RU2085515C1

RU2085515C1 - Plant for biological purification and removal of nitrogen and phosphorus from waste water

Info

Publication number: RU2085515C1
Application number: RU93015583A
Authority: RU
Inventors: ков В.С. Ут; В.С. Утяков; В.П. Колесников; Е.В. Вильсон
Original assignee: Ростовский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства им.К.Д.Памфилова
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: waste water treatment. SUBSTANCE: biochemical purification of household waste water and close to it, in respect to composition, waste waters may be used in small inhabited localities, resorts, hospitals, and also in microbiological industry. Plant includes cylindrical-conical sand catcher with means for tangentially introducing initial drains, which is equipped with gauze with 2-6-mm gaps, valve with lifting lever, and discharge pipeline. Plant further has mixing chamber, biofilter unit, air tank-settler, circulation pump, and arrangement with denitrificator and filter. Mixing chamber is connected with pump suction line through siphon pipeline. Pump discharge line is connected with pipeline leading sludge mixture into distribution system of arrangement with denitrificator and filter. The latter communicates through pipeline with admission chamber of water-stream air ejection tube installed over contact tank. EFFECT: simplified operation due to using single pump.

Description

Изобретение относится к биохимической очистке хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод и может быть использовано при очистке стоков малых населенных пунктов и небольших производств, а также в микробиологической промышленности. The invention relates to biochemical treatment of domestic and wastewater close to them and can be used in wastewater treatment of small settlements and small industries, as well as in the microbiological industry.

Известна установка для биохимической очистки сточных вод, содержащая цилиндроконический корпус, разделенный перегородками на камеры аэрации и отстаивания, биофильтр, камеру смешения, циркуляционный насос, технологические трубопроводы, аэрационные колонны и колпаки в зоне аэрации [1]
К недостаткам этой установки относится следующее: не решены вопросы задержания грубодисперсных взвесей и песка, удаления соединений азота и фосфора, отдувки газообразного азота, сохранения жизнедеятельности микроорганизмов биомассы в биофильтре и постоянная работа циркуляционного насоса.A known installation for biochemical wastewater treatment, containing a cylindrical conical housing, divided by partitions into aeration and sedimentation chambers, a biofilter, a mixing chamber, a circulation pump, process pipelines, aeration columns and caps in the aeration zone [1]
The disadvantages of this installation include the following: the issues of the retention of coarse particulate matter and sand, the removal of nitrogen and phosphorus compounds, the purging of gaseous nitrogen, the preservation of the vital activity of biomass microorganisms in the biofilter, and the continuous operation of the circulation pump are not resolved.

Целью изобретения является повышение экономичности, надежности и степени очистки сточных вод. The aim of the invention is to increase the efficiency, reliability and degree of wastewater treatment.

Указанная цель достигается тем, что в установке для биологической очистки и удаления соединений азота и фосфора сточных вод применена цилиндроконическая песколовка с тангенциальным подводом исходных стоков, оборудованная съемной сеткой с прозорами 2-6 мм, клапаном с подъемным рычагом и отводящим трубопроводом, который подсоединен к камере смешения устройства с биофильтром, аэротенком отстойником, циркуляционным насосом и распределительной системой устройства с денитрификатором и фильтром. В свою очередь камера смешения соединена с денитрификатором и фильтром. В свою очередь камера смешения соединена с всасывающим трубопроводом насоса через сифонирующий трубопровод, а к напорному трубопроводу насоса подключен трубопровод подачи иловой смеси в распределительную систему устройства с денитрификатором и фильтром. Последний соединен трубопроводом с приемной камерой трубы для водоструйной эжекции воздуха, установленной над контактным резервуаром. This goal is achieved by the fact that in the installation for biological treatment and removal of nitrogen and phosphorus wastewater compounds, a cylinder-conical sand trap with a tangential supply of source wastewater is used, equipped with a removable mesh with 2-6 mm openings, a valve with a lifting arm and a discharge pipe that is connected to the chamber mixing the device with a biofilter, aeration tank sedimentation tank, a circulation pump and a distribution system of the device with a denitrifier and a filter. In turn, the mixing chamber is connected to a denitrifier and a filter. In turn, the mixing chamber is connected to the suction pipe of the pump through a siphon pipe, and to the pressure pipe of the pump is connected the pipeline for supplying sludge mixture to the distribution system of the device with a denitrifier and a filter. The latter is connected by a pipe to the receiving chamber of the pipe for water-jet ejection of air mounted above the contact tank.

