RU2422379C1 - Effluents biochemical treatment plant - Google Patents
Effluents biochemical treatment plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422379C1 RU2422379C1 RU2009143268A RU2009143268A RU2422379C1 RU 2422379 C1 RU2422379 C1 RU 2422379C1 RU 2009143268 A RU2009143268 A RU 2009143268A RU 2009143268 A RU2009143268 A RU 2009143268A RU 2422379 C1 RU2422379 C1 RU 2422379C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aeration
- sludge
- air
- columns
- trays
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПКп от 50 до 50000 мг/дм3, а взвешенных веществ от 50 до 5000 мг/ дм3 и может быть использовано при очистке сточных вод, например, жилых домов, поселков, городов, консервных заводов, мясокомбинатов, рыбозаводов, молокозаводов, животноводческих ферм, предприятий химической и микробиологической промышленности и т.п.The invention relates to the treatment of domestic and industrial wastewater with a content of organic pollutants according to BOD from 50 to 50,000 mg / dm 3 , and suspended solids from 50 to 5,000 mg / dm 3 and can be used in wastewater treatment, for example, residential buildings , towns, cities, canneries, meat plants, fish factories, dairies, livestock farms, chemical and microbiological industries, etc.
Известно устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр, размещенный над аэротенком-отстойником с подающими трубами для струйной аэрации жидкости, прикрепленными к сборному поддону биофильтра, камеру смешения и циркуляционный насос (Авторское свидетельство СССР №1020379, МКИ C02F 3/02, опубл. 30.05.1983 г.). Работа устройства заключается в следующем: сточные воды после предварительной обработки (удаление грубодисперсных примесей) направляются в камеру смешения, куда поступает также под гидростатическим напором иловая смесь из аэротенка-отстойника. Далее смесь сточных вод и ила циркулирует с помощью насоса через биофильтр, подающие трубы (аэрационные колонны) и аэротенк-отстойник. Биохимическое окисление загрязнений осуществляется биоценозом, прикрепленным к загрузке биофильтра, и микроорганизмами активного ила в аэротенке-отстойнике. При орошении и прохождении через биофильтр иловая смесь насыщается кислородом воздуха. Дополнительное насыщение жидкости кислородом в аэротенке и перемешивание его содержимого осуществляется за счет процесса воздухововлечения в подающих трубах, движения газожидкостных потоков и при подъеме пузырьков воздуха. Достоинством данного устройства является высокая степень очистки сточных вод за счет сочетания окислительных и сорбционных свойств биоценоза биофильтра и микрофлоры активного ила аэротенка; использования в качестве основного оборудования простого низконапорного насоса и низкие энергетические затраты (до 0,5 кВт / на кг снятого БПК). Вместе с тем применение одного комбинированного устройства в виде единого блока нерационально при очистке сточных вод для диапазонов производительностей 100-50000 м3/сут, так как усложняется процесс регулировки гидродинамического режима работы сооружения и невозможно отключение отдельных элементов на время ремонта.A device for biochemical wastewater treatment, containing a biofilter located above the aeration tank-settler with feed pipes for jet aeration of liquid attached to the collecting pan of the biofilter, a mixing chamber and a circulation pump (USSR Author's Certificate No. 1020379, MKI C02F 3/02, publ. 05/30/1983). The operation of the device is as follows: the wastewater after pre-treatment (removal of coarse impurities) is sent to the mixing chamber, which also receives a sludge mixture from the aeration tank-sump under hydrostatic pressure. Next, the mixture of wastewater and sludge is circulated using a pump through a biofilter, feed pipes (aeration columns) and aeration tank settler. Biochemical oxidation of contaminants is carried out by a biocenosis attached to the biofilter charge, and by activated sludge microorganisms in the aeration tank. During irrigation and passage through a biofilter, the sludge mixture is saturated with oxygen. Additional saturation of the liquid with oxygen in the aeration tank and mixing of its contents is carried out due to the process of air entrainment in the supply pipes, the movement of gas-liquid flows and the rise of air bubbles. The advantage of this device is a high degree of wastewater treatment due to the combination of the oxidizing and sorption properties of the biocenosis of the biofilter and the microflora of activated sludge of the aeration tank; use as a basic equipment a simple low-pressure pump and low energy costs (up to 0.5 kW / kg of removed BOD). At the same time, the use of one combined device in the form of a single unit is irrational for wastewater treatment for productivity ranges of 100-50000 m 3 / day, since the process of adjusting the hydrodynamic mode of the building is complicated and it is impossible to turn off individual elements during repair.
Известна также установка для биохимической очистки высококонцентрированных сточных вод по патенту РФ №2139257, МКИ C02F 3/02, опубл. 10.10.1999 г., в которой применен биореактор для доочистки сточных вод с искусственной загрузкой, обеспечивающей дальнейшую трансформацию азотсодержащих загрязнений и задержание всплывающих хлопьев ила. Однако предлагаемая конструкция загрузки сложна в изготовлении.Also known installation for biochemical treatment of highly concentrated wastewater according to the patent of the Russian Federation No. 2139257, MKI C02F 3/02, publ. 10.10.1999, in which a bioreactor for post-treatment of wastewater with artificial loading was used, which provides further transformation of nitrogen-containing contaminants and the retention of floating sludge flakes. However, the proposed loading design is difficult to manufacture.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению (прототипом) является установка для биохимической очистки сточных вод, данная в описании к патенту РФ №2220915, МКИ C02F 3/02, опубл. 10.01.2004 г. Равномерность орошения биофильтра комбинированного устройства зависит не только от запорной арматуры на линиях подачи смеси сточных вод и ила в лотки, но и от наличия устройств для гашения напора при подаче жидкости в лотки, так как при поступлении жидкости на начальных участках возникает резкое волновое движение. Равномерность орошения загрузки биофильтра при минимальных энергетических затратах на подачу жидкости в систему орошения зависит как от высоты от верхних обрезов сливных патрубков до отражательных дисков 1-1,5 м и выправляющих выступов в патрубках, но также от расстояний между лотками и расстояний между сливными патрубками. Указанные в данном патенте размеры сливных патрубков 4-10 диаметров обеспечивают компактность падающих струй жидкости и разнообразие траекторий отражения капель жидкости. Вместе с тем при появлении на внутренней поверхности патрубков слоя прикрепленной микрофлоры (β≈1,5 мм) при диаметре патрубков 20-35 мм и их длине свыше шести диаметров, а также из-за выправляющих выступов резко снижается пропускная способность патрубков и повышается вероятность их засорения, что требует частой прочистки.The closest set of essential features to the claimed invention (prototype) is the installation for biochemical wastewater treatment, given in the description of the patent of the Russian Federation No. 2220915, MKI C02F 3/02, publ. January 10, 2004. The uniformity of irrigation of the biofilter of the combined device depends not only on the shutoff valves on the supply lines of the mixture of wastewater and sludge into the trays, but also on the availability of devices for damping the pressure when supplying liquid to the trays, since when liquid enters the initial sections sharp wave motion. The uniformity of the irrigation of the biofilter loading at the minimum energy cost of supplying liquid to the irrigation system depends both on the height from the upper edges of the drain pipes to the reflecting disks 1-1.5 m and the straightening protrusions in the pipes, but also on the distances between the trays and the distances between the drain pipes. The dimensions of the drain pipes 4-10 diameters indicated in this patent provide the compactness of the falling liquid jets and the variety of reflection paths of liquid droplets. At the same time, when a layer of attached microflora appears on the inner surface of the nozzles (β≈1.5 mm) with nozzle diameters of 20-35 mm and their lengths exceeding six diameters, as well as due to straightening protrusions, the throughput of the nozzles sharply decreases and their likelihood increases clogging, which requires frequent cleaning.
