RU2225368C1

RU2225368C1 - Method of extensive treatment of sewage and biological extensive treatment station

Info

Publication number: RU2225368C1
Application number: RU2003107328/15A
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Эль
Original assignee: Эль Юрий Федорович
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-03-10

Abstract

FIELD: treatment of sewage at concentrated organic contaminants. SUBSTANCE: proposed method is realized with the aid of plant divided into four successive zones under anaerobic and aerobic conditions; proposed method includes separation of activated sludge and purified water by settling followed by removal of activated sludge and purified water. Treatment of sewage in first two zones is performed under anaerobic conditions accompanied by mixing with the use of micro-flora secured on inert charge material reinforced with metal at absence of dissolved oxygen in first zone and concentration of dissolved oxygen in second zone not exceeding 1.0 mg/l. Treatment in third and fourth zones is performed under aerobic conditions. Treatment in third zone is performed with the use of micro-flora secured on inert charge material at concentration of dissolved oxygen of 2-3 mg/l and treatment in fourth zone is performed with the used of free-floating micro-flora at maintenance of excessive amount of dissolved oxygen above 4.0 mg/l. After settling, purified water is divided into two flows: one flow in the amount no less than 50% of total amount of purified water is directed to first zone and second flow is directed to final treatment under aerobic conditions with the use of micro-flora secured to inert charge material. Mixing in first two zones may be performed by means of ejection mechanical method. Activated sludge may be returned to first anaerobic zone and powder-like sorbents may be introduced into purified water before final treatment. Extensive biological treatment station includes biological treatment unit consisting of four reactors connected in succession; mounted after each reactor is settler with thin-layer modules. First two reactors are provided with ejection-type mechanical mixing units and inert charge for micro-flora is located in first three reactors; inert charge for secured micro-flora in first two reactors is reinforced with metal. Aeration units are located in third and fourth reactors. Final treatment unit made in form of reactor with inert charge for secured micro-flora and aeration device is provided with purified water re- circulating pipe line which is connected with first reactor and with pipe line discharging water after final treatment which is connected with decontamination unit which is connected in its turn with treated water discharge pipe line; aeration devices in third and fourth reactors may be made in form of ejection-type mechanical mixing units; settlers may be provided with activated sludge re-circulating pipe line connected with first reactor and final treatment unit may be provided with unit for delivery of powder-like sorbents. Proposed method may be used for cleaning sewage from nitrogen and phosphorus to maximum permissible concentration specified for fishing basins. EFFECT: enhanced efficiency; reduced treatment time. 8 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области очистки сточных вод, в частности к способам и установкам глубокой биологической очистки, и может быть использована для очистки сточных вод, концентрированных по органическим загрязнением. The group of inventions relates to the field of wastewater treatment, in particular to methods and plants for deep biological treatment, and can be used for wastewater treatment concentrated in organic pollution.

Известен способ глубокой биологической очистки сточных вод, согласно которому сточную воду подвергают первичному анаэробному отстаиванию с использованием носителя микроорганизмов, после чего стабилизированный осадок удаляют, а жидкую фазу направляют на двухступенчатую аэробную обработку с последующей стадией отвода осветленной воды, при этом на стадиях аэробной обработки первой и второй ступеней и отвода осветленной воды используют носители микроорганизмов, а носитель второй ступени аэробной обработки модифицируют микроводорослями (Патент РФ 2050336, C 02 F 3/30, 1995 г.). A known method of deep biological wastewater treatment, according to which the wastewater is subjected to primary anaerobic sedimentation using a carrier of microorganisms, after which the stabilized sediment is removed, and the liquid phase is sent to a two-stage aerobic treatment with the subsequent stage of removal of clarified water, while at the stages of aerobic treatment of the first and carriers of the second stage and drainage of clarified water are used by carriers of microorganisms, and the carrier of the second stage of aerobic treatment is modified by microalgae E (RF Patent No. 2050336, C 02 F 3/30, 1995 YG).

Недостатками известного способа являются сложность в практическом осуществлении и дороговизна, в частности, из-за использования микроводорослей, а также дискретность ведения процесса и, как следствие, его существенная длительность. The disadvantages of this method are the difficulty in practical implementation and high cost, in particular, due to the use of microalgae, as well as the discreteness of the process and, as a consequence, its significant duration.

Известен способ биологической очистки сточных вод от фосфатов, согласно которому биологическую очистку осуществляют в условиях пониженной интенсивности аэрации с использованием инертного загрузочного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, создающий условия для биологической коррозии, при этом отработанную осевшую биопленку с сорбированными загрязнениями удаляют непосредственно из зоны аэрации (Патент РФ 2197436, C 02 F 3/02, 2003 г.). A known method of biological treatment of wastewater from phosphates, according to which biological treatment is carried out under conditions of reduced aeration intensity using an inert loading material that is surrounded by a biofilm, is in direct contact with a metal that creates conditions for biological corrosion, while the spent settled biofilm with sorbed contaminants removed directly from the aeration zone (RF Patent 2197436, C 02 F 3/02, 2003).

Недостатками известного способа является большой расход воздуха на аэрацию, а также то, что используемая технология не позволяет удалять соединения азота. The disadvantages of this method is the high air consumption for aeration, as well as the fact that the technology used does not allow the removal of nitrogen compounds.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ глубокой биологической очистки сточных вод от азота аммонийных солей, согласно которому биологическую очистку ведут в установке, разделенной на четыре последовательно чередующиеся анаэробные и аэробные зоны. Исходную сточную воду направляют в первую и третью зоны в соотношении 60% и 40%, а возвратный ил после отстаивания рециркулируют в первую и третью зоны в соотношении 100% и 100% соответственно от объема поступающих на очистку сточных вод (Патент РФ 2185338, C 02 F 3/30, 2002 г.). The closest in technical essence to the proposed one is a method of deep biological treatment of wastewater from ammonia nitrogen, according to which biological treatment is carried out in an installation divided into four successively alternating anaerobic and aerobic zones. The initial wastewater is sent to the first and third zones in the ratio of 60% and 40%, and the return sludge after settling is recycled to the first and third zones in the ratio of 100% and 100%, respectively, of the volume of wastewater received for treatment (RF Patent 2185338, C 02 F 3/30, 2002).

