RU2636708C1 - Method and plant for biological wastewater treatment - Google Patents
Method and plant for biological wastewater treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636708C1 RU2636708C1 RU2016146362A RU2016146362A RU2636708C1 RU 2636708 C1 RU2636708 C1 RU 2636708C1 RU 2016146362 A RU2016146362 A RU 2016146362A RU 2016146362 A RU2016146362 A RU 2016146362A RU 2636708 C1 RU2636708 C1 RU 2636708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerobic
- anaerobic
- zone
- anoxic
- anoxide
- 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
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области биологической очистки бытовых, городских и производственных сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, осуществляемой в системе аэротенк-вторичный отстойник.The invention relates to the field of biological treatment of domestic, urban and industrial wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds, carried out in the aeration tank-secondary sump system.
Уровень техникиState of the art
В нестерильных условиях аэротенка на многокомпонентном субстрате сточных вод происходит естественный отбор определенных форм микроорганизмов, которые образуют биоценозы, характерные для используемой технологии биологической очистки. Формой существования биоценозов микроорганизмов очистных сооружений является активный ил, подобный илу рек и озер, но содержащий значительно больше живых микроорганизмов. В состав биоценоза активного ила входят различные виды бактерий, способных окислять различные компоненты. Under non-sterile conditions, the aeration tank on a multicomponent wastewater substrate undergoes a natural selection of certain forms of microorganisms that form biocenoses characteristic of the used biological treatment technology. The form of existence of biocenoses of microorganisms in sewage treatment plants is activated sludge, similar to the sludge of rivers and lakes, but containing significantly more living microorganisms. The composition of the biocenosis of activated sludge includes various types of bacteria capable of oxidizing various components.
В настоящее время разработан ряд технологических схем биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, таких как «Йоханнесбургский процесс», «Технология Кейптаунского университета» и «процесс Барденфо». Вышеупомянутые процессы биологической очистки предусматривают культивирование аэробных, факультативных и анаэробных бактерий в системе биологической очистки аэротенк-вторичный отстойник, для чего по длине аэротенка в определенной последовательности выделяются различные зоны (аэробные, аноксидные и анаэробные). Currently, a number of technological schemes have been developed for biological treatment of wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds, such as the Johannesburg Process, the University of Cape Town Technology, and the Bardenfo Process. The aforementioned biological treatment processes include the cultivation of aerobic, facultative and anaerobic bacteria in the biological treatment system of the aerotank-secondary sedimentation tank, for which various zones (aerobic, anoxic and anaerobic) are distinguished along the length of the aeration tank.
Общим недостатком указанных схем является отсутствие возможности управления эффективностью процесса биологической очистки за счет изменения объема анаэробной зоны. Кроме того, в большинстве перечисленных технологических схем для обеспечения эффективного удаления азота предусмотрена нитратная рециркуляция иловой смеси с выхода аэротенка на вход аноксидной зоны, что приводит к дополнительным капитальным и эксплуатационным расходам на биологическую очистку. A common drawback of these schemes is the inability to control the effectiveness of the biological treatment process by changing the volume of the anaerobic zone. In addition, in most of the above technological schemes, nitrate recirculation of the sludge mixture from the exit of the aeration tank to the inlet of the anoxide zone is provided for ensuring effective nitrogen removal, which leads to additional capital and operating costs for biological treatment.
Также известны различные способы биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, суть которых заключается в создании в аэротенке анаэробных, аноксидных и аэробных зон в различной последовательности. При этом для эффективного удаления соединений азота и фосфора требуется наличие одного или даже двух контуров внутренней рециркуляции иловой смеси.Various methods are also known for biological treatment of wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds, the essence of which is to create anaerobic, anoxic and aerobic zones in aeration tanks in different sequences. Moreover, for the effective removal of nitrogen and phosphorus compounds, one or even two circuits of internal recirculation of the sludge mixture are required.
Примерами таких способов являются Bardenpho, UCT, модифицированный UCT-метод, Йоханнесбургский метод ISAH (см. Хенце М. Биологическая очистка сточных вод. – М.: Мир, 2004. – 480 с.). Examples of such methods are Bardenpho, UCT, a modified UCT method, the Johannesburg ISAH method (see Henze M. Biological wastewater treatment. - M .: Mir, 2004. - 480 p.).
К недостаткам вышеназванных способов можно отнести повышенные затраты на их реализацию (требуется прокладка трубопроводов, оснащенных обратными клапанами и установка насосов рециркуляции иловой смеси) и повышенные эксплуатационные расходы (затраты электроэнергии на работу рециркуляционных насосов, затраты на обслуживание и ремонт насосов и трубопроводов). The disadvantages of the above methods include increased costs for their implementation (requires laying pipelines equipped with non-return valves and installation of sludge recirculation pumps) and increased operating costs (energy costs for the operation of recirculation pumps, maintenance and repair costs of pumps and pipelines).
Другим недостатком, присущим указанным технологиям, является отсутствие возможности гибкого управления процессом биологической дефосфотации за счет изменения объема анаэробной зоны, что крайне затрудняет обеспечение стабильной и эффективной биологической очистки по фосфору.Another drawback inherent in these technologies is the lack of flexible control over the process of biological dephosphation due to changes in the volume of the anaerobic zone, which makes it difficult to ensure stable and effective biological purification of phosphorus.
В патенте РФ № 2570002 (опубл. 10.12.2015) раскрыт способ биологической очистки сточных вод в аэротенке, имеющем последовательно чередующиеся анаэробную, аэробную, аноксидную, вторую аэробную зоны, внешний рецикл возвратного ила из вторичного отстойника в анаэробную зону, подачу сжатого воздуха по воздухопроводам в аэробную и вторую аэробную зоны, исходную сточную воду направляют в анаэробную и аноксидную зоны. При этом после второй аэробной зоны последовательно предусмотрены вторая аноксидная зона и третья аэробная зона, внутренний рецикл из третьей аэробной зоны в аноксидную зону. Исходную сточную воду направляют в соотношении 50÷60% в анаэробную зону, 30÷40% в аноксидную зону и 0÷20% во вторую аноксидную зону, возвратный активный ил после отстаивания перекачивается из вторичного отстойника в анаэробную зону в соотношении 50÷100% соответственно от объема поступающих на очистку сточных вод.RF patent No. 2570002 (published December 10, 2015) discloses a method for biological wastewater treatment in an aerotank having successively alternating anaerobic, aerobic, anoxic, second aerobic zones, an external recycling of sludge from a secondary sump to an anaerobic zone, supply of compressed air through air ducts in the aerobic and second aerobic zones, the source wastewater is sent to the anaerobic and anoxic zones. Moreover, after the second aerobic zone, a second anoxide zone and a third aerobic zone, an internal recycling from the third aerobic zone to the anoxide zone are sequentially provided. The initial wastewater is directed at a ratio of 50–60% to the anaerobic zone, 30–40% to the anoxic zone and 0–20% to the second anoxic zone, after which the activated sludge is pumped from the secondary sump to the anaerobic zone at a ratio of 50–100%, respectively from the volume of wastewater received for treatment.
К недостаткам данного способа можно отнести то, что возвратный ил, который всегда содержит нитраты, подается в анаэробную зону, что замедляет основные процессы анаэробиоза, следствием чего является резкое снижение эффективности очистки от фосфора, а также то, что подача сточной воды в аэротенк осуществляется тремя потоками: в анаэробную и две аноксидные зоны, что значительно усложняет управление процессом биологической очистки (распределение сточной воды по параллельно работающим секциям требует проведения трудоемких замеров гидрометрической вертушкой), указанный подход потенциально ограничивает возможности биологического удаления фосфора. Кроме того, достаточно большое количество граничащих друг с другом аэробных и безкислородных (анаэробной и аноксидных) зон может нарушать кислородный режим в безкислородных зонах, следствием чего будет являться неэффективное использование части объема этих зон (примыкающего к аэробным зонам), а также, возможно, снижение эффективности очистки по соединениям азота и фосфора. Особенно данная проблема актуальна для двух аноксидных зон денитрификации, расположенных между первой и второй, второй и третьей аэробными зонами нитрификации. Сообщение (обратные течения) между аэробными и безкислородными зонами нежелательно, т.к. появление нитратов и растворенного кислорода в анаэробной зоне и растворенного кислорода в аноксидной зоне моментально замедляет основные процессы анаэробиоза и аноксии.The disadvantages of this method include the fact that the return sludge, which always contains nitrates, is fed into the anaerobic zone, which slows down the main processes of anaerobiosis, which results in a sharp decrease in the efficiency of purification from phosphorus, as well as the fact that the wastewater is supplied to the aeration tank by three flows: into the anaerobic and two anoxide zones, which greatly complicates the management of the biological treatment process (the distribution of waste water in parallel working sections requires laborious measurements of the hydrometer turntable), this approach potentially limits the possibility of biological removal of phosphorus. In addition, a sufficiently large number of adjacent aerobic and oxygen-free (anaerobic and anoxic) zones can disrupt the oxygen regime in oxygen-free zones, which will result in inefficient use of part of the volume of these zones (adjacent to aerobic zones), as well as, possibly, reduction cleaning efficiency for nitrogen and phosphorus compounds. This problem is especially relevant for two anoxide denitrification zones located between the first and second, second and third aerobic nitrification zones. Communication (reverse flows) between aerobic and oxygen-free zones is undesirable, because the appearance of nitrates and dissolved oxygen in the anaerobic zone and dissolved oxygen in the anoxide zone instantly slows down the main processes of anaerobiosis and anoxia.
