1 003629 2 Изобретение относится к способу биоло-

1
Изобретение относится к способу биологической очистки городских или подобных
сточных вод с помощью активированного ила,
где сточные воды вводят вначале в резервуар с
аэрированным активированным илом (резервуар
В), а затем, по очереди, в каждый из нескольких
отстойных и рециркуляционных резервуаров
(резервуары SU), которые связаны на постоянной основе с указанным резервуаром В, и в которых несколько раз в день протекает рабочий
цикл, включающий фазу перемешивания (фазу
R), фазу предварительного осаждения (фазу V)
и фазу разгрузки (фазу А), где, в свою очередь, в
фазе R активированный ил повторно смешивают
с водой, в фазе V активированный ил осаждается вниз, а в фазе А чистую воду сливают, и где
циклы в резервуарах SU замещают по фазам
друг друга, а фазы А смыкаются, где только в
фазах А в резервуарах SU имеет место сквозной
поток, присутствует квазипостоянный уровень
воды, создавая, таким образом, отток из очистного сооружения, соответствующий притоку в
него (проточный принцип).
Из Европейской патентной заявки ЕР
968965 известен способ биологической очистки
сточных вод с помощью активированного ила,
где сточную воду вводят вначале в аэрируемый
активационный резервуар и затем в отстойный
резервуар, в котором происходит разделение
активированного ила и чистой воды, и после
разделения активированный ил возвращают в
активационный резервуар, а чистую воду сбрасывают. Несколько раз в день, проводят рабочий цикл, включающий фазу перемешивания,
фазу вторичного перемешивания и фазу сброса,
где в фазе перемешивания активированный ил
повторно перемешивают с водой, в фазе вторичного осаждения активированный ил осаждают и в фазе разгрузки чистую воду удаляют.
Согласно вышеописанному способу предшествующего уровня техники, очистку осуществляют в биологической системе двух резервуаров в резервуарах для активации и осаждения с непрерывным притоком и прерывистым оттоком.
В промежутках между оттоком уровень воды
растет благодаря притоку (принцип запруживания). Патентная заявка по этому способу состоит в том, что после фазы предварительного осаждения и перед фазой перемешивания осажденный активированный ил возвращают в активационный резервуар "системы из двух резервуаров с операцией запруживания". То, что этот
способ относится к операции запруживания,
можно видеть из описания документа (страницы
14 и 15), а также из заявления: "что воду вводят
постоянно в первую область и оттуда она протекает во вторую область. Сброс очищенной дренажной воды проводят здесь только в процессе
третьей стадии способа. В течение других стадий дренажная вода аккумулируется в обеих
областях или - в случае присутствия анаэробной
предварительной очистки - также и в этой об-
003629
2
ласти." Кроме того, в пункте 13 ясно подтверждается, что это касается "систем из двух отстойников с операцией запруживания", которые
"связаны параллельно и работают с задержкой
во времени." Этот способ предшествующего
уровня техники является очень подходящим для
небольших очистных сооружений. Для средних
или крупномасштабных очистных сооружений
значительно лучше использовать принцип
сквозного потока. Тогда отток из очистного сооружения соответствует притоку.
Аналогичный способ известен из патента
WO 97/08104, в котором в начале каждого цикла
в резервуарах для активации и осаждения создают одну и ту же концентрацию ила, причем
повторное введение неосажденного активированного ила происходит в течение фазы перемешивания. Повторное введение осажденного и
хорошо уплотненного активированного ила до
фазы перемешивания не предусматривается.
Кроме того, аналогичный способ известен
из Европейского патента ЕР 0670817 В1 от
1999-12-29, в котором сточную воду обрабатывают в двух камерах, где сточную воду аэрируют и смешивают в камере для обработки и выгрузки и в котором повторное введение ила из
камеры для обработки и выгрузки в первую камеру для обработки происходит во время периода смешивания (фаза В и R). Здесь является
важным то, что аэрацию и смешивание в камере
осуществляют в процессе обработки и выгрузки.
Осажденному и уплотненному илу не позволяют повторно поступать, вот почему необходимо
более продолжительное время для повторного
введения и вот почему достигают меньшего содержания сухого вещества в первой камере для
обработки, вследствие чего происходит потеря
времени для других фаз.