Недостатками этого способа являются значительный объем сооружений, а также то, что используемая технология не позволяет удалять фосфаты до нормативов сброса в открытый водоем. The disadvantages of this method are the significant volume of structures, as well as the fact that the technology used does not allow phosphates to be removed before discharge into open water.

Технологический результат, полученный от использования предложенного способа, заключается в одновременной очистке сточных вод от азота и фосфора до ПДК, установленных для рыбохозяйственных водоемов, а также сокращении объемов сооружений и времени очистки. The technological result obtained from the use of the proposed method consists in the simultaneous treatment of wastewater from nitrogen and phosphorus to MPC established for fishery reservoirs, as well as reducing the volume of facilities and the treatment time.

Технологический результат достигается за счет того, что в способе глубокой биологической очистки сточных вод в установке, разделенной на четыре последовательно соединенные зоны с использованием анаэробных и аэробных условий, с последующим разделением активного ила и очищенной воды путем отстаивания и отводом активного ила и очищенной воды, очистку сточных вод в первых двух зонах установки ведут в анаэробных условиях при перемешивании с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал, армированный металлом, в условиях отсутствия растворенного кислорода в первой зоне и концентрации растворенного кислорода во второй зоне, не превышающей 1,0 мг/л, очистку в третьей и четвертой зонах ведут в аэробных условиях. При этом очистку в третьей зоне ведут с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал, при концентрации кислорода 2-3 мг/л, а очистку в четвертой зоне ведут с использованием свободноплавающей микрофлоры при поддержании избыточного количества растворенного кислорода более 4 мг/л, очищенную воду после отстаивания делят на два потока, один из которых, в количестве не менее 50% от общего количества очищенной воды, направляют в первую зону, а второй направляют на доочистку в аэробных условиях с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал, при этом перемешивание в первых двух зонах установки могут вести эжекционно-механическим методом, активный ил могут возвращать в первую анаэробную зону, а в очищенную воду перед доочисткой могут вводить порошкообразные сорбенты. The technological result is achieved due to the fact that in the method of deep biological wastewater treatment in an installation divided into four series-connected zones using anaerobic and aerobic conditions, followed by separation of activated sludge and purified water by settling and removal of activated sludge and purified water, purification wastewater in the first two zones of the installation is conducted under anaerobic conditions with stirring using microflora attached to an inert loading material reinforced with metal, in the absence of dissolved oxygen in the first zone and the concentration of dissolved oxygen in the second zone, not exceeding 1.0 mg / l, cleaning in the third and fourth zones is carried out under aerobic conditions. At the same time, cleaning in the third zone is carried out using microflora attached to an inert loading material at an oxygen concentration of 2-3 mg / l, and cleaning in the fourth zone is carried out using free-floating microflora while maintaining an excess amount of dissolved oxygen of more than 4 mg / l, purified water after settling is divided into two streams, one of which, in an amount of not less than 50% of the total amount of purified water, is sent to the first zone, and the second is sent for post-treatment under aerobic conditions using microfluids ry, boot attached to an inert material, wherein the mixing in the first two zones of the installation can lead ejection-mechanical method, the activated sludge can be returned to the first anaerobic zone, and in the purified water before additional purification may be administered powder sorbents.

На Фиг.1 представлена схема предлагаемой глубокой биологической очистки, где 1 - подача исходной воды на очистку; 2 - первая зона анаэробной обработки с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 3, армированный металлом; 4 - вторая зона анаэробной обработки с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 5, армированный металлом; 6 - третья зона аэробной обработки с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 7; 8 - четвертая зона аэробной обработки с использованием свободноплавающей микрофлоры; 9 - зона отстаивания с использованием тонкослойных модулей 10; 11 - рециркуляция очищенной в результате отстаивания воды, 12 - зона доочистки очищенной в результате отстаивания воды с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 13; 14 - отвод воды после доочистки; 15 - отвод осадков и опорожнение после промывки; 16 - рециркуляция активного ила; 17 - отвод активного ила. Дозирование порошкообразных сорбентов и подача воздуха в аэробные зоны на Фиг.1 не показаны. Figure 1 presents the scheme of the proposed deep biological treatment, where 1 is the supply of source water for treatment; 2 - the first anaerobic treatment zone using microflora attached to an inert loading material 3 reinforced with metal; 4 - the second zone of anaerobic treatment using microflora, attached to an inert boot material 5, reinforced with metal; 6 - the third zone of aerobic treatment using microflora, attached to an inert boot material 7; 8 - the fourth zone of aerobic treatment using free-floating microflora; 9 - zone of sedimentation using thin-layer modules 10; 11 - recirculation of purified water as a result of sedimentation; 12 - aftertreatment zone of purified water as a result of sedimentation using microflora attached to an inert loading material 13; 14 - water drainage after tertiary treatment; 15 - sediment removal and emptying after washing; 16 - recirculation of activated sludge; 17 - removal of activated sludge. The dosage of powdered sorbents and air supply to the aerobic zones are not shown in FIG. 1.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Подачу исходной сточной воды 1, предварительно очищенной от песка и грубодисперсных плавающих примесей, производят в первую анаэробную зону 2 установки, в которой используют микрофлору, прикрепленную на инертный загрузочный материал 3, армированный металлом, куда также направляют часть очищенной воды (и в некоторых случаях активный ил), содержащую окисленные формы азота. Воду перемешивают, например, механическим перемешивающим устройством или эжекционно-механическим методом, при этом растворенный кислород в зоне отсутствует. The feed wastewater 1, previously purified from sand and coarse floating impurities, is supplied to the first anaerobic zone 2 of the installation, in which microflora is attached to an inert loading material 3 reinforced with metal, where some of the purified water is also directed (and in some cases, active sludge) containing oxidized forms of nitrogen. Water is mixed, for example, by a mechanical mixing device or by an ejection-mechanical method, while there is no dissolved oxygen in the zone.

Эжекционно-механический метод перемешивания - это процесс, сочетающий перемешивание объема жидкости механическим устройством с одновременным регулируемым подсосом воздуха в это устройство. The ejection-mechanical method of mixing is a process combining the mixing of a volume of liquid with a mechanical device and at the same time controlled suction of air into this device.