Еще одним недостатком указанного способа является отсутствие возможности гибкого управления процессом биологической очистки за счет изменения объема анаэробных, аноксидных и аэробных зон, что затрудняет обеспечение стабильной и эффективной биологической очистки по соединениям азота и фосфора. Another disadvantage of this method is the lack of flexible control over the biological treatment process by changing the volume of anaerobic, anoxic and aerobic zones, which makes it difficult to ensure a stable and effective biological treatment for nitrogen and phosphorus compounds.
Более того, обязательное наличие контура внутренней (нитратной) рециркуляции иловой смеси будет приводить к повышенным затратам на реализацию способа (требуется прокладка оснащенных обратными клапанами трубопроводов и установка насосов рециркуляции иловой смеси), а также повышенным эксплуатационным расходам (затраты электроэнергии на работу рециркуляционных насосов, затраты на обслуживание и ремонт насосов и трубопроводов).Moreover, the mandatory presence of an internal (nitrate) sludge recirculation loop will lead to increased costs for the implementation of the method (pipelines equipped with non-return valves and installation of sludge recirculation pumps are required), as well as increased operating costs (electricity costs for the operation of recirculation pumps, costs for maintenance and repair of pumps and pipelines).
Из уровня техники (патент РФ №2239607, опубл. 10.11.2004, и патент РФ № 2304083, опубл. 10.08.2007) известны установки для биологической очистки сточных вод, содержащей аэротенк, разделенный вертикальными перегородками на ступени, оснащенные аэрационными системами и носителями прикрепленной микрофлоры, выполненными в виде вертикальных плоских экранов. Предложенные технические решения значительно снижают металлоемкость установки и повышают стабильность эффективности очистки сточных вод от органических и взвешенных веществ и растворенных соединений азота.The prior art (RF patent No. 2239607, publ. 10.11.2004, and RF patent No. 2304083, publ. 10.08.2007) are known for biological wastewater treatment plants containing aeration tanks, divided by vertical partitions into steps, equipped with aeration systems and carriers attached microflora made in the form of vertical flat screens. The proposed technical solutions significantly reduce the metal consumption of the installation and increase the stability of the efficiency of wastewater treatment from organic and suspended substances and dissolved nitrogen compounds.
К общим недостаткам технических решений, раскрытых в указанных патентах, можно отнести невозможность обеспечения глубокой очистки сточных вод от фосфора, для осуществления которой необходимо чередование анаэробных и аэробных зон, а также невысокую эффективность очистки от нитратов.The general disadvantages of technical solutions disclosed in these patents include the impossibility of providing deep wastewater treatment from phosphorus, which requires alternating anaerobic and aerobic zones, as well as low efficiency of nitrate purification.
Кроме того, из патента РФ № 2294899 (опубл. 10.03.2007) известен способ биологической очистки бытовых, городских и производственных сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, который предполагает подачу сточной воды в аэротенк коридорного типа и обработку воды активным илом в образованных по всей длине аэротенка, по меньшей мере, по одной анаэробной, аноксидной и аэробной зонах, отделение активного ила и его рециркуляцию. В анаэробной и аноксидной зонах аэротенка размещают загрузку для иммобилизации микроорганизмов в виде блоков плоскостной загрузки, каждый из которых образован из вертикально расположенных чередующихся плоских и гофрированных листов высотой 0,5-5,0 м. В анаэробной и аноксидной зонах аэротенка осуществляют перемешивание иловой смеси посредством ее крупнопузырчатой аэрации таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию иловой смеси через блоки плоскостной загрузки сверху вниз со скоростью 0,05-0,5 м/сек. В аэробной зоне осуществляют мелкопузырчатую аэрацию иловой смеси придонными пористыми аэраторами. Крупнопузырчатую аэрацию иловой смеси в анаэробной и аноксидной зонах осуществляют придонными перфорированными аэраторами.In addition, from the patent of the Russian Federation No. 2294899 (publ. March 10, 2007), a method is known for biological treatment of domestic, urban and industrial wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds, which involves the supply of wastewater to the aeration tank of the corridor type and the treatment of water with activated sludge formed along the entire length of the aeration tank, at least one anaerobic, anoxide and aerobic zones, the separation of activated sludge and its recirculation. In the anaerobic and anoxic zones of the aeration tank, a load is placed to immobilize microorganisms in the form of flat loading blocks, each of which is formed from vertically arranged alternating flat and corrugated sheets with a height of 0.5-5.0 m. In the anaerobic and anoxide zones of the aeration tank, the silt mixture is mixed by its coarse-bubble aeration so as to ensure circulation of the silt mixture through the blocks of planar loading from top to bottom at a speed of 0.05-0.5 m / s. In the aerobic zone, fine-bubble aeration of the sludge mixture with bottom porous aerators is carried out. Coarse-bubble aeration of the sludge mixture in the anaerobic and anoxic zones is carried out by bottom perforated aerators.
Однако данному способу биологической очистки присущи следующие недостатки.However, this biological treatment method has the following disadvantages.
Использование блоков плоскостной загрузки может привести к ряду недостатков, среди которых необходимость предотвращения процессов загнивания биомассы, прикрепляющейся к поверхности блоков плоскостной загрузки, а также ненадежная работа технологии биологической очистки в целом, т.к. в сточных водах постоянно присутствует мелкий мусор, который практически ни при каких условиях не может быть полностью задержан на этапах предварительной очистки и, попадая в биореактор, забивает блоки плоскостной загрузки, что делает невозможным циркуляцию через них сточной воды и приводит к необходимости остановки технологического процесса для проведения очистки или замены блоков, а при отсутствии возможности очистки блоков значительная часть объема биореактора, занятая блоками плоскостной загрузки, не только перестает участвовать в процессе очистки, но и является причиной вторичного загрязнения сточных вод соединениями азота и фосфора, приводит, как описано выше, к появлению опасных организмов.The use of flat loading units can lead to a number of disadvantages, including the need to prevent the rotting of biomass attached to the surface of flat loading units, as well as the unreliable operation of biological treatment technology in general, as fine waste is constantly present in the wastewater, which under almost no circumstances can be completely detained at the pre-treatment stages and, getting into the bioreactor, clogs the flat loading blocks, which makes it impossible to circulate wastewater through them and makes it necessary to stop the process for cleaning or replacing blocks, and in the absence of the ability to clean the blocks, a significant part of the bioreactor volume occupied by the planar loading blocks not only ceases to participate in the cleaning process, but also it is the cause secondary pollution of sewage nitrogen compounds and phosphorus leads, as described above, the appearance of harmful organisms.
Кроме того, установка в аэротенке блоков плоскостной загрузки, а тем более оборудования, необходимого для их обслуживания, требует существенных капитальных вложений.In addition, the installation of flat loading blocks in the aeration tank, and even more so the equipment necessary for their maintenance, requires significant capital investments.
Применение крупнопузырчатой системы аэрации также имеет ряд недостатков. The use of coarse bubble aeration system also has several disadvantages.
Так, при понижении температуры поступающих на очистку сточных вод до 13°С наблюдаются непреодолимые трудности с поддержанием низких концентраций растворенного кислорода. В этот период концентрация растворенного кислорода достигает максимальных значений 0,4 мгО2/л, что делает невозможным поддержание эффективной денитрификации, а тем более создание строго анаэробных условий, необходимых для эффективного биологического удаления фосфора.So, when the temperature of the wastewater entering the sewage treatment drops to 13 ° С, insurmountable difficulties are observed in maintaining low concentrations of dissolved oxygen. During this period, the concentration of dissolved oxygen reaches maximum values of 0.4 mgO 2 / L, which makes it impossible to maintain effective denitrification, and even more so, the creation of strictly anaerobic conditions necessary for effective biological removal of phosphorus.
