As the process of fasting intensifies, the metabolism of the biocenosis of the film of microorganisms intensifies. The processes of selection of microorganisms, the struggle for the existence and survival of microorganisms of a biofilm are becoming increasingly developed. In this case, microorganisms assimilate contaminants that, under normal cultivation conditions, remain in the wastewater and are not absorbed during its biological treatment. This achieves a deeper biological treatment of wastewater, i.e., increasing the degree of treatment. Under the influence of selective lysis in the process of aeration of wastewater, a decrease in the biomass of the film on the loading surface occurs. As a result of this, the process of aerobic biological treatment is realized without the accumulation of excess biomass. The amount of sludge in treated wastewater is reduced. In the absence of accumulation of excess biomass, there is no need to remove the accumulated biofilm from the biofilter and its further disposal.

Процесс биологической очистки может осуществляться на режиме непрерывного поддержания слоя воды над поверхностью загрузки. При этом как исходная сточная вода, так и регенерируемый из донной части биофильтра осадок биомассы подают в указанный надзагрузочный слой воды. В результате этого имеет место предварительное засевание исходной сточной воды бактериальной массой, что создает условия культивирования роста биомассы до поступления сточной воды на фильтрующую загрузку. The biological treatment process can be carried out on a continuous mode of maintaining a layer of water above the loading surface. At the same time, both the initial wastewater and the biomass sediment recovered from the bottom of the biofilter are fed into the indicated supercharge water layer. As a result of this, preliminary sowing of the initial wastewater with a bacterial mass takes place, which creates the conditions for cultivating the growth of biomass before the wastewater enters the filter charge.

При этом на вход биофильтра может дополнительно рециркулироваться вода, находящаяся в нижних слоях и/или донной части биофильтра и прошедшая очистку за предыдущие циклы. Это позволяет разбавить подаваемую в надзагрузочный слой исходную сточную воду, что создает возможность сформировать биоценоз микроорганизмов бактериальной пленки, эффективно работающий в условиях малых загрязнений воды. При этом объем подаваемой в цикле порций исходной сточной воды должен быть равен или меньше объема воды, находящейся в надзагрузочном слое. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность проскока через фильтрующую загрузку сточной воды, непрошедшей полный цикл очистки с чередующимися в нем стадиями достаточности питания и старвации (голодания) микроорганизмов. At the same time, water located in the lower layers and / or the bottom of the biofilter and having been cleaned in previous cycles can be recycled to the biofilter inlet. This makes it possible to dilute the initial wastewater supplied to the supercharging layer, which makes it possible to form a biocenosis of microorganisms of the bacterial film, which works efficiently under conditions of low water pollution. At the same time, the volume of feed wastewater supplied in a cycle of portions should be equal to or less than the volume of water in the overload layer. This is necessary in order to exclude the possibility of a slip through the filtering load of wastewater, which has not passed a complete treatment cycle with alternating stages of nutritional adequacy and starvation (starvation) of microorganisms in it.

Указанное выше дополнительное разбавление сточной воды и ее перемешивание с очищенной водой нижних слоев при аэрации может осуществляться не только в надзагрузочном слое, но и в слоях воды, находящихся между слоями фильтрующей загрузки (межзагрузочных слоях). При осуществлении аэрации в указанных выше слоях воды в псевдоожиженных условиях функционирования загрузки обеспечивается более эффективное усвоение загрязнений бактериальной пленкой и повышается эффективность очистки загрузочного материала от ее избыточной биомассы. При этом культивирование микроорганизмов активного ила в межзагрузочных слоях может быть осуществлено на микроносителях, находящихся при аэрации в псевдоожиженном состоянии. Это позволяет усилить эффект очистки и повысить ее глубину. The above additional dilution of wastewater and its mixing with purified water of the lower layers during aeration can be carried out not only in the supercharge layer, but also in the water layers located between the layers of the filter charge (interload layers). When aeration is carried out in the above water layers under fluidized conditions of loading operation, a more efficient assimilation of contaminants by the bacterial film is provided and the cleaning efficiency of the loading material from its excess biomass is increased. Moreover, the cultivation of microorganisms of activated sludge in the interboot layers can be carried out on microcarriers that are in a fluidized state during aeration. This allows you to enhance the cleaning effect and increase its depth.

