RU2220915C2

RU2220915C2 - Installation for biochemical purification of sewage

Info

Publication number: RU2220915C2
Application number: RU2001101677A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Колесникова
Original assignee: Колесникова Надежда Владимировна
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: biochemical purification of sewage. SUBSTANCE: invention presents the installation for biochemical purification of economic - household and industrial sewage with content of the organic impurities according to Regulations on Biochemical Oxygen Demand (-== ) is from 100 up to 10000 mg / l and the suspended substances - up to 5000 mg/l. Installation has a combined device, that includes a mixing chamber of sewage with a silt mixture liquor, a biofilter with a sprinkling system, located above an aerotank-settler having aeration columns for maintenance of stream type aeration and a circulating pump. The aeration columns are made in the form of divergent bundles of pipes, inside the upper part of which there are straightening projections in the form of spirals, and the lower parts of the pipes are perforated and the diameter of the apertures increases top-down and distances by circumference and by height are decreasing in direction to the lower part of the pipes. The lower ends of the pipes are uniformly placed above the flat part of the aeration tank bottom at the height of 0.2 0.3 m over it. EFFECT: the invention allows to increase efficiency and stability of operation of the combined device in the biochemical purification of sewage. 3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПКп от 100 до 10000 мг/л, взвешенных веществ до 5000 мг/л и может быть использовано при очистке сточных вод поселков, городов, консервных заводов, мясокомбинатов, рыбозаводов, животноводческих ферм, предприятий химической и микробиологической промышленности. The invention relates to the treatment of domestic and industrial wastewater with an organic pollution content according to BOD from 100 to 10,000 mg / l, suspended solids up to 5000 mg / l and can be used in wastewater treatment of villages, cities, canneries, meat plants, fish factories , livestock farms, chemical and microbiological industry enterprises.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является комбинированное устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр, размещенный над аэротенком-отстойником с подающими трубами для струйной аэрации жидкости, прикрепленными к сборному поддону биофильтра, камеру смешения и циркуляционный насос ( 1020379, МКИ С 02 F 3/02, опубл. 30.05.83 г.). Работа устройства заключается в следующем: сточные воды после предварительной обработки (удаление грубодисперсных примесей) направляются в камеру смешения, куда поступает также под гидростатическим напором иловая смесь из аэротенка-отстойника. Далее смесь сточных вод и ила циркулирует с помощью насоса через биофильтр, подающие трубы (аэрационные колонны) и аэротенк-отстойник. Биохимическое окисление загрязнений осуществляется биоценозом, прикрепленным к загрузке биофильтра, и микроорганизмами активного ила в аэротенке-отстойнике. При орошении и прохождении через биофильтр иловая смесь насыщается кислородом воздуха. Дополнительное насыщение жидкости кислородом в аэротенке и перемешивание его содержимого осуществляется за счет процесса воздухововлечения в подающих трубах, движения газожидкостных потоков и при подъеме пузырьков воздуха. Достоинством данного устройства являются высокая степень очистки сточных вод за счет сочетания окислительных и сорбционных свойств биоценоза биофильтра и микрофлоры активного ила аэротенка, использование в качестве основного оборудования простого низконапорного насоса и низкие энергетические затраты (до 0,5 кВт/ на кг снятого БПК). The closest effect to be achieved is a combined device for biochemical wastewater treatment, containing a biofilter located above the sump aeration tank with fluid supply pipes for jet aeration, attached to the biofilter collecting pan, mixing chamber and circulation pump (1020379, MKI C 02 F 3 / 02, published on 05.30.83). The operation of the device is as follows: the wastewater after pre-treatment (removal of coarse impurities) is sent to the mixing chamber, which also receives a sludge mixture from the aeration tank-sump under hydrostatic pressure. Next, the mixture of wastewater and sludge is circulated using a pump through a biofilter, feed pipes (aeration columns) and aeration tank settler. Biochemical oxidation of contaminants is carried out by a biocenosis attached to the biofilter charge, and by activated sludge microorganisms in the aeration tank. During irrigation and passage through a biofilter, the sludge mixture is saturated with atmospheric oxygen. Additional saturation of the liquid with oxygen in the aeration tank and mixing of its contents is carried out due to the process of air entrainment in the supply pipes, the movement of gas-liquid flows and the rise of air bubbles. The advantage of this device is a high degree of wastewater treatment due to the combination of the oxidizing and sorption properties of the biocenosis of the biofilter and microflora of activated sludge aeration tank, the use of a simple low-pressure pump as the main equipment and low energy costs (up to 0.5 kW / kg of removed BOD).

