RU2197436C2

RU2197436C2 - Method of biological purification of sewage from phosphates

Info

Publication number: RU2197436C2
Application number: RU2000115925A
Authority: RU
Inventors: В.П. Саломеев; И.С. Круглова; Ю.Ф. Эль; Ю.П. Побегайло; О.А. Ружицкая
Original assignee: Саломеев Валерий Петрович; Круглова Ирина Сергеевна; Эль Юрий Федорович; Побегайло Юрий Петрович; Ружицкая Ольга Андреевна
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: treatment of sewage; biological purification of domestic and industrial waste water. SUBSTANCE: proposed method is performed by means of inert filling material overgrown by biological film and metal creating conditions for biological corrosion process is brought in direct contact with this film. Biological film is formed at boundary of contact of filling material with metal at reduced intensity of aeration. Concentration of freely floating activated sludge does not exceed 0.3 g/l. Treated biological film is removed from aeration zone. EFFECT: enhanced efficiency; low cost. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для биологической очистки бытовых и производственных сточных вод. The invention relates to the field of wastewater treatment and can be used for biological treatment of domestic and industrial wastewater.

Известен способ биологической очистки, при котором для глубокого удаления фосфатов смесь сточной жидкости с активным илом обрабатывается в присутствии загрузки из железных листов в циклическом режиме попеременно с пневматической аэрацией и механическим перемешиванием (Ясудзи Ямамото, Сигэру Каваниси, Хитоси Накано, Хидэаки Омори, Нобутоси Маэда). Удаление азота и фосфора из сточных вод с применением железного наполнителя. Япония. (Канке гидзюцу, т. 17, N3, 1988). Недостатками известного способа являются высокий расход металла и сложность в эксплуатации. There is a biological treatment method in which, for deep removal of phosphates, a mixture of wastewater with activated sludge is processed in the presence of loading from iron sheets in a cyclic mode alternately with pneumatic aeration and mechanical stirring (Yasuji Yamamoto, Shigeru Kawanishi, Hitoshi Nakano, Hideaki Omori, Nobutoshi Maeda) . Removal of nitrogen and phosphorus from wastewater using an iron filler. Japan. (Kanke Gijutsu, vol. 17, N3, 1988). The disadvantages of this method are the high consumption of metal and the difficulty in operation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ биологической очистки сточных вод в аэротенке, включающий биологическую коррозию, процесс которой осуществляется с использованием инертного загрузочного материала с последующим обрастанием его биопленкой, в непосредственный контакт с которой вводят металл. Вследствие растворения металла в локальной зоне вода обогащается соответствующими ионами (катионами), вступающими в химические реакции с некоторыми содержащимися в воде анионами (РO₄ ^3-, S^2- и др.). В результате этих реакций образуются нерастворимые в воде соли, выпадающие в осадок. Избыток ионов металлов, попадая в нейтральную среду, образует нерастворимый гидрат окиси, в результате чего осуществляется процесс коагуляции. Образующийся осадок сорбируется активным илом, находящимся во взвешенном состоянии. При этом иловой индекс снижается до 60 мг/л, что приводит к уменьшению выноса взвешенных веществ из вторичного отстойника (патент РФ 2075202, кл. С 02 F 3/02, 1998 г.).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method of biological wastewater treatment in aeration tank, including biological corrosion, the process of which is carried out using an inert loading material, followed by fouling with its biofilm, into direct contact with which the metal is introduced. Due to the dissolution of the metal in the local zone, water is enriched with the corresponding ions (cations) that enter into chemical reactions with some anions contained in water (PO ₄ ^3- , S ^2- , etc.). As a result of these reactions, water-insoluble salts are formed which precipitate. Excess metal ions, falling into a neutral environment, forms an insoluble oxide hydrate, as a result of which the coagulation process is carried out. The precipitate formed is sorbed by activated sludge in suspension. At the same time, the sludge index decreases to 60 mg / l, which leads to a decrease in the removal of suspended solids from the secondary sump (RF patent 2075202, class C 02 F 3/02, 1998).

