Спосіб біологічного очищення стічних вод і утилізації мулового осаду

Спосіб біологічного очищення стічних вод і утилізації мулового осаду, що включає сорбцію та окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу при аерації їх та обробці кавітацією низької інтенсивності, відокремлення очищеної води, затримку розпухлого мулу та доочищення води шляхом флокуляції за допомогою біологічної плівки та гравітаційного осадження в відстійнику з закріпленим завантаженням, повернення розпухлого мулу на первинну стадію аерації, відбір і видалення відпрацьованого осаду, який відрізняється тим, що сорбцію та окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу суміщають з процесом сорбції та окислювання за допомогою біологічної плівки при ступені насичення киснем повітря не менш ніж 1822 мг/л, процес ведуть після проведення кавіта C2 2 (19) 1 3 логічного очищення стічних вод (див. патент Росії № 2255905, C02F3/00, опубл. 10.07.2005p.), що включає сорбцію і окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу при їх аерації та кавітаційну обробку низької інтенсивності, відокремлення очищеної води, затримку розпухлого мулу та доочищення води шляхом флокуляції за допомогою біологічної плівки і гравітаційного осадження, які проводять у відстійнику, повернення розпухлого мулу на аерацію у приймальний резервуар, видалення осаду, причому аерацію здійснюють не менш ніж двічі - попередньо і в процесі очищення зі ступенем насичення киснем повітря не меншим ніж 15-20мг/л. Даний спосіб дозволяє спростити комплекс застосовуваного устаткування, оскільки для здійснення процесів сорбції і окислювання використовується трубопровід, що подає. Разом з тим, для очищення стічних вод до значень забруднень, що дозволяють їхнє скидання у природні водойми, потрібна значна довжина трубопроводів, що не завжди можливо. Крім того, уловлені забруднення можуть бути недостатньо знешкоджені і необхідна їхня подальша обробка для їхнього застосування. Спосіб також недостатньо ефективний у випадках наявності важкоокислюваних забруднень. Задачею створення пропонованого технічного рішення є підвищення ступеня очищення і ступеня безпеки уловлених забруднень аж до використання уловленого мулового осаду як корисного продукту, а також зниження вартості очищення стічних вод і утилізації мулового осаду. Результатом пропонованого технічного рішення є підвищення ступеня очищення води при зниженні вартості очищення і збільшенні ступеня безпеки затриманих забруднень аж до використання утилізованого мулового осаду як органомінерального продукту для різних народногосподарських цілей: меліорації, підвищення родючості ґрунтів. Зазначений технічний результат досягається тим, що у відомому способі біологічного очищення стічних вод і утилізації мулового осаду, що включає сорбцію та окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу при аерації їх та обробці кавітацією низької інтенсивності, відокремлення очищеної води, затримку розпухлого мулу та доочищення води шляхом флокуляції за допомогою біологічної плівки та гравітаційного осадження в відстійнику з закріпленим завантаженням, повернення розпухлого мулу на первинну стадію аерації, відбір і видалення відпрацьованого осаду, згідно з винаходом сорбцію та окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу суміщають з процесом сорбції та окислювання за допомогою біологічної плівки при ступені насичення киснем повітря не менш ніж 18-22мг/л, процес ведуть після проведення кавітаційної обробки з числом кавітації G=0,004 на стадії попереднього очищення послідовно у три етапи, які проводять в автономних реакторах, що відрізняються один від одного використовуваним біоценозом активного мулу та біологічної плівки, при цьому змішування активного мулу з очищуваною стічною водою здійснюють у 91431 4 кожному реакторі не менш ніж двічі у висхіднонисхідному потоці, формованому в реакторі турбулізацією водо-повітряної суміші, яка подається в нижню частину реактора і отримана на кожному етапі кавітацією з числом G=0,004 та