Узел водоструйной аэрации в комбинированном устройстве обеспечивает эффективное насыщение жидкости кислородом и перемешивание содержимого аэротенка. Вместе с тем при увеличении заглубления труб под уровень жидкости уменьшается количество засасываемого воздуха. На вовлечение воздуха влияют также формы воронок (бесформенные или хорошо развитые), образующихся при сливе жидкости в трубы. Наибольший объем всасывания воздуха достигается при хорошо развитых воронках. The water-jet aeration unit in the combined device provides effective oxygen saturation of the liquid and mixing of the contents of the aeration tank. However, with an increase in the depth of the pipes under the liquid level, the amount of intake air decreases. Forms of funnels (shapeless or well-developed) that form when the liquid is drained into the pipes also influence the air entrainment. The greatest volume of air intake is achieved with well-developed funnels.

Другим фактором, ограничивающим применение устройства, является отсутствие загрузочных материалов, которые отвечали бы следующим условиям работы устройства:
- закреплению на поверхности загрузки развитого биоценоза, в котором наряду с сорбцией и окислением органических загрязнений осуществляются процессы нитрификации и денитрификации;
- исключению заиливания загрузки при орошении сточными водами с концентрацией ила по сухому веществу до 7 г/л;
Кроме того, загрузка должна быть проста в транспортировке и сборке на месте строительства.Another factor limiting the use of the device is the lack of boot materials that would meet the following operating conditions of the device:
- fixing on the loading surface of a developed biocenosis, in which, along with sorption and oxidation of organic pollutants, nitrification and denitrification processes are carried out;
- the exclusion of siltation of the load during irrigation with wastewater with a sludge concentration of dry matter up to 7 g / l;
In addition, loading should be easy to transport and assemble at the construction site.

Эффективность работы загрузки биофильтра зависит от равномерности орошения поверхности. Вместе с тем существующие системы не обеспечивают необходимой равномерности орошения. The efficiency of the biofilter loading depends on the uniformity of surface irrigation. However, existing systems do not provide the necessary uniformity of irrigation.

Задачей предлагаемых усовершенствований комбинированного устройства является повышение эффективности и стабильности его работы. The objective of the proposed improvements to the combined device is to increase the efficiency and stability of its operation.

Поставленная задача решается тем, что аэрационные колонны в комбинированном устройстве выполнены в виде расходящихся пучков труб, внутри верхней части которых (в сжатом сечении струи) имеются выправляющие выступы в виде спиралей, а в нижней части труб выполнена перфорация, причем диаметр отверстий увеличивается сверху вниз, расстояния между ними по окружности и высоте уменьшаются к низу труб, а концы труб размещаются равномерно над плоскими частями днища аэротенка на расстоянии 0,2 -0,3 м над ними. The problem is solved in that the aeration columns in the combined device are made in the form of diverging bundles of pipes, inside the upper part of which (in a compressed section of the jet) there are straightening protrusions in the form of spirals, and perforation is performed in the lower part of the pipes, and the diameter of the holes increases from top to bottom, the distance between them along the circumference and height decreases to the bottom of the pipes, and the ends of the pipes are placed evenly over the flat parts of the bottom of the aeration tank at a distance of 0.2 -0.3 m above them.

В устройстве элементы загрузки биофильтра выполнены в виде гофрированных листов с шестью зонами различной шероховатости, увеличивающейся от низа к верху листов: в первой зоне эквивалентная шероховатость составляет 0,02 - 0,1, во второй - 0,11 -0,2, в третьей - 0,3 - 0,5, в четвертой - 0,6 - 1,2, в пятой - 1,3 - 1,5, в шестой - 1,6 - 2, при этом листы загрузки собраны в отдельные блоки с помощью

-образных фиксаторов, обеспечивающих равные расстояния между листами загрузки, и блоки снабжены волнистыми элементами, имеющими перпендикулярные защелки.In the device, the biofilter loading elements are made in the form of corrugated sheets with six zones of different roughness, increasing from bottom to top of sheets: in the first zone, the equivalent roughness is 0.02 - 0.1, in the second - 0.11 -0.2, in the third - 0.3 - 0.5, in the fourth - 0.6 - 1.2, in the fifth - 1.3 - 1.5, in the sixth - 1.6 - 2, while the load lists are collected in separate blocks using

-shaped latches, providing equal distances between the sheets of loading, and the blocks are equipped with wavy elements having perpendicular latches.