В процессе жизнедеятельности анаэробных гетеротрофных микроорганизмов происходит ферментативный гидролиз веществ с образованием низкомолекулярных соединений (в частности, летучих жирных кислот), частичное восстановление окисленных форм азота и частичное потребление фосфатов. В зоне инертного загрузочного материала, обрастающего биопленкой, в непосредственный контакт с которой введен металл, создается биогальванический элемент, и происходит процесс биогальванической дефосфотации. During the life of anaerobic heterotrophic microorganisms, enzymatic hydrolysis of substances occurs with the formation of low molecular weight compounds (in particular, volatile fatty acids), partial restoration of oxidized forms of nitrogen, and partial consumption of phosphates. In the zone of inert loading material, overgrown with biofilm, in direct contact with which the metal is introduced, a biogalvanic cell is created, and a process of biogalvanic dephosphation occurs.

Далее воду подают во вторую анаэробную зону 4, в которой также используют микрофлору, прикрепленную на инертный загрузочный материал 5, армированный металлом, при перемешивании, например, механическим перемешивающим устройством или эжекционно-механическим методом, (возможно перемешивание воздушным барботажем, но при условии, что концентрация кислорода не будет превышать 1,0 мг/л). Во второй зоне за счет жизнедеятельности анаэробной микрофлоры в условиях пониженной интенсивности аэрации обеспечивается восстановление окисленных форм азота и биогальваническая дефосфотация до ПДК рыбохозяйственных водоемов (далее - нормативная величина) и частичное окисление углеродной составляющей органических веществ. Next, water is supplied to the second anaerobic zone 4, which also uses microflora attached to an inert loading material 5, reinforced with metal, with stirring, for example, by a mechanical mixing device or by an ejection-mechanical method, (it is possible to mix by air sparging, but provided that the oxygen concentration will not exceed 1.0 mg / l). In the second zone, due to the vital activity of anaerobic microflora under conditions of reduced aeration intensity, the restoration of oxidized forms of nitrogen and biogalvanic dephosphation to MPC of fishery water bodies (hereinafter referred to as the standard value) and partial oxidation of the carbon component of organic substances are ensured.

В первую зону возвращают не менее 50% от общего объема очищенной воды, что необходимо для восстановления нитратного азота до нормативной величины. At least 50% of the total volume of purified water is returned to the first zone, which is necessary to restore nitrate nitrogen to the standard value.

Повышение количества растворенного кислорода во второй зоне более 1,0 мг/л приводит к ингибированию процесса дефосфатации. An increase in the amount of dissolved oxygen in the second zone of more than 1.0 mg / l leads to inhibition of the dephosphation process.

В последующих двух зонах обеспечиваются аэробные условия - в третьей зоне 6 обработку ведут с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 7, а в четвертой 8 - очистку воды ведут с использованием свободноплавающего биоценоза микроорганизмов. В третьей зоне за счет поддержания переходного кислородного режима (2-3 мг/л) эжекционными перемешивателями или прямым барботажем воздуха смешанный биоценоз гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов почти нацело потребляет органическую часть субстратной составляющей сточных вод. В четвертой зоне при поддержании избыточного количества (более 4,0 мг/л) растворенного кислорода (теми же методами, что и в третьей) автотрофными организмами обеспечивается полное окисление аммонийного и оставшейся части органического азота. In the following two zones, aerobic conditions are ensured - in the third zone 6, treatment is carried out using microflora attached to an inert loading material 7, and in the fourth 8, water is purified using a free-floating biocenosis of microorganisms. In the third zone, due to the maintenance of a transitional oxygen regime (2-3 mg / l) by ejection mixers or direct air sparging, the mixed biocenosis of heterotrophic and autotrophic microorganisms almost completely consumes the organic part of the substrate component of wastewater. In the fourth zone, while maintaining an excessive amount (more than 4.0 mg / l) of dissolved oxygen (by the same methods as in the third) by autotrophic organisms, the complete oxidation of ammonia and the remaining part of organic nitrogen is ensured.

В результате прохождения исходной сточной воды через четыре зоны происходит глубокая минерализация не только органических веществ сточных вод, но и биомассы сообщества участвующих в очистке микроорганизмов. As a result of the passage of the initial wastewater through four zones, there is a deep mineralization of not only the organic substances of the wastewater, but also the biomass of the community involved in the purification of microorganisms.

Затем очищенную воду отделяют путем отстаивания в зоне 9 от активного ила, который может быть направлен - 16 в первую зону 2, избыточную часть активного ила, которая в четыре раза меньше, чем при обычной полной биологической очистке, отводят 17 на обработку, например, механическое обезвоживание. Then the purified water is separated by settling in zone 9 from activated sludge, which can be sent - 16 to the first zone 2, the excess part of activated sludge, which is four times less than during normal full biological treatment, is diverted 17 for processing, for example, mechanical dehydration.

Качественные показатели очищенной воды стабильны и, как правило, не превышают по БПК₅ и взвешенным веществам - 5,0 мг/л, по аммонийному азоту - 0,4 мг/л, по нитратному азоту - 7,0 мг/л, по фосфатам - 0,5 мг/л и по ХПК - 30 мг/л.Qualitative characteristics of purified water stable and usually not exceed BOD and suspended solids _{is 5} - 5.0 mg / l of ammonium nitrogen - 0.4 mg / l of nitrate nitrogen - 7.0 mg / l Phosphate - 0.5 mg / l and for COD - 30 mg / l.

Очищенную сточную воду делят на два потока, один из которых (не менее 50% от общего объема очищенной воды) рециркуляцией 11 возвращают в первую зону 2, а другой - направляют на доочистку в зону 12 с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 13, за счет жизнедеятельности которой в обедненных субстратными составляющими сточных водах осуществляется доочистка воды до нормативной величины. The treated wastewater is divided into two streams, one of which (at least 50% of the total volume of purified water) is returned by recycling 11 to the first zone 2, and the other is sent for further treatment to zone 12 using microflora attached to an inert loading material 13, due to the vital activity of which in the depleted substrate components of wastewater, water is treated to a standard value.