аерацією, відокремлення очищеної води і затримку розпухлого мулу та частинок біоплівки, а також доочищення здійснюють послідовно у два-три етапи, уловлений осад, що складається з розпухлого мулу та частинок біоплівки, розділяють на частини, кожну з яких подають в один з реакторів, де проводилося очищення води, одну – на регенерацію мулу, а решту - на обробку осаду, що утилізується, при обробці осаду, що утилізується, чергують його обробку поперемінно кавітацією з числами G=0,001 і 6,5 з числом циклів не менше двох, при цьому подачу стічних вод у кожний з реакторів, використовуваних для регенерації розпухлого мулу або обробки осаду, перекривають на необхідний для цих процесів час, у ході яких проводять багаторазову, у процесі циркуляції аераційну та кавітаційну обробку, після чого мул ущільнюють у процесі відстою, а збагачену ферментами у процесі обробки осаду надмулову воду подають на початкову стадію процесу очищення води. Зазначений технічний результат досягається тим, що у відомому способі біологічного очищення стічних вод і утилізації мулового осаду, що включає сорбцію і окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу при їхній аерації і обробці кавітацією низької інтенсивності, відокремлення очищеної води, затримку розпухлого мулу і доочищення води шляхом флокуляції за допомогою біологічної плівки і гравітаційного осадження в відстійнику з закріпленим завантаженням, повернення розпухлого мулу на первинну стадію аерації, відбір і видалення відпрацьованого осаду, де аерацію здійснюють не менш ніж двічі - до досягнення ступеня насичення киснем повітря не менш ніж 15-20мг/л, а затримку розпухлого мулу та біологічної плівки здійснюють у відстійнику із закріпленим навантаженням, що містить біологічну плівку, є відмінності, а саме: сорбцію і окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу об'єднують із процесом сорбції і окислювання за допомогою біологічної плівки при ступені насичення киснем повітря не менш ніж 18-22мг/л, процес ведуть послідовно у три етапи, які проводять в автономних реакторах, що відрізняються один від одного використовуваним біоценозом активного мулу та біологічної плівки, при цьому змішування активного мулу з очищуваною стічною водою ведуть у кожному реакторі не менш ніж двічі у висхідно-нисхідному потоці, який формується в реакторі турбулізацією водноповітряної суміші, яку отримують при обробці кавітацією низької інтенсивності та аерації, що її проводять на кожному етапі, доочищення, відокремлення очищеної води і затримку розпухлого мулу та частинок біоплівки здійснюють послідовно у два-три етапи, уловлений осад, що складається з розпухлого мулу і частинок біоплівки, розділяють на частини, кожна з яких подається в один з реакторів, де проводилось очищення води, одна - на регенерацію мулу, а та, що залишилася, - на обробку мулового осаду, при обробці утилізовувано 5 го осаду чергують його обробку кавітацією високої та низької інтенсивності при кількості циклів не менше двох, а подачу стічних вод у кожний з реакторів, використовуваних для регенерації розпухлого мулу або обробки осаду, перекривають на необхідний для даних процесів час, в ході яких проводять багаторазову, у процесі циркуляції аераційну і кавітаційну обробку, після чого мул ущільнюють у процесі відстою, а збагачену ферментами в процесі обробки осаду надмулову воду подають на початкову стадію процесу очищення води. Підвищення ступеня очищення води досягається за рахунок того, що процес сорбції та окислювання стічних вод у біоценозі активного мулу об'єднують з процесом сорбції та окислювання за допомогою біологічної плівки, які проводять послідовно у три етапи, що відрізняються використовуваним на даному етапі біоценозом. Кожний з біоценозів, використовуваний після попереднього, відрізняється від нього більш широким видовим складом мікроорганізмів, які здатні переробляти важкоокислювані забруднення за умови відсутності дефіциту кисню у процесі очищення, тому досягнення концентрації кисню водо-мулової суміші на рівні 