Система орошения биофильтра выполнена из распределительных лотков с регулирующими устройствами и сливными патрубками длиной, равной 4-10 диаметров, а также отражателей, расположенных на расстоянии 1 - 1,5 м от верхних обрезов патрубков, причем патрубки снабжены внутренними выправляющими выступами в виде спиралей и установлены с возможностью изменения высоты их переливной кромки над днищем лотка. The biofilter irrigation system is made of distribution trays with control devices and drain pipes with a length of 4-10 diameters, as well as reflectors located at a distance of 1 - 1.5 m from the upper edges of the pipes, and the pipes are equipped with internal straightening protrusions in the form of spirals and are installed with the possibility of changing the height of their overflow edge above the bottom of the tray.

На фиг. 1 изображен узел водоструйной аэрации (фиг.1) в виде пучка расходящихся труб (аэрационных колонн) 1, подсоединенных к сборному поддону биофильтра. Внутри верхней части колонн (фиг.2) длиной 0,5-2 диаметра имеются выправляющие выступы 2 в форме спирали. Траектория спирали направлена по часовой стрелке вниз (фиг.2, 3). Нижние части колонн 1 - 2 м выполнены перфорированными, с отверстиями 3. Диаметры отверстий 2-10 мм увеличиваются к низу трубы. Причем расстояния между отверстиями по окружности и по высоте трубы уменьшаются книзу. Нижние концы аэрационных колонн размещаются равномерно над плоскими частями днища и на расстоянии 200 - 300 мм от него. In FIG. 1 shows a site of water-jet aeration (Fig. 1) in the form of a beam of diverging pipes (aeration columns) 1 connected to a collection tray of a biofilter. Inside the upper part of the columns (figure 2) with a length of 0.5-2 diameters there are straightening tabs 2 in the form of a spiral. The trajectory of the spiral is directed clockwise down (figure 2, 3). The lower parts of the columns 1 - 2 m are perforated, with holes 3. The diameters of the holes 2-10 mm increase towards the bottom of the pipe. Moreover, the distance between the holes around the circumference and the height of the pipe decreases downward. The lower ends of the aeration columns are placed evenly over the flat parts of the bottom and at a distance of 200 - 300 mm from it.

В конструкцию системы орошения биофильтра входят (фиг.4) распределительные лотки 4 со сливными патрубками 5, высота которых над днищем лотка регулируется путем ввинчивания. Под патрубком устанавливаются отражатели 6, смонтированные на раме 7. Патрубки также снабжены выправляющими выступами 8 в виде спирали с траекторией, направленной по часовой стрелке вниз. The design of the biofilter irrigation system includes (Fig. 4) distribution trays 4 with drain pipes 5, the height of which above the bottom of the tray is regulated by screwing. Reflectors 6 mounted on the frame 7 are mounted under the nozzle. The nozzles are also equipped with straightening projections 8 in the form of a spiral with a clockwise downward path.

Загрузка биофильтра (фиг.5) состоит из гофрированных листов 9 с волнистыми элементами 10 (фиг.6). Вид 10 представлен на фиг.7. Элементы прикрепляются к листам с помощью защелок 11. Листы собираются в отдельные блоки с помощью самоблокирующихся фиксаторов 12 (фиг.5, 7, 8). The loading of the biofilter (Fig. 5) consists of corrugated sheets 9 with wavy elements 10 (Fig. 6). View 10 is presented in Fig.7. Elements are attached to the sheets using latches 11. The sheets are assembled in separate blocks using self-locking latches 12 (Fig.5, 7, 8).