Недостатком известного способа является необходимость в высокой интенсивности аэрации для поддержания свободноплавающего активного ила, участвующего в процессе биологической очистки в количестве 1,2 г/л, с сорбированным на нем осадком во взвешенном состоянии из-за низкого илового индекса, равного 60 мл/г. При этом концентрация растворенного кислорода достигает 5 мг/л. В результате этого происходит перерасход электроэнергии, а эффективность очистки от фосфатов со временем снижается за счет образования на металле, в условиях высокой концентрации кислорода, прочной пленки из оксида железа и фосфата железа. The disadvantage of this method is the need for a high intensity of aeration to maintain the free-floating activated sludge involved in the biological treatment process in an amount of 1.2 g / l, with sorbed sediment on it in suspension due to the low sludge index of 60 ml / g. The concentration of dissolved oxygen reaches 5 mg / L. As a result of this, an over-expenditure of electricity occurs, and the efficiency of purification from phosphates decreases over time due to the formation of a strong film of iron oxide and iron phosphate on the metal, under conditions of high oxygen concentration.

Необходимая концентрация свободноплавающего активного ила (порядка 1,2 г/л) в зоне аэрации поддерживается за счет возврата его части из отстойника. Возвратный активный ил содержит соединения фосфора, в результате этого при рецикле активного ила в зону аэрации происходит выделение части фосфатов обратно в очищаемую сточную воду, то есть происходит снижение качества очистки сточной воды от этого биогенного элемента. The required concentration of free-floating activated sludge (about 1.2 g / l) in the aeration zone is maintained by returning part of it from the sump. Return activated sludge contains phosphorus compounds, as a result of which, when activated sludge is recycled to the aeration zone, a part of phosphates is released back into the treated wastewater, i.e. there is a decrease in the quality of wastewater treatment from this biogenic element.

Задача предлагаемого изобретения - улучшение качества очистки сточных вод от соединений фосфора, повышение стабильности процесса очистки, уменьшение эксплуатационных расходов за счет сокращения подачи воздуха при одновременном сохранении высокой окислительной мощности. The objective of the invention is to improve the quality of wastewater treatment from phosphorus compounds, increase the stability of the purification process, reduce operating costs by reducing air supply while maintaining high oxidative power.

Технический результат достигается тем, что процесс биологической очистки с использованием инертного загрузочного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, обеспечивающий биологическую коррозию, ведут с помощью биопленки в присутствии группы микроорганизмов, образующейся на границе контакта загрузочного материала с металлом и выделяющей кислород, потребляемый биоценозом биопленки в условиях пониженной интенсивности аэрации, при этом концентрация свободноплавающего активного ила не превышает 0,3 г/л. The technical result is achieved by the fact that the biological treatment process using an inert loading material, overgrown with biofilm, in direct contact with which a metal providing biological corrosion is introduced, is carried out using a biofilm in the presence of a group of microorganisms formed at the interface of the contact of the loading material with the metal and releasing oxygen consumed by the biofilm of the biofilm under conditions of reduced aeration intensity, while the concentration of free-floating activated sludge is not Witzlaus 0.3 g / l.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В зоне аэрации сточной воды, снабженной инертным загрузочным материалом, армированным металлом, который создает условия для процессов биологической коррозии, окисление органических загрязнений осуществляется в основном биологической пленкой, в биоценозе которой на границе с металлом, помимо прочих развиваются микроорганизмы Chlorella, снабжающие аэробные бактерии биопленки кислородом. Доза свободноплавающего активного ила составляет 0,05-0,3 г/л, для перемешивания которого подается небольшое количество воздуха. При этом на металле не происходит образования пленки из оксида и фосфора железа, поэтому процесс очистки осуществляется без затухания. In the aeration zone of wastewater equipped with an inert loading material reinforced with metal, which creates conditions for biological corrosion processes, the oxidation of organic pollutants is carried out mainly by a biological film, in the biocenosis of which, at the border with the metal, among other things, Chlorella microorganisms develop, supplying aerobic bacteria with oxygen biofilms . The dose of free-floating activated sludge is 0.05-0.3 g / l, for which a small amount of air is supplied. In this case, the film does not form a film of iron oxide and phosphorus, therefore, the cleaning process is carried out without attenuation.

В результате электрохимических реакций и биологической коррозии, происходящих в локальной зоне на границе контакта сточной воды с биопленкой и растворенным металлом, осуществляется интенсивное биологическое окисление органических загрязнений и образование нерастворимых солей, выпадающих в осадок. Осадок сорбируется на поверхности биопленки и свободноплавающем активном иле. As a result of electrochemical reactions and biological corrosion occurring in the local zone at the interface between the wastewater and the biofilm and the dissolved metal, intensive biological oxidation of organic contaminants and the formation of insoluble salts that precipitate are carried out. The precipitate is sorbed on the surface of the biofilm and free-floating activated sludge.

