[1]Устройство относится к области биологической очистки сточных вод и используется для очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора.
[2]Известен аэротенк для очистки сточных вод [Заявка RU № 2000130541, МПК (C02F 3/02, C02F 101/00, C02F 103/00, опубл. 10.01.2003], содержащий подающий и отводящий трубопроводы, цилиндрический корпус с установленным в его верхней части механическим поверхностным аэратором, в нижней части - направляющим конусом, брызгоотбойник в виде усеченного конуса с радиальными перегородками, расположенными в средней части корпуса, прикрепленными к его боковым стенкам и в них выполнены горизонтальные щелевидные отверстия с отгибами их краев в противоположные стороны, при этом верхний отгиб расположен выпуклостью в направлении вращения аэратора, отличающийся тем, что подающий трубопровод подключен к корпусу аэротенка тангенциально с установкой на его конце эжектора, на внутренней поверхности сопловой части которого расположены криволинейные спиралевидные канавки, камера смешения сообщена с атмосферой, на поверхности направляющего конуса выполнены криволинейные винтообразные направляющие, а на поверхности аэратора установлены изогнутые лопасти.
[3]Известен аэротенк [Заявка RU № 95100872, МПК C02F 3/08, опубл. 27.10.1996], содержащий вертикальный корпус с перфорированными перегородками, образующими секции с тангенциальными патрубками подвода воздуха в каждую секцию, причем верхняя секция сообщена с патрубком отвода отработанного воздуха из корпуса и снабжена оросителем, сообщенным с патрубком подвода стоков, а нижняя секция аэротенка снабжена патрубком отвода очищенной воды, при этом секции сообщены друг с другом по воде, перемещающейся сверху вниз, и по воздуху, перемещающемуся снизу вверх через перфорированные перегородки, снабженные размещенной на них зернистой иммобилизационной засыпкой, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности работы аэротенка, нижняя секция с тангенциальным патрубком ввода воздуха под перфорированную перегородку выполнена с кольцевым порогом в виде диска и кольца, образующими с корпусом полость, сообщенную с патрубком отвода очищенной воды, а под кольцевым порогом размещен сборник взвесей, сообщенный с патрубком их отвода.
[4]Недостатками данных известных аэротенков является невозможность регулирования подачи субстрата, что необходимо для обеспечения непрерывного процесса нитри-денитрификации при изменениях поступающих концентраций загрязнений, содержащихся в сточных водах, а также для удаления азота и фосфора из сточных вод, что как следствие, снижает эффективность очистки сточных вод.
[5]Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод по БПК5 (биологической потребности в кислороде за 5 суток), азоту общему и фосфору.
[6]Технический результат достигается за счет того, что аэротенк-денитрификатор глубокой биологической очистки сточных вод включает резервуар, внутреннее пространство которого разделено перегородками, образующими секции, выполненные в виде анаэробной, аноксидной зон и зоны нитрификации. В зоне нитрификации расположены насосы циркуляции нитрифицированного ила в аноксидную зону и насосы для опорожнения. В верхней части резервуара над зонами выполнен подводящий лоток с затворами для подачи субстрата в анаэробную и/или аноксидные зоны. Причем в анаэробной и аноксидной зонах, а также в зоне нитрификации установлены миксеры для перемешивания сточных вод, а в зоне нитрификации расположены аэраторы подачи воздуха.
[7]На фигуре представлена схема аэротенка-денитрификатора с затворами, расположенными над анаэробной зоной.
[8]Аэротенк-денитрификатор включает резервуар 1, внутреннее пространство которого разделено перегородками 2, образующими секции, выполненные в виде анаэробной 4, аноксидной 5 зон и зоны нитрификации 8.
[9]В резервуаре 1 также расположен подводящий лоток 6 с затворами 7, которые подают субстрат в анаэробную 4 и/или аноксидную 5 зоны в зависимости от установки затворов. Причем если затвор установлен в анаэробной зоне 4 ближе к перегородке 2 с аноксидной 5 зоной, то субстрат может и через данный раствор поступать в аноксидную 5 зону.
[10]Резервуар может быть выполнен из железобетона, либо конструкционной или нержавеющей стали, либо из другого конструкционного материала.
[11]После аноксидной 5 зоны, отделенной перегородкой 2, выполнена зона нитрификации 8 сточных вод. В резервуаре 1, а именно в зона нитрификации 8 также расположены насосы 9 циркуляции нитрифицированного ила в аноксидную 5 зону, насосы 10 для опорожнения, миксеры 11 для перемешивания сточных вод, аэраторы 3 подачи воздуха в зону нитрификации 8, расположенные на дне резервуара 1.
[12]Предусматривается подача (как одновременная, так и только в одну зону) сточных вод в анаэробную 4 и аноксидную 5 зоны таким образом, чтобы обеспечить непрерывный цикл нитри-денитрификации биологической очистки сточных вод за счет затворов 7, расположенных в подводящем лотке 6 с возможностью полного, либо частичного их открытия, либо закрытия, что позволяет регулировать объем подающегося субстрата, что обеспечивает непрерывный процесс биологической очистки сточных вод нитри-денитрификации, и за счет этого эффективность очистки по азоту и фосфору.