На листах имеются выступы и впадины, эквивалентная шероховатость которых имеет минимальное значение в первой нижней зоне 0,02 - 0,1; во второй 0,11 - 0,2; в третьей 0,3 - 0,5; в четвертой 0,6 - 1,2, в пятой 1,3 - 1,5 и максимальное в шестой верхней зоне 1,6 -2. On the sheets there are protrusions and depressions, the equivalent roughness of which has a minimum value in the first lower zone of 0.02 - 0.1; in the second 0.11 - 0.2; in the third 0.3 - 0.5; in the fourth 0.6 - 1.2, in the fifth 1.3 - 1.5 and the maximum in the sixth upper zone 1.6 -2.

Установка для биохимической очистки сточных вод работает следующим образом. Installation for biochemical wastewater treatment works as follows.

Иловая смесь из камеры смешения комбинированного устройства перекачивается циркуляционным насосом в систему орошения биофильтра комбинированного устройства. The sludge mixture from the mixing chamber of the combined device is pumped by a circulation pump to the irrigation system of the biofilter of the combined device.

В системе орошения жидкость распределяется по лоткам 4 (фиг.4) и через сливные патрубки 5 падает на отражатели 6 и затем в виде капель попадает на листы загрузки биофильтров. In the irrigation system, the liquid is distributed over the trays 4 (Fig. 4) and falls through the drain pipes 5 onto the reflectors 6 and then drops onto the biofilter loading sheets in the form of drops.

При сливе жидкости через патрубки 5 возникают вихревые воронки с диспергированием в жидкость пузырьков воздуха, вследствие чего происходит насыщение жидкости кислородом воздуха. Выправляющие выступы 8 внутри патрубков 5 усиливают процесс закручивания потока жидкости по часовой стрелке, вследствие чего повышается эффективность процесса массопередачи между фазами газ - жидкость и образуется компактная струя. Падающие на отражатель 6 струи жидкости ударяются о поверхность и дробятся на отдельные капли, которые приобретают различные траектории движения при падении на загрузку биофильтра. When draining the liquid through the nozzles 5, vortex funnels arise with the dispersion of air bubbles in the liquid, as a result of which the liquid is saturated with oxygen. The straightening projections 8 inside the nozzles 5 enhance the process of twisting the fluid flow clockwise, thereby increasing the efficiency of the mass transfer process between the gas-liquid phases and forming a compact jet. The jets of liquid falling on the reflector 6 hit the surface and are crushed into separate droplets, which acquire different trajectories of motion when falling onto the biofilter loading.

В биофильтре происходит сорбция органических загрязнений, содержащихся в жидкости, и их биохимическое окисление микроорганизмами. Биофильтры предназначены для окисления основной массы загрязнений, частичной нитрификации и денитрификации. В результате прироста микроорганизмов и анаэробных процессов в нижнем слое биоценоза отрываются куски отработанной биомассы. При сползании биомассы возможно возникновение зон заиливания между листами в их средней и нижней части. In the biofilter, sorption of organic impurities contained in the liquid and their biochemical oxidation by microorganisms occur. Biofilters are designed for the oxidation of the bulk of contaminants, partial nitrification and denitrification. As a result of the growth of microorganisms and anaerobic processes in the lower layer of the biocenosis, pieces of spent biomass come off. When biomass creeps in, siltation zones may appear between sheets in their middle and lower parts.

Препятствием для образования обширных зон заиливания являются волнистые элементы 10, которые также служат и для создания фиксированных расстояний между листами. Защелки 11 исключают перекос элементов при сборке листов в блоки. Сборка блоков осуществляется с помощью фиксаторов 12. An obstacle to the formation of extensive siltation zones are the wavy elements 10, which also serve to create fixed distances between the sheets. Latches 11 exclude distortion of elements when assembling sheets into blocks. The assembly of the blocks is carried out using the clips 12.