Эффективность окисления органических загрязнений в биофильтрах комбинированных устройств зависит от конструктивного устройства загрузки. Плоскостная загрузка выполнена в виде блоков из гофрированных листов с шестью зонами различной шероховатости, что создает оптимальные условия для наращивания биомассы в верхней части загрузки и исключает заиление в средней и нижней части. Вместе с тем использование искусственных материалов (стеклопластика, керамопласта и т.п.) для изготовления плоскостных загрузок не обеспечивает нарастания достаточного слоя биомассы на поверхности материала из-за низкого электрокинетического потенциала, т.е. притяжения за счет межмолекулярных сил. Узел водоструйной аэрации в комбинированном устройстве обеспечивает эффективное насыщение жидкости кислородом и перемешивание содержимого аэротенка только при определенных диаметрах аэрационных колонн и определенных соотношениях между высотами колонн над поверхностью и высотами заглубленных частей колонн. Правильный выбор параметров минимизирует энергетические затраты на очистку сточных вод. На эффективность процесса воздухововлечения в колонны влияют условия поступления смеси сточных вод и ила в стокосборники, горизонтальные расстояния между верхними обрезами аэрационных колонн и точность установки верхних обрезов аэрационных колонн по уровню воды. Наличие выправляющих выступов в виде спиралей в верхней части колонн повышает засоряемость колонн при наличии длинноволокнистых загрязнений. В установке-прототипе биохимической очистки сточных вод указано, что нижние концы труб равномерно расставлены над плоской частью днища аэротенка с высотой 0,2-0,3 м над ним. Вместе с тем, при минимальных энергетических затратах на циркуляцию иловой смеси, поддержание активной биомассы в аэрационной зоне во взвешенном состоянии, исключение возможности залегания и загнивания ила зависит как от принятого диаметра аэрационных колонн и соотношения высот аэрационных колонн, так и от расстояний между нижними обрезами колонн, расстояний от концов колонн до угла сочленения плоской и конической части днища и равномерного отвода ила.The efficiency of oxidation of organic pollutants in biofilters of combined devices depends on the design of the loading device. Flat loading is made in the form of blocks of corrugated sheets with six zones of different roughness, which creates optimal conditions for biomass growth in the upper part of the load and eliminates siltation in the middle and lower part. At the same time, the use of artificial materials (fiberglass, ceramic, etc.) for the manufacture of planar loads does not provide an increase in a sufficient biomass layer on the surface of the material due to the low electrokinetic potential, i.e. attraction due to intermolecular forces. The water-jet aeration unit in the combined device provides effective oxygen saturation of the liquid and mixing of the contents of the aeration tank only at certain diameters of the aeration columns and certain ratios between the heights of the columns above the surface and the heights of the buried parts of the columns. The right choice of parameters minimizes the energy costs of wastewater treatment. The efficiency of the process of air entrainment into the columns is affected by the conditions for the mixture of wastewater and sludge to enter the collectors, the horizontal distances between the upper edges of the aeration columns and the accuracy of the installation of the upper edges of the aeration columns according to the water level. The presence of straightening protrusions in the form of spirals in the upper part of the columns increases the contamination of the columns in the presence of long-fiber impurities. The prototype installation of biochemical wastewater treatment indicates that the lower ends of the pipes are evenly spaced above the flat part of the bottom of the aeration tank with a height of 0.2-0.3 m above it. At the same time, with minimal energy costs for the circulation of the sludge mixture, maintaining the active biomass in the aeration zone in suspension, eliminating the possibility of bedding and decay of the sludge depends both on the accepted diameter of the aeration columns and the ratio of the heights of the aeration columns, and on the distances between the lower edges of the columns , the distance from the ends of the columns to the angle of articulation of the flat and conical parts of the bottom and uniform removal of sludge.
В осадке сточных вод в оптимальном соотношении находятся углерод, азот, фосфор и микроэлементы. Но возможность использования осадка в качестве удобрения сдерживается жизнестойкостью гельминтов и появлением неприятных запахов при внесении его в почву. Применение установок СВЧ обеспечивает полную дегельминтизацию осадка. Избыточный ил, удаляемый из комбинированных устройств, имеет оптимальное соотношение биогенных элементов, хорошую влагоотдачу и высокую степень минерализации. Отсутствие первичного отстаивания в комбинированном устройстве, блокирование аэротенка и вторичного отстойника исключает возможность дальнейшего появления неприятных запахов, в отличие от традиционных сооружений, в осадке которых остаются гнилостные ферменты. Основными факторами, оказывающими влияние на биологическую очистку сточных вод, является температура исходных сточных вод и наружного воздуха. Средняя температура сточных вод в городах России в холодное время колеблется в пределах 15-17°С, температура вод в средних и небольших поселках 9-14°С. В аэротенках с обычным режимом аэрации при температуре воздуха минус 10-20°С температура жидкости за время обработки падает на 1-3°С, в аэротенках с продленным режимом аэрации на 4-9°С, что приводит к замедлению или полному прекращению процесса биологической очистки. В странах с жарким климатом высокие температуры сточных вод и воздуха и прямые солнечные лучи способствуют повышению обрабатываемой жидкости до 35°С и выше, что также отрицательно сказывается на растворимости воздуха и скорости процесса очистки. Выполнение очистных сооружений канализации в закрытом исполнении частично решает проблемы охлаждения или нагрева жидкости, но основным направлением оптимизации температурного режима работы сооружений и снижения энергозатрат на обработку воздуха является повышение коэффициента использования кислорода воздуха. В процессе очистки сточных вод в аэротенках образуется огромное количество газовых пузырей, разрыв которых сопровождается образованием капель, которые уносятся в атмосферу, захватывая и патогенную микрофлору. Таким образом, происходит загрязнение воздуха возбудителями инфекционных и инвазионных заболеваний. Для дезинфекции и дезодорации использованного в технологических процессах воздуха установки должны быть снабжены устройствами для обработки воздуха. В трех-четырехступенчатых схемах обработки воздуха на очистных сооружениях канализации г.Монако, Ницца, Антиб используется мокрая очистка с помощью гипохлорита, каустической соды, а устранение дурнопахнущих запахов осуществляется с помощью озона, в связи с чем процесс очистки воздуха является дорогостоящим в эксплуатации.In the sewage sludge in an optimal ratio are carbon, nitrogen, phosphorus and trace elements. But the possibility of using the sediment as a fertilizer is constrained by the vitality of helminths and the appearance of unpleasant odors when it is introduced into the soil. The use of microwave installations provides complete deworming of sediment. Excess sludge removed from combined devices has an optimal ratio of nutrients, good moisture loss and a high degree of mineralization. The absence of primary sedimentation in the combined device, the blocking of the aeration tank and the secondary sump exclude the possibility of further appearance of unpleasant odors, in contrast to traditional structures, in which sediment putrefactive enzymes remain. The main factors influencing the biological treatment of wastewater is the temperature of the source wastewater and outdoor air. The average temperature of wastewater in Russian cities during the cold season ranges from 15-17 ° C, the water temperature in medium and small villages is 9-14 ° C. In aeration tanks with a normal mode of aeration at an air temperature of minus 10-20 ° С, the temperature of the liquid during processing decreases by 1-3 ° С, in aeration tanks with a prolonged mode of aeration by 4-9 ° С, which leads to a slowdown or complete cessation of the biological process cleaning up. In countries with a hot climate, high temperatures of wastewater and air and direct sunlight contribute to an increase in the treated fluid to 35 ° C and higher, which also negatively affects the solubility of air and the speed of the cleaning process. The implementation of closed sewage treatment facilities partially solves the problems of cooling or heating the liquid, but the main direction of optimizing the temperature regime of the facilities and reducing energy costs for air treatment is to increase the oxygen oxygen utilization rate. In the process of wastewater treatment, a huge number of gas bubbles are formed in aeration tanks, the rupture of which is accompanied by the formation of droplets that are carried away into the atmosphere, capturing pathogenic microflora. Thus, there is air pollution by pathogens of infectious and invasive diseases. For disinfection and deodorization of the air used in technological processes, the plants must be equipped with air treatment devices. Three to four-stage air treatment schemes at sewage treatment plants in Monaco, Nice, and Antibes use wet cleaning using hypochlorite, caustic soda, and the elimination of foul-smelling odors is carried out using ozone, and therefore the air cleaning process is expensive to operate.
Задача, которую поставили перед собой разработчики новой установки для биохимической очистки сточных вод, состояла в создании такой установки, которая позволила бы повысить экологическую безопасность и которая включала бы в себя, в частности, сокращение санитарно-защитной зоны вокруг установки.The task set by the developers of the new plant for biochemical wastewater treatment was to create such a plant that would improve environmental safety and which would include, in particular, reducing the sanitary protection zone around the plant.
Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиками задачи, явилось повышение эффективности и стабильности ее работы. Повышение эффективности и стабильности работы установки предопределило снижение энергетических затрат на очистку сточных вод, дезинфекцию и дезодорацию использованного воздуха. Вместе с тем, установка позволила также утилизировать отходы с получением гранулированных удобрений.The technical result achieved in the process of solving the task set before the developers was to increase the efficiency and stability of its work. Improving the efficiency and stability of the installation predetermined a reduction in energy costs for wastewater treatment, disinfection and deodorization of used air. At the same time, the installation also made it possible to dispose of waste products to obtain granular fertilizers.