Для создания аноксидных и анаэробных условий интенсивность крупнопузырчатой аэрации должна быть максимально снижена, при этом минимально допустимая интенсивность аэрации определяется началом осаждения ила. Для предотвращения осаждения ила в аноксидных и анаэробных зонах требуется постоянный контроль интенсивности аэрации путем регулировки задвижек подачи воздуха. В силу специфики работы аэрационных систем регулировка подачи воздуха в аноксидные и анаэробные зоны не может быть автоматизирована и должна осуществляться вручную. На больших очистных сооружениях (производительностью по сточной воде 1 млн куб. м/сутки и выше) количество задвижек подачи воздуха достигает нескольких сотен, значительная часть из которых – задвижки подачи воздуха в аноксидные и анаэробные зоны. На практике это приводит к тому, что регулярный контроль и поддержание требуемого уровня интенсивности аэрации в аноксидных и анаэробных зонах не производится, а для предотвращения осаждения ила при регулировке подачи воздуха в анаэробные и аноксидные зоны устанавливается несколько большая интенсивность аэрации, нежели необходима для предотвращения осаждения ила. В результате не только нарушается кислородный режим в анаэробных и аноксидных зонах (более высокая интенсивность аэрации приводит к росту концентрации растворенного кислорода), снижается эффективность очистки по соединениям азота и фосфора, но и растут эксплуатационные расходы на очистку сточных вод (работа воздуходувных агрегатов, осуществляющих подачу воздуха в аэротенк, составляет около 60% всего энергопотребления городских очистных сооружений, а в некоторых случаях превышает 80 %).To create anoxic and anaerobic conditions, the intensity of coarse aeration should be minimized, while the minimum allowable aeration intensity is determined by the onset of sedimentation of sludge. To prevent the deposition of sludge in anoxic and anaerobic zones, constant monitoring of the aeration intensity is required by adjusting the air supply valves. Due to the specifics of the operation of aeration systems, the adjustment of the air supply to the anoxic and anaerobic zones cannot be automated and must be carried out manually. At large wastewater treatment plants (with a waste water capacity of 1 million cubic meters / day and above), the number of air supply valves reaches several hundred, a significant part of which are air supply valves to anoxic and anaerobic zones. In practice, this leads to the fact that regular monitoring and maintenance of the required level of aeration intensity in anoxic and anaerobic zones is not performed, and to prevent the deposition of sludge when adjusting the air supply to the anaerobic and anoxic zones, a slightly higher aeration intensity is established than is necessary to prevent sedimentation of sludge . As a result, not only the oxygen regime in the anaerobic and anoxic zones is violated (a higher aeration intensity leads to an increase in the concentration of dissolved oxygen), the cleaning efficiency for nitrogen and phosphorus compounds decreases, but the operating costs for wastewater treatment also increase (the operation of blower units supplying air in the aeration tank, makes up about 60% of the total energy consumption of urban wastewater treatment plants, and in some cases exceeds 80%).
Недостатком данной технологии является подача сточной воды в аэротенк тремя потоками на вход аноксидных и анаэробной зон. Помимо того что подача сточной воды тремя потоками значительно усложняет управление процессом биологической очистки (распределение сточной воды по параллельно работающим секциям требует проведения трудоемких замеров гидрометрической вертушкой), указанный подход потенциально ограничивает возможности биологического удаления фосфора. Общеизвестно, что развитие «фосфорных» бактерий, которые осуществляют эффективную очистку от фосфора, напрямую связано с количеством поступающего в анаэробную зону органического субстрата, который содержится в исходной сточной воде. Таким образом, при подаче даже некоторой части потока сточной воды в первую аноксидную зону потенциальная эффективность биологической очистки от фосфора будет снижаться.The disadvantage of this technology is the supply of wastewater to the aeration tank in three streams to the inlet of anoxide and anaerobic zones. In addition to the fact that the supply of wastewater in three streams significantly complicates the management of the biological treatment process (the distribution of wastewater in parallel working sections requires laborious measurements with a hydrometer turntable), this approach potentially limits the possibility of biological removal of phosphorus. It is well known that the development of “phosphoric” bacteria, which carry out effective purification from phosphorus, is directly related to the amount of organic substrate entering the anaerobic zone, which is contained in the source wastewater. Thus, even when a certain part of the wastewater stream is supplied to the first anoxide zone, the potential effectiveness of biological treatment of phosphorus will decrease.
Кроме того, необходимо отметить, что к недостаткам технологии следует отнести слабую «защищенность» анаэробной зоны (нитраты и растворенный кислород отсутствуют). В частном варианте исполнения способа для «защиты» анаэробной зоны от нитратов возвратного ила предусмотрена первая аноксидная зона, назначение которой заключается в полном удалении нитратов из возвратного ила перед его поступлением в последующую анаэробную зону. В случае увеличения содержания нитратного азота в потоке возвратного ила первая аноксидная зона не будет справляться с удалением всего количества нитратного азота и его часть будет поступать в анаэробную зону, в результате чего условия в ней фактически будут становиться аноксидными (отсутствует растворенный кислород, но присутствует химически связанный кислород в виде нитратов), что приведет к существенному снижению эффективности биологической очистки от соединений фосфора.In addition, it should be noted that the weaknesses of the technology include weak “protection” of the anaerobic zone (nitrates and dissolved oxygen are absent). In a particular embodiment of the method, for the “protection” of the anaerobic zone from return sludge nitrates, a first anoxide zone is provided, the purpose of which is to completely remove nitrates from the return sludge before it enters the subsequent anaerobic zone. In the case of an increase in the nitrate nitrogen content in the return sludge stream, the first anoxide zone will not cope with the removal of the entire amount of nitrate nitrogen and part of it will enter the anaerobic zone, as a result of which the conditions in it will actually become anoxic (there is no dissolved oxygen, but chemically bound oxygen in the form of nitrates), which will lead to a significant decrease in the effectiveness of biological treatment of phosphorus compounds.
Еще одним недостатком вышеупомянутого способа является отсутствие возможности гибкого управления процессом биологической очистки за счет изменения объема анаэробных, аноксидных и аэробных зон, что крайне затрудняет обеспечение стабильной и эффективной биологической очистки по соединениям азота и фосфора.Another disadvantage of the above method is the lack of flexible control over the biological treatment process by changing the volume of anaerobic, anoxic and aerobic zones, which makes it extremely difficult to ensure stable and effective biological treatment for nitrogen and phosphorus compounds.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемым решениям является установка для биологической очистки сточных вод, а также способ, реализуемый на данной установке, описанные в статье (Е.М. Крючихин, А.Н. Николаев, Н.А. Жильникова, Н.Ю. Большаков. Методы очистки городских сточных вод от биогенных элементов/Журнал Сантехника, Отопление, кондиционирование, 2006, №8, с. 24-26, рис.2). Установка включает аэротенк коридорного типа и предполагает обработку воды активным илом в последовательно расположенных по длине аэротенка пяти зонах: первой аноксидной зоне (зоне денитрификации), анаэробной зоне, второй аноксидной зоне (зоне денитрификации), переходной аноксидно-аэробной зоне и аэробной зоне (зоне нитрификации). Сточная вода при этом подается в первую аноксидную, анаэробную и вторую аноксидную зоны.Closest to the technical nature of the claimed solutions is the installation for biological wastewater treatment, as well as the method implemented on this installation, described in the article (E.M. Kryuchikhin, A.N. Nikolaev, N.A. Zhilnikova, N.Yu. Bolshakov Methods of purification of urban wastewater from nutrients / Journal of Plumbing, Heating, Air Conditioning, 2006, No. 8, pp. 24-26, Fig. 2). The installation includes a corridor type aeration tank and involves water treatment with activated sludge in five zones sequentially located along the length of the aeration tank: the first anoxide zone (denitrification zone), the second anoxide zone (denitrification zone), the transition anoxide-aerobic zone and aerobic zone (nitrification zone ) Wastewater is supplied to the first anoxic, anaerobic and second anoxic zones.
Данному способу и установке для биологической очистки также присущи недостатки. В схеме процесса, являющегося модификацией технологии JHB, заявлена аноксидно-аэробная зона. При этом оборудование, предусмотренное в зоне, – трубчатые пористые аэраторы «Креал». Данные аэраторы относятся к типу мелкопузырчатых незащищенных (без подвижной мембраны) аэраторов. Использование в зоне аэротенка только мелкопузырчатых аэраторов позволяет создать только аэробные условия и, вследствие эффективной массопередачи кислорода, не позволяет создать аноксидные условия. В случае прекращения аэрации использование незащищенных (без подвижной мембраны) аэраторов приведет к осаждению ила, забиванию пор аэратора взвешенными частицами, последующей закупорке пор и, как следствие, необходимости проведения замены аэрационной системы.This method and installation for biological treatment also has disadvantages. In the process diagram, which is a modification of the JHB technology, an anoxide-aerobic zone is claimed. At the same time, the equipment provided in the zone is Kreal tubular porous aerators. These aerators belong to the type of fine-bubble unprotected (without movable membrane) aerators. The use of only finely bubbled aerators in the aeration tank zone allows only aerobic conditions to be created and, due to the effective mass transfer of oxygen, does not allow the creation of anoxic conditions. In the case of stopping aeration, the use of unprotected (without a movable membrane) aerators will lead to sedimentation of sludge, clogging of the pores of the aerator with suspended particles, subsequent clogging of the pores and, as a consequence, the need to replace the aeration system.
