Пристрій для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом

1. ПРИСТРІЙ ДЛЯ АЕРОБНОГО БІОЛОГІЧНОГО ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД АКТИВНИМ МУЛОМ, що містить біофільтр із завантаженням, лоток подачі стічної рідини, аеротенк з аераторами, вторинний відстійник з завислим шаром осаду, рециркуляційну помпу і трубопровід зворотного мулу, який відрізняється тим, що біофільтр вико 34288 органічних речовин, які важко окислюються, а також спрощення конструкції, зниження навантаження на конструктивні елементи, зниження експлуатаційних витрат на перекачку біофільтрової суміші. Поставлена задача вирішується отим, що у пристрої для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом, який містить біофільтр із завантаженням, лоток подачі стічної рідини, аеротенк із аераторами, вторинний відстійник з завислим шаром осаду, рециркуляційну помпу і тр убопровід зворотного мулу, згідно винаходу передбачені наступні конструктивні відзнаки: - біофільтр виконаний у вигляді поплавців з насадкою; - поплавці з насадкою розміщені у верхній частині коридорів аеротенку, уздовж барботерів аераторів, над факелами повітряного потоку, утвореного барботерами, що забезпечують наявність біомаси від 0,1 до 0,3 часток прикріплених мікроорганізмів від загальної маси біоценозу; - біофільтр виконано плаваючим, затопленим у аеротенк. Крім того, для утримання гідробіонтів, поплавці з насадкою закріплені в об'ємі аеротенка за допомогою шнурів і канатів, а для забезпечення їхньої плавучості та остійності, обладнанні привантаженнями і порожніми герметичними трубами. Проведені патентні дослідження показали, що ані в патентній документації, ані в науковотехнічній літературі немає даних про пристрої для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом таким засобом, як у формулі винаходу пристрою, який заявляється, що дає підставу для його відповідності критерію патентоспроможності "новизна". Порівнянний аналіз пристрою, який пропонується для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом з відомими у даній галузі техніки, в тому числі і з прототипом, показує на суттєві переваги пристрою для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом, в якому обладнання аеротенка поплавцями з насадкою і розміщення їх у верхній частині коридорів аеротенку, вздовж барботерів аераторів і виконання біофільтру плаваючим, затопленим у аеротенк, забезпечують зменшення замулення насадки, зниження частки інертної біомаси у загальній біомасі гідробіонтів, що утримується, збільшення міри очищення стічної рідини від сполучень азоту амонійного і органічних речовин, які важко окислюються. Досягнуті переваги вказують на те, що задача, яка вирішується виконана на винахідницькому рівні, бо вона не випливає очевидним чином з відомих у даній галузі рішень, а тому відповідає критерію патентоспроможності "винахідницький рівень". Пристрій пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображена схема розміщення поплавців з насадкою на плані коридору аеротенку з шнурами і канатами; на фіг. 2 - поперечний перетин коридору аеротенку з розрізом поплавця з насадкою, який утримується шнурами і канатами, і вузлами, що пояснять розміщення привантаженнь і порожніх герметичних тр уб; на фі г. 3 показано вплив глибини занурення у воду насадки поплавців над факелом повітряного потоку на співвідношення активної та інертної біомаси, що утримується насадкою; на фіг. 4 наведено вплив віддалення поплавців з насадкою від факелу повітряного потоку на співвідношення активної та інертної біомаси, що утримується насадкою; на фіг. 5 показана зміна величини мулового індексу повільноплаваючого активного мулу аеротенків в залежності від дози прикріпленої біомаси мікроорганізмів до загальної біомаси біоценозу аеротенку; на фіг. 6 показані величини мулового індексу для повільноплаваючого мулу і біоценозу 25% прикріплених мікроорганізмів в залежності від добового навантаження на біомасу біоценозів; на фіг. 7 показані величини приросту біомаси активного мулу в залежності від дози прикріплених мікроорганізмів у загальній біомасі аеротенку; на фіг. 8 - криві 1 і 2 відповідно, залишкові кількості