Сущность изобретения состоит в том, что установка для биохимической очистки сточных вод, содержащая устройство тонкой механической очистки, песколовку, камеру смешения сточных вод с илом с циркуляционным насосом и устройство комбинированной биологической очистки, включающее биофильтр с плоскостной загрузкой, систему орошения, сборные поддоны и стокосборники, к которым подсоединены аэрационные колонны с водоструйной аэрацией, заглубленные в аэрационные зоны, биореактор с искусственной загрузкой, устройство обработки избыточного ила и устройство для обработки использованного воздуха, в устройстве комбинированной биологической очистки производительностью от 5 до 15000 м3/сут система орошения биофильтров включает лотки со сливными патрубками и отражательные диски, причем расстояние от верхних торцов сливных патрубков лотков до дисковых отражателей составляет 0,8-1,5 м, а расстояние между центрами лотков и расстояние между осями патрубков в лотках составляет 0,6-1,4 м, а также тем, что при диаметре аэрационных колонн от 25 до 100 мм их высота над уровнем жидкости в аэротенках-отстойниках составляет 1,2-3,5 м, а высота заглубления под уровень жидкости составляет 1,5-4 м, при этом расстояние между обрезами колонн в верхней части составляет 50-200 мм, а расстояние между нижними их обрезами в аэрационной зоне 0,5-2 м.The essence of the invention lies in the fact that the installation for biochemical wastewater treatment, containing a device for fine mechanical cleaning, a sand trap, a chamber for mixing wastewater with sludge with a circulation pump and a combined biological treatment device, including a biofilter with a flat charge, an irrigation system, prefabricated trays and collectors to which aeration columns with water-jet aeration are connected, buried in aeration zones, an artificial loading bioreactor, an excess sludge treatment device and a device for treating used air in a combined biological treatment device with a productivity of 5 to 15,000 m 3 / day, the biofilter irrigation system includes trays with drain pipes and reflective disks, the distance from the upper ends of the drain pipes of the trays to disk reflectors is 0.8-1 , 5 m, and the distance between the centers of the trays and the distance between the axes of the nozzles in the trays is 0.6-1.4 m, and also with the height of the columns from 25 to 100 mm above the liquid level in the aeration tanks, from toilets is 1.2-3.5 m, and the depth of penetration under the liquid level is 1.5-4 m, while the distance between the columns of columns in the upper part is 50-200 mm, and the distance between their lower edges in the aeration zone 0 5-2 m.
Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что длина патрубков в начале лотков находится в пределах от четырех до шести их диаметров, а в конце лотков от двух до четырех диаметров, при этом диаметр отражательных дисков составляет 80-200 мм, а на трубопроводах подачи смеси сточных вод и ила в лотки орошения биофильтра установлены задвижки и дополнительно в начале лотков смонтированы шиберы, а перед начальными сливными патрубками установлены струенаправляющие пластинки.In addition, the invention consists in the fact that the length of the nozzles at the beginning of the trays is in the range from four to six diameters, and at the end of the trays from two to four diameters, while the diameter of the reflective discs is 80-200 mm, and in pipelines of supplying a mixture of wastewater and sludge to the biofilter irrigation trays, valves are installed and, additionally, gates are mounted at the beginning of the trays, and in front of the initial drain pipes, guide plates are installed.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что в сливных патрубках систем орошения биофильтров и в патрубках верхних частей аэрационных колонн выполнены выемки в виде спиралей длиной от 1 до 1,5 оборота и высотой, не превышающей 0,7 диаметра патрубка.However, the essence of the invention lies in the fact that in the drain pipes of the irrigation systems of biofilters and in the pipes of the upper parts of the aeration columns, recesses are made in the form of spirals with a length of 1 to 1.5 turns and a height not exceeding 0.7 of the diameter of the pipe.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что на лотках системы орошения биофильтра установлены гелий-неоновые лазеры для стимуляции роста микрофлоры, процессов нитрификации и денитрификации.However, the essence of the invention lies in the fact that helium-neon lasers are installed on the trays of the biofilter irrigation system to stimulate the growth of microflora, nitrification and denitrification processes.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что плоскостная загрузка выполнена из гофрированных листов стеклопластика и/или керамопласта с включением в их состав металлических и минеральных частиц или нанесения на поверхность загрузки слоя соединений металла с помощью электроакустического метода напыления.At the same time, the essence of the invention lies in the fact that the planar loading is made of corrugated sheets of fiberglass and / or ceramoplast with the inclusion of metal and mineral particles in them or applying a layer of metal compounds to the surface of the loading using the electro-acoustic spraying method.
Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что стокосборник поддона биофильтра оборудован струенаправляющим отражателем, верхняя часть аэрационных колонн выполнена в виде патрубков, вкручиваемых в муфты, прикрепленные к днищу стокосборника, а стокосборник снабжен лючком для монтажа патрубков и прочистки труб.In addition, the invention consists in the fact that the drain pan of the biofilter pan is equipped with a directional reflector, the upper part of the aeration columns is made in the form of nozzles screwed into couplings attached to the bottom of the drain pan, and the drain pan is equipped with a hatch for mounting the pipes and pipe cleaning.
Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что для диаметров аэрационных колонн от 25 до 100 мм высота нижних обрезов колонн над днищем составляет 0,05-0,4 м, а расстояние от низа крайних аэрационных колонн до угла сочленения плоской и конической частей днища аэротенка-отстойника составляет 0,5-1,2 м.In addition, the essence of the invention lies in the fact that for diameters of aeration columns from 25 to 100 mm, the height of the lower edges of the columns above the bottom is 0.05-0.4 m, and the distance from the bottom of the extreme aeration columns to the angle of articulation of the flat and conical parts the bottom of the aeration tank settler is 0.5-1.2 m
Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что длина нижнего катета конической части аэротенка-отстойника составляет половину ширины отстойной зоны плюс 0,1-1,0 м, высота от низа конической части перегородки, разделяющей аэрационную и отстойную зоны, до днища 0,5-1,5 м.In addition, the essence of the invention lies in the fact that the length of the lower leg of the conical part of the aeration tank settler is half the width of the settling zone plus 0.1-1.0 m, the height from the bottom of the conical part of the partition separating the aeration and settling zones to the bottom 0 , 5-1.5 m.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что по внешнему периметру перегородки, отделяющей помещение биофильтра от помещения аэротенка-отстойника, на расстоянии 0,5-1,5 м друг от друга выполнены отверстия или установлены клапаны для перепуска воздуха.However, the essence of the invention lies in the fact that along the external perimeter of the partition separating the biofilter from the room of the aeration tank-sump, holes are made at a distance of 0.5-1.5 m from each other or valves for air bypass are installed.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что она состоит из двух - четырех устройств комбинированной биологической очистки, соединенных с общей камерой смешения трубопроводами отвода ила из аэротенков-отстойников, а напорный трубопровод циркуляционного насоса камеры смешения соединен с системами орошения биофильтров устройств комбинированной биологической очистки.At the same time, the essence of the invention lies in the fact that it consists of two to four combined biological treatment devices connected to a common mixing chamber by piping for the removal of sludge from aeration tanks-settlers, and the pressure pipe of the circulation pump of the mixing chamber is connected to irrigation systems of biofilters of combined devices biological treatment.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что в биореакторе нижний слой загрузки состоит из плоскостных загрузок различной конфигурации, пластмассовых картриджей или жестких засыпных элементов, а загрузка верхнего слоя выполнена из блоков, состоящих из пластмассовых стержней с расстояниями между ними от 1 до 3 мм и собранными в блоки с помощью плоских листов.At the same time, the essence of the invention lies in the fact that in the bioreactor the lower loading layer consists of plane loads of various configurations, plastic cartridges or hard filling elements, and the loading of the upper layer is made of blocks consisting of plastic rods with distances between them from 1 to 3 mm and assembled in blocks using flat sheets.
Вместе с тем, сущность изобретения состоит и в том, что трубопроводы отвода избыточного ила от устройств комбинированной биологической очистки подсоединены к сгустителю, который, в свою очередь, соединен трубопроводом отвода уплотненного ила с ленточным фильтр-прессом, устройство отвода обезвоженного кека с фильтр-пресса подключено к ленте конвейера, с размещенными над ней последовательно СВЧ-излучателями, а линия отвода осадка с конвейера подключена к гранулятору, куда подведена также линия подачи органических и минеральных добавок.At the same time, the essence of the invention lies in the fact that the pipelines for discharging excess sludge from combined biological treatment devices are connected to a thickener, which, in turn, is connected to the pipeline for discharging compacted sludge with a belt filter press, and a device for draining the dehydrated cake from the filter press connected to the conveyor belt, with microwave emitters placed sequentially above it, and the sediment removal line from the conveyor is connected to the granulator, where the feed line of organic and mineral additives is also connected.
Кроме того, сущность изобретения состоит и в том, что для ее производительности до 10000 м3/сут воздуховоды от устройств комбинированной биологической очистки, устройства обработки избыточного ила, биореакторов, помещений устройств тонкой механической очистки и песколовок последовательно соединены с фильтром ячейковым карманным, фильтром ячейковым складчатым и УФ-установкой с безозоновыми и озонообразующими лампами.In addition, the essence of the invention lies in the fact that for its productivity up to 10,000 m 3 / day, air ducts from combined biological treatment devices, excess sludge treatment devices, bioreactors, rooms for fine mechanical cleaning and sand traps are connected in series with a pocket filter, a cellular filter folded and UV installation with ozone-free and ozone-forming lamps.