Аналогичный способ известен из Европейской заявки ЕР 1110916 от 2000-01-17. На очистном сооружении, работающем согласно проточному принципу и применяющему однобассейновую технологию, осажденный и уплотненный активированный ил возвращают после фазы
V и перед фазой R в первый резервуар для очистки. Повторное введение ила осуществляют в
сравнительно непродолжительное время, что
делает необходимым большое количество возврата.
Известен также патент ЕР 0399013, относящийся к способу улучшения обработки сточных вод, в котором буферизация более значительных количеств сточных вод, (воздействие
на сточные воды) возможна простым способом;
это достигается тем, что средство герметизации
выпуска активационного резервуара включает
подвижный затвор, изготавливаемый из упруго
деформируемой фольги. Жидкость из активационного резервуара перемещают в вспомогательный отстойный резервуар с помощью эрлифта.
На дне обоих резервуаров предусматривают
отверстие, способное закрываться, которое слу-
3
жит для перемещения осажденного ила из вспомогательного резервуара в активационный резервуар и которое открывается только на непродолжительное время. Таким образом, соединение двух резервуаров гидравлически прерывается и создает различные положения уровней воды в двух резервуарах. Способ, лежащий в основе этого улучшения, по существу, является
способом активации, функционирующим согласно принципу запруживания с прерыванием,
повторным введением в течение непродолжительного времени ила из резервуара, в котором
произошло его осаждение, в активационный
резервуар, в отличие от способа сквозного потока, описанного выше.
Изобретение базируется на проблеме усовершенствования вышеописанных способов
биологической очистки сточных вод способом,
который делает возможным их применение на
средних и крупномасштабных очистных сооружениях путем использования проточного принципа и, в то же самое время, достижение более
высокой концентрации ила в активационном
резервуаре при меньшей продолжительности
времени повторного введения путем повторного
введения осажденного и хорошо уплотненного
активированного ила. Эту проблему решают за
счет использования технических характеристик,
приведенных в п.1 формулы изобретения, согласно которым после фаз V и перед фазами R
осажденный и уплотненный активированный ил
повторно вводят в резервуар В из резервуаров
SU (фаза S).
Изобретение отличается тем, что для того,
чтобы достигнуть проточного принципа, активационный резервуар (резервуар В) соединяют
гидравлически на постоянной основе с несколькими резервуарами для осаждения и рециркуляции (SU резервуарами), где в SU резервуарах
несколько раз в день, проводят рабочий цикл,
включающий фазу перемешивания (фазу R),
фазу предварительного осаждения (фазу V) и
фазу разгрузки (фазу А). В фазе R активированный ил повторно смешивают с водой, в фазе V
активированный ил осаждается вниз и в фазе А
чистую воду сливают. Циклы в резервуарах SU
смещаются по фазам таким образом, что фазы А
смыкаются друг с другом, создавая таким образом отток из очистного сооружения, который
соответствует притоку в него (проточный принцип). В этом контексте, является важным, чтобы
перед фазой R осажденный и хорошо уплотненный активированный ил повторно вводили в
резервуар В (фаза S). Преимущественно, высокую концентрацию ила в резервуаре В и малую
продолжительность времени возврата достигают в случае, когда повторное введение осуществляют только после завершения фазы слива чистой воды (фазы А).
Активированный ил, который повторно
вводят, удобно брать из нижней части резервуа-
003629
4
ра SU, так как при этом будет достигаться наиболее высокая концентрация ила.
Путем повторного введения осажденного
ила вода вытесняется в резервуаре В и возвращается в резервуар SU через отверстие вблизи
поверхности. Эта вода также содержит активированный ил, однако, в меньшей концентрации
по сравнению с возвращенным осажденным
илом. Для того, чтобы минимизировать противоток этого ила, в соответствии с настоящим
изобретением, прерывают или регулируют
аэрацию в активационном резервуаре перед началом повторного введения активированного
ила. Посредством этой операции активированный ил, поднятый вверх за счет аэрации, опускается до высоты ниже уровня отверстия вблизи
поверхности, и концентрация ила в замененной
воде снижается.
Отверстия вблизи поверхности оборудуют
заслонками, открывающимися автоматически и
являющимися закрытыми в фазах V и А.
