RU2366619C2

RU2366619C2 - Method of active sludge treatment and device thereof

Info

Publication number: RU2366619C2
Application number: RU2007140974A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Петров (RU); Сергей Васильевич Петров; Михаил Витальевич Волков (RU); Михаил Витальевич Волков; Владимир Львович Макаров (RU); Владимир Львович Макаров; Тимо МАРЬЯМЯКИ (FI); Тимо Марьямяки
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Биотехпрогресс"
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-09-10
Also published as: RU2007140974A

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: suspension obtained after aeration of the mixture consisting of waste water and active sludge is moved to the chamber of gas suction 3 under the action of reduced pressure produced in chamber 3 and air fed to the collector 4. Device contains the tank 1 for aeration of the wastes mixture and active sludge and the secondary settling tank 2 connected together with feeding 4 and outlet 5 manifold through gas suction chamber 3 with vacuum pump 7. Feeding manifold 4 is provided with device 8 for feeding of additional air amounts to the system and airlift pump 6 with pulsator. ^ EFFECT: improvement of active sludge fractional composition and enhancing of desorption of the gas sorbed on active sludge particles. ^ 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам очистки воды, в частности к способам биологической очистки сточных вод, а также к используемым при этом технологическим устройствам и оборудованию.The invention relates to methods of water treatment, in particular to methods of biological wastewater treatment, as well as to the technological devices and equipment used in this process.

При биологической очистке сточных вод, как правило, используется активный ил, представляющий собой смесь различных бактерий и иных микроорганизмов. В ходе очистки суспензию активного ила смешивают с очищаемой водой и проводят аэрацию, после чего отработанный ил направляют во вторичный отстойник, где седиментация и концентрирование продолжается путем осаждения ила. Сконцентрированный ил повторно используют в процессе очистки, а жидкость после декантации направляют в приемник как очищенные сточные воды.In biological wastewater treatment, as a rule, activated sludge is used, which is a mixture of various bacteria and other microorganisms. During cleaning, a suspension of activated sludge is mixed with the water to be purified and aeration is carried out, after which the spent sludge is sent to a secondary sump, where sedimentation and concentration continue by sedimentation of sludge. Concentrated sludge is reused in the cleaning process, and the liquid after decantation is sent to the receiver as treated wastewater.

Установка для биологической очистки сточных вод, как правило, включает в себя камеры аэрации, двухъярусные отстойники, илосборники, пневматические аэраторы, системы трубопроводов для подачи сточных вод, перетекания очищаемой воды из одной камеры в другую и отвода очищенной воды (RU 819069, 1987; RU 2057085, 1994).A biological wastewater treatment plant typically includes aeration chambers, two-tier sedimentation tanks, sludge collectors, pneumatic aerators, piping systems for supplying wastewater, flowing of treated water from one chamber to another and removal of purified water (RU 819069, 1987; RU 2057085, 1994).

Недостатком такой установки является длительность цикла обработки ила и недостаточная эффективность особенно при больших объемах перерабатываемых сточных вод, в частности, из-за длительности и недостаточной эффективности стадии обработки использованного активного ила.The disadvantage of this installation is the length of the sludge treatment cycle and lack of efficiency, especially with large volumes of recyclable wastewater, in particular, due to the length and insufficient efficiency of the treatment stage of used activated sludge.

Способы восстановления активности ила, как правило, осуществляются в резервуарах аэрации глубже 4 м, что на практике имеют существенные недостатки. Это связано с тем, что активный ил отличается относительно низкой способностью к седиментации. Часто хлопья ила, содержащие пузырьки сорбированных газов, выходят на поверхность, что серьезно осложняет способ, а при использовании очень глубоких резервуаров или резервуаров, находящиеся на нескольких уровнях, становится практически невозможно осуществлять седиментацию во вторичных отстойниках. Для того, чтобы устранить этот недостаток, в способах очистки отходов применяют дополнительную операцию, которая включает в себя флокуляцию смеси аэрированных отходов перед тем, как эти отходы попадают в отстойник, что делает процесс обработки чрезмерно длительным, и часто в ходе этого процесса идут нежелательные процессы, приводящие к деградации ила (Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. - М.: Стройиздат, 1982, с.37; RU 2136610, 1994).Ways to restore the activity of sludge, as a rule, are carried out in aeration tanks deeper than 4 m, which in practice have significant drawbacks. This is due to the fact that activated sludge is characterized by a relatively low ability to sedimentation. Often, sludge flakes containing bubbles of sorbed gases come to the surface, which seriously complicates the method, and when using very deep tanks or tanks located at several levels, it becomes practically impossible to carry out sedimentation in the secondary settling tanks. In order to eliminate this drawback, an additional operation is used in the waste treatment methods, which includes flocculation of the aerated waste mixture before this waste enters the sump, which makes the treatment process excessively long, and often undesirable processes occur during this process leading to degradation of sludge (Turovsky I.S. Treatment of sewage sludge. - M.: Stroyizdat, 1982, p. 37; RU 2136610, 1994).