И наконец, сущность изобретения состоит и в том, что для ее производительности свыше 10000 м3/сут воздуховоды подсоединены к всасывающему патрубку вентилятора высокого давления, напорный воздуховод которого, в свою очередь, подключен к камере орошения устройства обработки воздуха, снабженного системой орошения, которая соединена с циркуляционным насосом, всасывающий патрубок которого подсоединен к барботажной части устройства, над которой размещена насадочная часть устройства, заполненная искусственной загрузкой, сборный поддон, в который вмонтированы трубы прямой подачи воздуха, заполненные в нижней части трубами малого диаметра, с высотой над поверхностью жидкости 0,7-1,3 м и заглубленные на 0,4-0,7 м в жидкость барботажной части, и стокосборник с трубами водоструйной эжекции воздуха, установленными на высоте 0,6-1,2 м над жидкостью и заглубленные в жидкость на 1-2 м; к устройству обработки воздуха подсоединены бак с раствором гипохлорита натрия, бак с раствором одоранта и воздуховод, соединенный, в свою очередь, с каплеотделителем, который последовательно подключен к фильтру с активированным углем и установке УФ-обеззараживания.And finally, the essence of the invention lies in the fact that for its capacity of more than 10,000 m 3 / day, the air ducts are connected to the suction pipe of a high-pressure fan, the pressure duct of which, in turn, is connected to the irrigation chamber of an air treatment device equipped with an irrigation system, which connected to a circulation pump, the suction nozzle of which is connected to the bubbling part of the device, over which the nozzle part of the device filled with artificial loading is placed, a collection tray, into the cat Directly mounted air supply pipes are installed, filled in the lower part with pipes of small diameter, with a height above the liquid surface of 0.7-1.3 m and buried by 0.4-0.7 m in the bubbling liquid, and a drain pan with water-jet ejection pipes air installed at a height of 0.6-1.2 m above the liquid and buried in the liquid by 1-2 m; a tank with a sodium hypochlorite solution, a tank with an odorant solution and an air duct connected in turn with a droplet separator, which is connected in series to an activated carbon filter and a UV disinfection unit, are connected to the air processing device.
Доказательства возможности осуществления заявляемой установки для биохимической очистки сточных вод с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере. Этот характерный пример ни в коей мере не ограничивает другие различные варианты исполнения изобретения, а только лишь поясняет его сущность.Evidence of the possibility of implementing the inventive installation for biochemical wastewater treatment with the implementation of this purpose is given below on a specific example. This characteristic example does not in any way limit other various embodiments of the invention, but merely explains its essence.
Приведенная в качестве конкретного примера изобретения установка для биохимической очистки сточных вод поясняется графически, где:Given as a specific example of the invention, the installation for biochemical wastewater treatment is illustrated graphically, where:
на фиг.1 схематично изображена установка для биохимической очистки сточных вод;figure 1 schematically shows an installation for biochemical wastewater treatment;
на фиг.2 в увеличенном масштабе дан разрез биофильтра, показанного на фиг.1;figure 2 on an enlarged scale is a section of the biofilter shown in figure 1;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;figure 3 is a section aa in figure 2;
на фиг.4 в увеличенном масштабе приведен разрез сборного поддона биофильтра и стокосборника, показанных на фиг.1;figure 4 on an enlarged scale shows a section of a prefabricated biofilter and drain pan, shown in figure 1;
на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4;figure 5 is a section bB in figure 4;
на фиг.6 показана в увеличенном масштабе расстановка аэрационных колонн и устройство аэротенка-отстойника;figure 6 shows on an enlarged scale the arrangement of aeration columns and the device of the aeration tank settler;
на фиг.7 - загрузка биореактора (аксонометрия);figure 7 - loading of the bioreactor (axonometry);
на фиг.8 - технологическая схема устройства обработки избыточного ила;on Fig is a process diagram of a device for processing excess sludge;
на фиг.9 - технологическая схема устройства обработки использованного воздуха для сооружений производительностью до 10000 м3/сут;figure 9 is a process diagram of a device for processing used air for structures with a capacity of up to 10,000 m 3 / day;
на фиг.10 - технологическая схема устройства обработки использованного воздуха для сооружений производительностью свыше 10000 м3/сут;figure 10 is a process diagram of a device for processing used air for structures with a capacity of more than 10,000 m 3 / day;
на фиг.11 - в увеличенном масштабе показан разрез труб прямой подачи воздуха.figure 11 - in an enlarged scale shows a section of pipes direct air supply.
Заявленная установка состоит из трубопровода подачи сточных вод 1, подсоединенного к устройству тонкой механической очистки 2, которое, в свою очередь, подсоединено трубопроводом к вертикальной песколовке 3. Сборный лоток вертикальной песколовки 3 соединен отводным трубопроводом с камерой смешения 4 устройств комбинированной биологической очистки 5. Устройства комбинированной биологической очистки 5 состоят из биофильтров 6 с плоскостной загрузкой 7, снабженных системами орошения 8, сборными поддонами 9 и стокосборниками 10. К стокосборникам 10 подсоединены аэрационные колонны 11, которые заглублены в аэрационные зоны 12 аэротенков-отстойников 13. На перегородке, отделяющей помещение биофильтра от помещения аэротенка-отстойника, предусмотрена установка клапанов или отверстий для перепуска воздуха 14. В аэротенках-отстойниках 13 аэрационные зоны 12 сблокированы с отстойными зонами 15. По периметру плоской части днища аэрационных зон 12 установлены трубопроводы отвода ила 16 с равномерно расставленными патрубками 17. Трубопроводы отвода ила 16 соединены с камерой смешения 4, в которой установлен циркуляционный насос 18. Напорный трубопровод 19 одновременно подключен к системам орошения 8 устройств комбинированной биологической очистки 5 и к устройству обработки избыточного ила 20.The claimed installation consists of a sewage supply pipe 1 connected to a fine mechanical cleaning device 2, which, in turn, is connected by a pipe to the vertical sand trap 3. The collecting tray of the vertical sand trap 3 is connected by a drain pipe to the mixing chamber of 4 combined biological treatment devices 5. Devices combined biological treatment 5 consist of biofilters 6 with a
Размещенные в отстойных зонах 15 сборные лотки соединены самотечным трубопроводом с биореакторами 21. Биореакторы включают камеру аэрации 22 с водоструйным аэратором 23 и насосом 24. В свою очередь, насос 24 соединен напорным трубопроводом 25 с водоструйным аэратором 23, камерой смешения 4 и системой орошения 26 биореактора. Камера аэрации 22 отделена перегородкой от затопленного фильтра с двухслойной загрузкой 27, 28. Устройства комбинированной биологической очистки 5 и биореакторы 21 подсоединены воздуховодами 29 к устройству для обработки использованного воздуха 30.The collecting chutes located in the settling
В конструкцию системы орошения биофильтра 6 входят напорный трубопровод с задвижкой 31, распределительные лотки 32 с шиберами 33, сливными патрубками 34 и отражательными дисками 35. Длина сливных патрубков уменьшается от начала до конца распределительных лотков и изменяется от шести до двух их диаметров. Перед начальными сливными патрубками 34 установлены струенаправляющие пластинки 36. На лотках 32 смонтированы гелий-неоновые лазеры 37.The design of the biofilter 6 irrigation system includes a pressure pipe with a
Ко дну стокосборника 10 приварены муфты 38, в которые снизу вкручены аэрационные колонны 11, а сверху патрубки 39. В период проведения гидравлических испытаний на чистой воде на патрубки наносят отметку уровня воды, затем их выкручивают и снимают с них фаску, а затем их снова вкручивают в муфты 38. В патрубках 39 выполнены выемки в форме спиралей. Стокосборник снабжен струенаправляющим отражателем 40 и лючком 41.
Загрузка биореактора 21 выполнена из блоков с элементами в виде стержней 42, расстояния между которыми находятся в пределах 1-3 мм. Элементы 42 соединяются и фиксируются с помощью плоских листов 43.The loading of the bioreactor 21 is made of blocks with elements in the form of
Устройство обработки избыточного ила 20 состоит из сгустителя 44, который соединен трубопроводом отвода уплотненного ила с ленточным фильтр-прессом 45. Устройство отвода обезвоженного кека подключено к ленте конвейера 46, над которой размещены СВЧ-излучатели 47. Линия отвода осадка с конвейера подключена к гранулятору 48, куда подведена также линия подачи органических и минеральных добавок.The excess sludge processing device 20 consists of a
Устройство обработки использованного воздуха 30 для сооружений производительностью до 10000 м3/сут состоит из фильтра ячейкового карманного 49, фильтра ячейкового складчатого 50 и УФ-установки с безозоновыми и озонообразующими лампами 51.The used air treatment device 30 for structures with a capacity of up to 10,000 m 3 / day consists of a pocket filter 49, a folded filter 50 and a UV unit with ozone-free and ozone-forming lamps 51.
