Установка для біологічної очистки стічних вод

Корисна модель відноситься до пристроїв для очистки стічних вод від органічних речовин, азоту та фосфору біологічними методами. Відома установка - біореактор для біологічної очистки стічних вод від органічних речовин [1], виконана в вигляді єдиного блоку аераційних споруд, яка складається з послідовно розміщених ємності аеротенказмішувача, не менше ніж двох ємностей аеротенка-витискувача, вторинного відстійника та біофільтрів з зануреним завантаженням, підключених до вторинних відстійників. Недоліком цієї установки є зниження ефекту очистки стічних вод від органічних речовин, сполук азоту та фосфору в умовах нерівномірності припливу стічних вод. Це пояснюється неможливістю ефективного використання відстійника в умовах періодичного надходження стічних вод та відсутністю у складі установки резервуарів для протікання анаеробного та аноксидного процесів, які необхідні для розвитку бактерій, що вилучають з стічних вод сполуки азоту та фосфору, а також відсутністю пристрою для знезаражування очищених стічних вод. Відома установка "BIOTAL", яка призначена для біологічної очистки господарсько-побутових стічних вод [2]. Вона представляє собою резервуар, який поділений перегородками на три послідовно з'єднані ємності, які виконують функції біологічних реакторів періодичної дії та відстійник, і включає розміщений над першою ємністю пристрій для затримання крупних покидьок, пристрій для зневоднення надлишкового активного мулу та модуль знезараження води. Недоліком указаної установки є зниження ступеня очистки стічних вод при нерівномірності припливу стічних вод, так як виникає необхідність залишати певний резерв ємності установки на випадок залпового скиду стічних вод, внаслідок чого зменшується час їх перебування в установці і, відповідно, тривалість контакту стічних вод з активним мулом. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є установка для біологічної очистки стічних вод, яка включає: аераційний резервуар для прийому та аерації стічних вод, аноксидний та анаеробний резервуари для видалення азоту та вилучення фосфору, відстійник для затримання завислих речовин [3] (прототип). Недоліком цієї установки є зниження ступеня очистки стічних вод в умовах значної нерівномірності припливу стічних вод, особливо при залпових скидах. Це пояснюється неможливістю корисно використовувати відстійник, як додатковий аераційний резервуар в періоди відсутності їх припливу, а також змінювати режим відстоювання стічних вод з проточного на періодичний у періоди зменшення припливу стічних вод. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ступеня очистки стічних вод в умовах значної нерівномірності їх припливу. Поставлена задача досягається тим, що в установці для біологічної очистки стічних вод, що включає виконані у вигляді єдиної ємності, поділеної перегородками, послідовно розміщені анаеробний резервуар, в якому знаходиться пристрій для затримання крупних покидьків, аноксидний і аеробний резервуари, відстійник, які гідравлічно сполучені між собою за допомогою отворів, що знаходяться в нижній частині перегородок, камеру знезараження очищених стічних вод, а також пристрої для перемішування мулової суміші, що знаходяться в анаеробному та аноксидному резервуарах, пристрої для аерації мулової суміші, що знаходиться в аеробному резервуарі, пристрої для перекачування мулової суміші з аноксидного в анаеробний резервуар та з аераційного в аноксидний резервуар, пристрій для перекачування активного мулу з відстійника в аноксидний резервуар, розміщений у камері знезараження електролізер, виконаний у вигляді пакету інертних електродів, відстійник додатково поділений не менше як на дві окремі камери з можливістю поперемінної їх роботи в режимі відстоювання та аерації, в кожній з яких встановлені пристрої для аерації мулової суміші, для перекачування очищеної води з верхньої частини камери в камеру знезараження, при чому верхня частина кожної камери з'єднана з камерою знезараження за допомогою перепускних отворів, а електролізер розміщений у камері знезараження з можливістю низхідного руху очищеної води між електродами. Завдяки наявності двох камер відстоювання, які додатково обладнані пристроєм для аерації мулової суміші, в періоди відсутності припливу стічних вод або при витраті стічних меншій від середньої в обидві або одну з них подається повітря і вони використовуються для аерації мулової суміші, що збільшує загальну тривалість контакту стічної