Посредством аэрации фильтрующей загрузки воздухом, поступающим через очищенную воду в донной части биофильтра, может быть обеспечено создание дополнительных рециркуляционных потоков очищенной воды через тело загрузки. Эти потоки создаются с помощью размещенных в донной части биофильтра эрлифтных насадок 12 и являются противоточными по отношению к проходящей через тело загрузки исходной сточной воде. При этом в течение одного цикла очистки вода многократно проходит противотоком через тело загрузки. Это позволяет снизить скорость движения сточной воды через загрузку и тем самым увеличить время ее контакта с биопленкой, находящейся на поверхности загрузки. В результате может быть достигнуто повышение степени очистки за счет более глубокого усвоения загрязнений микроорганизмами бактериальной пленки и непрерывной промывки (регенерации) тела загрузки. Равномерность и уменьшение скорости прохождения сточной воды через фильтрующую загрузку может быть обеспечено и за счет регулирования количества отводимой из биофильтра воды. Регулированием расхода отводимой воды обеспечивается ее накопление в надосадочном слое и также достигается указанный выше эффект повышение степени очистки сточной воды от загрязнений. By aerating the filter charge with air entering through the purified water in the bottom of the biofilter, additional recirculation flows of the purified water through the loading body can be provided. These flows are created using airlift nozzles 12 located in the bottom of the biofilter and are countercurrent with respect to the source waste water passing through the loading body. At the same time, during one cleaning cycle, water repeatedly passes countercurrent through the loading body. This allows you to reduce the speed of movement of wastewater through the load and thereby increase the time of its contact with the biofilm located on the surface of the load. As a result, an increase in the degree of purification can be achieved due to a deeper assimilation of microbial contamination of the bacterial film and continuous washing (regeneration) of the loading body. The uniformity and decrease in the rate of passage of wastewater through the filter load can be ensured by regulating the amount of water discharged from the biofilter. By controlling the flow rate of the discharged water, its accumulation in the supernatant layer is ensured and the above effect is also achieved by increasing the degree of purification of wastewater from pollution.

Обеспечение постоянства расхода отводимой сточной воды при указанном выше регулировании позволяет стабилизировать процесс ее обработки при прохождении через загрузку и достичь максимального эффекта очистки. Ensuring the constancy of the discharge of waste water with the above regulation allows you to stabilize the process of its treatment when passing through the load and achieve the maximum cleaning effect.

Применение предлагаемого способа биологической очистки сточных вод и устройства для его осуществления позволяет улучшить качество очистки сточных вод и исключить возможность забивания фильтрующей загрузки в процессе эксплуатации биофильтра. The application of the proposed method of biological wastewater treatment and a device for its implementation can improve the quality of wastewater treatment and eliminate the possibility of clogging the filter load during operation of the biofilter.

Claims

1. The method of biological wastewater treatment, including the supply of source wastewater to the upper part of the biofilter filled with a filter charge, mechanical filtration by passing water through a load, the surface of which is covered with a bacterial film, the subsequent biochemical oxidation of contaminants with a bacterial film during continuous aeration of the charge with air, water collection passing through the load in the bottom of the filter, continuous deposition, recirculation of the precipitate in a mixture with purified water at the inlet of the filter and the discharge clean water, characterized in that the biofilter is filled with the original wastewater until the filter load is completely submerged in the water layer, the wastewater is further fed to the treatment provided that the filter load is constantly in the water layer, the purified water is discharged from the bottom of the filter by displacement at the supply of source wastewater, and the recycling of purified water directly countercurrently through the loading body is carried out by creating additional airlift flows from the bottom of the filter.

2. The method according to claim 1, characterized in that the additional airlift flows of recirculation of purified water from the bottom create by aerating the loading of air through airlift devices located in the bottom.

3. The method according to p. 1, characterized in that the supply of source wastewater is produced periodically.

4. A device for biological wastewater treatment, comprising a housing with a bottom part for collecting the water that has been treated and a free upper part, a granular filter load placed in it, the surface of which is coated with a bacterial film, means for supplying the initial wastewater to the upper part of the device, continuous aeration of loading with air and removal of purified wastewater from the bottom, made in the form of a sump, characterized in that the device is equipped with recirculation means located in the housing and connecting m bottom portion with free upper part of the filtering media.

5. The device according to claim 4, characterized in that the recirculation means is made in the form of airlift pump connected to a pressure aeration device.

6. The device according to p. 4, characterized in that the means of supplying the source of wastewater is equipped with a means of periodic portioned supply of the source of wastewater to the free upper part of the housing above the filter load.

7. The device according to claim 6, characterized in that the means for periodic portioned supply of the source wastewater is provided with means for controlling the volume of the portion of the supplied water.

8. The device according to claim 4, characterized in that the filter load is made in the form of a series of layers of granular material with horizontal cavities between them for wastewater, forming interboot layers equipped with microcarriers of activated sludge microorganisms introduced into them.

9. The device according to claim 8, characterized in that the granules of the loading material have a size that varies in height of loading.

10. The device according to claim 4, characterized in that the aeration means is equipped with airlift nozzles for introducing air into the water, located in the bottom of the housing below the level of the filter load, and the upper section of the nozzles is located at the level of the lower surface of the filter load.

11. The device according to claim 4, characterized in that the means for discharging purified water is provided with means for controlling the flow of discharged water.

12. The device according to claim 4, characterized in that the casing is equipped with a central vertical manifold for connecting the bottom with a means of discharging purified wastewater.

13. The device according to claim 4, characterized in that the filter load is placed directly on the bottom of the housing, and the bottom part in the form of a sump is placed in a central vertical manifold.

14. The device according to item 13, characterized in that it is equipped with drainage pipes installed at the bottom of the housing, connecting the filter load with a central vertical manifold.

15. The device according to claim 4, characterized in that the bulk layer of the filter load is made in the form of a set of cassettes with granular material installed over the entire area of the housing.

16. The device according to claim 4, characterized in that the airlift nozzle is placed at an angle to its axis.