Устройство обработки использованного воздуха 30 для сооружений производительностью свыше 10000 м3/сут включает воздуховоды 29, которые подсоединены к всасывающему патрубку вентилятора высокого давления (ВВД) 52. Напорный воздуховод ВВД 52, в свою очередь, подключен к камере орошения 53 устройства обработки воздуха 30. Устройство 30 снабжено системой орошения 54, которая соединена с циркуляционным насосом 55, всасывающий патрубок которого подсоединен к его барботажной части 56. Над барботажной частью 56 размещена насадочная часть 57, заполненная искусственной загрузкой, а также сборный поддон 58, в который вмонтированы трубы прямой подачи воздуха 59. Трубы прямой подачи воздуха 59 в нижней их части заполнены трубами малого диаметра 60. Трубы 60 расположены над поверхностью жидкости на высоте 0,7-1,3 м и заглублены на 0,4-0,7 м в жидкость барботажной части. Трубы водоструйной эжекции воздуха 61 стокосборника 62 установлены на высоте 0,6-1,2 м над жидкостью и заглублены в жидкость на 1-2 м. К устройству обработки воздуха 30 подсоединены бак 63 с раствором гипохлорита натрия, бак с раствором одоранта 64 и воздуховод 65. Воздуховод 65 соединен, в свою очередь, с каплеотделителем 66, который последовательно подключен к фильтру с активированным углем 67 и установке УФ-обеззараживания 68.The used air treatment device 30 for structures with a capacity of more than 10,000 m 3 / day includes
Работает описанная установка биохимической очистки сточных вод следующим образом.The described biochemical wastewater treatment plant operates as follows.
Сточные воды по трубопроводу 1 подают в устройство 2 тонкой механической очистки с прозорами 2-4 мм, где происходит задержание грубодисперсных взвесей. Затем сточные воды поступают в вертикальную песколовку 3, где осуществляется осаждение песка. Далее сточные воды поступают в камеру смешения 4, а затем в устройства комбинированной биологической очистки 5. В камеру смешения 4 под гидростатическим давлением поступает по самотечным трубопроводам 16 ил из аэрационных зон 12. В случае если в описываемой установке биохимической очистки сточных вод применено от двух до четырех устройств комбинированной биологической очистки, то ее выполняют с одним циркуляционным насосом 18. Это условие исходит из конструктивных соображений строительства очистных сооружений, управления гидродинамическими потоками жидкости в биофильтрах и аэротенках-отстойниках, а также временного отключения отдельных элементов. При большем количестве устройств комбинированной биологической очистки, имея один циркуляционный насос 18, крайне сложно регулировать гидродинамический режим работы биофильтров и аэротенков-отстойников. Полупроизводственные исследования показали, что при количестве устройств комбинированной биологической очистки от четырех до шести целесообразно выполнять камеру смешения блока очистных сооружений с двумя одновременно работающими насосами и разделять их перегородками с щитовыми затворами.Wastewater through pipeline 1 is fed into a device 2 of fine mechanical treatment with 2-4 mm openings, where coarse suspensions are retained. Then the wastewater enters the vertical sand trap 3, where sand is deposited. Next, the wastewater enters the mixing chamber 4, and then into the combined biological treatment devices 5. Under hydrostatic pressure, 16 sludge from the
Из камеры смешения 4 сточные воды по напорному трубопроводу 19 с помощью циркуляционного насоса 18 перекачивают в системы орошения 8 биофильтров 6 и устройство обработки избыточного ила 20. С помощью задвижек 31, установленных на напорных трубопроводах, производят регулировку расхода сточных вод в каждый распределительный лоток 32. При поступлении иловой смеси в узкие распределительные лотки 32 на начальных участках, особенно в период включения циркуляционного насоса 18, возникает резкое волнообразное движение в лотках и возможен перелив жидкости через кромки. Гашение напора и выравнивание потока жидкости в лотках осуществляют с помощью шиберов 33. Из-за высоких скоростей жидкости в начале лотков затруднен слив жидкости в первые сливные патрубки 34. Для снижения турбулентности потоков перед начальными патрубками установлены струенаправляющие пластинки 36, которые способствуют сливу жидкости в отверстия патрубков.From the mixing chamber 4, the wastewater is pumped through the
Регулировка равномерного излива жидкости через патрубки производится путем изменения высоты патрубков над днищами лотков. При этом необходимо стремиться к уменьшению длины патрубков, так как это сокращает количество прикрепленной биомассы на пути слива жидкости и, соответственно, повышает пропускную способность патрубков. Рекомендуемая длина патрубков, устанавливаемых в начале лотков, 6-4 диаметров, в конце - 4-2 диаметра. Повышению компактности падающих струй жидкости способствуют выемки 40 в сливных патрубках 34, выполненных в форме спиралей 1-1,5 оборота с высотой менее 0,7 диаметра.Adjusting the uniform outflow of fluid through the nozzles is done by changing the height of the nozzles above the bottoms of the trays. In this case, it is necessary to strive to reduce the length of the nozzles, since this reduces the amount of biomass attached to the drain path and, accordingly, increases the throughput of the nozzles. The recommended length of the nozzles installed at the beginning of the trays is 6-4 diameters, at the end - 4-2 diameters. The compactness of the falling jets of liquid contribute to the
Оптимальное соотношение между энергетическими затратами на работу системы орошения и равномерностью орошения определяет следующие параметры системы: при расстоянии от верхних торцов сливных патрубков лотков системы орошения до отражательных дисков 0,8-1,5 м расстояния между центрами лотков и расстояния между осями патрубков принимаются в пределах 0,6-1,4 м. В биофильтрах 6 при использовании плоскостной загрузки 7 с изменяющейся шероховатостью (эквивалентная шероховатость в верхней зоне листов 1,6-2; в нижней - 0,02-0,1) образуется слой прикрепленной биомассы толщиной до 10 мм, в которой помимо микрофлоры, осуществляющей сорбцию и окисление органического субстрата (60-80% растворенной органики), развиваются нитрифицирующие и денитрифицирующие микроорганизмы. Одновременное протекание процессов нитри-денитрификации обеспечивает высокую степень деградации азотсодержащих загрязнений в установке.The optimal ratio between energy costs for irrigation system operation and irrigation uniformity is determined by the following system parameters: when the distance from the upper ends of the drain pipes of the irrigation system trays to the reflective discs is 0.8-1.5 m, the distances between the centers of the trays and the distances between the pipe axes are accepted within 0.6-1.4 m. In biofilters 6 when using a
Включение в состав материала загрузки 7 металлических и минеральных частиц повышает электрокинетический эффект, который заключается в увеличении потенциала адсорбционного слоя загрузки. В процессе проведения полупроизводственных испытаний экспериментальных образцов модулей загрузки было установлено, что слой иммобилизованной микрофлоры (2-3 мм) на листах из стеклопластика с нанесенным слоем металлической стружки и керамзита, тогда как на листах без покрытия он практически отсутствовал. Более плотное скопление биомассы (толщиной до 5-7 мм) наблюдалось на листах с электроакустическим напылением (ЭЛАН) соединений металла вследствие имплантации в поверхностный слой загрузки различных соединений, таких как карбиды, карбонитриды, интерметаллиды и т.д. На обрастание загрузки биомассой оказало влияние увеличение степени шероховатости по Ra. Нанесенные на поверхность плоскостной загрузки металлические вкрапления являются также катализаторами, повышающими динамическую активность микроорганизмов. На активных центрах загрузки сорбируются молекулы реагирующих веществ, их концентрация становится выше, что положительно сказывается на адгезионном сцеплении поверхностного слоя. Сочетание структурно-механического, кинетического и электрического факторов стабилизирует процессы нитри- денитрификации, что повышает степень деградации азотсодержащих загрязнений в установке.The inclusion of 7 metal and mineral particles in the composition of the loading material increases the electrokinetic effect, which consists in increasing the potential of the adsorption layer of the loading. During the semi-production tests of experimental samples of loading modules, it was found that a layer of immobilized microflora (2-3 mm) on fiberglass sheets with a coated layer of metal chips and expanded clay, while it was practically absent on uncoated sheets. A denser accumulation of biomass (up to 5-7 mm thick) was observed on sheets with electro-acoustic spraying (ELAN) of metal compounds due to implantation of various compounds, such as carbides, carbonitrides, intermetallics, etc. into the surface layer of the charge. An increase in the degree of roughness by Ra influenced the fouling of the biomass load. Metal inclusions deposited on the surface of a planar loading are also catalysts that increase the dynamic activity of microorganisms. At the active loading centers, the molecules of the reacting substances are sorbed, their concentration becomes higher, which positively affects the adhesion adhesion of the surface layer. The combination of structural-mechanical, kinetic and electrical factors stabilizes the processes of nitridenitrification, which increases the degree of degradation of nitrogen-containing contaminants in the installation.