Использование блоков плоскостной загрузки может привести к ряду недостатков, среди которых необходимость предотвращения процессов загнивания биомассы, прикрепляющейся к поверхности блоков плоскостной загрузки, а также ненадежная работа технологии биологической очистки в целом, т.к. в сточных водах постоянно присутствует мелкий мусор, который практически ни при каких условиях не может быть полностью задержан на этапах предварительной очистки и, попадая в биореактор, забивает блоки плоскостной загрузки, что делает невозможным циркуляцию через них сточной воды и приводит к необходимости остановки технологического процесса для проведения очистки или замены блоков, а при отсутствии возможности очистки блоков значительная часть объема биореактора, занятая блоками плоскостной загрузки, не только перестает участвовать в процессе очистки, но и является причиной вторичного загрязнения сточных вод соединениями азота и фосфора, приводит, как описано выше, к появлению опасных организмов.The use of flat loading units can lead to a number of disadvantages, including the need to prevent the rotting of biomass attached to the surface of flat loading units, as well as the unreliable operation of biological treatment technology in general, as fine waste is constantly present in the wastewater, which under almost no circumstances can be completely detained at the pre-treatment stages and, getting into the bioreactor, clogs the flat loading blocks, which makes it impossible to circulate wastewater through them and makes it necessary to stop the process for cleaning or replacing blocks, and in the absence of the ability to clean the blocks, a significant part of the bioreactor volume occupied by the planar loading blocks not only ceases to participate in the cleaning process, but also it is the cause secondary pollution of sewage nitrogen compounds and phosphorus leads, as described above, the appearance of harmful organisms.
Кроме того, установка в аэротенке блоков плоскостной загрузки, а тем более оборудования, необходимого для их обслуживания, требует существенных капитальных вложений.In addition, the installation of flat loading blocks in the aeration tank, and even more so the equipment necessary for their maintenance, requires significant capital investments.
Применение крупнопузырчатой системы аэрации также имеет ряд недостатков. The use of coarse bubble aeration system also has several disadvantages.
Так, при понижении температуры поступающих на очистку сточных вод до 13°С наблюдаются непреодолимые трудности с поддержанием низких концентраций растворенного кислорода. В этот период концентрация растворенного кислорода достигает максимальных значений 0,4 мгО2/л, что делает невозможным поддержание эффективной денитрификации, а тем более создание строго анаэробных условий, необходимых для эффективного биологического удаления фосфора.So, when the temperature of the wastewater entering the sewage treatment drops to 13 ° С, insurmountable difficulties are observed in maintaining low concentrations of dissolved oxygen. During this period, the concentration of dissolved oxygen reaches maximum values of 0.4 mgO 2 / L, which makes it impossible to maintain effective denitrification, and even more so, the creation of strictly anaerobic conditions necessary for effective biological removal of phosphorus.
Для создания аноксидных и анаэробных условий интенсивность крупнопузырчатой аэрации должна быть максимально снижена, при этом минимально допустимая интенсивность аэрации определяется началом осаждения ила. Для предотвращения осаждения ила в аноксидных и анаэробных зонах требуется постоянный контроль интенсивности аэрации путем регулировки задвижек подачи воздуха. В силу специфики работы аэрационных систем регулировка подачи воздуха в аноксидные и анаэробные зоны не может быть автоматизирована и должна осуществляться вручную. На больших очистных сооружениях (производительностью по сточной воде 1 млн куб. м/сутки и выше) количество задвижек подачи воздуха достигает нескольких сотен, значительная часть из которых – задвижки подачи воздуха в аноксидные и анаэробные зоны. На практике это приводит к тому, что регулярный контроль и поддержание требуемого уровня интенсивности аэрации в аноксидных и анаэробных зонах не производится, а для предотвращения осаждения ила при регулировке подачи воздуха в анаэробные и аноксидные зоны устанавливается несколько большая интенсивность аэрации, нежели необходима для предотвращения осаждения ила. В результате не только нарушается кислородный режим в анаэробных и аноксидных зонах (более высокая интенсивность аэрации приводит к росту концентрации растворенного кислорода), снижается эффективность очистки по соединениям азота и фосфора, но и растут эксплуатационные расходы на очистку сточных вод (работа воздуходувных агрегатов, осуществляющих подачу воздуха в аэротенк, составляет около 60% всего энергопотребления городских очистных сооружений, а в некоторых случаях превышает 80 %).To create anoxic and anaerobic conditions, the intensity of coarse aeration should be minimized, while the minimum allowable aeration intensity is determined by the onset of sedimentation of sludge. To prevent the deposition of sludge in anoxic and anaerobic zones, constant monitoring of the aeration intensity is required by adjusting the air supply valves. Due to the specifics of the operation of aeration systems, the adjustment of the air supply to the anoxic and anaerobic zones cannot be automated and must be carried out manually. At large wastewater treatment plants (with a waste water capacity of 1 million cubic meters / day and above), the number of air supply valves reaches several hundred, a significant part of which are air supply valves to anoxic and anaerobic zones. In practice, this leads to the fact that regular monitoring and maintenance of the required level of aeration intensity in anoxic and anaerobic zones is not performed, and to prevent the deposition of sludge when adjusting the air supply to the anaerobic and anoxic zones, a slightly higher aeration intensity is established than is necessary to prevent sedimentation of sludge . As a result, not only the oxygen regime in the anaerobic and anoxic zones is violated (a higher aeration intensity leads to an increase in the concentration of dissolved oxygen), the cleaning efficiency for nitrogen and phosphorus compounds decreases, but the operating costs for wastewater treatment also increase (the operation of blower units supplying air in the aeration tank, makes up about 60% of the total energy consumption of urban wastewater treatment plants, and in some cases exceeds 80%).
Еще одним недостатком данной технологии является подача сточной воды в аэротенк тремя потоками на вход аноксидных и анаэробной зон. Помимо того что подача сточной воды тремя потоками значительно усложняет управление процессом биологической очистки (распределение сточной воды по параллельно работающим секциям требует проведения трудоемких замеров гидрометрической вертушкой), указанный подход потенциально ограничивает возможности биологического удаления фосфора. Общеизвестно, что развитие «фосфорных» бактерий, которые осуществляют эффективную очистку от фосфора, напрямую связано с количеством поступающего в анаэробную зону органического субстрата, который содержится в исходной сточной воде. Таким образом, при подаче даже некоторой части потока сточной воды в первую аноксидную зону потенциальная эффективность биологической очистки от фосфора будет снижаться.Another disadvantage of this technology is the supply of wastewater to the aeration tank in three streams to the inlet of anoxide and anaerobic zones. In addition to the fact that the supply of wastewater in three streams significantly complicates the management of the biological treatment process (the distribution of wastewater in parallel working sections requires laborious measurements with a hydrometer turntable), this approach potentially limits the possibility of biological removal of phosphorus. It is well known that the development of “phosphoric” bacteria, which carry out effective purification from phosphorus, is directly related to the amount of organic substrate entering the anaerobic zone, which is contained in the source wastewater. Thus, even when a certain part of the wastewater stream is supplied to the first anoxide zone, the potential effectiveness of biological treatment of phosphorus will decrease.
Кроме того, к недостаткам технологии следует отнести слабую «защищенность» анаэробной зоны (нитраты и растворенный кислород отсутствуют). Для «защиты» анаэробной зоны от нитратов возвратного ила предусмотрена первая аноксидная зона, назначение которой заключается в полном удалении нитратов из возвратного ила перед его поступлением в последующую анаэробную зону. В случае увеличения содержания нитратного азота в потоке возвратного ила первая аноксидная зона не будет справляться с удалением всего количества нитратного азота и его часть будет поступать в анаэробную зону, в результате чего условия в ней фактически будут становиться аноксидными (отсутствует растворенный кислород, но присутствует химически связанный кислород в виде нитратов), что приведет к существенному снижению эффективности биологической очистки от соединений фосфора.In addition, the weakness of the “protection” of the anaerobic zone (nitrates and dissolved oxygen are absent) should be attributed to the disadvantages of the technology. To “protect” the anaerobic zone from the return sludge nitrates, the first anoxide zone is provided, the purpose of which is to completely remove nitrates from the return sludge before it enters the subsequent anaerobic zone. In the case of an increase in the nitrate nitrogen content in the return sludge stream, the first anoxide zone will not cope with the removal of the entire amount of nitrate nitrogen and part of it will enter the anaerobic zone, as a result of which the conditions in it will actually become anoxic (there is no dissolved oxygen, but chemically bound oxygen in the form of nitrates), which will lead to a significant decrease in the effectiveness of biological treatment of phosphorus compounds.
