RU2253629C2 - Способ анаэробно-аэробной очистки небольших количеств сточных вод предприятий пищевой промышленности - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к методам очистки сточных вод на небольшом предприятии пищевой промышленности, перерабатывающем мясо, молоко, мясо- и молокопродукты, а также рыбопродукты и другие пищевые продукты. Способ включает фильтрование сточных вод, анаэробную обработку их сообществом прикрепленных и свободноплавающих микроорганизмов, усреднение расхода сточных вод и аэробную доочистку в многоступенчатом биореакторе сообществом свободноплавающих и прикрепленных микроорганизмов. Подачу сточных вод в первую ступень аэробного биореактора осуществляют кратковременными импульсами объемом не более 0.1 объема этой аэробной ступени, при этом ввод сточных вод в первую ступень аэробного биореактора производят в нижнюю ее часть при выключенной на период впуска сточных вод системе аэрации. Технический эффект – достижение высокого эффекта очистки сточных вод без применения добавок и реагентов в экологически благоприятных условиях, упрощение эксплуатации процесса. 3 з.п. ф-лы. 1 ил.

Description

Изобретение относится к методам очистки сточных вод и может быть использовано на небольших предприятиях, перерабатывающих мясо, молоко, мясо- и молокопродукты, а также рыбопродукты и другие пищевые продукты.

Исходная сточная вода проходит решетку или любое другое процеживающее устройство, емкостные сооружения для анаэробной и аэробной биологической очистки, образующиеся осадки концентрируются в анаэробных биореакторах, и после флокуляции и обезвоживания их компостируют для получения комплексного органоминерального удобрения. Для закрепления в анаэробных и аэробных биореакторах специфических биоценозов используют наполнитель типа “ерш”. Для создания условий для эффективного массообмена между иммобилизованными микроорганизмами и очищаемой сточной жидкостью применяют перемешивание с помощью насоса циркуляции в анаэробных условиях и барботаж воздухом в аэробных биореакторах.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод (СВ), содержащих жир, и может быть использовано на небольших предприятиях, перерабатывающих мясо, молоко, рыбу и продукты их переработки. (Патент № 2156749 Российской Федерации, приоритет от 15.06.1999, патентообладатель Субратов Алексей Алексеевич).

Недостатками способа являются: использование сорбентов и сложность и многостадийность процесса очистки, что требует привлечения трудоемкого ручного труда, с учетом небольших объемов производства - это сказывается на стабильности работы очистной установки, в схеме очистки задействованы процессы и устройства, требующие высокой квалификации обслуживающего персонала.

Также недостатками известного способа являются нерешенность вопроса выделения токсичных газов при попадании анаэробно обработанных газосодержащих сточных вод в аэробный биореактор, необходимость наличия отстойных сооружений для удерживания по этапам очистки свободноплавающего специализированного ила.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования анаэробно-аэробного способа биологической очистки СВ путем пульсационной подачи СВ кратковременными сосредоточенными импульсами из анаэробного биореактора в аэробный, когда в последнем отключен барботаж иловой смеси воздухом. За счет этого создаются условия, при которых процесс адсорбции аэробным илом газообразных органических веществ СВ, прошедших анаэробную обработку, опережает процесс дегазации этих газообразных веществ в атмосферу. Кратковременный ввод анаэробно обработанных СВ в аэробный биореактор при выключенной системе аэрации в первой его ступени исключает отстойник для илоотделения, т.е. уменьшается количество емкостных сооружений.