Обработка лазерным излучением циркулирующей смеси сточных вод и активного ила в лотках системы орошения биофильтров с помощью ГНЛ 37 в сканирующем режиме оказывает стимулирующее действие на рост бактерий активной биомассы и особенно на рост нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов. Экспериментальное облучение ила ГНЛ с длиной волны 632,8 нм в течение 3-х минут выявило увеличение числа бактерий через 1 час после обработки в 5,9 раза. Повышение биологической активности микроорганизмов снижает негативное влияние перегрузки микрофлоры при резком увеличении органических и гидравлических нагрузок на установку.Laser treatment of the circulating mixture of wastewater and activated sludge in the trays of the biofilter irrigation
Смесь сточных вод и ила, прошедшая через загрузку 7 биофильтров 6, собирают с помощью сборных поддонов 9 и направляют в стокосборники 10. Неорганизованный слив жидкости, недостаточное расстояние между центрами верхних обрезов аэрационных колонн 11, отклонения в высотах патрубков над днищами стокосборников вызывают хаотичное движение жидкости, в результате чего снижается эффективность процесса воздухововлечения в аэрационных колоннах. Поэтому в верхней части стокосборников необходимо устанавливать струенаправляющие отражатели 40, о которые ударяются и сливаются вниз потоки жидкости. Гашение напора способствует равномерному поступлению жидкости к верхним обрезам аэрационных колонн. В дальнейшем при эксплуатации обеспечивается равномерный слив жидкости через все патрубки. Рекомендуемое расстояние между обрезами в верхней части колонн диаметром 25-100 мм в пределах 50-200 мм способствует снижению турбулентности потоков в жидкости и равномерному распределению ее между колоннами. Точную установку верхних обрезов колонн по уровню воды производят путем ввинчивания и вывинчивания патрубков 39 и снятием при этом фасок. Образованию хорошо развитых вихревых воронок для засасывания воздуха в аэрационные колонны 11 способствуют внутренние выемки в патрубках 39, имеющие форму спиралей, так как они стабилизируют процесс образования круговых вращений (по часовой стрелке) при сливе жидкости в трубы. Как показали полупроизводственные исследования, оптимальная высота нанесения нарезок колеблется в пределах 0,5 диаметра. Установку патрубков 39 и прочистку аэрационных колонн 11 осуществляют через лючки 41.A mixture of wastewater and sludge, which passed through the loading of 7 biofilters 6, is collected using
Эффективность процесса массопередачи кислорода воздуха в жидкость и перемешивания содержимого аэрационной зоны зависит от следующих основных факторов: диаметра аэрационных колонн, пропускного расхода жидкости (м3/ч), соотношения между высотой аэрационных колонн над жидкостью к высоте заглубленной части колонн, глубины аэрационной зоны, параметров расстановки колонн в аэрационной зоне и конфигурации аэротенка-отстойника.The efficiency of the process of mass transfer of air oxygen to a liquid and mixing of the contents of the aeration zone depends on the following main factors: diameter of aeration columns, liquid throughput (m 3 / h), correlation between the height of aeration columns above a liquid and the height of the buried part of columns, depth of aeration zone, parameters arrangement of columns in the aeration zone and configuration of the aeration tank settler.
Внутренние диаметры аэрационных колонн рекомендуется принимать в пределах 40-70 мм. Возможно использование диаметров 25-40 мм для малых диапазонов производительностей установок, но в этом случае на величину пропускного расхода м3/ч и количество вовлекаемого воздуха негативно сказывается на появление на внутренней части труб биоценоза обрастания β≈1,5 мм, в связи с чем необходимо периодически производить прочистку колонн. Применение диаметров 70-100 мм (т.е. пропуск через колонны больших расходов) обеспечивает также высокий коэффициент массопередачи (Ks) в пределах пропускной способности труб (например, при dy 70 мм q=9-19 м3/ч), но снижает эффективность перемешивания всего объема аэрационной зоны. Для обеспечения достаточного ударного воздействия водовоздушных факелов о днище рекомендуемый расчетный пропускной расход (м3/ч) жидкости через колонны должен быть не менее половины сумм величин минимальных и максимальных пропускных расходов, при которых образуются вихревые воронки.The internal diameters of aeration columns are recommended to be taken within 40-70 mm. It is possible to use diameters of 25–40 mm for small ranges of plant capacities, but in this case, the flow rate m 3 / h and the amount of air drawn in negatively affect the appearance of fouling β≈1.5 mm on the inside of the biocenosis pipes, and therefore it is necessary to periodically clean the columns. The use of diameters of 70-100 mm (i.e., passage through high flow columns) also provides a high mass transfer coefficient (K s ) within the pipe capacity (for example, with d y 70 mm q = 9-19 m 3 / h), but reduces the effectiveness of mixing the entire volume of the aeration zone. In order to ensure sufficient impact of water-air torches on the bottom, the recommended estimated flow rate (m 3 / h) of liquid through the columns should be at least half the sum of the minimum and maximum flow rates at which vortex funnels are formed.
Исходя из оптимальных величин: энергетических затрат на циркуляцию жидкости через биофильтр - аэрационные колонны - аэротенк - камеру смешения, строительной высоты очистных сооружений и условий обслуживания аэрационных колонн рекомендуемая высота колонн над уровнем жидкости в аэротенке для диапазона производительностей устройств комбинированной биологической очистки 5-50 м3/сут составляет 1,2-1,8 м, при этом высоту заглубленной части колонн рекомендуется принимать в пределах 1,5-2 м, а высоту нижних обрезов колонн над днищем в пределах 0,05-0,2 м; для диапазона производительностей устройств 100-15000 м3/сут высоту верхней части колонн рекомендуется принимать в пределах 2-3,5 м, высоту заглубленной части колонн - 2,5-4 м, а высоту нижних обрезов колонн над днищем 0,15-0,4 м. При выполнении указанных параметров расстановки колонн ударное воздействие водовоздушных факелов, выходящих из нижних концов аэрационных колонн, о днище аэрационной зоны, гидродинамическое движение потоков жидкостей и всплытие пузырьков воздуха исключает возможность залегания и загнивания активного ила.Based on the optimal values: energy costs for liquid circulation through a biofilter - aeration columns - aeration tank - mixing chamber, construction height of treatment plants and conditions for servicing aeration columns, the recommended column height above the liquid level in the aeration tank for the range of capacities of combined biological treatment devices is 5-50 m 3 / day is 1.2-1.8 m, while the height of the recessed part of the columns is recommended to be taken within 1.5-2 m, and the height of the lower edges of the columns above the bottom within 0.05-0.2 m; for a device productivity range of 100-15000 m 3 / day, the height of the upper part of the columns is recommended to be taken within 2-3.5 m, the height of the deepened part of the columns is 2.5-4 m, and the height of the lower edges of the columns above the bottom is 0.15-0 , 4 m. When the specified parameters of the arrangement of the columns are fulfilled, the impact of water-air torches emerging from the lower ends of the aeration columns on the bottom of the aeration zone, the hydrodynamic movement of fluid flows and the emergence of air bubbles eliminates the possibility of bedding and decay of activated sludge.
При седиментации хлопков ила в отстойной зоне 15 аэротенка-отстойника 13 возможно возникновение застойных зон по периметру сочленения конической и плоской частей днища аэротенка с дальнейшим загниванием и всплытием отмершего ила. Поэтому рекомендуется, чтобы минимальное расстояние от нижних концов крайних колонн диаметром 25-50 мм до угла не превышало 0,5-0,7 м, а для диаметров 50-100 мм не превышало 0,7-1,3 м. Длина нижнего катета конической части отстойной зоны 15 должна составлять половину ширины отстойной зоны плюс 0,1-1,0 м. При этом расстояние от низа конической части перегородки, разделяющей аэрационную и отстойную зоны, до днища должно составлять 0,5-1,5 м. При указанных параметрах обеспечивается эффективное перемешивание содержимого аэрационной зоны 12. Равномерный отвод ила на циркуляцию по трубопроводу 16 через патрубки 17, нижние концы которых расположены на расстоянии 0,05-0,3 м от угла сочленения днища аэрационной и отстойной зон, препятствует застаиванию и залеганию ила по периметру аэрационной зоны 12.When sediment pops of sludge in the
В реакционном объеме аэротенка-отстойника осуществляется окисление остальной части органических загрязнений (20-40%) при низких нагрузках на ил ≈0,1 г·БПК/гила·сут, минерализация отработанной биомассы с загрузки биофильтра. Зольность ила при развитых процессах нитрификации и денитрификации составляет 33 - 42%, среднее удельное сопротивление влагоотдачи 38-45·10-10 см/г. Избыточный ил содержит углерод, азот, фосфор и микроэлементы, имеет высокую степень минерализации, хорошую влагоотдачу, не подвержен загниванию и поэтому после дополнительной обработки может быть использован в качестве удобрения.In the reaction volume of the sump aeration tank, the rest of the organic pollutants are oxidized (20–40%) at low sludge loads of ≈0.1 g · BOD / g sludge · day, the spent biomass is mineralized from the biofilter load. The sludge ash content in the developed nitrification and denitrification processes is 33 - 42%, the average specific moisture resistance is 38-45 · 10 -10 cm / g. Excess sludge contains carbon, nitrogen, phosphorus and trace elements, has a high degree of mineralization, good moisture loss, is not susceptible to decay, and therefore, after additional processing, can be used as fertilizer.
