Спосіб біологічного очищення стічної води

Винахід стосується способу біологічного очищення муніципальних або інших стічних вод за допомогою активованого мулу, при якому стічна вода спочатку вводиться у резервуар аерованого активованого мулу (В-резервуар), а тоді по черзі в один з декількох осаджувальних і рециркуляційних резервуарів (SUрезервуари), які постійно сполучені із зазначеним В-резервуаром та у яких декілька разів на день проходить операційний цикл, що включає фазу змішування (R-фазу), фазу попереднього осідання (V-фазу) та фазу випускання (Α-фазу), при яких, в свою чергу, в R-фазі активований мул перемішується з водою, у V-фазі активований мул осаджується, а в Α-фазі виділяється чиста вода, і при яких цикли в SU-резервуарах є пофазно протилежними по відношенню один до одного, а Α-фази є суміжними, причому лише в А-фазах SU-резервуари є наскрізними для потоків, а рівень води є приблизно постійним, в результаті чого забезпечується відтік із очищувального заводу відповідно до його припливу (принцип суцільного потоку). Відомий з європейської заявки на винахід ЕР 968965 спосіб біологічного очищення стічної води за допомогою активованого мулу, при якому стічна вода вводиться спочатку до аерованого активаційного резервуару, а потім до резервуару осідання, в якому здійснюється відділення активованого мулу і чистої води, а після відділення активований мул повертається до активаційного резервуару, а чиста вода випускається. Декілька разів на день виконується операційний цикл, який включає фазу змішування, вторинну фазу осідання і фазу випускання, при якому у фазі змішування активований мул змішується із водою, у вторинній фазі осідання активований мул осаджується вниз, і у фазі випускання виділяється чиста вода. Відповідно до вищезазначеного способу, відомого з рівня техніки, очищення виконується у біологічній дворезервуарній системі - активаційні і осадочні резервувари із тривалим припливом і переривчастим відтоком. В інтервалах без відтоку рівень води піднімається відповідно до припливу (по принципу греблі). Відповідно до формули винаходу цей спосіб полягає у тому, що після фази попереднього осадження і перед фазою змішування осаджений активований мул повертається у активаційний резервуар "дворезервуарної системи із застосуванням греблі". Те, що цей спосіб стосується застосування греблі, можна побачити із опису документу (сторінки 14 та 15) де зазначено: "ця вода вводиться постійно у першу область і звідти виливається у другу область. Випускання очищеної дренованої води виконується тут тільки протягом третього етапу способу. Протягом інших етапів дренована вода акумулюється в обох областях або - у випадку присутності анаеробної попередньої обробки - також у цій області". Також з пункту 13 формули очевидно, що він стосується "дворезервуарних систем із застосуванням греблі" які "паралельно сполучені і застосуються із запізненням". Цей спосіб, відомий із рівня техніки, вельми придатний для невеликих очищувальних заводів. Для середніх і великих очищувальних заводів, однак, набагато краще використувати принцип суцільних потоків. Тоді відтік із очищувального заводу відповідає припливу. Подібний спосіб відомий з міжнародного патенту WO 97/08104, де на початку кожного циклу в активаційних і осадочних резервуарах вирівнюється однакова концентрація, а повторне введення неосадженого активованого мулу проходить протягом фази змішування. Повторне введення осадженого і збагаченого активованого мулу до фази змішування не забезпечується. Крім того, подібний спосіб відомий з європейського патенту ЕР 0670817 В1 від 29.12.1999, при якому стічна вода обробляється у двох ячейках, причому стічна вода аерується і змішується у ячейці обробки і випускання, а повторне введення мулу з ячейки обробки і випускання у першу ячейку обробки здійснюється протягом періоду змішування (В та R фази). Суттєвим у цьому способі є те, що аерація і змішування виконується у ячейці обробки і випускання, а осаджений і збагачений активований мул не доводиться до повторного введення, через що для повторного введення потрібно більше часу, а у ячейці першої обробки отримується менша кількість сухої субстанції, що призводить до втрат часу на інших фазах (див. пункт формули 1 патенту). Подібний метод відомий з європейської заявки ЕР 1110916 від 17.01.2000. На очищувальному заводі, на якому застосовується принцип суцільних потоків і використовується