Поставленная задача решается тем, что в анаэробно-аэробном способе биологической очистки СВ сообществами прикрепленных на наполнителе типа “ерш” и свободноплавающих микроорганизмов в многоступенчатых биореакторах, 'включающем циркуляцию СВ и отстаивание, согласно изобретению предусмотрены следующие отличия:

- анаэробный биореактор выполняется не менее чем двухступенчатым, последняя ступень которого по ходу обработки СВ является частично опорожняемой вследствие ее использования для усреднения расходов СВ, снабженной: насосом циркуляции бродящей иловой смеси; поплавком реле, управляющим работой насоса циркуляции; переключающими кранами на напорном трубопроводе насоса циркуляции, обеспечивающей подачу бродящей сточной жидкости из последней ступени анаэробного биореактора в предыдущие или в первую ступень аэробного биореактора; системой сообщенных между собой газоотводящих труб, оборудованных на выпуске газа в атмосферу гидрозатвором, исключающим поступление в зону брожения кислорода воздуха;

- подача бродящей сточной жидкости из последней ступени анаэробного биореакгора в первую ступень аэробного биореактора осуществляется с помощью циркуляционного насоса кратковременным сосредоточенным импульсом усредненного во времени расхода СВ объемом не более 0,1 объема этой аэробной ступени, при этом ввод СВ в первую ступень аэробного биореактора производится в нижнюю ее часть при выключенной в этой ступени системе аэрации, аэрация выключается на 8 минут;

- первая ступень аэробного биореактора снабжена на перетоке очищаемой сточной жидкости из первой ступени во вторую завесой из наполнителя типа “ерш”.

Способ поясняется технологической схемой очистки СВ (см. чертеж). Схема включает: трубопровод подачи исходной воды 1, устройство фильтрующее самоочищающееся (УФС) 2, накопитель отбросов с УФС 3, первую ступень анаэробного биореактора 4, газоотводящие трубы 5, гидрозатвор 6, вторую опорожняемую ступень анаэробного биореактора 7, наполнитель типа “ерш” 8, насос циркуляции 9, запорная, управляемая арматура 10, первая ступень аэробного биореактора 11, система аэрации 12, завеса из наполнителя типа “ерш” 13, вторая аэробная ступень биореактора 14, вторичный отстойник 15, эрлифт циркуляции активного ила 16, биореактор доочистки СВ 17, контактный резервуар 18, лампы ультрафиолетового (УФ) облучения 19, выпуск очищенной воды 20.

Предложенная схема работает следующим образом.

СВ по трубопроводу подачи 1 поступают на УФС 2, где происходит задержка крупных отбросов: бумаги, тряпок, конфискатов, обрывков шпагата и т.д. Задержанные отбросы накапливаются в накопителе 3 для последующего дробления и использования в качестве компонента при компостировании осадков СВ.

После УФС СВ направляются в первую ступень анаэробного биореактора 4. Сюда же поступает рециркуляционный поток сбраживаемой сточной жидкости. Два потока, объединяясь и перемешиваясь, контактируют с иммобилизованными на наполнителе типа “ерш” 8 анаэробными микроорганизмами. В результате анаэробной обработки жиры, белки и углеводы (компоненты СВ) превращаются в биогаз и расходуются на прирост клеточного вещества бактерий. Биогаз, выделяемый из СВ, поступает в газоотводящие трубопроводы 5 и, преодолевая слой воды в гидрозатворе 6, уходит в атмосферу. Наличие слоя воды в гидрозатворе 6 создает препятствие проникновению кислорода внутрь анаэробных биореакторов и создает запас газа в газоотводящих трубопроводах в достаточном количестве для компенсации объема сточной жидкости, впрыскиваемого циркуляционным насосом 9 из второй ступени 7 анаэробного биореактора в первую ступень 11 аэробного биореактора при соответствующем положении закрытых и открытых кранов запорной 10. Ступень 7 анаэробного биореактора вследствие неравномерности поступления сточной жидкости с потоком 1 то заполняется, то опорожняется, поскольку циркуляционный насос 9 впрыскивает в первую ступень 11 аэробного биореактора равные каждый час количества СВ.

В случае, если анаэробная ступень 7 будет иметь слой жидкости меньше допустимого уровня, то поплавковое реле, установленное внутри анаэробной V ступени 7, не позволит переключить краны 10 в положение для впрыскивания СВ в аэробную ступень 11, а будет обеспечивать только рециркуляцию СВ из второй ступени 7 анаэробного биореактора в его первую ступень 4.