Известен способ биохимической очистки сточных вод (RU 2060967, 1995), который включает подачу исходных сточных вод, первичное отстаивание сточных вод, аэрацию, вторичное отстаивание иловой смеси, обработку ее с помощью озонирования, рециркуляцию ила и выпуск очищенной воды. Используемая при этом установка состоит из первичного отстойника, аэротенка с аэратором, вторичного отстойника, озонатора и системы трубопроводов.A known method of biochemical wastewater treatment (RU 2060967, 1995), which includes the supply of source wastewater, primary sedimentation of wastewater, aeration, secondary sedimentation of the sludge mixture, processing it using ozonation, recirculation of sludge and the release of purified water. The installation used for this consists of a primary sump, an aeration tank with an aerator, a secondary sump, an ozonizer and a piping system.

Недостатком такой технологической схемы является необходимость применения озонирования, оказывающего негативное воздействие на микроорганизмы активного ила, длительность процесса его рекультивации, необходимость выделения больших площадей под отстойники.The disadvantage of this technological scheme is the need to use ozonation, which has a negative impact on the microorganisms of activated sludge, the duration of the process of its reclamation, the need to allocate large areas for sedimentation tanks.

Известен (RU 2201405, RU 2220112, RU 2228915, 2001) способ очистки сточных вод, который включает в себя предварительную аэробно-аноксидную биологическую очистку сточных вод аэробным активным илом, после чего предварительно очищенная вода с илом поступает в аэротенк-активационный резервуар, где происходит окончательное разрушение органического загрязнения, после чего вода поступает в отстойник. Отстоявшийся ил накапливается внизу отстойника, а вода, пройдя ряд очисток через пористые фильтры, выводится из установок.There is a known (RU 2201405, RU 2220112, RU 2228915, 2001) wastewater treatment method, which includes preliminary aerobic-anoxide biological wastewater treatment with aerobic activated sludge, after which the pre-treated water with sludge enters the aeration tank, where it takes place the final destruction of organic pollution, after which the water enters the sump. The settled sludge accumulates at the bottom of the sump, and water, having passed a series of purifications through porous filters, is removed from the plants.