Выводимый из 5 избыточный ил направляется по напорному трубопроводу 19 в устройство обработки избыточного ила 20. Подача ила осуществляется автоматически в периоды прекращения поступления исходной сточной жидкости на устройства комбинированной биологической очистки. Отвод избыточного ила в 20 может осуществляться также непосредственно из аэрационной зоны 12.The excess sludge withdrawn from 5 is sent through the
Очищенная вода из отстойной зоны 15 поступает в сборные лотки и отводится в биореакторы глубокой доочистки сточных вод 21, где в камере аэрации 22 осуществляется дополнительное насыщение воды растворенным кислородом с помощью водоструйных аэраторов 23 и циркуляционных насосов 24. Насосы 24 снабжены гибкими шлангами, позволяющими регулировать глубину погружения. Далее вода движется через слои 27, 28 затопленных фильтров. В качестве загрузки 27 биореактора 21 могут быть использованы плоскостные загрузки различной конфигурации, применяемые в существующих биологических фильтрах, элементы жестких засыпных загрузок, обладающие высокой удельной поверхностью (≈100-150 м2/м3) и исключающие возможность возникновения зон заиливания. Образующаяся на поверхности 27 прикрепленная микрофлора осуществляет сорбцию и окисление остаточных органических загрязнений и дальнейшую трансформацию азотсодержащих соединений. Обеспечение биохимических процессов необходимым кислородом воздуха производится с помощью насоса 24 и водоструйного аэратора 23. В поступающей в биореактор 21 жидкости содержатся взвешенные вещества (хлопки отмершего ила). При движении воды через загрузку 27 количество взвешенных веществ увеличивается за счет отрыва от поверхности загрузки минерализованной микрофлоры. Задержание всплывающих веществ осуществляется за счет фильтрации жидкости через биоценоз обрастаний, формирующийся на поверхности загрузки 27. При толщине слоя прикрепленной биомассы β≈1-1,5 мм расстояния между стержнями 42 в пределах 2-3 мм перекрываются иммобилизованной микрофлорой. Элементы 42 формируются в блоки загрузки 29 с помощью плоских листов 43. Вода, прошедшая через загрузку 29, направляется в сборные лотки биореактора 21.The purified water from the settling
По мере накопления взвешенных веществ производится частичное опорожнение биореакторов 21 и регенерация загрузки с помощью системы орошения 26 и насоса 24. Затем насос опускается в приямок биореактора и производится откачка жидкости по трубопроводу 25 в камеру смешения 4.As the accumulation of suspended solids, the bioreactors 21 are partially emptied and the charge is regenerated using the irrigation system 26 and pump 24. Then the pump is lowered into the pit of the bioreactor and the fluid is pumped out through line 25 to the mixing chamber 4.
Избыточная биомасса из устройств комбинированной биологической очистки 5 и осадок из биореакторов 21 направляются по трубопроводу 19 в устройство обработки избыточного ила 20. В сгустителе 44 влажность избыточного ила снижается до 96-98%. Далее осадок направляется в ленточный фильтр-пресс 45, где влажность снижается до 75-80%, а затем кек подается на конвейер 46 под СВЧ-излучатели 47. При движении и рыхлении осадка по конвейеру под двумя-тремя последовательно установленными СВЧ-излучение воздействует на ил, в результате чего погибает находящаяся в обрабатываемом осадке патогенная микрофлора, а оставшиеся в живых микроорганизмы теряют возможность репродукции. Далее конвейер производит выгрузку осадка в гранулятор 48, где осуществляется смешение осадка с органическими и минеральными добавками, которые обеспечивают необходимые агрохимические свойства и придают конечному продукту товарный вид. Гранулы представляют собой цилиндры, готовые к применению в качестве органического удобрения.Excess biomass from combined biological treatment devices 5 and sediment from bioreactors 21 are sent via
Особенности устройства комбинированной биологической очистки позволяют довести коэффициент использования кислорода воздуха до 20% за счет его многократной циркуляции совместно с обрабатываемой жидкостью. Это достигается следующим образом: наружный воздух и воздух от вспомогательных сооружений поступает естественным путем в помещение биофильтра и за счет воздухововлечения в аэрационных колоннах движется сверху вниз через биофильтр 6 колонны 11 и всплывает над аэрационной зоной 12. Далее используемый воздух частично удаляется на дальнейшую обработку в 20, частично перепускается через клапаны или отверстия 14 в помещение биофильтра для дальнейшего участия в процессе массопередачи кислорода. Организованное движение всплывающих пузырьков воздуха препятствует конденсации влаги на стенах и потолке помещений биофильтров в устройствах комбинированной биологической очистки.The features of the combined biological treatment device make it possible to bring the air oxygen utilization coefficient to 20% due to its multiple circulation together with the processed liquid. This is achieved as follows: the outside air and air from auxiliary facilities naturally enter the biofilter room and, due to air intake in the aeration columns, moves from top to bottom through the biofilter 6 of
Воздух от помещений с устройствами тонкой механической очистки и песколовок, а также воздух из помещений над аэротенками-отстойниками устройств комбинированной биологической очистки для диапазона производительностей очистных сооружений канализации до 10000 м3/сут направляется вентилятором 52 в фильтр ячейковый карманный 49, в котором осуществляется задержание основной массы капель жидкости (около 66%), откуда поступает в фильтр ячейковый складчатый 50, задерживающий микроорганизмы размером до 0,3 мкм (эффективность 99,97%), и затем в УФ-установку с безозоновыми и озонообразующими лампами 51. Озонообразующие лампы 51 включаются при аварийных ситуациях.Air from rooms with fine mechanical cleaning devices and sand traps, as well as air from rooms above aeration tanks-settlers of combined biological treatment devices for a range of sewage treatment plant capacities up to 10,000 m 3 / day, is directed by
Воздух от помещений с устройствами тонкой механической очистки и песколовок, а также воздух из помещений над аэротенками-отстойниками устройств комбинированной биологической очистки для диапазона производительностей очистных сооружений канализации свыше 10000 м3/сут забирается вентилятором высокого давления 52 и направляется в устройство обработки воздуха 30. Вначале воздух подается в насадочную часть 57 устройства, где осуществляется в режиме газопромывателя его контакт с раствором гипохлорита натрия, подаваемого через систему орошения 54. При орошении и движении воздуха и капель раствора гипохлорита натрия через искусственную загрузку насадочной части 57 происходит межфазный контакт. Далее воздух через трубы прямой подачи 59 продавливается в барботажную часть 56 устройства 30, где осуществляется вторичный контакт пузырьков воздуха с раствором. Наличие в нижней части труб 59, вмонтированных труб малого диаметра 60 обеспечивает разделение выходящего потока воздуха на мелкие пузырьки, что способствует повышению эффекта межфазного контакта. Всплывший воздух по воздуховоду 65 направляется в каплеотделитель 66. Циркуляция раствора производится с помощью насоса 55. При сливе жидкости по сборному поддону 58 в стокосборник 62 и далее в трубы водоструйной эжекции воздуха 61 происходит засасывание в трубах части поступившего в 30 воздуха (0,5-0,7 м3/м3). Последующее всплывание пузырьков воздуха обеспечивает перемешивание содержимого барботажной части 56 и интенсивное обновление поверхности контакта фаз газ - жидкость всего объема. Подпитка новым раствором производится из бака с гипохлоритом 63. На аварийный случай предусматривается подача одоранта из бака 64. Воздух после мокрой очистки по воздуховоду 65 поступает в каплеотделитель 66. Далее воздух направляется для окончательной обработки в установки УФ-обеззараживания 68.Air from rooms with fine mechanical cleaning devices and sand traps, as well as air from rooms above aeration tanks-settlers of combined biological treatment devices for a range of capacities of sewage treatment plants over 10,000 m 3 / day is taken by a high-
При неполадках в процессах биохимической очистки сточных вод возможны нарушения технологического режима и, как следствие, возникновение неприятных запахов. Поэтому для аварийного периода работы очистных сооружений в технологическую схему обработки воздуха дополнительно включены фильтры с активированным углем 67, которые в сочетании с одорантом полностью исключат появление неприятных запахов. Вынос незначительного количества мелких капель гипохлорита из каплеотделителя 66 предотвратит образование в порах активированной загрузки микрофлоры. В послеаварийный период производится прогревание (регенерация загрузки). Воздух после фильтров с углем также направляется в установки УФ-обеззараживания 68.In case of malfunctions in the processes of biochemical wastewater treatment, violations of the technological regime and, as a consequence, the occurrence of unpleasant odors are possible. Therefore, for the emergency period of operation of treatment plants, filters with activated
Как показали полупроизводственные испытания заявляемое устройство биохимической очистки обеспечивает 97-99% эффекта очистки хозяйственно-бытовых сточных вод при содержании органических веществ по БПКп до 1000 мгO2/дм3 и взвешенных веществ до 400 мг/дм3. Эффективно использование установки для очистки низкоконцентрированных сточных вод (менее 100 мг/л по БПКп), так как за счет пополнения отработанной биомассы с биофильтров поддерживается слой взвешенного ила в отстойной зоне.As shown by the semi-production tests, the claimed biochemical treatment device provides 97-99% of the effect of treating domestic wastewater with an organic matter content of BODp up to 1000 mgO 2 / dm 3 and suspended solids up to 400 mg / dm 3 . It is efficient to use the installation for the treatment of low concentrated wastewater (less than 100 mg / l according to BOD), since a layer of suspended sludge is maintained in the sedimentation zone by replenishing the spent biomass from the biofilters.