Еще одним недостатком вышеупомянутого способа является фактическое отсутствие возможности гибкого управления процессом биологической очистки за счет изменения объема анаэробных, аноксидных и аэробных зон, что затрудняет обеспечение стабильной и эффективной биологической очистки по соединениям азота и фосфора.Another disadvantage of the aforementioned method is the virtual lack of flexible control over the biological treatment process by changing the volume of anaerobic, anoxic and aerobic zones, which makes it difficult to ensure stable and effective biological treatment for nitrogen and phosphorus compounds.
Таким образом, в уровне техники на данный момент существует потребность в способе биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, лишенном вышеуказанных недостатков.Thus, in the prior art at the moment there is a need for a method of biological treatment of wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds, devoid of the above disadvantages.
Задачей, на решение которой направлена настоящая группа изобретений, является усовершенствование процесса биологической очистки сточных вод от органических веществ, а также соединений азота и фосфора. The task to which the present group of inventions is directed is to improve the process of biological treatment of wastewater from organic substances, as well as nitrogen and phosphorus compounds.
Еще одной задачей заявляемой группы изобретений является создание новой возможности гибкого управления процессом биологической очистки в аэротенке за счет регулирования соотношения между различными видами микроорганизмов внутри биоценоза активного ила, а также снижение капитальных затрат на оборудование. Another objective of the claimed group of inventions is the creation of a new opportunity for flexible control of the biological treatment process in the aeration tank by regulating the ratio between different types of microorganisms inside the activated sludge biocenosis, as well as reducing capital costs for equipment.
Для решения вышеуказанных задач предложен способ биологической очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора, включающий подачу сточной воды в аэротенк коридорного типа и обработку воды активным илом в образованных по всей длине аэротенка по меньшей мере по одной анаэробной, аноксидной, аэробной и переходной зонах, отделение активного ила во вторичном отстойнике и его рециркуляцию, который предполагает обработку воды активным илом по меньшей мере в одной переходной анаэробно-аэробной (AN/N) зоне, а также установка для осуществления вышеуказанного способа.To solve the above problems, a method for biological treatment of wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds is proposed, including supplying wastewater to the aeration tank of the corridor type and treating water with activated sludge in at least one anaerobic, anoxic, aerobic and transitional water formed along the entire length of the aeration tank. zones, the separation of activated sludge in the secondary sump and its recycling, which involves the treatment of water with activated sludge in at least one transitional anaerobic-aerobic (AN / N) zone, as well as the installation and to implement the aforementioned method.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной группы изобретений, является обеспечение надежной работы системы биологической очистки аэротенк-отстойник, обеспечение стабильности и эффективности биологической очистки сточных вод от органических веществ, а также соединений азота и фосфора.The technical result achieved when using the claimed group of inventions is to ensure reliable operation of the biological treatment system of the aeration tank-sump, ensuring stability and efficiency of biological treatment of wastewater from organic substances, as well as nitrogen and phosphorus compounds.
Кроме того, использование заявленной группы изобретений позволяет уменьшить капитальные затраты на строительство, модернизацию и реконструкцию очистных сооружений (благодаря отсутствию затрат на рециркуляционные трубопроводы, оснащенные обратными клапанами, и установку насосов рециркуляции иловой смеси), снизить эксплуатационные расходы (за счет отсутствия затрат на ремонт рециркуляционных насосов, на электроснабжение для целей рециркуляции), что в конечном итоге приводит к снижению себестоимости очистки сточных вод. In addition, the use of the claimed group of inventions allows to reduce capital costs for the construction, modernization and reconstruction of wastewater treatment plants (due to the lack of costs for recirculation pipelines equipped with non-return valves, and the installation of sludge recirculation pumps), to reduce operating costs (due to the absence of costs for repair of recirculation pumps, for power supply for recycling purposes), which ultimately leads to a reduction in the cost of wastewater treatment.
Обработка сточной воды в переходной зоне позволяет гибко управлять процессом биологической очистки за счет изменения объема зоны аэротенка, граничащей с соответствующей переходной зоной.Wastewater treatment in the transition zone allows you to flexibly control the biological treatment process by changing the volume of the aeration tank zone adjacent to the corresponding transition zone.
В соответствии с основной идеей настоящего изобретения обработку сточной воды в аэротенке можно осуществлять как только в переходной анаэробно-аэробной (AN/N) зоне, так и в двух переходных зонах (переходной анаэробно-аэробной (AN/N) и переходной аноксидно-аэробной (D/N) зонах). In accordance with the main idea of the present invention, wastewater treatment in an aeration tank can be carried out both in the transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone and in two transition zones (transitional anaerobic-aerobic (AN / N) and transitional anoxide-aerobic ( D / N) zones).
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения способ предполагает обработку воды активным илом и в анаэробно-аэробной (AN/N) и в аноксидно-аэробной (D/N) зонах, что обеспечивает глубокую очистку сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора. В данном случае способ включает подачу сточной воды в аэротенк, ее обработку в последовательно расположенных первой аноксидной (D1), анаэробной (AN), переходной анаэробно-аэробной (AN/N), первой аэробной (N1), второй аноксидной (D2), переходной аноксидно-аэробной (D/N) и второй аэробной зонах аэротенка, а также отделение активного ила во вторичном отстойнике и его рециркуляцию. In one preferred embodiment of the invention, the method involves treating water with activated sludge in both anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) zones, which provides deep wastewater treatment from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds. In this case, the method includes supplying wastewater to the aeration tank, treating it in a series of first anoxic (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxic (D2), transitional anoxide-aerobic (D / N) and second aerobic zones of the aeration tank, as well as separation of activated sludge in the secondary sump and its recycling.
Для интенсификации биологической очистки от фосфора переходная анаэробно-аэробная (AN/N) зона может быть переведена в анаэробный режим работы путем отключения подачи воздуха и включения механических перемешивающих устройств. Одновременно с этим переходная аноксидно-аэробная (D/N) зона может быть переведена в аэробный режим работы путем отключения механических перемешивающих устройств и включения подачи воздуха.To intensify the biological purification of phosphorus, the transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone can be transferred to the anaerobic mode of operation by turning off the air supply and turning on mechanical mixing devices. At the same time, the transitional anoxide-aerobic (D / N) zone can be transferred to the aerobic mode of operation by disabling mechanical mixing devices and turning on the air supply.
Для интенсификации биологической очистки от растворенных соединений азота переходная анаэробно-аэробная (AN/N) зона может быть переведена в аэробный режим работы путем включения подачи воздуха и отключения механических перемешивающих устройств, а переходная аноксидно-аэробная (D/N) зона может быть переведена в аноксидный режим работы путем отключения подачи воздуха и включения механических перемешивающих устройств.To intensify the biological purification of dissolved nitrogen compounds, the transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone can be converted to aerobic operation by turning on the air supply and turning off the mechanical mixing devices, and the transition anoxic-aerobic (D / N) zone can be transferred to anoxide mode of operation by turning off the air supply and turning on mechanical mixing devices.
В другом предпочтительном варианте выполнения способ предполагает обработку воды активным илом только в переходной анаэробно-аэробной (AN/N) зоне, что обеспечивает интенсификацию процесса удаления фосфора. In another preferred embodiment, the method involves treating water with activated sludge only in the transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone, which provides an intensification of the phosphorus removal process.
Согласно одному варианту выполнения способа обработку воды выполняют в последовательно расположенных первой аноксидной (D1), анаэробной (AN), переходной анаэробно-аэробной (AN/N), первой аэробной (N1), второй аноксидной (D2) и второй аэробной зонах аэротенка.According to one embodiment of the method, the water treatment is performed in series with the first anoxic (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxic (D2) and second aerobic aerotank zones.
В анаэробной и аноксидных зонах аэротенка перемешивание иловой смеси осуществляют посредством механических перемешивающих устройств. In the anaerobic and anoxic zones of the aeration tank, the silt mixture is mixed by means of mechanical mixing devices.
В аэробных зонах осуществляют мелкопузырчатую аэрацию иловой смеси аэраторами, в частности защищенными дисковыми аэраторами с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, тем самым предупреждая засорение пор.In aerobic zones, fine-bubble aeration of the silt mixture is carried out by aerators, in particular protected disk aerators with a movable membrane, which closes when the air supply is cut off, thereby preventing clogging of pores.