Недостатком данной схемы является технологическая сложность осуществления двухстадийной очистки, недостаточно эффективная регенерация активного ила, а также необходимость периодической регенерации используемых пористых фильтров.The disadvantage of this scheme is the technological complexity of the two-stage purification, insufficiently effective regeneration of activated sludge, as well as the need for periodic regeneration of the porous filters used.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ очистки сточных вод, включающий в себя смешивание отходов с активным илом, аэрацию полученной смеси в резервуаре, удаление полученной суспензии из резервуара в виде турбулентного потока, вакуумную дегазацию аэрированной смеси при отрицательном давлении в 90-97% вакуума, ее транспортировку во вторичный отстойник и повторное использование восстановленного ила, собранного во вторичном отстойнике, в процессе аэрации отходов. Установка для осуществления способа содержит резервуар для аэрации смеси отходов с активным илом и вторичный отстойник, соединенный с резервуаром вентиляционным устройством, выполненным в виде перевернутой U-образной трубки, одно из ответвлений которой образует подающий коллектор, а другое - выпускной коллектор, верхние концы которых связаны с камерой отсасывания газа, которая связана с вакуум-насосом, а нижние концы коллекторов соединены с резервуаром для аэрации или камерой, выделенной в нем, и со вторичным отстойником, при этом поперечное сечение промежуточной камеры больше, чем поперечные сечения этих коллекторов, а в подающем коллекторе выполнено отверстие, расположенное выше уровня отходов, подлежащих аэрации, обеспечивающее введение в коллектор дополнительного количества воздуха, что обеспечивает турбулентное движение смеси отходов с активным илом, поступающей в камеру отсасывания газа (RU 2136610, 1994).Closest to the claimed technical solution is a method of wastewater treatment, including mixing waste with activated sludge, aeration of the mixture in the tank, removing the resulting suspension from the tank in the form of a turbulent flow, vacuum degassing of the aerated mixture at a negative pressure of 90-97% vacuum , its transportation to the secondary sump and the reuse of reclaimed sludge collected in the secondary sump in the process of aeration of the waste. The installation for implementing the method comprises a tank for aeration of the waste mixture with activated sludge and a secondary sump connected to the tank by a ventilation device made in the form of an inverted U-shaped tube, one of the branches of which forms a supply manifold, and the other an exhaust manifold, the upper ends of which are connected with a gas suction chamber, which is connected to a vacuum pump, and the lower ends of the collectors are connected to the aeration tank or the chamber allocated in it, and with a secondary settler, while the cross section of the intermediate chamber is larger than the cross sections of these collectors, and a hole is located in the feed manifold located above the level of waste to be aerated, which introduces additional air into the collector, which ensures turbulent movement of the waste mixture with activated sludge entering the gas suction chamber (RU 2136610, 1994).

Недостатком данного способа является то, что в результате турбулентного движения в подающем коллекторе происходит слипание частиц активного ила, содержащих сорбированные газы, что затрудняет их дальнейшую дегазацию. В результате чего в отстойник поступает значительное количество хлопьев, что затрудняет процессы сегментации. Кроме того, в данном решении практически невозможно менять режим дегазации при изменении плотности обрабатываемой суспензии, что необходимо при изменении состава очищаемых сточных вод, в связи с тем, что отверстие в подающем коллекторе нерегулируемо. Кроме того, при зарастании отверстия или попадании в него посторонних предметов, а также при остановке вакуумного насоса возникает возможность разрыва столба жидкости, что требует значительных усилий при новом запуске установки.The disadvantage of this method is that as a result of turbulent movement in the feed collector, particles of activated sludge containing sorbed gases stick together, which complicates their further degassing. As a result, a significant amount of flakes enters the sump, which complicates the segmentation processes. In addition, in this solution, it is practically impossible to change the degassing mode when the density of the treated suspension changes, which is necessary when changing the composition of the treated wastewater, due to the fact that the hole in the supply manifold is unregulated. In addition, when a hole heals or foreign objects get into it, as well as when the vacuum pump stops, it becomes possible to rupture the liquid column, which requires considerable effort when the unit is restarted.

Технической задачей, решаемой авторами, являлось создание более универсального и надежного способа обработки активного ила и установки для его осуществления, обеспечивающей при эффективной дегазации лучший фракционный состав суспензии, поступающей в камеру отсасывания газа и выходящей из нее, большую эффективность удаления сорбированных газовых частиц.The technical problem solved by the authors was the creation of a more universal and reliable method for processing activated sludge and an installation for its implementation, which, when degassing effectively, provides the best fractional composition of the suspension entering and leaving the gas suction chamber, and greater efficiency in removing sorbed gas particles.

Технический результат достигался в результате транспортировки суспензии из резервуара в камеру отсасывания газа в виде ламинарного потока путем подачи в подающий коллектор пузырьков воздуха вдоль оси потока в пульсирующем режиме. В результате этого резко снижается слипание частиц активного ила, содержащего сорбированный газ, в коллекторе. При попадании в камеру отсасывания газа под действием пульсирующего воздушного потока происходит вибрация находящейся в камере суспензии, что способствует перемещению частиц ила, содержащих газ в верхние слои, а частиц, прошедших дегазацию, в нижние слои камеры, а затем в выпускной коллектор. Скорость подачи воздуха колеблется в диапазоне от 0.1 до 1.0 The technical result was achieved as a result of transporting the suspension from the tank to the gas suction chamber in the form of a laminar flow by supplying air bubbles to the supply manifold along the flow axis in a pulsating mode. As a result of this, the adhesion of particles of activated sludge containing sorbed gas in the collector is sharply reduced. When gas enters the suction chamber under the influence of a pulsating air stream, the suspension located in the chamber vibrates, which facilitates the movement of sludge particles containing gas into the upper layers, and the particles that undergo degassing into the lower layers of the chamber, and then into the exhaust manifold. The air flow rate ranges from 0.1 to 1.0