Часть активного ила и отработанной биопленки выносится вместе с очищенной водой в отстойник, а другая часть, выпавшая в осадок, периодически удаляется непосредственно из зоны аэрации. Part of the activated sludge and spent biofilm are taken out together with purified water into the sump, and the other part that has precipitated is periodically removed directly from the aeration zone.

Таким образом, использование для биологической очистки сточных вод в системе, включающей процессы биологической коррозии, биопленки, содержащей кислородообразующие микроорганизмы, дает возможность понизить дозу свободноплавающего активного ила до 0,3 г/л, отказаться от его рециркуляции и значительно снизить интенсивность аэрации, что обеспечит стабильность процесса биологической коррозии и экономию электроэнергии. Thus, the use for biological wastewater treatment in a system that includes biological corrosion processes, a biofilm containing oxygen-forming microorganisms, makes it possible to lower the free-floating activated sludge dose to 0.3 g / l, abandon its recirculation and significantly reduce the aeration intensity, which will ensure stability of the process of biological corrosion and energy saving.

Пример. Хозяйственно-фекальная сточная вода с концентрацией загрязнений, в среднем, по БПК₅=200 мг/л, фосфатам - 4 мг/л, взвешенным веществам - 60 мг/л, подавалась в две, параллельно работавшие, пилотные установки. Одна из них, контрольная, представляла прототип способа очистки. Другая, опытная, работала по предлагаемому способу очистки.Example. Domestic-fecal wastewater with a concentration of contaminants, on average, by BOD of ₅ = 200 mg / l, phosphate - 4 mg / l, suspended solids - 60 mg / l, was supplied to two pilot plants operating in parallel. One of them, the control, was a prototype of the cleaning method. Another, experienced, worked on the proposed method of cleaning.

Совместно установки работали в течение 7 месяцев. Максимальное содержание растворенного кислорода в опытной установке составляло 2,0 мгO₂/л, а в контроле более 5,0 мгО₂/л, что вызвано вынужденным увеличением интенсивности аэрации для поддержания свободноплавающего активного ила во взвешенном состоянии. Доза свободноплавающего активного ила в контроле поддерживалась в концентрации 2,9 г/л за счет возврата части активного ила из отстойника.Jointly, the plants worked for 7 months. The maximum content of dissolved oxygen in the experimental setup was 2.0 mgO ₂ / L, and in the control more than 5.0 mgO ₂ / L, which was caused by a forced increase in the aeration intensity to maintain free-floating activated sludge in suspension. The free-floating activated sludge dose in the control was maintained at a concentration of 2.9 g / l due to the return of part of the activated sludge from the sump.

В опытной установке все окислительные процессы осуществлялись за счет прикрепленной на загрузке биопленки (доза свободноплавающего активного ила - 0,05 г/л). В контроле эффективность очистки от фосфатов со временем снижалась и уже через 2 месяца глубина изъятия соединений фосфора в опытной установке была в 10 раз выше, чем в контроле. In the pilot plant, all oxidation processes were carried out due to biofilms attached to the loading (dose of free-floating activated sludge - 0.05 g / l). In the control, the efficiency of purification from phosphates decreased over time, and after 2 months the depth of removal of phosphorus compounds in the experimental setup was 10 times higher than in the control.

Результаты сравнительных исследований представлены в таблице. Сравнение показало, что при равной нагрузке и одинаковом времени аэрации предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: увеличивается глубина очистки сточных вод от фосфатов, при этом процессы очистки происходят стабильно, без затухания; а также упрощается эксплуатация устройства с одновременным снижением эксплуатационных затрат. The results of comparative studies are presented in the table. The comparison showed that with equal load and the same aeration time, the proposed method has the following advantages: the depth of wastewater treatment from phosphates increases, while the cleaning processes occur stably, without attenuation; and also simplifies the operation of the device while reducing operating costs.

Claims

A method of biological wastewater treatment in a device, including biological corrosion, the process of which is carried out using an inert loading material, followed by fouling with a biofilm, into which metal is brought into direct contact, characterized in that the treatment is carried out using a biofilm formed at the contact boundary of the loading material with metal under conditions of reduced aeration intensity and concentration of free-floating activated sludge not exceeding 0.3 g / l, while the spent settled bi a film with sorbed contaminants is removed directly from the aeration zone.