води з активним мулом в аеробних умовах і в установці в цілому і підвищує ефективність очистки стічних вод від органічних речовин, азоту та фосфору. Крім того, наявність в кожній камері відстоювання пристрою для перекачування очищеної води з верхньої частини в камеру знезараження дозволяє при середній та меншій ніж середня витрата стічних вод одній або обом камерам відстійника працювати поперемінно в режимі відстоювання в статичних умовах. Такий режим відстоювання забезпечує підвищений ступінь очистки стічних вод від завислих речовин в порівнянні з проточним режимом роботи відстійника. Наявність в верхній частині кожної камери відстійника перепускних отворів, які з'єднують їх з камерою знезараження, дозволяє при максимальній витраті та залпових скидах стічних вод, обидві камери перевести в проточний режим роботи і працювати паралельно. Паралельна робота двох камер відстійника в проточному режимі дозволяє при максимальній витраті стічних вод забезпечити необхідний ефект освітлення стічних вод від активного мулу. Завдяки обладнанню анаеробного резервуару пристроєм для перемішування води у вигляді крупнобульбашкового аератора забезпечується ефективне перемішування мулової суміші без насичення води киснем, що інтенсифікує процеси анаеробного розкладу і засвоювання бактеріями органічних речовин. Розміщення електролізеру у камері знезараження з можливістю низхідного руху очищеної води між електродами дозволяє створити протитечійний рух бульбашок хлору та кисню, що виділяються на інертних електродах, відносно руху води та досягти тривалого контакту активного хлору з забруднюючими домішками і, тим самим, значно збільшити його знезаражуючу і окисну ефективність. Використання пристроїв для перекачування активного мулу, мулової суміші, очищеної води у вигляді ерліфтів дозволяє одночасно підвищувати ефективність насичення води киснем повітря, що сприяє збільшенню ефективності роботи установки і дозволяє значно спростити експлуатацію установки, виключаючи застосування окремих механічних елементів для перекачування і аерації води. При цьому одночасне використання для регулювання роботи елементів установки системи автоматичного керування технологічним процесом біологічної очистки стічних вод з використанням промислових контролерів дозволяє гнучко змінювати режими роботи всіх резервуарів і камер відстійника, застосовуючи тільки стисле повітря. Це надає можливість швидко реагувати на зміну витрати води та концентрації забруднень і забезпечувати стабільність та високу ефективність очистки в умовах значної нерівномірності припливу стічних вод. На фіг.1 зображений план, а на фіг.2 переріз установки для біологічної очистки стічних вод. Вона складається з корпусу 1 у формі циліндра чи паралелепіпеда з плоским чи конічним днищем. Вертикальною перегородкою 2 корпус поділений на дві частини. Одна частина використовується, як анаеробний 3 та аноксидний 4 резервуари, а друга, як аеробний резервуар 5 і відстійник, що складається з двох камер 6 та 7, та камера знезараження 8. Анаеробний резервуар з вертикальною перегородкою 9, в нижній частині якої є отвір 10, що з'єднує ці два резервуари, відокремлений від аноксидного резервуару 4. В верхній частині анаеробного резервуару 3 розташований пристрій для затримання крупних покидьок 11, до якого підводиться патрубок 12. В нижній частині анаеробного резервуару 3 встановлений пристрій 13 у вигляді крупнобульбашкового аератора для перемішування мулової суміші. В аноксидному резервуарі 4 розташований пристрій 14 для перемішування мулової суміші, виконаний у вигляді аератора та пристрій 15 для перекачування мулової суміші в анаеробний резервуар 3. Відстійні камери 6 та 7 відокремлені від аеробного резервуару 5 за допомогою вертикальних перегородок 16. В аеробному резервуарі 5 встановлений аератор 17 та пристрій для перекачування мулової суміші 18 в аноксидний резервуар 4. Аеробний резервуар 5 в нижній частині отворами 19 сполучається з відстійними камерами 6 та 7, а отвором 20 - з аноксидним резервуаром 4. В верхній частині відстійних камер 6 та 7 на рівні максимально рівня води є отвори 21, що сполучають їх з камерою знезараження 8. В обох відстійних камерах 6 та 7 встановлені пристрої для аерації мулової суміші 22, пристрій 23 для перекачування циркуляційного активного мулу в аноксидний резервуар 4 та надлишкового активного мулу у відвідний трубопровід 24 і пристрої 25 для перекачування очищеної стічної в камеру знезаражування 8. В камері знезараження 8 розміщений