м³/м³, обеспечивая частоту колебаний суспензии в коллекторе 0.05-0.2 Гц. Степень разрежения от 5 до 99% вакуума. Конкретный режим подачи подбирают экспериментально или расчетным путем, исходя из особенностей обрабатываемой суспензии.m ³ / m ³ providing the oscillation frequency of the suspension in the collector 0.05-0.2 Hz. The degree of vacuum is from 5 to 99% vacuum. The specific feed mode is selected experimentally or by calculation, based on the characteristics of the processed suspension.

В установке для реализации способа было предложено вводить пузырьки воздуха в нижнюю часть подающего коллектора через патрубок насоса, расположенный вдоль центральной оси коллектора и снабженный приспособлением для распыления подаваемого воздуха. Подача воздуха осуществляется, как правило, принудительно с помощью компрессора или воздуходувного насоса, снабженного стандартным приспособлением, обеспечивающим заданный режим пульсации. Оптимально использовать аэрлифтный насос.In the installation for implementing the method, it was proposed to introduce air bubbles into the lower part of the supply manifold through a pump nozzle located along the central axis of the collector and equipped with a device for spraying the supplied air. The air supply is usually forced using a compressor or blower pump, equipped with a standard device that provides a given mode of pulsation. It is optimal to use an air lift pump.

Общая схема установки, получившей условное наименование «Аэроклин-Био», приведена на чертеже, где введены следующие обозначения:The general scheme of the installation, which received the code name "Aerocline-Bio", is shown in the drawing, where the following notation is introduced:

1 - резервуар для аэрации (аэротенк) (РА);1 - aeration tank (aeration tank) (RA);

2 - вторичный отстойник (ВО);2 - secondary sump (IN);

3 - камера отсасывания газа (КОГ);3 - gas suction chamber (COG);

4 - подающий коллектор (ПК);4 - feed collector (PC);

5 - выпускной коллектор (ВК);5 - exhaust manifold (VK);

6 - аэрлифтный насос с пульсатором (АН);6 - airlift pump with a pulsator (AN);

7 - вакуумный насос (ВН);7 - vacuum pump (HV);

8 - приспособление для распыления воздушного потока (РП).8 - a device for spraying air flow (RP).

В заявляемом устройстве резервуар для аэрации 1 и вторичный отстойник 2 соединены между собой через КОГ 3 с помощью ПК 4 и ВК 5. Воздух в пульсирующем режиме поступает в нижний конец ПК 4 из линии, связанной с патрубком АН 6 через приспособление для распыления воздушного потока 8, и отсасывается вместе с десорбированными газами с помощью ВН 7.In the inventive device, the aeration tank 1 and the secondary sump 2 are interconnected through the KOG 3 with the help of PC 4 and VK 5. Air in a pulsating mode enters the lower end of the PC 4 from the line connected to the pipe AN 6 through the device for spraying air flow 8 , and is sucked off with the desorbed gases using BH 7.

Устройство работает следующим образом. При включении вакуумного насоса 7 и аэрлифтного насоса 6 суспензия отработанного ила под действием разрежения и аэрлифтного эффекта воздушных пузырьков из РП 8 поступает через ПК 4 в КОГ 3, где в разреженном пространстве осуществляется колебание жидкой суспензии в пульсирующем режиме. При этом осуществляется ускоренная дегазация частиц ила в верхних слоях жидкости, интенсивная их замена в этих слоях на более легкие частицы, содержащие сорбированный газ. Более тяжелые дегазированные частицы опускаются в нижние слои жидкости и по ВК 5 поступают во вторичный отстойник 2.The device operates as follows. When you turn on the vacuum pump 7 and the air-lift pump 6, the suspension of spent sludge under the influence of rarefaction and the air-lift effect of air bubbles from RP 8 enters through PC 4 into KOG 3, where the liquid suspension oscillates in a pulsed mode in a rarefied space. In this case, accelerated degassing of the sludge particles in the upper liquid layers is carried out, their intensive replacement in these layers with lighter particles containing sorbed gas. Heavier degassed particles fall into the lower layers of the liquid and through VK 5 enter the secondary sump 2.