Повторное введение осажденного ила
можно осуществлять электрическими устройствами (насосами, смешивающими устройствами)
или с помощью эрлифтов.
Перемешивание в резервуарах SU (фазу R)
можно осуществлять также несколькими способами. Воздух можно нагнетать, можно использовать перемешивающее устройство, приводимое в действие с помощью электричества, или
эрлифт.
Для повторного введения ила и перемешивания в резервуарах SU можно применять комбинированный эрлифт согласно фиг. 2 (дуплексный сифон). В случае наличия мелкопузырьковой (fine-bubble) аэрации для резервуара В, эту аэрацию можно отключить, и таким
образом доступный сжатый воздух можно применять для работы дуплексного сифона. В случае, когда это важно для перемешивания, создают сильную струю воды, которая резко поднимает вверх активированный ил, осевший на
дне, гомогенизирует содержимое резервуара SU
и перемещает всплывающий ил в резервуар В,
где его можно перерабатывать в активированный ил.
Резервуар В может, например, гидравлически соединяться с двумя резервуарами SU, и
продолжительности циклов достигают 140 мин:
фаза S - 5 мин; фаза R - 5 мин; фаза V - 60 мин;
фаза А - 70 мин; А = (S + R + V).
При трех резервуарах SU получают цикл,
равный 105 мин: фаза S - 5 мин; фаза R - 5 мин;
фаза V - 60 мин; фаза А - 35 мин; А = (S + R +
V): 2.
Для выпуска чистой воды свою пригодность доказал прочно закрепленный воздушный
затвор (фиг. 4). Для выпуска избыточного и
всплывающего ила можно применять также автоматически работающий эрлифт.
5
Дальнейшие детали изобретения более
подробно раскрыты в последующем описании
со ссылкой на чертежи. На них показано
фиг. 1 - схематическое изображение отдельных фаз в процессе цикла;
фиг. 2 - схематическое изображение дуплексного сифона для перемещения жидкостей в
обоих направлениях;
фиг. 3 - схематическое изображение отдельных фаз в процессе цикла, использующего
дуплексный сифон; и
фиг. 4 - схематическое изображение выпуска чистой воды (воздушный затвор).
Фиг. 1а-d дают схематическое изображение фаз S, R, V и А. Вертикальный разрез вдоль
направления потока идет через резервуар В и,
по крайней мере, через один из двух резервуаров SU. Непрерывный приток восполняет отток
только в фазе А. На этом изображении фазы S и
R работают с перемешивающими устройствами.
Отверстия вблизи поверхности закрываются в V
и А фазах. Активационный резервуар обозначают В, а резервуары для осаждения и рециркуляции - SU. Фаза S иллюстрируется схематически на фиг. la. Уплотненный ил QS перемещают
из резервуара SU в резервуар В с помощью, в
этом случае, перемешивающего устройства через постоянно открытое отверстие, расположенное вблизи дна, и то же самое количество QS
течет обратно через отверстие, расположенное
вблизи поверхности, из резервуара В в резервуар SU. Вместо перемешивающего устройства
можно также применять, например, эрлифт.
Фиг. 1b представляет фазу перемешивания. В
этом случае, с помощью перемешивающего устройства создают сильный поток жидкости QR,
которая поднимается вверх и гомогенизирует
содержимое резервуара SU. Поток равного объема поступает в резервуар В из резервуара SU
через отверстия вблизи поверхности. На фиг. 1с
можно видеть фазу V. В то время, как в резервуаре SU ил осаждается и образует определенный уровень ила sl, резервуар В аэрируют сжатым воздухом, образующим в этом случае, мелкие пузыри. Закрываются также отверстия вблизи поверхности. Наконец, фиг. 1d показывает
фазу А, в которой имеет место приток Qab, который соответствует оттоку Qzu. Отверстия вблизи
поверхности закрываются. Количество жидкости, соответствующее оттоку Qzu и состоящее из
воды и ила, течет в резервуар SU через постоянно открытое гидравлическое соединение на дне
резервуара.
На фиг. 2 схематично показан дуплексный
сифон. Фиг. 2а показывает работу в фазе S, а
фиг. 2b - в фазе R. На фиг. 2а, путем введения
сжатого воздуха QL (показаны пузыри воздуха)
определенное количество жидкости QS перемещают из резервуара SU в резервуар В. На фиг.