На чертеже изображена технологическая схема установки для биологической очистки и удаления соединений азота и фосфора. The drawing shows a process diagram of a plant for biological treatment and removal of nitrogen and phosphorus compounds.

Установка включает цилиндроконическую песколовку 1 со съемной фильтровальной сеткой 2, тангенциально подсоединенным патрубком 3 подвода исходных стоков, клапаном 4, соединенным штоком 5 с подъемным рычагом 6, и отводящим трубопроводом 7, подсоединенным в камере смешения 8 устройства 9, состоящего из биофильтра 10, системы орошения 11, сборного поддона 12, труб 13 водоструйной эжекции воздуха (аэрационных колонн), аэротенка 14, колпака 15, отстойника 16 и циркуляционного насоса 17. Трубопровод 7 подсоединен также к распределительной системе 18 денитрификатора 19. В свою очередь камера смешения 8 соединена с всасывающим трубопроводом 20 через сифронирующий трубопровод 21 и с трубопроводом 22. Трубопровод 23 отвода очищенных вод из отстойника 16 и трубопровод 24 подвода иловой смеси от напорного трубопровода 25 тоже подключены к распределительной системе 18 денитрификатора 19, имеющего плоскостную или ершовую загрузку 25 и сблокированного с фильтром 26 из минералов, в состав которых входят вещества, способные адсорбировать соединения фосфатов (кальцит, аргонит, известняк). Установка содержит также приемную камеру 27, трубу 28 для водоструйной эжекции и контактной резервуар 29. The installation includes a cylinder-conical sand trap 1 with a removable filter screen 2, a tangentially connected pipe 3 for supplying the initial effluent, a valve 4 connected by a rod 5 with a lifting lever 6, and a discharge pipe 7 connected in the mixing chamber 8 of the device 9, consisting of a biofilter 10, an irrigation system 11, prefabricated sump 12, pipes 13 for water-jet ejection of air (aeration columns), aeration tank 14, cap 15, sump 16 and circulation pump 17. The pipe 7 is also connected to the distribution system 18 denitrif 19. In turn, the mixing chamber 8 is connected to the suction pipe 20 through the siphoning pipe 21 and to the pipe 22. The pipe 23 for discharging treated water from the sump 16 and the pipe 24 for supplying sludge mixture from the pressure pipe 25 are also connected to the distribution system 18 of the denitrifier 19, having a flat or ruffled load 25 and blocked with a filter 26 of minerals, which include substances that can adsorb phosphate compounds (calcite, argonite, limestone). The installation also includes a receiving chamber 27, a pipe 28 for water-jet ejection and a contact tank 29.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Исходные сточные воды через патрубок 3 подаются в корпус тангенциальной песколовки 1, где происходит осаждение песка в ее нижней части и задержание грубодисперсных взвесей с фракциями менее 6 мм фильтровальной сеткой 2. Сброс осадка производится периодически с помощью рычага 6, опускающего шток 5 с клапаном 4. Сточные воды после предварительной обработки направляются по трубопроводу 7 в камеру смешения 8 устройства 9 для полной биологической очистки и в распределительную систему 18 денитрификатора 19. При заполнении камеры смешения до уровня (max) автоматически включается циркуляционный насос 17, который через всасывающий трубопровод 20 производит забор иловой смеси из аэротенка 14 и через сифонирующий трубопровод 21 забор жидкости из камеры смешения 8. При постоянной работе насоса забор жидкости из камеры смешения может производиться через трубопровод 22. Затем смесь стоков ила по напорному трубопроводу 25 подается в систему орошения 11 устройства 9. Жидкость, прошедшая через загрузку биофильтра 10, собирается сборным поддоном 12 и направляется в аэрационные колонны трубы 13, в которых образуются вихревые воронки и происходит процесс воздухововлечения. Часть пузырьков воздуха попадает под колпак 15, где образуется зона сжатого воздуха. При понижении уровня жидкости в камере смешения до отметки (min) насос 17 выключается. Вследствие движения части жидкости, находящейся в сифонирующей трубе, обратно в камеру смешения по трубе начинает поступать в камеру иловая смесь из аэротенка-отстойника. Так как устанавливаемый уровень (max) в камере смешения находится ниже уровня жидкости в аэротенке-отстойнике, то через определенные интервалы времени происходит заполнение камеры и включается насос. Включение насоса через заданные промежутки времени (от 60 до 90 мин) обеспечивают поддержание жизнедеятельности микрофлоры в биофильтре 10 и аэротенке 14 в периоды прекращения поступления стоков на установку. На время установки насоса