азоту амонійного і аніонних ПАР в очищеній воді при різній дозі прикріплених мікроорганізмів у загальній біомасі мулу аеротенків; на фіг. 9 показано вплив дози прикріплених мікроорганізмів в експериментальному аеротенку від загальної біомаси мулу на його гідравлічну крупність; на фіг. 10 показане збільшення міри розпаду сухої речовини осадів стічних вод при різному співвідношенні дози прикріплених мікроорганізмів і загальної біомаси мулу, який стабілізується в аеробному мінералізаторі. Пристрій для аеробного біологічного очищення стічних вод активним мулом складається з лотка підведення стічної води 1, аеротенка 2 з барботерами 3 і вмонтованим біофільтром 4, виконаним у виді поплавця з насадкою 5, виконаного із привантаженнями 6 у нижній частині і порожніми трубами 7 у верхній частині біофільтру 4 і зафіксованого в об'ємі аеротенку2 за допомогою шнурів 8 і канатів 9; трубопроводу 10 відведення мулової суміші з аеротенку 2 у вторинний відстійник 11, трубопроводу 12 відведення освітленої води, рециркуляційної помпи 13 і трубопроводу 14 зворотного мулу. Пристрій працює наступним чином. Стічна рідина або стабілізований осад подаються по лотку 1 на вхід аеротенка 2, сюди ж додається рециркулюємий активний мул по трубопроводу 14 з вторинних відстійників 11. Мулова суміш під дією повітряного потоку, що ви ходить з барботерів 3 аерації, утворює циркуляційний потік у факелі повітряного потоку у виді водоповітряної суміші. Входячи в об'єм насадки 5 поплавців 4, водоповітряна суміш, з одного боку, контактує з прикріпленим на волокнуватій насадці 5 біоценозом, а з іншого боку, внаслідок високої турбулентності потоку, забезпечує відрив частини прикріплених мікроорганізмів і перехід їх у повільноплаваючий стан. Оскільки гідравлічна крупність біоплівки прикріплених мікроорганізмів, що відірвалася, складає майже 1,4 мм/с, а повільноплаваючого мулу 0,30,8 мм/с, то поступово біоценоз прикріплених мікроорганізмів витісняє активний мул, який утворюється з завислих речовин стічних вод. Чим більша кількість насадки 5 в аеротенку 2, тим більша кількість прикріплених мікроорганізмів і вище гідравлічна крупність повільноплаваючого мулу. Встановлене зростання гідравлічної крупності повільноплаваючого активного мулу в експериментальному аеротенку при зміні співвідношення дози біомаси прикріплених мікроорганізмів і загальної біомаси 2 34288 мікроорганізмів у комплексі аеротенк-вторинний відстійник. У відповідності з графіком лише при дозі прикріплених мікроорганізмів на рівні 0,1 від загальної біомаси мікроорганізмів у комплексі аеротенквторинний відстійник відбувається різке й вагоме збільшення гідравлічної крупності повільноплаваючого активного мулу. З іншого боку, після дози прикріплених мікроорганізмів 0,3 від загальної біомаси мікроорганізмів подальше збільшення насадки приводить лише до подорожчання вартості аеротенка, але не сприяє збільшенню гідравлічної крупності активного мулу і не утворює інших переваг у проведенні процесу біологічної очистки стічних вод. У всьому діапазоні навантажень на мул по органічним речовинам від 100 до 600 г БПК/кг доб муловий індекс активного мулу, складеного з біоплівки прикріплених мікроорганізмів лінія 2 (дані авторів при хакт/хобщ =0,25), на відміну від активного мулу традиційних аеротенків лінія 1 (дані БНіП 2. 04.03-85), знаходиться на рівні 0,04-0,05 л/г, а це забезпечує можливість зниження необхідного ступеня рециркуляції (Ri) і збільшення гідравлічного навантаження qssa на вторинний відстійник 11 у відповідності з залежністю БНіП 2.04. 03-85: q SSA = 4.5k SS × H 0.8 SET 0 .5- 0. 