електролізер 26, відокремлений за допомогою вертикальної перегородки 27, яка не доходить до дна камери. На виході з камери знезараження 8 передбачений патрубок 28 для відведення очищеної стічної води. Для подачі стислого повітря служить повітродувка або компресор 29. Установка працює таким чином. Стічна вода по патрубку 12 підводиться до пристрою 11, в якому затримуються крупні покидьки, і далі надходить у анаеробний резервуар 3. Сюди ж з аноксидного резервуару 4 за допомогою пристрою 15 подається мулова суміш. Періодичне перемішування мулової суміші в анаеробному резервуарі 3 здійснюється за допомогою пристрою 13, виконаного у вигляді крупнобульбашкового аератора. В анаеробному резервуарі 3 відбувається частковий розклад складних органічних речовин на більш прості, що легше засвоюються, та процес деполімеризації кліткових поліфосфатів, який лежить в основі біохімічних реакцій по видалені сполук фосфору. З анаеробного резервуару 3 мулова суміш через отвір 10 надходить у аноксидний резервуар 4. Сюди ж за допомогою пристрою 18 подається мулова суміш з аеробного резервуару 5, яка містить нітрити та нітрати, та пристрою 23 циркуляційний активний мул з камер відстійника 6 та 7. В умовах відсутності вільного кисню відбувається денітрифікація або ж відновлення азоту нітритів і нітратів до молекулярного азоту гетеротрофними бактеріями, які входять в склад активного мулу, із наступним видаленням в атмосферу в вигляді газу. Перемішування мулової суміші в аноксидному резервуарі 4 здійснюється за допомогою пристрою 14. З аноксидного резервуару 4 мулова суміш через отвір 20 у перегородці 2 надходить в аеробний резервуар 5. В аеробному резервуарі 5 відбувається окислення органічних речовин мікроорганізмами активного мулу та амонійного азоту до нітритів та нітратів. Насичення мулової суміші киснем здійснюється шляхом подачі повітря через аератор 17. Послідовне перебування активного мулу в анаеробному 3, аноксидному 4 та аеробному 5 резервуарах забезпечує акумуляцію фосфору у вигляді кліткових поліфосфатів бактеріями, які входять в склад активного мулу у кількості, що перевищує потреби для утворення кліткової речовини. З аеробного резервуару 5 мулова суміш через отвір 19 надходить у відстійні камери 6 та 7. В періоди відсутності припливу стічних вод в обидві камери 6 та 7 подається повітря через пристрої 22 і вони використовуються для аерації мулової суміші. За допомогою пристроїв 23, які перекачують мулову суміш в аноксидний резервуар 4, здійснюється її циркуляція. Використання камер відстоювання 6 та 7 для аерації мулової суміші в період відсутності припливу стічних вод збільшує загальну тривалість контакту стічних вод з активним мулом, внаслідок чого підвищується ефективність їх очистки. Завдяки наявності двох камер відстоювання 6 та 7 при середній та меншій від середньої витраті стічних вод одна або обидві камери відстійника можуть працювати в режимі періодичного відстоювання таким чином. На протязі певного періоду часу здійснюється відстоювання мулової суміші в статичних умовах. В цей період пристрої 22, 23 та 25 виключені. Після певного часу відстоювання включається в роботу пристрій 25 і очищена вода перекачується в камеру знезараження 8. По закінчені відведення очищеної води пристрій 25 відключається і включається пристрій 23, який перекачує активний мул з нижньої зони камер 6 та 7 відстійника в аноксидний резервуар 4. Після відведення активного мулу пристрій 23 відключається і процес відстоювання розпочинається спочатку. При максимальній витраті та залпових скидах стічних вод обидві камери 6 та 7 переводяться в проточний режим відстоювання і працюють паралельно. В цей період пристрої 22 та 25 виключаються з роботи. При відсутності аерації в обох камерах 6 та 7 відбувається відстоювання активного мулу і при піднятті рівня води до максимального очищена вода самопливом відводиться в камеру знезараження 8 через перепускні отвори 21, які влаштовані в верхній частині камер. Активний мул, який осідає в нижній частині камер 6 та 7, за допомогою пристроїв 23 перекачується в аноксидний резервуар 4. Паралельна робота двох камер 6 та 7 відстійника в проточному режимі дозволяє забезпечити необхідний ефект освітлення стічної води, що очищується, від активного мулу при максимальній витраті. Подача повітря для аерації мулової суміші і роботи ерліфтів здійснюється від повітродувки або компресора 29. Освітлена вода з камер 6 та 7 відстійника надходить у камеру знезараження 8, в якій проходить