Введение СВ с помощью циркуляционного насоса 9 в первую ступень 11 аэробного биореактора в нижнюю его часть при выключенной подаче воздуха через систему аэрации 12 позволяет обеспечить в первую очередь взаимодействие анаэробнообработанных сточных вод с оседающим активным илом и с прикрепленными на наполнителе типа “ерш” 8 биоценозом аэробных микроорганизмов. Известно, что аэробный биоценоз свободноплавающего и закрепленного илов обладает высокой адсорбционной емкостью (до 1 кг БПКполн на 1 кг беззольного вещества биоценоза за один контакт). Поскольку впрыск СВ в первую ступень 11 аэробного биореактора осуществляется объемом не более 0,1 объема этой аэробной ступени, а концентрация биомассы аэробных микроорганизмов ступени сопоставима с концентрацией органических веществ в поступающей сточной жидкости, то гарантирована сорбция практически всех примесей промотока биомассой аэробных микроорганизмов, и при последующем включении подачи воздуха через систему аэрации 12 не будет происходить дегазация органических веществ с отработанным воздухом, а лишь выделение молекулярного азота и углекислоты.

Выключение подачи воздуха через систему аэрации 12 в первой ступени 11 аэробного биореактора до впрыскивания СВ позволяет частично осадить свободноплавающий активный ил, создать на поверхности ступени слой осветленной сточной жидкости и предотвратить выведение из первой ступени 11 на последующую ступень 14 специфического биоценоза свободноплавающих микроорганизмов первой аэробной ступени. Этому же способствует и размещение на переливе СВ из первой аэробной ступени 11 завесы 13 из наполнителя типа “ерш”. Во второй ступени 14 аэробного биореактора работает другой биоценоз свободноплавающих и прикрепленных микроорганизмов. Этот биоценоз состоит из нитрификаторов и денитрификаторов. При этом денитрификаторы располагаются на входе сточной жидкости во вторую ступень 14 аэробного биореактора, где имеется достаточное количество субстрата из органических веществ.

Внутри наполнителя типа “ерш” 8 создаются наиболее благоприятные условия для протекания процессов денитрификации, поскольку пузырьки воздуха обтекают наполнитель, и кислорода внутри него наименьшее количество. Возвратный активный ил, подаваемый эрлифтом 16 из вторичного отстойника 15, приносит на вход второй ступени 14 аэробного биореактора нитраты, образованные при нитрификации азота аммонийного в процессе очистки СВ во второй ступени 14. В результате во второй ступени 14 аэробного биореактора реализуются процессы нитриденитрификации и обеспечивается глубокая очистки СВ от соединений азота.

Из второй ступени 14 СВ перетекают в блок доочистки, где за счет жизнедеятельности гидробионтов, удерживаемых наполнителем типа “ерш” 8 при циркуляции очищаемой сточной жидкости через наполнитель за счет движения воздуха из системы аэрации 12, обеспечивается глубокая очистка СВ от взвешенных веществ и остаточных количеств органических веществ. Доочищенная сточная жидкость самотеком перетекает из блока доочистки 17 в контактный резервуар 18, где подвергается облучению УФ лучами ламп 19, происходит обеззараживание воды, и далее очищенные СВ выпускаются потоком 20 в поверхностный водоем.