Для более высокой степени очистки в воду перед зоной доочистки 12 дозируют порошкообразные сорбенты (активированный уголь, молотый туф, клиноптилолит и т.д.), что обеспечивает комбинацию биосорбционных и хемосорбционных процессов со значительным снижением в первую очередь неорганических веществ. В этом случае качество очищенной воды становится настолько высоким, что ее нецелесообразно сбрасывать в водоем, а следует вторично использовать для любых технических целей. Воду после зоны доочистки и образующийся осадок, в том числе после промывки, отводят - 14 и 15 соответственно. For a higher degree of purification, powdered sorbents (activated carbon, ground tuff, clinoptilolite, etc.) are dosed into the water before the aftertreatment zone 12, which provides a combination of biosorption and chemisorption processes with a significant reduction in the first place of inorganic substances. In this case, the quality of the purified water becomes so high that it is impractical to dump it into a reservoir, and should be reused for any technical purpose. Water after the after-treatment zone and the precipitate formed, including after washing, are discharged - 14 and 15, respectively.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Сточную воду в количестве 120 м³/сут с загрязнениями:
органические вещества БПК - 200-250 мг/л;
взвешенные вещества - 150-180 мг/л;
азот аммонийных солей - 18-25 мг/л;
фосфаты - 5-8 мг/л
предварительно очищают от песка и плавающих грубодисперсных примесей, подают на двухстадийную анаэробную обработку с перемешиванием и выдерживанием на первой стадии в условиях отсутствия кислорода 0,5 часа, а на второй стадии - в течение 1,5 часа при концентрации кислорода 0,8 мг/л с использованием в качестве загрузки для прикрепленной микрофлоры пластмассовой загрузки, армированной металлом.Waste water in an amount of 120 m ³ / day with pollution:
organic matter BOD - 200-250 mg / l;
suspended solids - 150-180 mg / l;
nitrogen of ammonium salts - 18-25 mg / l;
phosphates - 5-8 mg / l
pre-cleaned of sand and floating coarse impurities, fed to a two-stage anaerobic treatment with stirring and aging in the first stage in the absence of oxygen for 0.5 hours, and in the second stage for 1.5 hours at an oxygen concentration of 0.8 mg / l using as loading for attached microflora a plastic load reinforced with metal.

После чего воду подают на двухстадийную аэробную обработку: на первой стадии используют пластмассовую загрузку для прикрепленной микрофлоры и выдерживают 1,5 часа при концентрации растворенного кислорода 2,4 мг/л, а на второй стадии - используют свободноплавающую микрофлору и выдерживают 1,5 часа при концентрации растворенного кислорода 4,8 мг/л, что необходимо для отдувки молекулярного азота перед подачей в отстойник для предотвращения процесса флотации активного ила. Концентрация активного ила составляет 0,5 г/л. After that, the water is fed to a two-stage aerobic treatment: in the first stage, a plastic charge is used for attached microflora and incubated for 1.5 hours at a dissolved oxygen concentration of 2.4 mg / l, and in the second stage, free-floating microflora is used and incubated for 1.5 hours at the concentration of dissolved oxygen is 4.8 mg / l, which is necessary to blow molecular nitrogen before being fed to the sump to prevent flotation of activated sludge. The concentration of activated sludge is 0.5 g / l.

Иловую смесь отстаивают в отстойнике с использованием тонкослойных модулей при удельной нагрузке на поверхность отстойника 1 м³/м²час. После разделения иловой смеси на активный ил и очищенную воду 54% очищенной воды возвращают на первую анаэробную стадию, а 46% очищенной воды направляют на доочистку.The sludge mixture is settled in the sump using thin-layer modules with a specific load on the surface of the sump of 1 m ³ / m ² hour. After separation of the sludge mixture into activated sludge and purified water, 54% of the purified water is returned to the first anaerobic stage, and 46% of the purified water is sent for further treatment.

Активный ил с концентрацией 7,8 г/л в количестве 10% от объема поступающей на очистку воды рециркулируют на первую анаэробную стадию, а избыточный активный ил сбрасывают на обработку обезвоживанием. Activated sludge with a concentration of 7.8 g / l in the amount of 10% of the volume of water supplied for treatment is recycled to the first anaerobic stage, and excess activated sludge is discharged for dehydration treatment.

Очищенную воду, подаваемую на доочистку, обрабатывают в аэробных условиях с использованием микрофлоры, прикрепленной на пластмассовый загрузочный материал в течение 1 часа. The purified water supplied for tertiary treatment is treated under aerobic conditions using microflora attached to a plastic loading material for 1 hour.

Качество очищенной воды: БПК_полн - 2,8 мг/л; взвешенные вещества - 1,8 мг/л; азот аммонийных солей - 0,28 мг/л; азот нитратов - 5,2 мг/л; фосфаты - 0,18 мг/л.The quality of the purified water: BOD _full - 2.8 mg / l; suspended substances - 1.8 mg / l; nitrogen of ammonium salts - 0.28 mg / l; nitrogen nitrates - 5.2 mg / l; phosphates - 0.18 mg / l.

Таким образом, предложенный способ глубокой биологической очистки сточных вод комбинированным биоценозом прикрепленных и свободноплавающих гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов, действующих в анаэробных, переходных (аноксидных) и аэробных условиях, с последующей доочисткой в аэробном реакторе позволяет сократить объемы сооружений за счет существенного увеличения удельных скоростей биохимических процессов, снижения количества образующихся в процессе обработки активного ила и осадков при сокращении времени очистки и расхода воздуха на аэрацию. Thus, the proposed method for the deep biological treatment of wastewater with the combined biocenosis of attached and free-floating heterotrophic and autotrophic microorganisms operating in anaerobic, transitional (anoxic) and aerobic conditions, with subsequent post-treatment in an aerobic reactor, can reduce the volume of structures due to a significant increase in specific rates of biochemical processes reducing the amount of activated sludge and sediment generated during processing while reducing cleaning time and consumption air for aeration.