18-22мг/л дозволяє значно збільшити видовий склад активного мулу та біоплівки і забезпечити біоценози необхідним для їхнього нормального функціонування рівнем кисню. У свою чергу, даного вмісту кисню у процесі сорбції та окислювання досягають за рахунок уведення кисню повітря в оброблену кавітацією низької інтенсивності стічну воду та подачі даної пластичної водо-повітряної суміші в нижню частину реактора. Цим досягають мінімізації втрат напору, а також рівномірної концентрації кисню в об'ємі висхідного потоку. Спосіб здійснюють наступним чином: У приймальний резервуар насосної станції подається звільнена від грубих механічних забруднень стічна вода. Далі стічні води подаються насосами на стадію попереднього очищення, у ході якого вода обробляється кавітацією низької інтенсивності, що стимулює ріст мікроорганізмів в очищуваній воді. Стадію основного очищення здійснюють послідовно у три етапи, у трьох автономних реакторах, де відбувається сорбція та окислювання в біоценозі активного мулу, а також на біологічній плівці, закріпленій на сітчастих носіях. Кожний з етапів очищення відрізняється використовуваним біоценозом активного мулу та біологічно активною плівкою, закріпленою на сітчастих носіях. У процесі обробки вода рециркулює через кожний реактор не менш ніж двічі, залежно від ступеня забруднення води. Максимально можливого насичення киснем водо-мулової суміші в реакторах досягають шляхом подачі в процесі рециркуляції в нижню частину реактора пластичної водоповітряної суміші, яку одержують, обробляючи воду у процесі перекачування насосами кавітацією низької інтенсивності і подаючи кисень повітря в дану суміш. Змішування активного мулу з очищуваною водою відбувається послідовно у висхідно 91431 6 нисхідному потоці шляхом його турбулізації, тобто шляхом керованого відхилення потоку в об'ємі реактора. При цьому обробка води ведеться при концентрації кисню у повітряно-муловій суміші 18-22мг/л. В реакторі створюють умови, за яких водомуловий потік спочатку обтікає зовнішню зону реактора (його висхідне відгалуження), а потім опускається вниз по центральній частині реактора (нисхідне відгалуження) і проходить через біологічну плівку, закріплену на сітчастих носіях. Висхідні відгалуження потоку є більш збагаченими киснем, ніж внутрішні, що створює можливість протікання по черзі процесів нітрифікації та денітрифікації, при яких біоценоз, що окисляє забруднення, спочатку поглинає кисень із водоповітряної суміші, а потім інтенсивно його витрачає на окислювання забруднень. Тим самим досягається більший ступінь очищення. Використовуваний у кожному з реакторів біоценоз сформовано за східчастою схемою вилучення забруднень від легко- до важкоокислюваних шляхом постійного культивування в реакторі видового складу мікроорганізмів. На першому етапі біологічного очищення вилучається легкоокислювана органіка активного мулу, біоценоз якого характеризується порівняно невеликим видовим складом, у який входить 5-7 груп мікроорганізмів. На другому етапі біоценозу реактора спостерігається додаткове арифметичне додання до існуючих наступних 8-10 груп мікроорганізмів. При заданому режимі забезпечення очищення від забруднень у третьому реакторі до утворених на двох попередніх стадіях додаються нові види мікроорганізмів у кількості 12-14 груп мікроорганізмів. Таким чином, вилучення забруднень, що знаходяться в очищуваній воді, ведеться східчастим способом, спочатку вилучаються легкоокислювані забруднення, потім середньоокислювані і на останок - важкоокислювані. Після проходження через всі три реактори суміш стічної води та розпухлого мулу надходить у відстійники на стадію відокремлення очищеної води і затримки розпухлого мулу, а також доочищення, шляхом флокуляції за допомогою біологічної плівки та гравітаційного осадження, при цьому ступінь насичення водо-мулової суміші киснем повітря знижується, хоча і залишається високою (10-15мг/л), що дозволяє закінчити процес глибокого очищення води. Процес відокремлення активного мулу від очищуваної води