процес розряду хлоридів та молекул води на інертних електродах електролізеру 26 з утворенням бульбашок газоподібного хлору та кисню, які розчиняючись у воді окислюють біологічні та інші органічні забруднення. Низхідний рух води в камері електролізеру 26, який створюється за допомогою вертикальної перегородки 27, дозволяє застосувати протитечійний рух бульбашок хлору відносно руху води. Це забезпечує тривалий контакт активного хлору з водою, його більше розчинення у водній фазі і, тим самим, підвищену ефективність окислення забруднень. Очищена та знезаражена стічна вода відводиться по патрубку 28. Таким чином, запропоноване технічне рішення мас суттєві відмінності від установок аналогічного призначення. Так, відстійник поділений не менше як на дві окремі камери, в кожній з яких встановлені пристрої для аерації води, для перекачування очищеної води з верхньої частини камери в камеру знезараження, забезпечує можливість їх поперемінної роботи, як в режимі відстоювання так і в режимі аерації і високу ефективність при значній нерівномірності надходження стічних вод. Наявність в кожній камері відстоювання пристрою для перекачування очищеної води з верхньої частини в камеру знезараження та перепускних вікон дозволяє при залпових скидах стічних вод, перевести обидві камери в проточний режим роботи і працювати паралельно, що забезпечує необхідний ефект освітлення стічних вод та їх знезараження, як при періодичному, так і проточному режимі. Завдяки застосуванню пристрою для перемішування води у вигляді крупнобульбашкового аератора та пристроїв для перекачування мулової суміші, активного мулу, очищеної води у вигляді ерліфтів забезпечуються необхідні умови для функціонування бактерій у відповідних резервуарах з одночасним спрощенням експлуатації установки і можливістю використання системи автоматичного керування технологічним процесом очистки за допомогою промислових контролерів, що дозволяє швидко реагувати на зміну витрати води та концентрації забруднень і забезпечувати стабільність очистки води незалежно від нерівномірності надходження стічних вод. Розміщення електролізеру у камері знезараження з можливістю низхідного руху очищеної води між електродами дозволяє значно збільшити знезаражуючу і окисну ефективність активного хлору. Пристрій дозволяє одержати якісно новий результат - підвищити ступінь очистки стічних вод від органічних речовин, азоту та фосфору в умовах значної нерівномірності надходження стічних вод. Використання запропонованої установки не вимагає застосування складного механічного та іншого обладнання, надає можливість повністю автоматизувати процес очистки і у порівнянні з відомими конструкціями дозволяє забезпечити більш високий ступінь очистки в умовах нерівномірного надходження стічних вод, особливо при їх залпових скидах. Приклад: Проводилися дослідження відомої (прототип) і заявленої установки при таких параметрах: тривалість процесу очистки - 24 години, концентрація забруднень у неочищеній воді: БПКповн. - 375мгО2/л, завислі речовини - 325мг/л; азот амонійний - 40мг/л; фосфати - 16,5мг/л. Результати досліджень очистки стічних вод наведені у таблиці. Таблиця Порівняльна ефективність очистки стічних вод Назва показників забруднення БПКповн. Завислі речовини Азот амонійний Азот нітритів Азот нітратів Фосфор загальний Одиниця виміру мгО2/л мг/л мг/л мг/л мг/л мг/л Значення показників в очищеній стічній воді прототип корисна модель 15 10 15 8 5 1,5 відс. відс. 10 8 3 1,5 Ступінь очистки, % прототип 96 95,4 87,5 81,8 корисна модель 97,3 96,9 96,2 90,9 Як видно з отриманих результатів, ступінь очистки стічних вод по БПКповн. підвищується з 96 до 97,3%, по завислим речовинам з 95,4 до 96,9%, а по амонійному азоту з 87,5 до 96,2%. Крім того концентрація нітратів та фосфору в очищеній воді є меншою в порівнянні з прототипом відповідно на 20 та 50%. Використана інформація. 1. Патент RU 2073355, МКП7 C02F003/00, C02F003/02, C02F003/06, C02F003/02. Заявитель: Головное научно-производственное предприятие сервис-фирма "Биокос". Изобретатели: Денисов А.А., Феоктистов В.И., Дамиров И.И. и др. 2. Тетеря А.И. Установка для глубокой биологической очистки малых количеств сточных вод. // Респ. меж.вед. научно-техн. сб. Комунальное хозяйство городов. - К.: Техника, 2000. - с.72-79. 3. Патент RU 2181344, МКП C02F003/30. Регистрационный номер заявки 98121516/12. Заявитель: Корея Инститьют оф Констракшн Текнолоджи. Конвенционная заявка 1998-9736. Страна приоритета - Корея, (прототип).