При необходимости изменить режим дегазации, например, при переходе на работу с жидкой суспензией другой вязкости меняют режим работы АН 6 и ВН 7, добиваясь оптимальных для данной суспензии результатов. При неполадках в работе АН 6 или ВН 7 разрыв столба жидкости предотвращается переключением другого насоса на усиленный режим работы.If necessary, change the degassing mode, for example, when switching to working with a liquid suspension of a different viscosity, the operating mode of AN 6 and BH 7 is changed, achieving optimal results for this suspension. If there is a malfunction in the operation of the AN 6 or VN 7, the rupture of the liquid column is prevented by switching another pump to the enhanced operation mode.

Испытания заявляемой схемы обработки активного ила проводилось на опытно-промышленной установке 300 м³ жидкости в час при содержании частиц активного ила 6 г/л и содержании сорбированных газов 5 мг/л. Степень разрежения составила 95% вакуума. Скорость подачи воздуха колебалась в диапазоне от 0.1 до 1.0 м³ в сек, обеспечивая частоту колебаний суспензии в коллекторе 0.05-0.2 Гц. Было показано, что при скорости подачи воздуха 0.1 м³ в сек при частоте колебаний 0.2 Гц количество сорбированных газов на выходе составляло 0.3 мг/л; при скорости подачи воздуха 1.0 м³ в сек при частоте колебаний 0.1 Гц количество сорбированных газов на выходе составляло 0.2 мг/л; при скорости подачи воздуха 0.5 м³ в сек при частоте колебаний 0.05 Гц количество сорбированных газов на выходе составляло 0.6 мг/л. При использовании турбулентного движения без пульсации (по прототипу) эта величина составила 1,8 мг/л.Tests of the claimed scheme for processing activated sludge was carried out at a pilot plant of 300 m ³ liquid per hour with a content of activated sludge particles of 6 g / l and sorbed gases of 5 mg / l. The degree of rarefaction was 95% vacuum. The air supply rate ranged from 0.1 to 1.0 m ³ per second, providing a frequency of oscillation of the suspension in the reservoir of 0.05-0.2 Hz. It was shown that at an air supply rate of 0.1 m ³ per second at an oscillation frequency of 0.2 Hz, the amount of sorbed gases at the outlet was 0.3 mg / l; at an air supply speed of 1.0 m ³ per second at an oscillation frequency of 0.1 Hz, the amount of sorbed gases at the outlet was 0.2 mg / l; at an air supply velocity of 0.5 m ³ per second at an oscillation frequency of 0.05 Hz, the amount of sorbed gases at the outlet was 0.6 mg / L. When using turbulent motion without ripple (prototype), this value was 1.8 mg / L.

Т.е. использование заявляемого способа позволило повысить десорбцию газа, сорбированного на частицах активного ила, в 3-9 раз по сравнению с известными аналогичными решениями.Those. the use of the proposed method allowed to increase the desorption of gas adsorbed on activated sludge particles, 3-9 times in comparison with the known similar solutions.

Claims

1. A method of treating activated sludge during biological wastewater treatment, comprising transporting a suspension obtained after aeration of a mixture of wastewater with activated sludge into a gas suction chamber under the influence of air created in the vacuum chamber and introduced into the supply manifold, vacuum degassing of the aerated mixture and its transportation to the secondary sump, characterized in that the air is supplied to the lower part of the supply manifold along its central axis in a pulsating mode, providing pulsation of the feed suspension with a frequency of 0.05-0.2 Hz.

2. The method according to claim 1, characterized in that the air is supplied at a speed of 0.1-1.0 m ³ / s.

3. A device for treating activated sludge during biological wastewater treatment, comprising a tank for aeration of a mixture of waste with activated sludge and a secondary sump, interconnected by a supply and exhaust manifolds through a gas suction chamber, which is connected to a vacuum pump, and the feed collector is equipped with a device for introducing additional amounts of air, characterized in that the device for introducing additional amounts of air into the lower end of the supply manifold parallel to its axis in the form of a bubble in pulsating mode it is made in the form of a compressor, blower or airlift pump, equipped with a device that provides a given pulsation mode.