[13]Объем подачи необходимого субстрата регулируются уровнем проемов, регулируемых затворами 7 для достижения очистки сточных вод, что позволяет регулировать объем подающегося субстрата, что обеспечивает непрерывный процесс биологической очистки сточных вод нитри-денитрификации, и за счет этого повышается эффективность очистки по азоту и фосфору.
[14]Анаэробная зона 4 представляет собой выделенную в резервуаре 1 зону, которая сформирована за счет разделения, например, железобетонными перегородками 2 внутри резервуара 1 пространства, в которое через, например, железобетонный лоток 6 поступает поток исходных сточных вод, который регулируется затворами 7. На дне анаэробной зоны 4 расположены миксеры 11 для перемешивания сточных вод. В выделенной анаэробной зоне 4 происходит анаэробная очистка сточных вод за счет разложения биоматериала отдельными видами микроорганизмов.
[15]Аноксидная зона 5 представляет собой выделенную в резервуаре 1 зону, которая сформирована за счет разделения перегородками 2, в которую поступает сточные воды из анаэробной зоны 4 и в которую через лоток 6 поступает поток исходных сточных вод, который регулируется затворами 7. На дне аноксидной зоны 5 расположен миксер 11 для перемешивания сточных вод. В выделенной аноксидной зоне 5 происходит очистка сточных вод за счет удаления азота методом биологического восстановления из нитратов. Содержание растворенного кислорода в аноксидной зоне 5 составляет не более 0,6-0,8 мг/дм3.
[16]Зона нитрификации 8 сточных вод, представляет собой выделенную в резервуаре 1 зону, которая сформирована за счет разделения перегородками 2 внутри пространства резервуара 1, в которое поступает иловая смесь из аноксидной зоны 5. На дне зоны нитрификации 8 расположен миксер 11 для перемешивания сточных вод, насосы 10 для опорожнения, насосы 9 подачи нитрифицированного ила в анаэробную 4 и аноксидную 5 зоны, а также аэраторы 3 для распределения воздуха. В выделенной зоне нитрификации 8 происходит очистка сточных вод за счет жизнедеятельности микрофлоры активного ила, происходит окисление органических веществ аммонийного азота в нитритный. Содержание растворенного кислорода в зоне нитрификации 8 составляет не менее 2,0 мг/дм3.
[17]Рассмотрим пример работы аэротенка-денитрификатора.
[18]Исходная сточная вода поступает в резервуар 1 аэротенка-денитрифукатора с усредненными концентрациями загрязнений, содержащихся в сточных водах которые составляют по БПК 5 (показатель БПК 5 характеризует содержание органического вещества в сточных водах и определяется как количество кислорода, потребляемое микроорганизмами для биологического окисления содержащихся в сточных водах органических загрязнений (за 5 дней) - 200-250 мг/л, азоту общий - 30-40 мг/л, фосфору - 3,0-4,0 мг/л, а также взвешенными веществами 120-150 мг/л) по подводящему лотку 6 и поступает в анаэробную зону 4. На дне анаэробной зоны 4 расположены миксеры 11, которые перемешивают сточные воды в целях недопущения осаждения осадка на дне анаэробной зоны 4. После анаэробной зоны 4 сточная вода поступает в аноксидную зону 5. На дне аноксидной зоны 5 расположен миксер 11, который перемешивает сточные воды в целях недопущения осаждения осадка на дне аноксидной зоны 5. Далее сточная вода поступает в зону нитрификации 8, на дне которой расположен миксер 11, который создает направление потока сточных вод. Через аэраторы 3, расположенные на дне зоны нитрификации 8 подается воздух, за счет чего происходит насыщение сточных вод растворенным кислородом, в конце зоны нитрификации 8 расположены насосы 10, которые перекачивают нитрифицированный активный ил в аноксидную 5 зону, где содержание кислорода составляет не более 0,6-0,8 мг/дм3. При этом в аноксидной зоне 5 происходит удаление азота нитратного, наличие которого тормозит процесс биологического удаления фосфора.
[19]В анаэробную зону 4 подается активный ил после вторичного отстойника. В анаэробной зоне 4, в отсутствии растворенного кислорода и нитратов, но при наличии легкоокисляемых органических соединений осуществляется гликолиз легкоокисляемых веществ до образования низкомолекулярных жирных кислот с развитием фосфатаккумулирующих микроорганизмов с удаления фосфора до 0,2 мг/л.
[20]После завершения анаэробной обработки в анаэробной зоне 4, иловую смесь подают на стадию аноксидной обработки сточных вод в аноксидной зоне 5, куда поступает до 80% рециркулируемой иловой смеси, содержащей нитраты, со стадии нитрификации в зоне нитрификации 8. Процесс денитрификации нитратов в аноксидной зоне 5 до молекулярного азота осуществляется при отсутствии растворенного кислорода и при наличии легкоокисляемых органических соединений, поступающих с анаэробной стадии.