Пример. Промышленные сточные воды мясокомбината в количестве 50 м/сут, поступающие примерно 14 часов в сутки с часовым расходом от нуля до 5 м³/час, были загрязнены жирами в концентрации до 2000 мг/л, величина БПКполн СВ достигала 3500 мгO₂/л, взвешенные вещества изменялись в пределах 150-3000 мг/л, концентрация азота аммонийного варьировалась в пределах 15-85 мг/л. Первая ступень анаэробного биореактора выполнена объемом 50 м³, вторая ступень - объемом 25 м³. Циркуляционный насос производительностью 25 м³/ч. Среднечасовой расход сточных вод составляет 2,1 м³/ч. Время закачки анаэробнообработанного промстока в первую ступень аэробного биореактора равно 2,1 м³:25 м³/ч=0,084 ч=5 минут. Гидравлическая крупность активного ила в первой ступени аэробного биореактора равна 1,2 мм/сек, поэтому время отстаивания иловой смеси в первой ступени аэробного биореактора до впрыска промстока равно 200 мм:1,2 мм/с=167 сек=2,78 минуты≈3 минуты. Следовательно, система аэрации должна быть выключена в первой ступени аэробного биореактора на 8 минут. Анаэробнообработанный промсток с усредненным расходом 2,1 м³/час при подаче его в первую аэробную ступень имеет значения показателей состава сточных вод: БПКполн = 600 мгO₂/л; взвешенные вещества - 500 мг/л, азот аммонийный - 65 мг/л, жиры - менее 1,0 мг/л. Объем первой ступени аэробного биореактора 24 м³, поэтому объем впрыскиваемых СВ - 2,1 м³/ч не превышает 0,1 объема ступени, и количество вносимых в течение впрыска загрязнений 2,1 м³/ч - 0,6 кгБПК/м³=1,26 кг/ч дает нагрузку на биомассу имеющихся в первой ступени прикрепленных и свободноплавающих микроорганизмов 2,5 кг/м³ 24 м³=60 кг около 1,26 кг/60 кг час=21 г/кг час, что соответствует окислительной мощности этой биомассы и поэтому на выходе из первой ступени аэробного биореактора состав сточных вод соответствовал значениям показателей: БПКполн = 80 мгO₂/л, взвешенные вещества - 160 мг/л, азот аммонийный - 25 мг/л, жиры - отсутствуют. Количество ершей в 3 м³ - 12 кг.

Во второй ступени аэробного биореактора объемом 22 м³ осуществляются процессы нитриденитрификации, и на выходе из вторичного отстойника состав сточных вод характеризовался значениями показателей: БПКполн = 13 мгO₂/л, взвешенные вещества - 21 мг/л, азот аммонийный - 0,5 мг/л, азот нитратов (N-NО₃ ^-) - 7,8 мг/л, азот нитритов (N-NO₂ ^-) - 0,05 мг/л. Количество ершей в 3 м³ - 12 кг.

Блок доочистки сточных вод объемом 6 м³ с количеством ершей в 4 м³ - 20 кг обеспечивает на выходе значения показателей состава сточных вод: БПКполн=3 мгО₂/л, взвешенные вещества - 3 мг/л, значения азотсодержащих веществ аналогичны значениям на выходе из вторичного отстойника.

Использование предлагаемого способа позволяет достигнуть высокого эффекта очистки сточных вод без применения добавок и реагентов в экологически благоприятных условиях с достаточно простои эксплуатацией технологического процесса очистки.

Claims (4)

1. Способ анаэробно-аэробной биологической очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, включающий фильтрование сточных вод, анаэробную обработку их сообществом прикрепленных и свободноплавающих микроорганизмов, усреднение расхода сточных вод и аэробную доочистку в многоступенчатом биореакторе сообществом свободноплавающих и прикрепленных микроорганизмов, отличающийся тем, что подачу сточных вод в первую ступень аэробного биореактора осуществляют кратковременными импульсами объемом не более 0,1 объема этой аэробной ступени, при этом ввод сточных вод в первую ступень аэробного биореактора производят в нижнюю ее часть при выключенной на период впуска сточных вод системе аэрации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анаэробный биореактор содержит две последовательно включенные в процесс обработки стоков ступени, вторая из которых является частично опорожняемой, усредняющей расход сточных вод емкостью, снабженной насадкой для удерживания микроорганизмов и поплавковым реле, управляющим насосом циркуляции и переключающими кранами.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что первая аэробная ступень многоступенчатого аэробного биореактора снабжена на перетоке стоков из первой ступени во вторую завесой из ершовой насадки.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что газовая труба от ступеней анаэробных биореакторов снабжена гидрозатвором.