В переходных анаэробно-аэробной и аноксидно-аэробной зонах устанавливаются и механические перемешивающие устройства, и защищенные аэраторы.In transitional anaerobic-aerobic and anoxide-aerobic zones, both mechanical mixing devices and protected aerators are installed.
В одном предпочтительном варианте в переходных зонах используют механические мешалки и защищенные дисковые аэраторы с подвижной мембраной. In one preferred embodiment, mechanical transition mixers and protected movable membrane disk aerators are used in transition zones.
Использование механических перемешивающих устройств и защищенных дисковых аэраторов с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, позволяет избежать засорения пор и эксплуатировать переходные зоны либо в аэробном, либо в анаэробном, либо в аноксидном режимах.The use of mechanical mixing devices and protected disk aerators with a movable membrane, which closes when the air supply is interrupted, avoids clogging of pores and operates transition zones either in aerobic, anaerobic, or anoxic modes.
В одном варианте выполнения предлагаемого способа биологической очистки предусмотрена рассредоточенная подача сточной воды, в частности двумя или тремя потоками, в различные зоны аэротенка. In one embodiment of the proposed biological treatment method, a dispersed supply of wastewater, in particular two or three streams, to different zones of the aeration tank is provided.
В предпочтительном варианте выполнения способа одну часть потока сточной воды подают на вход анаэробной (AN) зоны, а другую часть подают на вход второй аноксидной (D2) зоны. В одном наиболее предпочтительном варианте на вход анаэробной (AN) зоны подают большую часть потока сточной воды, а оставшуюся часть подают на вход второй аноксидной (D2) зоны. Однако при необходимости интенсификации процесса денитрификации (в зоне D1) сточная вода может подаваться также и на вход первой аноксидной (D1) зоны. In a preferred embodiment of the method, one part of the wastewater stream is supplied to the inlet of the anaerobic (AN) zone, and the other part is fed to the inlet of the second anoxide (D2) zone. In one most preferred embodiment, most of the wastewater stream is supplied to the inlet of the anaerobic (AN) zone, and the remaining portion is fed to the inlet of the second anoxide (D2) zone. However, if it is necessary to intensify the denitrification process (in zone D1), wastewater can also be supplied to the inlet of the first anoxide (D1) zone.
В одном варианте выполнения способ предполагает внутреннюю «нитратную» рециркуляцию ила из второй аэробной (N2) зоны в первую аэробную (N1) зону. In one embodiment, the method involves internal “nitrate” sludge recycling from a second aerobic (N2) zone to a first aerobic (N1) zone.
Согласно другому варианту выполнения способа внутреннюю «нитратную» рециркуляцию ила осуществляют из второй аэробной (N2) зоны во вторую аноксидную (D2) зону. According to another embodiment of the method, internal “nitrate” sludge recycling is carried out from the second aerobic (N2) zone to the second anoxide (D2) zone.
Кроме того, в одном варианте выполнения способ предполагает внутренний рецикл органических веществ с выхода анаэробной (AN) зоны на вход первой аноксидной (D1) зоны и/или с выхода переходной анаэробно-аэробной (AN/N) зоны на вход первой аноксидной (D1) зоны, который подразумевает возврат оставшихся после анаэробной зоны органических веществ на процесс денитрификации в зоне D1.In addition, in one embodiment, the method involves an internal recycling of organic substances from the exit of the anaerobic (AN) zone to the entrance of the first anoxide (D1) zone and / or from the exit of the transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone to the entrance of the first anoxide (D1) zone, which implies the return of the organic substances remaining after the anaerobic zone to the denitrification process in zone D1.
Настоящая группа изобретений также предлагает установку для осуществления вышеописанного способа биологической очистки сточных вод, которая содержит устройство для подачи сточной воды, аэротенк, разделенный продольными перегородками на по меньшей мере одну анаэробную, аноксидную, аэробную и переходную зоны, а также включающий механические перемешивающие устройства и аэраторы, и вторичный отстойник, в которой аэротенк содержит по меньшей мере одну переходную анаэробно-аэробную (AN/N) зону.The present group of inventions also provides an apparatus for implementing the above method of biological wastewater treatment, which comprises a wastewater supply device, an aerotank divided by longitudinal partitions into at least one anaerobic, anoxic, aerobic and transition zones, as well as mechanical mixing devices and aerators and a secondary sump in which the aeration tank comprises at least one transitional anaerobic-aerobic (AN / N) zone.
Как уже упоминалось выше, наличие переходной зоны позволяет гибко управлять процессом биологической очистки за счет изменения объема граничащей с ней зоны аэротенка.As mentioned above, the presence of the transition zone allows you to flexibly control the biological treatment process by changing the volume of the aeration tank zone adjacent to it.
В одном предпочтительном варианте выполнения установки аэротенк содержит и анаэробно-аэробную (AN/N) и аноксидно-аэробную (D/N) переходные зоны. В данном случае аэротенк разделен на последовательно расположенные первую аноксидную (D1), анаэробную (AN), переходную анаэробно-аэробную (AN/N), первую аэробную (N1), вторую аноксидную (D2), переходную аноксидно-аэробную (D/N) и вторую аэробную зоны.In one preferred embodiment, the aeration tank contains both anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) transition zones. In this case, the aeration tank is divided into successively arranged first anoxide (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxide (D2), transitional anoxide-aerobic (D / N) and a second aerobic zone.
В еще одном предпочтительном варианте аэротенк содержит только переходную анаэробно-аэробную (AN/N) зону. В данном варианте выполнения установки аэротенк разделен на последовательно расположенные первую аноксидную (D1), анаэробную (AN), переходную анаэробно-аэробную (AN/N), первую аэробную (N1), вторую аноксидную (D2) и вторую аэробную зоны.In another preferred embodiment, the aeration tank contains only anaerobic-aerobic (AN / N) transition zone. In this embodiment, the aeration tank is divided into successively arranged first anoxic (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxic (D2) and second aerobic zones.
Как упоминалось выше, для осуществления перемешивания иловой смеси в анаэробной и аноксидных зонах аэротенка установлены механические перемешивающие устройства. As mentioned above, for mixing the sludge mixture in the anaerobic and anoxic zones of the aeration tank, mechanical mixing devices are installed.
Для осуществления мелкопузырчатой аэрации иловой смеси в аэробных зонах устанавливают аэраторы, в частности дисковые аэраторы с подвижной мембраной.To implement fine-bubble aeration of the silt mixture in the aerobic zones, aerators are installed, in particular disk aerators with a movable membrane.
Как уже говорилось выше, для обеспечения работы переходной зоны в разных режимах устанавливают механические перемешивающие устройства и защищенные аэраторы, в частности механические мешалки и дисковые аэраторы с подвижной мембраной.As mentioned above, to ensure the operation of the transition zone in different modes, mechanical mixing devices and protected aerators are installed, in particular mechanical mixers and disk aerators with a movable membrane.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 показана схема установки для осуществления способа глубокой очистки сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора согласно одному из вариантов выполнения изобретения, в которой в аэротенке предусмотрены анаэробно-аэробная (AN/N) и аноксидно-аэробная (D/N) переходные зоны.In FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for implementing a method for deep purification of wastewater from organic substances, nitrogen and phosphorus compounds according to one embodiment of the invention, in which anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) transition zones are provided in the aeration tank .
На Фиг. 2 показана схема установки для осуществления способа очистки сточных вод согласно другому варианту выполнения изобретения, в которой в аэротенке предусмотрены анаэробно-аэробная (AN/N) и аноксидно-аэробная (D/N) переходные зоны.In FIG. 2 shows a diagram of an apparatus for implementing a wastewater treatment method according to another embodiment of the invention, wherein anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) transition zones are provided in the aeration tank.
На Фиг.3 показана схема установки для осуществления способа очистки сточных вод согласно еще одному варианту выполнения изобретения, в которой в аэротенке предусмотрены анаэробно-аэробная (AN/N) и аноксидно-аэробная (D/N) переходные зоны.Figure 3 shows a diagram of an installation for implementing a method of wastewater treatment according to another embodiment of the invention, in which anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) transition zones are provided in the aeration tank.
На Фиг.4 показана схема установки для осуществления способа очистки сточных вод согласно одному варианту выполнения изобретения, в которой в аэротенке предусмотрена одна переходная анаэробно-аэробная (AN/N) зона.FIG. 4 shows a diagram of an apparatus for implementing a wastewater treatment method according to one embodiment of the invention, in which one anaerobic-aerobic (AN / N) zone is provided in the aeration tank.