снабжение кислородом микробиальных клеток осевшего ила осуществляется за счет поверхностной диффузии кислорода из зоны сжатого воздуха и аэрации пузырьками воздуха, выделяющимися из-под колпака 22. Выход воздуха обусловлен снижением давления под колпаком вследствие понижения уровня жидкости в аэротенке-отстойнике. При определенных технологических параметрах загрузки биофильтра 10, аэротенка 14 и отстойника 16 устройство 9 обеспечивает окисление органических загрязнений и нитрификацию аммиака. Наличие в биоценозе биофильтра анаэробных гетеротрофов и периодическое изменение концентрации кислорода в иловой смеси (установка работает в режиме прерывистой аэрации) способствует частичному восстановлению нитратов в газообразный азот. Однако устройство 9 не может обеспечить достаточное снижение концентрации нитратов для сбора очищенных вод в водоемы. Поэтому в технологическую схему установки включен денитрификатор с плоскостной или ершовой загрузкой 25, на которой развиваются факультативные анаэробы, осуществляющие дальнейшее восстановление нитратов в молекулярный азот. Для создания нормального режима денитрификации в качестве органического субстрата в установке используется органический углерод исходных сточных вод и активного ила. Initial waste water through the pipe 3 is fed into the housing of the tangential sand trap 1, where sand is deposited in its lower part and coarse suspensions with fractions of less than 6 mm are retained by the filter net 2. Sludge is periodically discharged using the lever 6, lowering the rod 5 with valve 4. Waste water after pre-treatment is sent through a pipe 7 to the mixing chamber 8 of the device 9 for complete biological treatment and to the distribution system 18 of the denitrifier 19. When filling the mixing chamber to the level ( max) the circulation pump 17 is automatically turned on, which, through the suction pipe 20, draws the sludge mixture from the aeration tank 14 and through the siphon pipe 21 draws the liquid from the mixing chamber 8. With continuous operation of the pump, the liquid can be taken from the mixing chamber through the pipe 22. Then, the waste mixture sludge through the pressure pipe 25 is supplied to the irrigation system 11 of the device 9. The fluid passing through the loading of the biofilter 10 is collected by a collection pan 12 and sent to the aeration columns of the pipe 13, in which vortex funnels are formed and the process of air intake. Part of the air bubbles falls under the hood 15, where a zone of compressed air is formed. When lowering the liquid level in the mixing chamber to the mark (min), the pump 17 is turned off. Due to the movement of a part of the liquid in the siphon tube back into the mixing chamber, the sludge mixture from the aeration tank settles into the chamber through the pipe. Since the set level (max) in the mixing chamber is below the liquid level in the sump aeration tank, then at certain intervals the chamber is filled and the pump is turned on. Turning on the pump at predetermined time intervals (from 60 to 90 minutes) ensures the maintenance of the life of microflora in the biofilter 10 and aeration tank 14 during periods of termination of the flow of effluents to the installation. At the time of installation of the pump, oxygen is supplied to the microbial cells of the settled sludge due to surface diffusion of oxygen from the compressed air zone and aeration with air bubbles released from under the cap 22. The air outlet is caused by a decrease in pressure under the cap due to a decrease in the liquid level in the aeration tank. With certain technological parameters of loading the biofilter 10, aeration tank 14 and sump 16, the device 9 provides the oxidation of organic impurities and the nitrification of ammonia. The presence in the biocenosis of the biofilter of anaerobic heterotrophs and periodic changes in the oxygen concentration in the sludge mixture (the unit operates in the regime of intermittent aeration) contributes to the partial reduction of nitrates into nitrogen gas. However, the device 9 cannot provide a sufficient decrease in the concentration of nitrates for the collection of treated water in water bodies. Therefore, a denitrifier with a flat or ruffled charge 25 is included in the technological scheme of the installation, on which facultative anaerobes develop, which carry out further reduction of nitrates into molecular nitrogen. To create a normal denitrification regime, the organic carbon of the initial wastewater and activated sludge is used as an organic substrate in the installation.

