RU2367619C1

RU2367619C1 - Method to treat active sludge and device to this effect

Info

Publication number: RU2367619C1
Application number: RU2007147810A
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: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-09-20
Also published as: RU2007147810A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: suspension resulted from aeration of sewage waters mix with active sludge is fed in gas suction chamber 3 by rarefaction created in the latter and by air forced into manifold 4. Unit to treat active sludge comprises tank 1 to aerate mix of wastes with active sludge and secondary settling tank 2 communicating with feed 4 and discharge 5 manifolds via gas suction chamber 3, which, in its turn, communicates with vacuum pump 7. Bottom of feed manifold 4 communicates, via pipeline 8, with tank 6 of purified water, or with secondary settling tank 2.

EFFECT: improved fractional composition of active sludge and gas desorption, higher safety and reliability.

3 cl, 2 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).

Недостатками такой установки являются 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 disadvantages of this installation are the length of the sludge treatment cycle and insufficient efficiency, especially with large volumes of wastewater being processed, in particular, due to the length and insufficient efficiency of the treatment stage of the used activated sludge.

Способы восстановления активности ила, как правило, осуществляются в резервуарах аэрации глубже 4 м, что на практике имеет 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, находящихся 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 has 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 adsorbed 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.

Недостатками такой технологической схемы являются необходимость применения озонирования, оказывающего негативное воздействие на микроорганизмы активного ила, длительность процесса его рекультивации, необходимость выделения больших площадей под отстойники.The disadvantages of this technological scheme are the need to use ozonation, which has a negative effect on 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 через пористые фильтры, выводится из установок. Недостатками данной схемы являются технологическая сложность осуществления двухстадийной очистки, недостаточно эффективная регенерация активного ила, а также необходимость периодической регенерации используемых пористых фильтров.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, an activation tank where 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, passing through porous filters, is discharged from the plants. The disadvantages of this scheme are the technological complexity of the two-stage treatment, insufficiently effective regeneration of activated sludge, as well as the need for periodic regeneration of the used porous filters.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению 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 resulting 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 систему дополнительно вводится воздух, это снижает эффективность работы установки по дегазации активного ила и делает неоднородным очищаемую суспензию. Кроме того, в результате турбулентного движения в подающем коллекторе возможно слипание частиц активного ила, содержащих сорбированные газы, что способствует образованию хлопьев на поверхности воды и затрудняет их дальнейшую дегазацию.The disadvantage of this method is that additional air is introduced into the system, this reduces the efficiency of the installation for degassing activated sludge and makes the suspension to be inhomogeneous. In addition, as a result of turbulent motion in the feed collector, sticking of activated sludge particles containing sorbed gases is possible, which contributes to the formation of flakes on the surface of the water and complicates their further degassing.

Недостатком устройства является то, что в систему дополнительно вводится воздух, что снижает эффективность работы установки по дегазации активного ила и делает неоднородным очищаемую суспензию. Наличие нерегулируемого отверстия в подающем коллекторе затрудняет возможность изменения режима дегазации при изменении плотности обрабатываемой суспензии, что необходимо при изменении состава очищаемых сточных вод. Кроме того, в случае нарушения режима работы вакуум-насоса высока вероятность разрыва столба подающей жидкости, что в данной установке приводит к длительной и дорогостоящей операции ее нового запуска в связи с низкими значениями вакуума в нижней части подающего коллектора из-за подсоса воздуха из вышеупомянутого отверстия.The disadvantage of this device is that air is additionally introduced into the system, which reduces the efficiency of the installation for degassing activated sludge and makes the suspension to be inhomogeneous. The presence of an unregulated hole in the feed header makes it difficult to change the degassing mode when the density of the treated slurry changes, which is necessary when the composition of the treated wastewater changes. In addition, in the event of a violation of the operating mode of the vacuum pump, there is a high probability of a rupture of the supply liquid column, which in this installation leads to a long and expensive operation of its new start-up due to low vacuum values in the lower part of the supply manifold due to air suction from the aforementioned hole .

Технической задачей, решаемой авторами, являлось создание более универсального и надежного способа обработки активного ила и установки для его осуществления, обеспечивающих при эффективной дегазации исключение дополнительного введения воздуха в установку и лучший состав суспензии, поступающей в камеру отсасывания газа, большую эффективность удаления сорбированных газовых частиц, а также более высокую безопасность при нарушении работы вакуум-насоса.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 ensure effective decontamination to eliminate the additional introduction of air into the installation and better composition of the suspension entering the gas suction chamber, greater efficiency in removing sorbed gas particles, as well as higher safety in case of violation of the vacuum pump.