Известна установка глубокой биологической очистки сточных вод "Ручей" и универсально-сборные станции глубокой биологической очистки сточных вод на основе этой установки (Установки для глубокой биологической очистки сточных вод малых населенных пунктов. Обзорная информация АКХ им. К.Д.Памфилова. М., 1991 г., с. 38-42). Known installation of deep biological wastewater treatment "Ruchey" and universal prefabricated stations for deep biological wastewater treatment based on this installation (Installations for deep biological wastewater treatment of small settlements. Overview information AKH named after KD Pamfilov. M., 1991, p. 38-42).

Недостатками работы этих станций являются не удовлетворяющая нормативам сброса в водоем степень очистки сточных вод от органических загрязнений и соединений азота и фосфора, значительный расход воздуха на аэрацию, а также большое количество образующихся осадков сточных вод. The disadvantages of these stations are the degree of wastewater treatment from organic contaminants and nitrogen and phosphorus compounds that does not meet the standards for discharge into a water body, significant air consumption for aeration, and a large amount of wastewater sludge generated.

Известна компактная установка для биологической очистки сточных вод, содержащая два последовательно установленных анаэробных биореактора с узлом принудительного перемешивания в первом и носителем для прикрепленной микрофлоры во втором, два последовательно установленных однотипных аэробных биореактора, содержащих центральную аэрационную зону с носителем для прикрепленной микрофлоры, периферийную аэрационную зону и отстойную зону с тонкослойными модулями и периферийными лотками для осветленной воды, расположенными в верхней части отстойной зоны, реагентное хозяйство и блок ультрафиолетовой дезинфекции (Свидетельство на полезную модель РФ 23437, C 02 F 3/30, 2002 г. ). A compact installation for biological wastewater treatment is known, comprising two sequentially installed anaerobic bioreactors with a forced mixing unit in the first and a carrier for attached microflora in the second, two sequentially installed homogeneous aerobic bioreactors containing a central aeration zone with a carrier for attached microflora, a peripheral aeration zone and settling zone with thin-layer modules and peripheral trays for clarified water, located in the upper part settling zone, chemical plant and block UV disinfection (Certificate for useful model 23437 RF, C 02 F 3/30, 2002).

Недостатками работы этой установки также являются не удовлетворяющая нормативам сброса в водоем степень очистки обрабатываемых сточных вод от фосфатов и необходимость использования реагентов. The disadvantages of this installation are also not satisfying the standards of discharge into the reservoir, the degree of purification of the treated wastewater from phosphates and the need to use reagents.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенной является станция глубокой очистки сточных вод, выполненная в блочно-модульном исполнении и содержащая усреднительный приемный резервуар с насосом, установленный после блока механической очистки, содержащего песколовку, блок биологической очистки, содержащий аэротенк-отстойник первой ступени с носителем для прикрепленной микрофлоры в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания, аэротенк-отстойник второй ступени с ершовой загрузкой в зоне аэрирования и тонкослойными модулями в зоне отстаивания, аэробный стабилизатор осадка с ершовой загрузкой, денитрификатор и биореактор с расположенными в нем слоями носителем для прикрепленной микрофлоры и зернистой загрузкой, блок доочистки, включающий угольный фильтр, и блок обеззараживания с использованием реагентов (Патент РФ 2048457, C 02 F 3/30, 1995 г.). The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is a deep wastewater treatment station, made in block-modular design and containing an averaging receiving tank with a pump installed after the mechanical cleaning unit containing a sand trap, a biological treatment unit containing a first stage aeration tank with a carrier for attached microflora in the aeration zone and thin-layer modules in the settling zone, aeration tank-settler of the second stage with ruff loading in the zones aeration and thin-layer modules in the settling zone, an aerobic stabilizer of sediment with a rough charge, a denitrifier and a bioreactor with layers of carrier for attached microflora and granular loading, a after-treatment unit including a carbon filter, and a disinfection unit using reagents (RF Patent 2048457, C 02 F 3/30, 1995).

Недостатками этой станции является ее громоздкость, сложность и дороговизна в эксплуатации, поскольку используют сложные в конструктивном исполнении реакторы, требуется большой расход электроэнергии для подачи сжатого воздуха в аэротенки-отстойники, стабилизатор осадка и биореактор доочистки, а также использование реагентов для обеззараживания и удаления фосфора. The disadvantages of this station are its cumbersomeness, complexity and high cost of operation, since they use complex reactors in design, a large consumption of electricity is required for supplying compressed air to aeration tanks, sediment stabilizer and after-treatment bioreactor, as well as the use of reagents for disinfection and removal of phosphorus.

Технологический результат от использования предложенной станции глубокой биологической очистки сточных вод заключается в упрощении приемов эксплуатации, снижении расхода электроэнергии и исключении применения реагентов и, как следствие, снижении эксплуатационных расходов. The technological result from the use of the proposed deep biological wastewater treatment plant is to simplify operating procedures, reduce energy consumption and eliminate the use of reagents and, as a result, reduce operating costs.

Технологический результат достигается за счет того, что в станции глубокой биологической очистки сточных вод, содержащей трубопроводы подачи сточной воды на очистку и отвода обработанной воды и активного ила, блок механической очистки, блок биологической очистки, содержащий инертную загрузку для прикрепленной микрофлоры, устройства для аэрации и отстойник с тонкослойными модулями, блок доочистки и блок обеззараживания, блок биологической очистки содержит четыре последовательно соединенных реактора, после которых установлен отстойник с тонкослойными модулями, первые два реактора снабжены эжекционно-механическими перемешивающими устройствами, инертная загрузка для прикрепленной микрофлоры расположена в первых трех реакторах, при этом инертная загрузка для прикрепленной микрофлоры в первых двух реакторах армирована металлом, устройства для аэрации расположены в третьем и четвертом реакторах, блок доочистки выполнен в виде реактора с инертной загрузкой для прикрепленной микрофлоры и устройством для аэрации, снабжен трубопроводом рециркуляции очищенной воды после отстойника, соединенным с первым реактором, и трубопроводом отвода воды после доочистки, соединенным с блоком обеззараживания, который соединен с трубопроводом отвода обработанной воды, при этом устройства для аэрации в третьем и четвертом реакторах могут быть выполнены в виде эжекционно-механических перемешивающих устройств, отстойник может быть снабжен трубопроводом рециркуляции активного ила, соединенным с первым реактором, а блок доочистки может быть снабжен узлом подачи порошкообразных сорбентов. The technological result is achieved due to the fact that in a deep biological wastewater treatment plant containing sewage supply pipelines for treating and discharging treated water and activated sludge, a mechanical treatment unit, a biological treatment unit containing an inert loading for attached microflora, an aeration device and a settling tank with thin-layer modules, a post-treatment unit and a disinfection unit, a biological treatment unit contains four series-connected reactors, after which a settling tank is installed with thin-layer modules, the first two reactors are equipped with ejection-mechanical mixing devices, the inert loading for the attached microflora is located in the first three reactors, while the inert loading for the attached microflora in the first two reactors is metal-reinforced, the aeration devices are located in the third and fourth reactors, the aftertreatment unit is designed as an inert loading reactor for attached microflora and an aeration device, equipped with a purified water recirculation pipeline le a sump connected to the first reactor and a drainage pipe after tertiary treatment connected to a disinfection unit that is connected to a treated water drainage pipe, while the aeration devices in the third and fourth reactors can be made in the form of ejection-mechanical mixing devices, the sump can be equipped with an activated sludge recirculation pipe connected to the first reactor, and the post-treatment unit can be equipped with a powder sorbent supply unit.