На Фиг. 5 показана схема установки для осуществления способа очистки сточных вод согласно еще одному варианту выполнения изобретения, в которой в аэротенке предусмотрена одна переходная анаэробно-аэробная (AN/N) зона.In FIG. 5 shows a diagram of an apparatus for implementing a wastewater treatment method according to another embodiment of the invention, in which one anaerobic-aerobic (AN / N) zone is provided in the aeration tank.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На Фиг. 1 показана схема установки, предназначенной для глубокой биологической очистки сточных вод от органических веществ соединений азота и фосфора, согласно одному из вариантов выполнения изобретения. In FIG. 1 shows a diagram of an installation intended for deep biological treatment of wastewater from organic substances of nitrogen and phosphorus compounds, according to one embodiment of the invention.
Установка содержит устройство (1) для подачи сточной воды, аэротенк (2) и вторичный отстойник (3). The installation comprises a device (1) for supplying wastewater, an aeration tank (2) and a secondary sump (3).
В данном примере аэротенк (2) имеет прямоугольную форму, однако необходимо понимать, что форма аэротенка может быть любой, подходящей для конкретной установки биологической очистки.In this example, the aeration tank (2) has a rectangular shape, however, it should be understood that the shape of the aeration tank can be any suitable for a particular biological treatment plant.
Аэротенк (2) разделен продольными перегородками на следующие последовательно расположенные зоны:The aeration tank (2) is divided by longitudinal partitions into the following successively located zones:
- первую аноксидную (D1) зону (первая зона денитрификации);- the first anoxide (D1) zone (first denitrification zone);
- анаэробную (AN) зону;- anaerobic (AN) zone;
- переходную анаэробно-аэробную (AN/N) зону (которая может работать либо в анаэробном, либо аэробном режиме);- transitional anaerobic-aerobic (AN / N) zone (which can operate either in anaerobic or aerobic mode);
- первую аэробную (N1) зону (первая зона нитрификации);- the first aerobic (N1) zone (first nitrification zone);
- вторую аноксидную (D2) зону (вторая зона денитрификации);- the second anoxide (D2) zone (second denitrification zone);
- переходную аноксидно-аэробную (D/N) зону (которая может работать либо в аноксидном, либо в аэробном режиме);- transitional anoxide-aerobic (D / N) zone (which can operate either in anoxide or in aerobic mode);
- вторую аэробную (N2) зону (вторая зона нитрификации).- a second aerobic (N2) zone (second nitrification zone).
В анаэробной (AN) и аноксидных (D1, D2) зонах аэротенка установлены механические перемешивающие устройства, например механические мешалки (4). In the anaerobic (AN) and anoxic (D1, D2) zones of the aeration tank, mechanical mixing devices, for example mechanical mixers (4), are installed.
Для обеспечения мелкопузырчатой аэрации иловой смеси в аэробных зонах (N1, N2) аэротенка установлены аэраторы, на которые подается воздух, например дисковые аэраторы (5) с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, позволяет избежать засорения пор.To ensure fine-bubble aeration of the sludge mixture in the aerobic zones (N1, N2) of the aeration tank, aerators are installed to which air is supplied, for example, disk aerators (5) with a movable membrane that closes when the air supply is cut off, avoiding clogging of pores.
Переходные анаэробно-аэробная (AN/N) и аноксидно-аэробная (D/N) зоны снабжены и механическими перемешивающими устройствами и аэраторами, например механическими мешалками (4) и дисковыми аэраторами (5) с подвижной мембраной. Transitional anaerobic-aerobic (AN / N) and anoxide-aerobic (D / N) zones are equipped with mechanical mixing devices and aerators, for example mechanical mixers (4) and disk aerators (5) with a movable membrane.
Способ глубокой биологической очистки, реализуемый на вышеописанной установке, включает следующие основные этапы.The method of deep biological treatment, implemented on the above installation, includes the following main steps.
С помощью устройства (1) осуществляется рассредоточенная подача сточной воды, а именно одну часть потока сточной воды подают на вход анаэробной (AN) зоны, а другую часть подают на вход второй аноксидной (D2) зоны. Using the device (1), a dispersed supply of wastewater is provided, namely, one part of the wastewater stream is fed to the inlet of the anaerobic (AN) zone, and the other part is fed to the inlet of the second anoxide (D2) zone.
Далее следует этап обработки воды активным илом в последовательно расположенных первой аноксидной (D1), анаэробной (AN), переходной анаэробно-аэробной (AN/N), первой аэробной (N1), второй аноксидной (D2), переходной аноксидно-аэробной (D/N) и второй аэробной (N2) зонах аэротенка (2), отделения активного ила во вторичном отстойнике (3) и его рециркуляции (Фиг. 1). The following is the step of treating water with activated sludge in a series of first anoxic (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxic (D2), transitional anoxide-aerobic (D / N) and the second aerobic (N2) zones of the aeration tank (2), the separation of activated sludge in the secondary sump (3) and its recycling (Fig. 1).
Возвратный ил подается в первую аноксидную(D1) зону, сточная вода подается в анаэробную (AN) и вторую аноксидную зону(D2).Return sludge is supplied to the first anoxic (D1) zone, wastewater is supplied to the anaerobic (AN) and second anoxic zones (D2).
Для интенсификации биологической очистки от фосфора переходная анаэробно-аэробная зона (AN/N) может быть переведена в анаэробный режим работы (Фиг. 2), что обеспечивается отключением подачи воздуха и включением механических перемешивающих устройств. Одновременно с этим переходная аноксидно-аэробная зона (D/N) может работать в аэробном режиме: в зону осуществляется подача воздуха, механические перемешивающие устройства (4) отключены. Установленные в переходной анаэробно-аэробной зоне (AN/N) защищенные дисковые аэраторы (5) с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, позволяют избежать засорения пор и обеспечить работоспособность аэрационной системы. To intensify the biological purification of phosphorus, the transition anaerobic-aerobic zone (AN / N) can be transferred to the anaerobic mode of operation (Fig. 2), which is achieved by turning off the air supply and turning on mechanical mixing devices. At the same time, the transitional anoxide-aerobic zone (D / N) can operate in an aerobic mode: air is supplied to the zone, mechanical mixing devices (4) are turned off. Protected disk aerators (5) installed in the anaerobic-aerobic zone (AN / N) with a movable membrane that closes when the air supply is shut off helps to avoid clogging of pores and ensure the operability of the aeration system.
Для интенсификации биологической очистки от растворенных соединений азота переходная анаэробно-аэробная зона (AN/N) может быть переведена в аэробный режим работы (Фиг. 3), что обеспечивается включением подачи воздуха и отключением механических перемешивающих устройств (4). Одновременно с этим переходная аноксидно-аэробная зона (D/N) может работать в аноксидном режиме: подача воздуха в зону прекращается, включаются механические перемешивающие устройства (4). Установленные в переходной аноксидно-аэробной зоне (D/N) защищенные дисковые аэраторы (5) с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, позволяют избежать засорения пор и обеспечить работоспособность аэрационной системы.To intensify the biological treatment of dissolved nitrogen compounds, the transition anaerobic-aerobic zone (AN / N) can be transferred to the aerobic mode of operation (Fig. 3), which is ensured by turning on the air supply and turning off the mechanical mixing devices (4). At the same time, the transitional anoxide-aerobic zone (D / N) can operate in the anoxide mode: the air supply to the zone is stopped, mechanical mixing devices are switched on (4). Protected disk aerators (5) installed in the transitional anoxide-aerobic zone (D / N) with a movable membrane that closes when the air supply is shut off allows avoiding clogging of pores and ensuring the operability of the aeration system.
На Фиг. 4 показана схема установки, предназначенной для глубокой биологической очистки сточных вод от органических веществ соединений азота и фосфора, согласно еще одному варианту выполнения изобретения. In FIG. 4 shows a diagram of a plant for deep biological treatment of wastewater from organic substances of nitrogen and phosphorus compounds, according to another embodiment of the invention.
Установка содержит устройство (1) для подачи сточной воды, аэротенк (2) и вторичный отстойник (3). The installation comprises a device (1) for supplying wastewater, an aeration tank (2) and a secondary sump (3).
Аэротенк (2) разделен продольными перегородками на следующие последовательно расположенные зоны:The aeration tank (2) is divided by longitudinal partitions into the following successively located zones:
- первую аноксидную (D1) зону (первая зона денитрификации);- the first anoxide (D1) zone (first denitrification zone);
- анаэробную (AN) зону;- anaerobic (AN) zone;
- переходную анаэробно-аэробную (AN/N) зону (которая может работать либо в анаэробном, либо аэробном режиме);- transitional anaerobic-aerobic (AN / N) zone (which can operate either in anaerobic or aerobic mode);
- первую аэробную (N1) зону (первая зона нитрификации);- the first aerobic (N1) zone (first nitrification zone);
- вторую аноксидную (D2) зону (вторая зона денитрификации);- the second anoxide (D2) zone (second denitrification zone);
- вторую аэробную (N2) зону (вторая зона нитрификации).- a second aerobic (N2) zone (second nitrification zone).