однорезервуарна технологія, осаджений і збагачений активований мул повертається після V фаз і перед R-фазами до резервуару первинної обробки. Повторне введення мулу виконується протягом відносно короткого часу, що робить необхідним великий обсяг повертання. Винахід відноситься до проблеми вдосконалення вищеописаних способів для біологічного очищення стічної води таким чином, щоб дозволити застосування на середніх та великих очищувальних заводах принципу суцільних потоків і, одночасно, досягти вищої концентрації мулу в активаційному резервуарі протягом меншого часу через повторне введення осадженого та збагаченого мулу. Ця проблема вирішується ознаками пункту 1 формули, відповідно до якого після V-фаз і перед R-фазами осаджений і збагачений активований мул повторно вводиться у В-резервуар із SU-резервуарів (S-фаза). Винахід відрізняється тим, що, для досягнення принципу суцільних потоків, активаційний резервуар (Врезервуар) постійно гідравлічно з'єднаний із декількома осаджувальними і рециркуляційними резервуарами (SU-резервуари), причому в SU-резервуарах декілька разів на день проходить операційний цикл, який включає фазу змішування (R-фазу), фазу попереднього осідання (V-фазу) та фазу випускання (Α-фазу). В R-фазі активований мул перемішується з водою, у V-фазі активований мул осаджується і у Α-фазі виділяється чиста вода. Цикли в SU-резервуарах є протилежними пофазно таким чином, що Α-фази є суміжними по відношенню одна до одної, у зв'язку з чим спричиняється відтік із очищувального заводу відповідно до його припливу (принцип суцільного потоку). У цьому контексті суттєво, що перед R-фазою осаджений і збагачений активований мул повторно вводиться у В-резервуар (S-фаза). Переважним чином, висока концентрація мулу в В-резервуарі і швидкий час повертання досягаються в разі, коли повторне введення виконується лише після припинення фази виділення чистої води (А-фаза). Активований мул, який повторно вводиться, придатний для забору з дна SU-резервуара, оскільки там виникає найвища концентрація мулу. Шляхом повторного введення осадженого мулу вода переміщується у В-резервуар. Ця вода повертається до SU-резервуара через отвір біля поверхні і ця вода також містить активований мул, однак, у меншій концентрації порівняно із поверненим осадженим мулом. Для мінімізації протитоку цього мулу, відповідно до цього винаходу прийнято перервати або дроселювати аерацію у активаційному резервуарі до початку повторного введення активованого мулу. За допомогою цього заходу активований мул крутиться аераційними раковинами до рівня, нижчого за приповерхневий отвір, і зменшується концентрація мулу у переміщеній воді. Приповерхневі отвори обладнані відкидними стулками, які відкриваються автоматично та закриваються на V- та А-фазах. Повторне введення осадженого мулу може бути здійснено із електричними пристроями (насоси, змішувальні пристрої) або за допомогою ерліфту. Змішування у SU-резервуарах (R-фаза) може бути здійснено також декількома способами. Можуть бути використані впорскуюючі електроприводні змішувальні апарати або ерліфти. Для повторного введення мулу та змішування у SU-резервуарах може бути використаний комбінований ерліфти відповідно до Фіг.2 (подвійний сифон). У випадку присутності дрібно-бульбашкової аерації у Врезервуарі ця аерація може бути перервана, а стиснене повітря, отримане таким чином, може використовуватися для дії подвійного сифону. У такому випадку важливо, що для змішування генерується такий сильний струмінь води, що він крутить активований мул, осаджений на дні, гомогенізує вміст SUрезервуара і переносить плаваючий мул, що може перероблятися, у В-резервуар, де він може бути переоброблений у активований мул. В-резервуар може, наприклад, бути гідравлічно з'єднаний із двома SU-резервуарами, тривалість циклів складає близько 140 хвилин: S-фаза - приблизно 5 хвилин, R-фаза - приблизно 5 хвилин, V-фаза приблизно 60 хвилин, А-фаза - приблизно 70 хвилин, А=S+R+V. З наявністю трьох SU-резервуарами досягається цикл приблизно у 105 хвилин: S-фаза - приблизно 5 хвилин, R-фаза - приблизно 5 хвилин, V-фаза - приблизно 60 хвилин, А-фаза - приблизно 35 хвилин, А=S+R+V:2. Міцно змонтований пневматичний затвор довів свою придатність для випуску чистої води (Фіг.4). Для випуску зайвого і плаваючого мулу також може використовуватися автоматично працюючий ерліфт. Крім зазначених способів гідравлічного з'єднання В-резервуара