Схема станции для глубокой биологической очистки сточных вод приведена на Фиг.2. The scheme of the station for deep biological wastewater treatment is shown in Figure 2.

Станция содержит напорный трубопровод 1, блок механической очистки 2, содержащий механическую решетку 3, контейнер для мусора 4, песколовку 5, контейнер для обезвоживания песка 6, насос возвратных стоков 7 и трубопровод подачи сточной воды 8 в блок биологической очистки 9, состоящий из четырех последовательно соединенных реакторов, первый реактор представляет собой анаэробный реактор 10 с эжекционно-механическим перемешивающим устройством (на схеме не показано) и загрузкой для прикрепленной микрофлоры 11, армированной металлом, второй - анаэробный реактор 12 с эжекционно-механическим перемешивающим устройством (на схеме не показано) и загрузкой для прикрепленной микрофлоры 13, армированной металлом, третий реактор - аэробный реактор 14 с полимерной загрузкой для прикрепленной микрофлоры 15, четвертый - аэробный реактор 16 со свободноплавающей микрофлорой, соединенный с отстойником 17, снабженным тонкослойными модулями 18 и насосом 19 для откачки из отстойника активного ила и трубопроводом рециркуляции и отвода активного ила 20, соединенным с первым анаэробным реактором 10 и через накопитель активного ила 21 с установкой для обезвоживания активного ила 22. Отстойник 17 соединен с блоком доочистки 23, выполненным в виде реактора, снабженного загрузкой для прикрепленной микрофлоры 24, насосом 25 для рециркуляции очищенной в отстойнике 17 воды, трубопроводом рециркуляции очищенной воды 26, соединенным с первым анаэробным реактором 10, и трубопроводом отвода воды после доочистки 27, соединенным с блоком обеззараживания 28, снабженным трубопроводом отвода обработанной воды 29. Реакторы 10, 12, 14 и 16, отстойник 17 и блок доочистки 23 снабжены устройствами для опорожнения, соединенными с трубопроводом опорожнения 30. The station contains a pressure pipe 1, a mechanical cleaning unit 2, containing a mechanical grill 3, a waste container 4, a sand trap 5, a sand dewatering container 6, a return pump 7 and a sewage supply pipe 8 to a biological treatment unit 9, consisting of four in series connected reactors, the first reactor is an anaerobic reactor 10 with an ejection-mechanical mixing device (not shown in the diagram) and a load for the attached microflora 11 reinforced with metal, the second anaer a reactor 12 with an ejection-mechanical mixing device (not shown in the diagram) and a load for attached microflora 13 reinforced with metal, the third reactor is an aerobic reactor 14 with polymer loading for attached microflora 15, the fourth is an aerobic reactor 16 with a free-floating microflora connected to a sump 17, equipped with thin-layer modules 18 and a pump 19 for pumping activated sludge from the sump and an active sludge recirculation and discharge pipe 20 connected to the first anaerobic reactor 10 and through activated sludge feeder 21 with a unit for dewatering activated sludge 22. The sump 17 is connected to a post-treatment unit 23 made in the form of a reactor equipped with a load for attached microflora 24, a pump 25 for recirculation of purified water in the sump 17, and a purified water recirculation pipe 26 connected to the first anaerobic reactor 10, and the water drainage pipe after the after-treatment 27, connected to the disinfection unit 28, provided with a treated water drainage pipe 29. The reactors 10, 12, 14 and 16, the sump 17 and the after-treatment unit 23 are provided s emptying devices connected to the emptying pipe 30.

Станция работает следующим образом. The station operates as follows.

Поступающую сточную воду по напорному трубопроводу 1 подают в блок механической очистки 2 на механическую решетку 3, где вода освобождается от крупнодисперсных примесей, которые направляют в контейнер для мусора 4. Задержанные отбросы (мусор) по мере накопления вывозят на полигон депонирования твердых бытовых отходов. The incoming wastewater through a pressure pipe 1 is fed to a mechanical treatment unit 2 to a mechanical grate 3, where the water is freed from coarse impurities, which are sent to a garbage container 4. The detained waste (garbage) is transported to the landfill for solid household waste as it accumulates.

Сточную воду, прошедшую механическую решетку 3, подают в песколовку 5, оборудованную тонкослойными модулями, что обеспечивает интенсивную сепарацию песка с высокой степенью очистки. Образующуюся пульпу периодически сбрасывают из нижнего конуса песколовки в контейнер для обезвоживания песка 6 - специальные фильтрующие мешки, в которых воду под действием сил гравитации отделяют от песка и направляют насосом 7 в поступающую на очистку воду. Обезвоженный песок периодически вывозят на площадку депонирования. Wastewater that has passed through the mechanical grate 3 is fed to a sand trap 5 equipped with thin-layer modules, which ensures intensive sand separation with a high degree of purification. The resulting pulp is periodically discharged from the lower cone of the sand trap into a container for sand dehydration 6 — special filter bags in which water is separated from the sand by gravity and sent by pump 7 to the water entering for treatment. Dehydrated sand is periodically taken to the deposition site.