В анаэробной (AN) и аноксидных (D1, D2) зонах аэротенка установлены механические перемешивающие устройства, например механические мешалки (4). In the anaerobic (AN) and anoxic (D1, D2) zones of the aeration tank, mechanical mixing devices, for example mechanical mixers (4), are installed.
Для обеспечения мелкопузырчатой аэрации иловой смеси в аэробных зонах (N1, N2) аэротенка установлены аэраторы, на которые подается воздух, например дисковые аэраторы (5) с подвижной мембраной, которая смыкается при прекращении подачи воздуха, позволяет избежать засорения пор.To ensure fine-bubble aeration of the sludge mixture in the aerobic zones (N1, N2) of the aeration tank, aerators are installed to which air is supplied, for example, disk aerators (5) with a movable membrane that closes when the air supply is cut off, avoiding clogging of pores.
Переходная анаэробно-аэробная (AN/N) зона снабжена и механическими перемешивающими устройствами и аэраторами, например механическими мешалками (4) и дисковыми аэраторами (5) с подвижной мембраной. The transition anaerobic-aerobic (AN / N) zone is also equipped with mechanical mixing devices and aerators, for example mechanical mixers (4) and disk aerators (5) with a movable membrane.
Способ глубокой биологической очистки, реализуемый на вышеописанной установке, включает следующие основные этапы.The method of deep biological treatment, implemented on the above installation, includes the following main steps.
С помощью устройства (1) осуществляется рассредоточенная подача сточной воды, а именно одну часть потока сточной воды подают на вход анаэробной (AN) зоны, а другую часть подают на вход второй аноксидной (D2) зоны. Using the device (1), a dispersed supply of wastewater is provided, namely, one part of the wastewater stream is fed to the inlet of the anaerobic (AN) zone, and the other part is fed to the inlet of the second anoxide (D2) zone.
Далее следует этап обработки воды активным илом в последовательно расположенных первой аноксидной (D1), анаэробной (AN), переходной анаэробно-аэробной (AN/N), первой аэробной (N1), второй аноксидной (D2) и второй аэробной (N2) зонах аэротенка (2) с последующим отделением активного ила во вторичном отстойнике (3) и его рециркуляцией (Фиг. 4). The next step is the treatment of activated sludge with water in the first anoxic (D1), anaerobic (AN), transitional anaerobic-aerobic (AN / N), first aerobic (N1), second anoxic (D2) and second aerobic (N2) aerotank zones (2) followed by separation of activated sludge in the secondary sump (3) and its recirculation (Fig. 4).
Возвратный ил подается в первую аноксидную(D1) зону, сточная вода подается в анаэробную (AN) и вторую аноксидную зону(D2).Return sludge is supplied to the first anoxic (D1) zone, wastewater is supplied to the anaerobic (AN) and second anoxic zones (D2).
Для интенсификации биологической очистки от фосфора переходная анаэробно-аэробная зона (AN/N) может быть переведена в анаэробный режим работы (Фиг. 4), что обеспечивается отключением подачи воздуха и включением механических перемешивающих устройств; для интенсификации удаления растворенных соединений азота, азота нитритов и аэробного окисления органических веществ переходная анаэробно-аэробная зона (AN/N) может быть переведена в аэробный режим работы (Фиг. 5), что обеспечивается отключением механических перемешивающих устройств и включением подачи воздуха.To intensify the biological purification of phosphorus, the transition anaerobic-aerobic zone (AN / N) can be transferred to the anaerobic mode of operation (Fig. 4), which is ensured by turning off the air supply and turning on mechanical mixing devices; to intensify the removal of dissolved compounds of nitrogen, nitrite nitrogen and aerobic oxidation of organic substances, the transition anaerobic-aerobic zone (AN / N) can be transferred to the aerobic mode of operation (Fig. 5), which is achieved by turning off mechanical mixing devices and turning on the air supply.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146362A RU2636708C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method and plant for biological wastewater treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146362A RU2636708C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method and plant for biological wastewater treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2636708C1 true RU2636708C1 (en) | 2017-11-27 |
Family
ID=63853262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146362A RU2636708C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method and plant for biological wastewater treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636708C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114853174A (en) * | 2022-06-09 | 2022-08-05 | 山东本源环境科技有限公司 | Energy-saving consumption-reducing carbon-removing denitrification wastewater treatment equipment and treatment process |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU52397U1 (en) * | 2005-09-22 | 2006-03-27 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT |
| RU80165U1 (en) * | 2008-09-18 | 2009-01-27 | Виктор Иванович Баженов | DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT |
| CN103951059A (en) * | 2014-04-08 | 2014-07-30 | 河海大学 | Multi-cycle composite bioreactor and process thereof |
-
2016
- 2016-11-25 RU RU2016146362A patent/RU2636708C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU52397U1 (en) * | 2005-09-22 | 2006-03-27 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT |
| RU80165U1 (en) * | 2008-09-18 | 2009-01-27 | Виктор Иванович Баженов | DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT |
| CN103951059A (en) * | 2014-04-08 | 2014-07-30 | 河海大学 | Multi-cycle composite bioreactor and process thereof |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ДОЛИНА Л.Ф. Очистка сточных вод от биогенных элементов: Монография, Днепропетровск, Континент, 2011, с. 33-34, 52-59, 88, 96-98, 131, 167, 171. * |
| КРЮЧИХИН Е.М. Методы очистки городских сточных вод от биогенных элементов, 2006, N8, с. 24-26, рис. 2-4. * |
| КРЮЧИХИН Е.М. Методы очистки городских сточных вод от биогенных элементов, 2006, N8, с. 24-26, рис. 2-4. ХЕНЦЕ М. и др. Очистка сточных вод, Москва, "Мир", 2009, с. 123, с. 343. * |
| ХЕНЦЕ М. и др. Очистка сточных вод, Москва, "Мир", 2009, с. 123, с. 343. ДОЛИНА Л.Ф. Очистка сточных вод от биогенных элементов: Монография, Днепропетровск, Континент, 2011, с. 33-34, 52-59, 88, 96-98, 131, 167, 171. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114853174A (en) * | 2022-06-09 | 2022-08-05 | 山东本源环境科技有限公司 | Energy-saving consumption-reducing carbon-removing denitrification wastewater treatment equipment and treatment process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11850554B2 (en) | Wastewater treatment with primary treatment and MBR or MABR-IFAS reactor | |
| EP3288903B1 (en) | Method and device for treatment of wastewater using activated sludge process with enhanced nitrogen and phosphorus removal | |
| Hamitlon et al. | Control issues and challenges in wastewater treatment plants | |
| CN107827324B (en) | Urban sewage comprehensive treatment system | |
| KR100661455B1 (en) | Apparatus for treating waste water and method of using | |
| KR100527172B1 (en) | A method and apparatus for nitrogenous waste water of nitrogen and sewage | |
| RU2636708C1 (en) | Method and plant for biological wastewater treatment | |
| KR20140132258A (en) | Biological Advanced Wastewater Treatment Technology | |
| CN106396105A (en) | A multi-mode reaction tank for sewage treatment | |
| CN207933129U (en) | A kind of high-effective microorganism selection ecological pond | |
| SG186810A1 (en) | Sewage treatment apparatus | |
| KR100477581B1 (en) | Wastewater treatment apparatus | |
| KR100566320B1 (en) | Submerged membrane coupled advanced wastewater treatment method and its system | |
| US6706171B2 (en) | Systems for treating wastewater in a series of filter-containing tanks | |
| Lv et al. | Effect of the Return Activated Sludge on the Start-Up of a Lab-Scale Continuous Flow EBPR Reactor. | |
| Pawęska et al. | Activated sludge technology combined with hydroponic lagoon as a technology suitable for treatment of wastewater delivered by slurry tanks | |
| KR100341183B1 (en) | The advanced wastewater treatment method and equipment using the circular oxidation ditch of intermittent aeration method | |
| RU80165U1 (en) | DEVICE FOR BIOLOGICAL SEWAGE TREATMENT | |
| CN202246252U (en) | No inner circumfluence with stepfeed system (NISS) denitrification dephosphorization self-control device without inner circumfluence and capable of enabling water to enter in two sections | |
| KR100810960B1 (en) | Economic nitrogen phosphorous which uses the to conventional activated sludge processand clear | |
| KR100540549B1 (en) | An Apparatus for Advanced Wastewater Treatment Using Vertical Type Membrane Bio-Reactor | |
| US20120181233A1 (en) | Wastewater treatment system and method | |
| CN211946460U (en) | C-AnOnSewage treatment device | |
| KR200378576Y1 (en) | Biofilm denitrification filter system | |
| JP2004130249A (en) | Biological dephosphorization accelerating method in anaerobic-aerobic circulation activated sludge treatment method |