ведуть східчасто у відстійниках. На першому етапі осаджують найбільш важкі флокули активного мулу, на наступних - легкі. Механізм осадження біомаси активного мулу та біоплівки полягає у доборі співвідношення кількості біомаси, що надходить, і кількості етапів осадження, чим більше біомаси, тим більше етапів її відокремлення, але не менше двох, тому що на першому етапі може бути досягнуте осадження завислих речовин до 10-15мг/л в очищеній воді, тоді другий етап може забезпечити осадження завислих речовин до 2-4мг/л. Освітлена вода виводиться на знезаражування, а осіла в нижній частині відстійників мулова суміш направляється на регенерацію у перший реактор, при досягненні 7 високої дози за об'ємом частину його подають на обробку для утилізації в корисний продукт у третій реактор. Регенерація розпухлого мулу відбувається у процесі рециркуляції при максимальному насиченні киснем повітря та обробкою кавітацією низької інтенсивності. У процесі регенерації розпухлий мул відновлює свою робочу активність. При обробці надлишкової частини мулу, призначеної на утилізацію, здійснюють багаторазову в процесі рециркуляції аераційну та кавітаційну обробку мулового осаду, чергуючи обробку кавітацією низької, з числом G=0,001, та високої, з числом G=6,5, інтенсивності для його знешкодження. У процесі цієї обробки за рахунок кавітації оболонки мікроорганізмів руйнуються та виділяються їхні ферменти, що сприяють інтенсивному збагаченню біоактивними речовинами, які підтримують функціонування живої мікрофлори робочого реакторастабілізатора. Ці корисні речовини разом з надмуловою водою подаються на початкову стадію обробки очищуваної води. По закінченні процесу обробки осаду припиняють циркуляцію для його ущільнення та відокремлення надмулової води. На час обробки регенерируемого розпухлого мулу, що регенерується, і частини осаду, що утилізується, подачу стічних вод у кожний з реакторів, використовуваних для цього, перекривають на необхідний для даних процесів час. Мулова суміш затриманих органічних забруднень, надлишкового мулу та біологічної плівки вологістю 98% у кількості 1200м3 переробляється протягом 6 годин. Закінчення процесу характеризується мінімальною величиною дегідрогеназної активності мулу (ДАМ). Після відстою у зв'язку з високою насиченістю мулової суміші повітрям відбувається її спливання та ущільнення, об'єм суміші зменшується утроє, вологість при цьому також знижується з 98% до 94%. Оскільки мулова вода має більшу питому вагу, вона добре відокремлюється через нижні випуски і направляється на початкову стадію очищення забрудненої води, а ущільнена оброблена мулова суміш у кількості 260м3 надходить на наступні стадії зневоднювання (центрифугування, пресфільтрування). Приклад 1 У приймальний резервуар насосної станції подається звільнена від грубих механічних забруднень стічна вода у кількості 1000м3 зі ступенем забруднення: БПК20 (біологічна потреба у кисні) 314мг/л, ХПК (хімічна потреба у кисні) 562мг/л, завислі речовини 283мг/л (таблиця 1). Далі стічні води подаються насосами на стадію попереднього очищення, у ході якого вода обробляється кавітацією низької інтенсивності з числом кавітації G=0,004. Стадію основного очищення здійснюють послідовно у три етапи, у трьох автономних реакторах, де відбувається сорбція та окислювання в біоценозі активного мулу, а також на біологічній плівці, закріпленій на сітчастих носіях. Кожний з етапів очищення відрізняється використовуваним біоценозом активного мулу та біологічною плівкою, закріпленою на сітчастих носіях. 91431 8 Перший етап біологічного очищення, проведений у першому реакторі, характеризується наступним видовим складом груп мікроорганізмів: Achromobacter, Alcaligenes, Gordonia, Microtrix, Fusdarium, Aquaeductum, Bodo globosus. На другому етапі в другому реакторі до них додаються наступні групи мікроорганізмів: Sphaerotilus natans, Beggiatoa alba, Acinetobacter, Vorticella convallaria, Zoogloeo ramigera, Opercularia, Flavobacterium, Carchesium, Rotifera, Micrococcus, Bodo edax. У третьому реакторі до використовуваних на двох попередніх стадіях додаються нові групи мікроорганізмів типу Nitrobabacter, Geotrichum, Thiotrix, Pseudomanas, Nematosporangium, Epistylis, Philodina, Monostila, Nitrosomonas, Vorticella microstoma, і т.