Сточную воду, очищенную от механических примесей, по трубопроводу подачи сточной воды 8 подают в блок биологической очистки 9. Блок биологической очистки 9 содержит установку биологической очистки, состоящую из четырех последовательно соединенных реакторов, и отстойник. Wastewater purified from mechanical impurities is supplied to the biological treatment unit 9 through the sewage supply pipe 8. The biological treatment unit 9 contains a biological treatment unit consisting of four reactors connected in series and a sump.

Технологическая линия емкостных сооружений может быть выполнена из прямоугольного металлического резервуара, разделенного внутренними перегородками на отдельные функциональные емкости. The technological line of capacitive structures can be made of a rectangular metal tank, divided by internal partitions into separate functional tanks.

Обрабатываемую сточную воду подают в первую зону установки - в анаэробный реактор 10, в котором используют микрофлору, прикрепленную на инертный загрузочный материал 11, армированный металлом и обрастающий биопленкой, куда также насосом 25 по трубопроводу рециркуляции очищенной воды 26 направляют очищенную в отстойнике 17 воду, содержащую окисленные формы азота. Воду перемешивают эжекционно-механическим перемешивающим устройством, сочетающим в себе устройство для механического перемешивания жидкости с одновременным регулируемым подсосом воздуха в это устройство, при этом растворенный кислород в первом анаэробном реакторе отсутствует. В процессе жизнедеятельности анаэробных гетеротрофных микроорганизмов происходит ферментативный гидролиз органических веществ с образованием низкомолекулярных соединений (в частности, летучих жирных кислот), частичное восстановление окисленных форм азота и частичное потребление фосфатов. Далее обрабатываемую воду подают во вторую зону - анаэробный реактор 12, в котором также используют микрофлору, прикрепленную на инертный загрузочный материал 13, армированный металлом и обрастающий биопленкой, при перемешивании эжекционно-механическим перемешивающим устройством, но при условии, что концентрация кислорода не будет превышать 1,0 мг/л. Во втором анаэробном реакторе 12 за счет жизнедеятельности анаэробной гетеротрофной микрофлоры обеспечивается восстановление окисленных форм азота до требуемого уровня, частичное окисление углеродной составляющей органических веществ и биогальваническая дефосфотация, обусловленная наличием специфической загрузки для прикрепленной микрофлоры: пластмассовой загрузки, армированной металлом. The treated wastewater is fed into the first zone of the installation - into the anaerobic reactor 10, in which microflora is attached, mounted on an inert loading material 11, reinforced with metal and overgrown with biofilm, where also the pump containing purified water through a recirculation pipe 26 sends water containing clarified water 26 oxidized forms of nitrogen. Water is mixed by an ejection-mechanical mixing device, combining a device for mechanically mixing a liquid with simultaneous adjustable suction of air into this device, while there is no dissolved oxygen in the first anaerobic reactor. During the life of anaerobic heterotrophic microorganisms, enzymatic hydrolysis of organic substances occurs with the formation of low molecular weight compounds (in particular, volatile fatty acids), partial restoration of oxidized forms of nitrogen and partial consumption of phosphates. Next, the treated water is fed into the second zone, an anaerobic reactor 12, which also uses microflora attached to an inert loading material 13, reinforced with metal and overgrown with biofilm, with stirring by an ejection-mechanical mixing device, but provided that the oxygen concentration does not exceed 1 , 0 mg / l. In the second anaerobic reactor 12, due to the vital activity of the anaerobic heterotrophic microflora, the oxidized forms of nitrogen are restored to the required level, partial oxidation of the carbon component of organic substances and biogalvanic dephosphation due to the presence of a specific load for the attached microflora: a plastic load reinforced with metal.

В последующих двух зонах обеспечиваются аэробные условия - в третьей зоне - аэробном реакторе 14 обработку ведут с использованием микрофлоры, прикрепленной на инертный загрузочный материал 15, а в четвертой - аэробном реакторе 16 очистку воды ведут с использованием свободноплавающего биоценоза микроорганизмов. В третьей зоне за счет поддержания переходного кислородного режима (2-3 мг/л) эжекционно-механическим перемешивающим устройством или прямым барботажем воздуха смешанный биоценоз гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов путем окислительно-восстановительных процессов почти нацело потребляет органическую часть субстратной составляющей сточных вод. В четвертой зоне при поддержании избыточного количества (более 4,0 мг/л) растворенного кислорода (теми же методами, что и в третьей) автотрофными организмами обеспечивается полное окисление аммонийного и оставшейся части органического азота. In the following two zones, aerobic conditions are ensured - in the third zone, the aerobic reactor 14 is treated using microflora attached to an inert loading material 15, and in the fourth zone, an aerobic reactor 16, water is purified using a free-floating microorganism biocenosis. In the third zone, due to the maintenance of a transitional oxygen regime (2-3 mg / l) by an ejection-mechanical mixing device or direct air sparging, the mixed biocenosis of heterotrophic and autotrophic microorganisms through redox processes almost completely consumes the organic part of the substrate component of wastewater. In the fourth zone, while maintaining an excessive amount (more than 4.0 mg / l) of dissolved oxygen (by the same methods as in the third) by autotrophic organisms, the complete oxidation of ammonia and the remaining part of organic nitrogen is ensured.

В результате прохождения исходной сточной воды через четыре реактора происходит глубокая минерализация не только органических веществ сточных вод, но и биомассы сообщества участвующих в очистке микроорганизмов. As a result of the passage of the initial wastewater through four reactors, a deep mineralization of not only the organic substances of the wastewater, but also the biomass of the community involved in the treatment of microorganisms takes place.