01a t (0.1 × J i × a i ) обумовлене тим, що для забезпечення у достатній кількості киснем повітря біомаси активного мулу аеротенків при використанні економічної дрібнобульбочкової системи аерації барботери 3 займають 0,2-0,3 площі днища аеротенку 2, отже, факел повітряного потоку, що підіймається, займає не більш 30% об'єму аеротенку 2. Мати насадку 5 поза факелом повітряного потоку недоцільно зважаючи на замулення насадки 5. По всій висоті факелу повітряного потоку також розміщувати насадку 5 недоцільно, бо у днища аеротенка 2 навіть у факелі повітряного потоку частка активної біомаси мікроорганізмів (Хакт) суттєво нижче (у три рази), чим у поверхні води. Доцільно насадку 5 передбачати у верхній половині факелу повітряного потоку. Таким чином, насадка 5 може займати майже 15% об'єму аеротенку 2. Якщо на насадці 5 в об'ємі поплавця 4 утримується біомаса мікроорганізмів на рівні середньої концентрації активного мулу в аеротенку 1-3 г/л, то доза прикріплених мікроорганізмів у комплексі аеротенк-вторинний відстійник складе не менше 0,1 від загальної біомаси біоценозу. Підтримувати у насадці 5 концентрацію прикріплених мікроорганізмів понад 5...6 г/л неможливо зважаючи на занадто велику густоту насадки, яка утворює великий гідравлічний опір потоку повітря і уповільнює поперечну циркуляцію мулової суміші в аеротенку 2, що може призвести до замулення аеротенка 2. Оснащення поплавців 4 привантаженнями 6, шнурами 8, канатами 9 і порожніми пластмасовими герметичними трубами 7 обгрунтоване необхідністю утримання поплавців 4 у створі факелу повітряного потоку, виключення зіткнення поплавців 4, заплутування шнурів 8. Оснащення аеротенків діючих очисних станцій аерації системою поплавців з насадкою без зупинки процесу очищення дозволяє при витратах не більш 5% від вартості очисної станції збільшити продуктивність очисної станції на 25%-40%, вдвічі підвищити ефективність очищення стічних вод від азоту амонійного і органічних речовин, які важко окислюються, наприклад, ПАР і нафтопродуктів. Вага поплавця у сухому виді складає 15 кг, в вологому стані із біомасою прикріплених мікроорганізмів - 30 кг. Установка поплавців з насадкою дозволяє в 2 рази зменшити кількість осадів на очисній станції. Оскільки витрати на обробку осадів складають до 40% експлуатаційних витрат, то зменшення вдвічі їхньої кількості дозволяє на 20% знизити величину експлуатаційних витрат на очисній станції. При використанні поплавців з насадкою в аеробних мінералізаторах можна вдвічі підвищити розпад сухої речовини осадів, що істотно знижує витрати на наступне зневоднення і сушку осадів стічних вод. , де kSS - коефіцієнт використання об'єму зони відстоювання вторинного відстійника; HSET - робоча глибина вторинного відстійника; Ji - муловий індекс, см 3/г; аі - концентрація активного мулу, г/л; аt - винесення завислих речовин з вторинного відстійника, мг/л. Очевидно, що при зменшенні Ji в 2-3 рази достатньо суттєво (на 15-40%) зростає qssa, а це підтверджує рішення поставленої у передбачуваному винаході задачі стрибкоподібно і не очевидним чином збільшити гідравлічне навантаження на аеротенк 2 і вторинний відстійник 11 без виконання яких-небудь будівельних робіт чи заміні труб, лотків і т.п. При збільшенні дози прикріплених мікроорганізмів понад 0,1 від загальної біомаси гідробіонтів у комплексі аеротенк-вторинний відстійник істотно в 1,5-2,0 рази зменшується приріст біомаси активного мулу, що також забезпечує виконання поставленої у винаході задачі в призначеному інтервалі доз прикріплених мікроорганізмів. Біоценоз прикріплених мікроорганізмів формується як з мікроорганізмів, що швидко ростуть, так і тих, що поволі ростуть. Якщо в звичайному аеротенку при збільшенні навантаження по органічним речовинам на активний мул вік мулу зменшується і частка в мулі нітріфіціруючих бактерій, бактерій, що руйн ують органічні речовини, які важко окислюються (наприклад, аніонні ПАР) істотно зменшується, то досліди з активним мулом, що сформувалися з біоплівки прикріплених мікроорганізмів, показали значну активність цього мулу у зменшенні залишкової кількості азоту амонійного й аніонних ПАР в очи щеній стічній рідині. Обмеження дози прикріплених мікроорганізмів (хпр) на рівні 0,3 від загальної біомаси мікроорганізмів (хзаг) у системі аеротенк-вторинний відстійник ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1. Авторское свидетельство СССР № 1650613, кл. МКИ 6: СО2 F 3/02, оп убликовано 23.05.91. 2. Авторское свидетельство СССР № 1599317 (прототип), кл. МКИ 6: CО2F3/02, опубликовано 15.10.90. 3 34288 Фіг. 1 Фіг. 2 4 34288 Фіг. 3 Фіг. 4 5 34288 Фіг. 5 Фіг. 6 6 34288 Фіг. 7 Фіг. 8 7 34288 Фіг. 9 Фіг. 10 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8