Технический результат достигался в результате подачи в подающий коллектор очищенной воды на расстоянии не менее 0.5 м от нижнего конца подающего коллектора таким образом, что она создает в нижней части коллектора гидравлический затвор, а суспензия отработанного активного ила поступает в камеру отсасывания газа в виде ламинарного потока. В коллектор вода поступает, как правило, под действием разрежения, степень которого составляет от 5 до 99% вакуума, однако возможна подача воды, особенно при пуске установки, под давлением, что снижает время, необходимое для введения установки в рабочий режим. Конкретный режим подачи подбирают экспериментально или расчетным путем исходя из особенностей обрабатываемой суспензии.The technical result was achieved by supplying purified water to the feed collector at a distance of at least 0.5 m from the lower end of the feed collector in such a way that it creates a hydraulic shutter in the lower part of the collector, and the suspension of spent activated sludge enters the gas suction chamber in the form of a laminar flow. Water enters the collector, as a rule, under vacuum, the degree of which is from 5 to 99% vacuum, however, water can be supplied, especially when the unit is started, under pressure, which reduces the time required to put the unit into operation. The specific feed mode is selected experimentally or by calculation based on the characteristics of the processed suspension.

Для реализации способа было предложено ввести в нижнюю часть подающего коллектора на расстоянии не менее 0.5 м от уровня жидкости в резервуаре для аэрации трубопровод очищенной воды, связанный с вторичным отстойником или отдельной емкостью, содержащей очищенную воду. Подсоединение трубопровода ближе к концу коллектора не позволяет создать в нем достаточно надежный гидрозатвор. Лучшие результаты достигались при присоединении трубопровода к коллектору на высоте 1-2 м от конца коллектора. Коллекторы установки могут быть расположены изолированно или быть выполнены в виде устройства «труба в трубе».To implement the method, it was proposed to introduce into the lower part of the supply manifold at a distance of not less than 0.5 m from the liquid level in the aeration tank a purified water pipeline connected to a secondary sump or a separate tank containing purified water. Connecting the pipeline closer to the end of the collector does not allow creating a sufficiently reliable water seal in it. The best results were achieved when connecting the pipeline to the collector at a height of 1-2 m from the end of the collector. The collectors of the installation can be located in isolation or be made in the form of a pipe-in-pipe device.

Повышенная надежность при работе установки достигается в том случае, когда уровень суспензии в резервуаре для аэрации (аэротенке) выше, чем уровень суспензии во вторичном отстойнике.Increased reliability during installation is achieved when the level of suspension in the aeration tank (aeration tank) is higher than the level of suspension in the secondary sump.

Установка получила условное наименование «Аэроклин-Б». Общая схема установки с изолированными коллекторами приведена на фиг.1, с коллекторами, выполненными в виде устройства «труба в трубе», - фиг.2, где введены следующие обозначения:The unit received the code name "Aeroclin-B". The general scheme of the installation with insulated collectors is shown in figure 1, with collectors made in the form of a device "pipe in pipe", figure 2, 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 - емкость с очищенной водой (ЕВ);6 - a container with purified water (EB);

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

8 - трубопровод.8 - pipeline.

В заявляемом устройстве резервуар для аэрации 1 и вторичный отстойник 2 соединены между собой через КОГ 3 с помощью ПК 4 и ВК 5. Емкость ЕВ 6 связана трубопроводом 8 с нижним концом ПК 4.In the inventive device, the aeration tank 1 and the secondary sump 2 are interconnected through KOG 3 using PC 4 and VK 5. The capacity of the EB 6 is connected by a pipe 8 to the lower end of the PC 4.