Затем очищенную воду отделяют в отстойнике 17 с тонкослойными модулями 18 от активного ила, избыточная часть которого в четыре раза меньше, чем при обычной полной биологической очистке. Осадок из отстойника 17 по трубопроводу отвода активного ила 20 подают в накопитель активного ила 21 с установкой для обезвоживания активного ила 22. Очищенную сточную воду после отстойника 17 делят на два потока, один из которых насосом для рециркуляции очищенной воды 25 по трубопроводу рециркуляции очищенной воды 26 возвращают в первый анаэробный реактор 10, а другой - направляют на доочистку в зону 23 - реактор с загрузкой для прикрепленной микрофлоры 24, за счет жизнедеятельности которой в обедненных субстратными составляющими сточных водах осуществляется доочистка воды до нормативных показателей отведения в рыбохозяйственный водоем. Для более высокой степени очистки в воду перед реактором доочистки 23 могут дозировать порошкообразные сорбенты (на схеме не показано) (активированный уголь, молотый туф, клиноптилолит и т.д.), что обеспечивает комбинацию биосорбционных и хемосорбционных процессов со значительным снижением в первую очередь неорганических веществ. В этом случае качество очищенной воды становится настолько высоким, что ее нецелесообразно сбрасывать в водоем, а следует вторично использовать для любых технических целей. Воду после блока доочистки по трубопроводу отвода очищенной воды 27 подают на блок обеззараживания 28 и оттуда по трубопроводу обработанной воды 29 отводят потребителю. Загрязненные промывные воды после периодических промывок отдельных емкостей выводят со станции по трубопроводу опорожнения 30. Воду из установки для обезвоживания осадка 22 насосом 7 возвращают в "голову" блока механической очистки. Обезвоживание активного ила может производиться на фильтр-прессах или на установке гравитационного типа - в специальных фильтрующих мешках. Then the purified water is separated in the sump 17 with thin-layer modules 18 from activated sludge, the excess part of which is four times less than during normal full biological treatment. Sludge from the sump 17 through the activated sludge discharge pipe 20 is fed to the activated sludge storage tank 21 with an activated sludge dewatering unit 22. The treated wastewater after the sludge 17 is divided into two streams, one of which is a pump for recycling purified water 25 through a purified water recycling pipeline 26 return to the first anaerobic reactor 10, and the other is sent for purification to zone 23 — a reactor with loading for the attached microflora 24, due to the vital activity of which in wastewater depleted in the substrate fected water purification to standard indicators of abduction in the fishery reservoir. For a higher degree of purification in water in front of the post-treatment reactor 23, powdered sorbents (not shown in the diagram) (activated carbon, ground tuff, clinoptilolite, etc.) can be dosed, which provides a combination of biosorption and chemisorption processes with a significant reduction in the first place of inorganic substances. In this case, the quality of the purified water becomes so high that it is impractical to dump it into a reservoir, and should be reused for any technical purpose. Water after the aftertreatment unit through the purified water discharge pipe 27 is fed to the disinfection unit 28 and from there the consumer is taken through the treated water pipe 29. Contaminated washing water after periodic washing of individual containers is discharged from the station through the drain pipe 30. Water from the plant for dewatering sludge 22 with pump 7 is returned to the “head” of the mechanical cleaning unit. Dewatering of activated sludge can be carried out on filter presses or on a gravity-type installation - in special filter bags.

Блок биологической очистки изготавливается полностью в заводских условиях определенного технологического ряда по производительности. The biological treatment unit is manufactured completely in the factory under a certain technological range in terms of productivity.

Таким образом, предложенная станция глубокой биологической очистки сточных вод является компактной, быстро возводимой, не требующей постоянного присутствия обслуживающего персонала, экономичной по расходу электроэнергии, что позволяет сократить площади, отводимые под станцию, и значительно уменьшить эксплуатационные расходы. Thus, the proposed deep biological wastewater treatment plant is compact, quickly constructed, does not require the constant presence of maintenance personnel, is economical in energy consumption, which allows to reduce the area allocated to the station and significantly reduce operating costs.

Claims

1. The method of deep biological wastewater treatment in an installation, divided into four series-connected zones using anaerobic and aerobic conditions, followed by separation of activated sludge and purified water by settling and removal of activated sludge and purified water, characterized in that the wastewater treatment in the first two zones of the installation are conducted under anaerobic conditions with stirring using microflora attached to an inert loading material reinforced with metal, in the absence of dissolved oxygen in the first zone and the concentration of dissolved oxygen in the second zone, not exceeding 1.0 mg / l, the cleaning in the third and fourth zones is carried out under aerobic conditions, while the cleaning in the third zone is carried out using microflora attached to an inert loading material, the concentration of dissolved oxygen is 2-3 mg / l, and the purification in the fourth zone is carried out using free-floating microflora while maintaining an excess amount of dissolved oxygen more than 4.0 mg / l, the purified water after settling is divided into two streams, about dyne of which in an amount of not less than 50% of the total amount of purified water is sent to the first zone, and the second is sent for further treatment under aerobic conditions using microflora attached to an inert loading material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing in the first two zones of the installation is carried out by the ejection-mechanical method.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the activated sludge is returned to the first anaerobic zone.

4. The method according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the powdered sorbents are introduced into the purified water before purification.

5. Station for deep biological wastewater treatment, containing pipelines for supplying wastewater for treatment and removal of treated water and activated sludge, a mechanical treatment unit, a biological treatment unit containing an inert loading for attached microflora, an aeration device and a settling tank with thin-layer modules, a post-treatment unit and a disinfection unit, characterized in that the biological treatment unit contains four series-connected reactors, after which a sump with thin-layer modules is installed, the first two reactors are equipped with ejection-mechanical mixing devices, inert loading for attached microflora is located in the first three reactors, while inert loading for attached microflora in the first two reactors is metal-reinforced, aeration devices are located in the third and fourth reactors, the aftertreatment unit is made in the form of a reactor with inert loading for attached microflora and an aeration device, equipped with a recirculated purified water pipe after a sump connected to the first reactor, and the drainage pipe after aftertreatment connected with decontamination unit which is connected to the conduit for outlet of treated water.

6. The station according to claim 5, characterized in that the aeration devices in the third and fourth reactors are made in the form of ejection-mechanical mixing devices.

7. The station according to claim 5 or 6, characterized in that the sump is equipped with an activated sludge recirculation pipe connected to the first reactor.

8. The station according to claim 5, 6, or 7, characterized in that the post-treatment unit is equipped with a feed unit for powdered sorbents.