[21]Иловая смесь может подаваться в анаэробную зону 4 и в аноксидную зону 5 как поочередно, так и одновременно при помощи регулировки затворов 7.
[22]Далее иловую смесь подают на аэробную стадию в зону нитрификации 8 (куда подают кислород), для окисления оставшихся органических соединений, в том числе и трудноокисляемых, и осуществления процесса нитрификации при нагрузке на активный ил по азоту 0,8-1,2 мг/мг.ч.
[23]Длительность аэробной стадии составляет 2,5-4,5 ч.
[24]Биологически очищенная вода соответствует нормативам ПДК по соединениям азота и фосфора и имеет следующий состав:
[25]общий азот - 7,5-10,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,1-1,23 мг/л, азот аммонийный - 0,25-0,39 мг/л, азот нитратный - 6,0-9,0 мг/л, азот нитритный - 0,018-0,02 мг/л, фосфор - 0,18-0,2 мг/л, БПК - 2,0-3,0 мг/л.
[26]Биологически очищенная вода отделяется от активного ила на дальнейшей ступени очистки во вторичных отстойниках.
[28]Процесс очистки сточных вод осуществляется при следующих условиях:
[29]исходную сточную воду с содержанием: БПК - 225 мг/л, азота общего - 32,5 мг/л, фосфора - 3,5 мг/л, нефтепродуктов - 12,5 мг/л, СПАВ - 4,5 мг/л, фенолов - 4,0 мг/л, взвешенных веществ - 125 мг/л посредствам затворов 7, расположенных в подводящем лотке 6 совместно с рециркулируемой иловой смесью со стадии нитрификации и аноксидной обработке, подают на анаэробную стадию очистки сточных вод в анаэробную зону 4.
[30]На анаэробной стадии обработку воды осуществляют при нагрузке на активный ил по БПК 3,0 мг/мг.ч в отсутствии растворенного и связанного кислорода. Длительность процесса анаэробной обработки составляет 0,7 ч.
[31]На стадии аноксидной обработки в аноксидной зоне 5 совместно с 80% рециркулируемой иловой смеси денитрификацию ведут при отсутствии растворенного кислорода при нагрузке по БПК 10 мг/мг.ч и по азоту 4,0 мг/мг.ч. Длительность процесса аноксидной обработки составляет 0,4 ч.
[32]На стадии аэробной обработки процесс ведут при нагрузке на активный ил по азоту 1,0 мг/мг.ч, по БПК 5,0 мг/г.ч, по нефтепродуктам 0,6 мг/г.ч, по СПАВ 0,2 мг/г.ч и фенолам 0,21 мг/г.ч при подаче кислорода. Длительность процесса аэробной обработки составляет 3,0 ч.
[33]Биологически очищенная вода имеет следующий состав:
[34]общий азот - 9,5 мг/л, в т.ч. азот органический - 1,181 мг/л, азот аммонийный - 0,3 мг/л, азот нитратный - 8,0 мг/л, азот нитритный - 0,019 мг/л, фосфор 0,25 мг/л, БПК - 3,5 мг/л.
[35]Совокупность вышеперечисленных методик биологической обработки сточных вод и таких факторов, как: обозначенная последовательность гидравлически связанных зон очистки сточных вод (стадий обработки), осуществление процессов очистки сточных вод с пребыванием в зонах аэробной, анаэробной и аноксидной обработки с обеспечением рециркуляции нитрит-содержащей иловой смеси после зоны аэробной обработки (происходящей в зоне нитрификации 8) в аноксидную зону 5 обработки сточных вод соответствующие параметры сточных вод: нагрузка на активный ил, соотношение, объем и количество рециркулируемой нитрит-содержащей иловой смеси (активного ила), а также применяемый кислородный режим в каждой зоне биологической очистке сточных вод - аноксидной, анаэробной и аэробной, обеспечивает повышение эффективности биологической очистки сточных вод по БПК5 (биологичкой потребности в кислороде за 5 суток), азоту общему и фосфору.
[36]Предложенный способ глубокой биологичкой очистки воды в аэротенке - денитрификаторе по сравнению с известным способами обеспечивает:
[37]повышение эффективности биологической очистки по общему азоту до 9,5 мг/л по сравнению с 15 мг/л, а также по фосфору - до 0,25 мг/л по сравнению с 0,4-0,5 мг/л;
[38]позволяет упростить, а также сократить время пребывания сточных вод на сооружениях биологической очистки до 4,0-10,0 ч в зависимости от условий поступления сточных вод по сравнению с 6,5-19,5 ч и сокращение стоимости эксплуатации сооружений биологической очистки за счет возможности регулирования объема подающегося субстрата в зоны анокисдной и анаэробной обработки и обеспечения непрерывного цикла нитри-денитрификации биологической очистки сточных вод, а также предлагаемой последовательности стадий обработки, их режимов и параметров.