Денитрификатор 19 работает следующим образом. Denitrifier 19 works as follows.

Вода из отстойника 16 поступает по трубопроводу 23 в распределительную систему 18, куда подаются также по трубопроводу 7 стоки из устройства для предварительной обработки песколовки 1 и по трубопроводу 24 иловая смесь из напорного трубопровода 25. Ориентировочное соотношение потоков составляет (30-40) (2-5) (0,5-2). Вода, прошедшая слой загрузки 25, затем направляется в сблокированный с денитрификатором фильтр 26. При контакте очищенной воды с загрузкой из кальцитов, аргонитов или ракушечников происходит извлечение остаточных концентраций фосфатов. Далее очищенная вода направляется в приемную камеру 27 и сливается через трубу 28 для водоструйной эжекции воздуха 28 в контактный резервуар 29. Вследствие интенсивного контакта воды с воздухом происходит отдувка молекулярного азота и насыщение ее кислородом. Water from the sump 16 enters through the pipe 23 to the distribution system 18, where also the sewage from the device for pre-treatment of the sand trap 1 and through the pipe 24 sludge mixture from the pressure pipe 25 are also fed through the pipe 7. The approximate flow ratio is (30-40) (2- 5) (0.5-2). The water that has passed through the loading layer 25 is then sent to a filter 26 blocked with the denitrifier. When the purified water comes into contact with the load from calcite, argonite or shell rock, residual phosphate concentrations are extracted. Next, the purified water is sent to the receiving chamber 27 and discharged through the pipe 28 for water-jet ejection of air 28 into the contact tank 29. Due to the intense contact of water with air, molecular nitrogen is blown and saturated with oxygen.

Изобретение позволяет повысить надежность и стабильность работы установки за счет сокращения суточного периода работы циркуляционного насоса до 12-16 ч и исключения автоматических устройств (реле времени) для включения насоса в периоды прекращения поступления стоков, снизить энергетические затраты; сократить время на эксплуатацию. Обслуживание установки может производиться периодически 1 человеком из расчета 1-1,5 ч рабочего времени в 2-3 сут. Оптимальная область применения установок очистка сточных вод от коммунальных объектов и небольших сельскохозяйственных производств с расходом стоков 25-100 м³/сут.The invention improves the reliability and stability of the installation by reducing the daily period of operation of the circulation pump to 12-16 hours and the elimination of automatic devices (timers) to turn on the pump during periods of termination of the flow of effluents, reduce energy costs; reduce operating time. Maintenance of the installation can be carried out periodically by 1 person at the rate of 1-1.5 hours of working time in 2-3 days. The optimal area of application of wastewater treatment plants from municipal facilities and small agricultural industries with a flow rate of 25-100 m ³ / day.

Claims

Installation for biological treatment and removal of nitrogen and phosphorus wastewater containing a mixing chamber, a circulation pump, a biofilter with an irrigation system, aeration tank-settler with water-jet aeration and technological pipelines, characterized in that it is equipped with a cylindrical sand trap with a tangential supply of drains, a removable mesh having holes 2 6 mm, a valve with a lifting lever and a discharge pipe, a denitrifier with a distribution system, a filter for sorption of phosphates and a contact reservoir rum, a discharge line is connected to the mixing chamber and to the distribution system denitrifiers, a mixing chamber provided with a siphon pipe connected to the suction pipe of the circulation pump, which pressure line is connected to a biofilter irrigation system and distribution system denitrifiers.