п. Змішування активного мулу з очищуваною водою у кожному з реакторів відбувається послідовно у висхідно-нисхідному потоці, водо-муловий потік спочатку обтікає зовнішню зону реактора (його висхідне відгалуження), а потім опускається вниз по центральній частині реактора (нисхідне відгалуження) і проходить через біологічну плівку, закріплену на сітчастих носіях. У процесі обробки вода рециркулює через кожний реактор двічі, при цьому ступінь насичення киснем водо-мулової суміші збільшується по наростаючій (див. таблицю 1), тобто становить 19, 20,5 і 21,5мг/л. Далі суміш стічної води та розпухлого мулу надходить у відстійники на стадію відокремлення очищеної води та затримки розпухлого мулу, а також доочищення, шляхом флокуляції за допомогою біологічно активної плівки та гравітаційного осадження, при цьому ступінь насичення водомулової суміші киснем повітря знижується у першому відстійнику до 15,9мг/л, а у другому - до 13,9мг/л. Після проходження першого відстійника кількість завислих речовин в очищуваній воді залишається 15-16мг/л, другий етап забезпечує вміст завислих речовин в очищуваній воді 2,8мг/л. Очищена вода з концентрацією забруднень по БПК20 - 3,2, по ХПК - 26мг/л, виводиться з пристрою. Осіла у нижній частині відстійників мулова суміш розділяється. Частина, у кількості 10-15%, постійно подається на регенерацію у перший реактор, інша частина - на обробку осаду, що утилізується, у третій реактор. Ступінь очищення стічної води відповідає основним показникам: БПК, ХПК, завислі речовини. Регенерація розпухлого мулу відбувається у першому реакторі в процесі дворазової рециркуляції при насиченні киснем повітря до концентрації не менш ніж 20,5мг/л. і обробкою кавітацією низької інтенсивності з числом кавітації G=0,002. У процесі регенерації розпухлий мул відновлює свою робочу активність. При обробці надлишкової частини мулу, призначеної на утилізацію, здійснюють його трикратну рециркуляцію при аерації до ступеня насичення киснем повітря приблизно 18,5мг/л. Чергують обробку кавітацією низької (з числом кавітації G=0,001) і високої інтенсивності (з числом кавітації G=6,5) для його знезаражування. Мулова суміш вологістю 98% у кількості 1200м3 переробляється 9 91431 протягом 6 годин у третьому реакторі. Процес ведуть до досягнення мінімальної величини дегідрогеназної активності у муловій суміші. Після відстою протягом 4 годин відбувається її спливання і ущільнення, об'єм суміші зменшується втроє, вологість при цьому також знижується з 98% до 94%. Мулова вода добре відокремлюється і направляється на початкову стадію очищення забрудненої води, а ущільнена оброблена мулова суміш надходить на наступні стадії зневоднювання (центрифугування). Оброблений осад не містить патогенної мікрофлори, не має неприємного запаху, являє собою розсипчасту структуру. Вміст органічних речовин становить 61%, солі важких металів присутні у безпечному зв'язаному природному стані у вигляді комплексонів. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 10 Приклади 1-3 здійснення способу наведені в таблицях 1,2. Таблиця 1 ілюструє процес очищення води в реакторах і відстійниках, а таблиця 2 є продовженням таблиці 1, у якій зазначені параметри процесу, пов'язані з регенерацією розпухлого мулу та утилізацією уловленого осаду. Спосіб дозволяє підвищити ступінь очищення води і збільшити ступінь безпеки уловлених забруднень аж до використання уловленого мулового осаду як корисного продукту, а також знизити вартість очищеної води та утилізації осаду за рахунок заміни повітрядувок, які застосовуються в реакторах, насосами, а також зменшення санітарно зони навколо реакторів, оскільки відсутні шкідливі викиди в атмосферу і знижується шумність. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601