Образованию устойчивого биоценоза с многообразной микрофлорой при высоких гидравлических нагрузках 70 - 150 м³/м²•сут) способствует наличие развитой шероховатости в верхних зонах листов. В то же время уменьшение величины эквивалентной шероховатости от 2 до 0,02 к низу листов позволяет улучшить условия сползания биомассы за счет уменьшения сил сцепления. Жидкость, прошедшая через биофильтры, направляется сборными поддонами в приемную камеру, к которой прикреплены аэрационные колонны 1. Узлы струйной аэрации комбинированного устройства выполняются в виде пучков труб, расходящихся под различными углами и заглубленных под уровень жидкости аэротенка. Образованию хорошо развитых воронок способствуют выправляющие выступы внутри верхних частей труб. Перфорация нижних частей труб позволяет уменьшить давление внутри водовоздушного потока. Эти решения дают возможность увеличить количество засасываемого воздуха до 0,7 м³ на 1 м³ протекающей жидкости и предотвращать объединение мелких пузырьков воздуха в крупные. Вместе с тем это решение уменьшает высоту водовоздушного факела, выходящего из нижнего торца трубы, до 0,3 - 0,4 м. Поэтому нижние концы колонн должны располагаться на высоте 0,2 - 0,3 м от днища.The formation of a stable biocenosis with diverse microflora at high hydraulic loads of 70 - 150 m ³ / m ² • day) is facilitated by the presence of developed roughness in the upper zones of the sheets. At the same time, a decrease in the equivalent roughness value from 2 to 0.02 to the bottom of the sheets allows improving the sliding conditions of the biomass by reducing the adhesion forces. The fluid passing through the biofilters is sent by prefabricated pallets to the receiving chamber to which the aeration columns are attached 1. The jet aeration units of the combined device are made in the form of bundles of pipes diverging at different angles and buried under the level of the aeration tank liquid. The formation of well-developed funnels is facilitated by straightening protrusions inside the upper parts of the pipes. Perforation of the lower parts of the pipes allows to reduce the pressure inside the water-air flow. These solutions make it possible to increase the amount of intake air to 0.7 m ³ per 1 m ^{3 of} flowing fluid and prevent the unification of small air bubbles into large ones. At the same time, this solution reduces the height of the water-air plume emerging from the lower end of the pipe to 0.3 - 0.4 m. Therefore, the lower ends of the columns should be located at a height of 0.2 - 0.3 m from the bottom.

Равномерная расстановка аэрационных колонн 1 над днищем обеспечивает эффективное перемешивание иловой смеси в зоне аэрации и исключает образование зон залегания ила. Uniform arrangement of aeration columns 1 above the bottom provides effective mixing of the sludge mixture in the aeration zone and eliminates the formation of zones of sludge occurrence.

Использование дополнительных технических решений позволяет повысить концентрацию кислорода в жидкости и равномерность орошения биофильтра; способствует образованию устойчивого биоценоза на поверхности листов загрузки биофильтра и одновременно исключает заиливание в теле загрузки; стабилизирует и усиливает процесс растворения кислорода воздуха с помощью аэрационных колонн. The use of additional technical solutions allows to increase the oxygen concentration in the liquid and the uniformity of irrigation of the biofilter; promotes the formation of a stable biocenosis on the surface of the sheets of the biofilter loading and at the same time eliminates siltation in the loading body; stabilizes and enhances the process of dissolution of oxygen by means of aeration columns.

Claims

1. Installation for biochemical wastewater treatment, comprising a combined device, including a chamber for mixing wastewater with a sludge mixture, a biofilter with an irrigation system, located above the sump aeration tank having aeration columns for providing jet aeration and a circulation pump, characterized in that aeration columns in the combined device, they are made in the form of diverging bundles of pipes, inside the upper part of which there are straightening protrusions in the form of spirals, and the lower parts of the pipes are perforated, and the meter of holes increases from top to bottom, and the circumferential and height distances decrease to the bottom of the pipes and the lower ends of the pipes are evenly spaced above the flat part of the bottom of the aeration tank with a height of 0.2-0.3 m above it.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the biofilter loading elements are made in the form of blocks of corrugated sheets with six zones of different roughness increasing from bottom to top of sheets: the equivalent roughness in the first zone is 0.02-0.1, in the second 0.11-0.2, in the third 0.3-0.5, in the fourth 0.6-1.2, in the fifth 1.3-1.5, in the sixth 1.6-2, while the sheets downloads are collected in separate blocks using clamps and equipped with wavy elements having perpendicular latches.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the irrigation system is made of distribution trays with control devices and drain pipes with a length of 4-10 diameters, as well as reflectors located at a distance of 1-1.5 m from the upper ends of the pipes, moreover, the nozzles are equipped with internal straightening protrusions in the form of spirals and are installed with the possibility of changing the height of their overflow edge above the bottom of the tray.