Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГЛУБОКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ АЗОТА АММОНИЙНЫХ СОЛЕЙ

Изобретение относится к области очистки бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки бытовых и производственных сточных вод с глубоким удалением азота аммонийных солей.

Для удаления аммонийного азота из сточных вод существует ряд способов, как физико-химических, так и биологических. Но все они или требуют больших материальных вложений и сложны в эксплуатации или не обеспечивают глубокого удаления азота аммонийных солей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является биологический способ, изложенный в статье Э.С. Разумовского и Н.А. Залетовой "Удаление биогенных элементов из городских сточных вод" (журнал "Водоснабжение и санитарная техника", 6, 1991 г.). Способ осуществляется в установке, разделенной на 4 последовательные зоны (1-ая зона - анаэробная, 2-ая зона - аэробная, 3-я зона - анаэробная, 4-ая зона - аэробная). Способ заключается в том, что 70% исходной воды подают в первую зону, остальные 30% - в третью зону, а возвратный активный ил после отстаивания совместно с частью очищенной воды направляют в первую зону, при этом рециркуляция составляет 400%.

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки от азота аммонийных солей - до 0,3-0,5 мг/л, при этом данный эффект достигается только при наличии в зонах инертной плоскостной загрузки и небольшой нагрузке на активный ил, составляющей всего 200 мг БПК/г сут при дозе ила 3 г/л. Время обработки сточных вод составляет 8-12 часов, что обусловлено низкой скоростью процесса окисления.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение степени очистки сточных вод от азота аммонийных солей, интенсификация процессов биологической очистки, увеличение окислительной мощности системы.

Поставленная цель при биологической очистке сточных вод в установке, разделенной на четыре последовательно чередующиеся анаэробные и аэробные зоны, достигается тем, что 60% исходной сточной воды направляют в первую анаэробную зону, а 40% - в третью анаэробную зону; возвратный активный ил рециркулируют после отстаивания в первую зону в количестве 100% от объема поступающих сточных вод и в третью зону - в количестве 100%, при этом объем первой и третьей зоны в два раза меньше объема второй и четвертой аэробных зон.

На чертеже представлена схема предлагаемой биологической очистки сточных вод от азота аммонийных солей, где
1 - денитрификатор;
2 - нитрификатор;
3 - денитрификатор;
4 - нитрификатор;
5 - отстойник.

Способ очистки осуществляется следующим образом. Исходную сточную воду (6) разделяют на два потока. Первый поток в количестве 60% от всего объема сточных вод подают в первую анаэробную зону, сюда же рециркулируют из зоны отстаивания возвратный ил с очищенной сточной водой в количестве 100% от объема сточной воды (9). Вместе с активным илом сюда попадает определенное количество нитратов, поэтому за счет расщепления нитратов и достаточного количества органического субстрата одновременно с процессом денитрификации в первой зоне осуществляется процесс нитрификации благодаря присутствию кислорода. Далее смесь сточной воды с активным илом поступает во вторую аэробную зону, где концентрация кислорода составляет 3-4 мг/л. Во второй зоне происходит отдувка образовавшегося газообразного азота и нитрификация азота аммонийных солей.

Из аэробной зоны иловую смесь направляют в третью анаэробную зону. Также в третью зону подают 40% исходной сточной жидкости и 100% рециркулирующего активного ила (9) от поступающего объема воды. Процесс биологической очистки аналогичен процессу в первой зоне, при этом происходит полное окисление азота аммонийных солей.

В четвертой зоне осуществляется отдувка азота, освободившегося при восстановлении нитратов, а в отстойнике происходит отделение очищенной воды от активного ила, который возвращают в первую и третью зоны. Очищенную сточную воду отводят по трубопроводу (7). Подачу воздуха осуществляют по воздуховоду (8).

Пример: предлагаемая схема была отработана на пилотной установке на базе НИЛ РМВСС кафедры водоотведения МГСУ. Сточную жидкость подавали на биологическую очистку в количестве 0,038 м³/сут с загрязнениями по органическим веществам - БПК₅ - 200-250 мг/л, азоту аммонийных солей - 17-20 мг/л, фосфатам - 7-8 мг/л, взвешенным веществам - 80-90 мг/л. Время пребывания в реакторе составляло 5,5 ч. Концентрация растворенного кислорода в первой зоне не превышала 0,5 мг/л. Далее иловая смесь аэрировалась во второй зоне. Концентрация кислорода составляла 3-4 мг/л. В третьей зоне концентрация кислорода - менее 0,5 мг/л. В четвертой зоне иловая смесь аэрировалась с концентрацией кислорода около 4 мг/л. Активный ил из отстойника подавали в первую и третью зоны с помощью эрлифтов с расходами 0,038 м³ /сут. Доза активного ила в реакторе составляла 3 мг/л. Возраст ила находился в пределах 25-30 суток. Прирост активного ила составлял 95,7 мг/л. Средняя скорость окисления в реакторе составляла 0,335 мг/г ч. Нагрузка на активный ил по органическим соединениям - 520 мг БПК/г сут.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с известным, обладает следующими преимуществами: повышается степень очистки сточных вод от азота аммонийных солей, концентрация которого в очищенной воде находится ниже предела определения; увеличивается окислительная мощность системы, при этом нагрузка по органическим загрязнениям на ил может быть увеличена в 2,6 раза; удельная скорость окисления органических загрязнений возрастает в 1,7 раза.

Предлагаемый способ не требует строительства специальных сооружений и может быть применен в действующих аэротенках-вытеснителях после их несложной реконструкции.