Целесообразно использовать устройства комбинированной биологической очистки в многоступенчатых схемах при очистке сточных вод консервных заводов, мясокомбинатов, молокозаводов, рыбозаводов, животноводческих ферм, предприятий химической и микробиологической промышленности. В технологических схемах очистки концентрированных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПКп до 5000 мгO2/дм3 и взвешенных веществ до 1000 мг/дм3 рекомендуется применять биокоагуляторы и 2-3-ступенчатую очистку на последовательно соединенных устройствах комбинированной биологической очистки. При концентрации органических загрязнений по БПКп от 3000 до 50000 мгO2/дм3 и взвешенных веществ до 5000 мг/дм3 в технологическую схему очистки дополнительно включают анаэробные биореакторы с гранулированным илом.It is advisable to use combined biological treatment devices in multi-stage schemes for wastewater treatment of canneries, meat plants, dairies, fish factories, livestock farms, and enterprises of the chemical and microbiological industry. In technological schemes for the treatment of concentrated wastewater with an organic pollutant content of up to 5000 mgO 2 / dm 3 and suspended solids up to 1000 mg / dm 3, it is recommended to use biocoagulators and 2-3-stage treatment on sequentially connected combined biological treatment devices. When the concentration of organic pollutants according to BOD is from 3000 to 50,000 mgO 2 / dm 3 and suspended solids up to 5000 mg / dm 3, anaerobic bioreactors with granular sludge are additionally included in the purification process.
Применение в установке биохимической очистки положительных свойств биологических фильтров с плоскостной загрузкой, работающих в оптимальном режиме - получение 60-80% эффекта очистки, высокий КПД (до 0,85) комбинированного способа аэрации (пленочное насыщение жидкости кислородом воздуха в загрузке биофильтра в сочетании с водоструйной аэрацией), необходимого для обеспечения 40-20% эффекта очистки активным илом в реакционном объеме аэротенка-отстойника, позволяет снизить энергетические затраты на биохимический процесс очистки в 3 раза в сравнении с традиционными аэрационными сооружениями. Длительное сохранение жизнедеятельности микрофлоры в биофильтре при перерывах в работе более 3-х часов позволяет восстановить активный ил в течение 1-1,5 суток. Вертикальное размещение биофильтров, блокировка аэротенков и отстойников обеспечивает сокращение площади застройки в 2-3 раза.The use in the biochemical treatment plant of the positive properties of flat-loaded biological filters operating in the optimal mode — obtaining 60-80% of the cleaning effect, high efficiency (up to 0.85) of the combined aeration method (film saturation of the liquid with oxygen in the biofilter in combination with a water-jet aeration), necessary to provide 40-20% of the effect of cleaning with activated sludge in the reaction volume of the sump aeration tank, allows to reduce energy costs for the biochemical cleaning process by 3 times in comparison with traditional aeration facilities. Long-term preservation of the vital activity of microflora in the biofilter during interruptions in operation of more than 3 hours allows you to restore activated sludge within 1-1.5 days. Vertical placement of biofilters, blocking of aeration tanks and sedimentation tanks provides a reduction in building area by 2-3 times.
Получаемое в устройстве обработки избыточного ила готовое гранулированное удобрение является ценным продуктом, так как содержит в своем составе азот (до 3%), фосфор (до 2%), калий (до 2%), углерод (до 30%) и микроэлементы. Более высокий коэффициент использования кислорода воздуха в устройстве комбинированной биологической очистки позволяет уменьшить в 3-5 раз количество наружного, холодного или горячего воздуха, для биологических процессов очистки, в связи с чем оптимизируется температурный режим очистки и уменьшаются энергозатраты на дальнейшую обработку воздуха. При этом размер санитарно-защитной зоны в зависимости от производительности сооружений уменьшен до 30-70 м.The prepared granular fertilizer obtained in the excess sludge treatment device is a valuable product, since it contains nitrogen (up to 3%), phosphorus (up to 2%), potassium (up to 2%), carbon (up to 30%) and trace elements. A higher coefficient of utilization of air oxygen in the combined biological treatment device allows reducing the amount of external, cold or hot air by 3-5 times for biological cleaning processes, in connection with which the temperature regime of cleaning is optimized and energy consumption for further air treatment is reduced. At the same time, the size of the sanitary protection zone, depending on the performance of the facilities, is reduced to 30-70 m.
Claims (14)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143268A RU2422379C1 (en) | 2009-11-23 | 2009-11-23 | Effluents biochemical treatment plant |
| PCT/RU2010/000026 WO2010090551A1 (en) | 2009-02-04 | 2010-01-20 | Plant for biochemically treating wastewater |
| US13/065,089 US8685235B2 (en) | 2009-02-04 | 2011-03-14 | Integrated sewage treatment plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143268A RU2422379C1 (en) | 2009-11-23 | 2009-11-23 | Effluents biochemical treatment plant |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009103724A Division RU2390503C1 (en) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Apparatus for biochemical waste water treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2422379C1 true RU2422379C1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009143268A RU2422379C1 (en) | 2009-02-04 | 2009-11-23 | Effluents biochemical treatment plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422379C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554575C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АкваПромИнжиниринг" | Deep purification and decontamination of natural waters and waters containing anthropogenic and man-caused pollutants |
| RU172189U1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-30 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | Anaerobic acidogenic bioreactor for preparing organic solid waste fraction together with activated sludge of aeration tanks of a sewage treatment plant for fermentation to produce biogas |
-
2009
- 2009-11-23 RU RU2009143268A patent/RU2422379C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554575C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АкваПромИнжиниринг" | Deep purification and decontamination of natural waters and waters containing anthropogenic and man-caused pollutants |
| RU172189U1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-30 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | Anaerobic acidogenic bioreactor for preparing organic solid waste fraction together with activated sludge of aeration tanks of a sewage treatment plant for fermentation to produce biogas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8685235B2 (en) | Integrated sewage treatment plant | |
| WO2010090551A1 (en) | Plant for biochemically treating wastewater | |
| CN101076498B (en) | Aeration type biofiltering system and waste water treatment method | |
| RU2139257C1 (en) | Plant for biochemical purification of very concentrated sewage | |
| US20130277291A1 (en) | Integrated water processing technology | |
| AU2010224357A1 (en) | Integrated sewage treatment plant | |
| EA023425B1 (en) | Apparatus for deep biochemical wastewater treatment | |
| WO2009033271A1 (en) | Apparatus for waste water treatment | |
| EP2468686A1 (en) | Integrated wastewater purification assembly | |
| CN201648120U (en) | Vertical flow-horizontal underflow combined artificial wetland | |
| CA2771997A1 (en) | Integrated sewage treatment plant | |
| BRPI1103172A2 (en) | integrated sewage treatment plant | |
| RU2422379C1 (en) | Effluents biochemical treatment plant | |
| RU81721U1 (en) | WASTE WATER TREATMENT PLANT | |
| RU2390503C1 (en) | Apparatus for biochemical waste water treatment | |
| KR101167599B1 (en) | The biological nutrient removal efficiency of nitrogen and phosphorous apparatus filled porous media | |
| CN210438573U (en) | Stifled oxygenation type constructed wetland system of inhibiting | |
| US20090255871A1 (en) | Method and apparatus for on-site treatment of waste water | |
| RU94569U1 (en) | BLOCK-MODULAR SEWER TREATMENT TOWER TYPE WITH ANAMMOX PROCESS | |
| RU2085515C1 (en) | Plant for biological purification and removal of nitrogen and phosphorus from waste water | |
| RU2220915C2 (en) | Installation for biochemical purification of sewage | |
| RU2280622C2 (en) | Unitized modular installation for biochemical purification of sewage | |
| RU2260568C1 (en) | Sewage purification installation for cottages | |
| CN203545771U (en) | Integrated downhole wastewater treatment equipment | |
| RU94970U1 (en) | BLOCK-MODULAR SEWER CLEANING STATION OF THE CLOSED TYPE WITH ANAMMOX PROCESS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111124 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130120 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201124 |