з SU-резервуарами є спосіб, в якому Врезервуар постійно гідравлічно з'єднаний із SU-резервуарами через один або більше отворів в середній області (приблизно половина рівня води), в S-фазі збагачений мул підіймається з дня SU-резервуара у вищу область (біля поверхні) В-резервуара, а вміст В-резервуара, переміщений таким чином, повертається через отвори у середній області резервуарів, в R-фазі вміст SU-резервуара крутиться і гомогенізується без генерації циркулюючого потоку над В-резервуаром, та в Α-фазі поток із В-резервуара в SU-резервуари виникає через отвори в середній області. Подальші деталі винаходу можуть бути взяті із наступного опису, із посиланням на креслення. На фігурах показано. Фіг.1 - схематичне зображення окремих фаз протягом циклу; Фіг.2 - схематичне зображення подвійного сифону для транспортування рідин в обох напрямках; Фіг.3 - схематичне зображення окремих фаз протягом циклу із використанням подвійного сифону, і Фіг.4 - схематичне зображення випуску чистої води (пневматичний затвір під тиском). Фігури 1а-1d надають схематичне зображення фаз S, R, V та А. Вертикальна секція разом із напрямком потоку простягається через резервуар В та один з щонайменш двох SU-резервуарів. Тривалий приплив є протилежним відтоку лише на Α-фазі. S- та R- фази здійснюються змішувальними пристроями, наведеними на цьому зображенні. Приповерхневі отвори зачинені на V- та А-фазах. Активаційний резервуар позначений В, а осаджувальні та рециркуляційні резервуари - SU. S-фаза ілюстрована схематично на Фіг.1а. Збагачений мул Qs транспортується із SU-резервуара у В-резервуар за допомогою, у цьому випадку, змішувального апарату, через постійно відкритий отвір, розташований біля дна, а така ж кількість Qs тече назад через приповерхневий отвір із В-резервуара в SU-резервуар. Замість змішувального апарату може також використовуватися, наприклад, ерліфт. На Фіг.1b зображена фаза змішування. У цьому випадку за допомогою змішувального апарату генерується сильний потік рідини QR, який крутить та гомогенізує вміст SU-резервуара. Потік такого ж розміру приходить у В-резервуар із SU-резервуара через приповерхневі отвори. На Фіг.1с можна побачити V-фазу. Поки в SU-резервуарі мул осаджується та формує певний рівень мулу sІ, у В-резервуарі здійснюється аерація, у цьому випадку, за допомогою дрібно-бульбашкового стисненого повітря. Також закриті приповерхневі отвори. Нарешті, на фіг. Id наведена Α-фаза, у якій має місце відток рідини Qab, що відповідає припливу Qzu. Приповерхневі отвори закриті. Кількість рідини, яка відповідає припливу Qzu і складається з води та мулу, тече в SU-резервуар через постійно відкрите гідравлічне сполучення на дні резервуара. На Фіг.2 схематично зображений подвійний сифон. На Фіг.2а зображена операція в S-фазі, а Фіг.2b - в R фазі. На Фіг.2а показано, як певна кількість рідкого Qs транспортується із SU-резервуара в В-резервуар шляхом введення стисненого повітря QL (показані повітряні бульбашки). На Фіг.2b зображено формування протилежного потоку рідини із В-резервуара в SU-резервуар, в якому QR більший, ніж Qs. Також суттєвим є те, що поток рідини QR входить в SU-резервуар із такою високою швидкістю потоку (ν~2,0м/с), що осадок мулу на дні крутиться, і гомогенізується вміст SU-резервуара. Фіг.3а-3d надають схематичне зображення фаз S, R, V та А, із використанням подвійного сифону, зображеного на Фіг.2. Тут можна побачити відповідне розташування отворів із відкидними стулками, розміщених біля поверхні. Для фігур 3а-3d по суті прийнятний опис фігур 1a-1d. Нарешті, на Фіг.4 зображений можливий випускний отвір для чистої води із пневматичним затвором. На відстані приблизно в 1м виконуються дренажні гнізда, орієнтовані вертикально вниз, разом із горизонтально змонтованою трубою. На Фіг.4а зображений закритий пневматичний затвор, на якому маленька кількість QL стисненого повітря, впорскувана протягом тривалого часу, видаляється через маленьку трубку для підтримання постійної різниці рівня води DΗ. Максимальний рівень води в SU-резервуарі помічений "max.wl", а рівень води у випускному каналі - "wl-oc". У пневматичному затворі тиск повітря відповідає різниці DΗ. На Фіг.4b зображений відкритий пневматичний затвор. Кількість відтоку - Q. Випускний канал "ос" є, у такому випадку, відкритим дренажем; він також може бути трубкою під тиском. Зовні та всередині пневматичного затвору наявний такий же повітряний тиск.