Устройство работает следующим образом. При включении вакуумного насоса 7 в нижнюю часть ПК 4 из ЕВ 6 поступает вода, которая образует в ПК 4 слой жидкости с большим удельным весом по сравнению с суспензией, который создает своеобразный гидравлический затвор, обеспечивающий в начальный период работы установки более быстрое и равномерное движение очищаемой суспензии в КОГ 3, где в разреженном пространстве осуществляется ускоренная дегазация частиц ила в верхних слоях жидкости. Дегазированные частицы, как более тяжелые, опускаются в нижние слои и поступают через ВК 5 во вторичный отстойник 2. При этом наиболее активно дегазация осуществляется при выполнении коллекторов в виде устройства «труба в трубе». Выполнение в установке системы, при которой уровень суспензии в РА 1 выше, чем уровень суспензии в ВО 2, обеспечивает (в условиях отсутствия ввода воздуха в систему) после начала работы запуск системы автоматического движения жидкости самотеком из РА 1 в ВО 2, что исключает возможность разрыва столба жидкости и повышает надежность работы установки.The device operates as follows. When the vacuum pump 7 is turned on, water enters the lower part of the PC 4 from the EB 6, which forms a liquid layer in the PC 4 with a higher specific gravity compared to the suspension, which creates a kind of hydraulic shutter, which ensures a faster and more uniform movement of the cleaned unit during the initial period of operation suspensions in KOG 3, where accelerated degassing of sludge particles in the upper layers of the liquid takes place in a rarefied space. Degassed particles, as heavier ones, are lowered into the lower layers and fed through VK 5 to the secondary settling tank 2. In this case, degassing is most actively carried out when the collectors are made in the form of a pipe-in-pipe device. The installation of the system, in which the level of suspension in RA 1 is higher than the level of suspension in VO 2, provides (in the absence of air supply to the system) after the start of operation, the launch of the system of automatic movement of fluid by gravity from RA 1 to VO 2, which eliminates the possibility rupture of a liquid column and increases the reliability of the installation.

В случае внештатной работы установки, приведшей к разрыву столба жидкости, начавшееся обратное движение жидкости в ПК 4 ведет к поступлению в систему дополнительных количеств воды из ЕВ 6, что формирует в ПК 4 гидравлический затвор, исключающий вероятность разрыва столба и снижающий скорость опускания жидкости в ПК 4, давая возможность принять меры по ликвидации нештатной ситуации.In the case of the unit’s abnormal operation, which led to a rupture of the liquid column, the started liquid backward movement in PC 4 leads to the supply of additional amounts of water from EB 6 to the system, which forms a hydraulic shutter in PC 4, which eliminates the possibility of a column rupture and reduces the rate of liquid lowering in the PC 4, giving the opportunity to take measures to eliminate the contingency.

При необходимости изменить режим дегазации, например при переходе на работу с жидкой суспензией другой вязкости, меняют режим ВН 7, добиваясь оптимальных для данной суспензии результатов.If necessary, change the degassing mode, for example, when switching to working with a liquid suspension of a different viscosity, change the BH 7 mode, achieving optimal results for this suspension.

Испытания заявляемой схемы обработки активного ила проводились на опытно-промышленной установке (300 м³ жидкости в час при содержании частиц активного ила 6 г/л и содержании сорбированных газов 5 мг/л). Было показано, что при степени разрежения 95% вакуума количество сорбированных газов на выходе составляло 0.1 мг/л; при степени разрежения 70% вакуума количество сорбированных газов на выходе составляло 0.6 мг/л. При использовании турбулентного движения (по прототипу) эта величина составила 1,8 мг/л.Tests of the claimed scheme for processing activated sludge were carried out in a pilot plant (300 m ³ liquid per hour with a content of activated sludge particles of 6 g / l and sorbed gases of 5 mg / l). It was shown that at a vacuum of 95% vacuum, the amount of sorbed gases at the outlet was 0.1 mg / l; at a vacuum degree of 70% vacuum, the amount of sorbed gases at the outlet was 0.6 mg / L. When using turbulent motion (according to the 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. При этом повышается безопасность и надежность ее работы.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. This increases the safety and reliability of its work.

Claims

1. A method of treating activated sludge during biological wastewater treatment, including transporting a suspension obtained after aeration of a mixture of wastewater with activated sludge into a gas suction chamber under the action of a vacuum created in the chamber, vacuum degassing the aerated mixture and transporting it to a secondary settling tank, characterized in in that purified water is additionally supplied to the lower part of the supply manifold in such a way that it creates a hydraulic shutter in the lower part of the supply manifold, and the suspension is spent of the activated sludge is supplied to the suction gas chamber as a laminar flow.

2. Installation for processing activated sludge during biological wastewater treatment, containing 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, characterized in that to the feed a collector is connected to the collector at a distance of 1-2 m from its lower end to supply purified water, and the level of suspension in the aeration tank is higher than the liquid level in the secondary sump.

3. Installation for processing activated sludge according to claim 2, characterized in that the supply and exhaust manifolds are made in the form of a pipe-in-pipe device.