2b показано, как создается поток жидкости, текущий в противоположном направлении из резервуара В в резервуар SU, где поток жидкости
003629
6
QR является большим, чем поток жидкости Qs.
Также важно, что поток жидкости QR входит в
резервуар SU с такой высокой скоростью потока
(v ≈ 2,0 м/с), что осадки ила на дне резко поднимаются вверх, и содержимое резервуара SU
гомогенизируется.
Фиг. 3а-d показывают схематическое изображение фаз S, R, V и А с использованием дуплексного сифона, показанного на фиг. 2. В боковой части можно видеть соответствующее
положение отверстий, расположенных вблизи
поверхности с крышками. Для фиг. 3а-d также, в
основном, применимо все то, что обсуждалось
для фиг. la-d.
Наконец, фиг. 4 показывает возможный
выпуск чистой воды воздушным затвором (затвором в виде воздушной подушки). На расстояниях приблизительно 1 м устраивают дренажные углубления, ориентированные вертикально вниз, вдоль трубы, проложенной горизонтально. Для создания затвора сжатый воздух
QL нагнетают в горизонтальную трубу. Фиг. 4а
показывает воздушный затвор в закрытом состоянии, в котором небольшое количество сжатого воздуха QL, постоянно нагнетаемого, проходит сквозь трубку малого диаметра для того,
чтобы поддерживать постоянную разность
уровней воды АН. Максимальный уровень воды
в резервуаре SU обозначают "max.wl", а уровень
воды в выпускном канале ос - "wl-oc". В воздушном затворе давление воздуха соответствует
разности уровней ∆Н. На фиг. 4b показывают
воздушный затвор в открытом состоянии. Величину оттока обозначают Q. Выпускной канал ос
является, в этом случае, открытой дреной; его
можно использовать также в качестве напорного
трубопровода. Внутри и снаружи воздушного
затвора давление воздуха одинаковое.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ биологической очистки сточных
вод с помощью активированного ила, в котором
сточные воды вводят вначале в резервуар с
аэрированным активированным илом (резервуар
В), а затем по очереди в каждый из нескольких
отстойных и рециркуляционных резервуаров
(резервуары SU), гидравлически связанных на
постоянной основе с упомянутым резервуаром
В, и в которых несколько раз в день протекает
рабочий цикл, включающий фазу перемешивания (фазу R), фазу предварительного осаждения
(фазу V) и фазу разгрузки (фазу А), при этом в
фазе R активированный ил повторно смешивают
с водой, в фазе V активированный ил осаждается вниз, а в фазе А чистую воду сливают, циклы
в резервуарах SU замещают по фазам друг друга, а фазы А смыкаются, причём только в фазах
А в резервуарах SU имеет место сквозной поток
и присутствует постоянный уровень воды, создавая таким образом отток из очистного сооружения, равный притоку в него, отличающийся
7
тем, что после фаз V и перед фазами R осажденный и уплотненный активированный ил повторно вводят из резервуара SU в резервуар В
(фаза S).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
повторное введение осажденного активированного ила происходит в течение или предпочтительно после фазы А.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что
объем, замещаемый в резервуаре В в течение
фазы S менее сухим веществом, чем введенный
осажденный активированный ил, возвращают
через отверстия вблизи поверхности в резервуары SU, и отверстия вблизи поверхности обеспечивают сквозной поток только в фазах S и R и
закрываются в фазах V и А.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перемешивание в резервуарах
SU (фаза R) осуществляют путем нагнетания
воздуха с помощью перемешивающих устройств, приводимых в действие электричеством,
или с помощью эрлифтов.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что для повторного введения осажденного активированного ила и для перемешивания в резервуарах SU (фазы S и R) используют комбинированный эрлифт, посредством которого обеспечивается перемещение жидкости в
обоих направлениях и постоянное гидравлическое соединение между резервуаром В и резервуарами SU в фазах V и А, при этом эффект перемешивания в резервуарах SU создается за
счет образования сильной струи воды, которая
резко поднимает вверх активированный ил,
осажденный на дне, вызывает вращение воды с
эффектом гомогенизации и перемещает всплывающий ил через отверстия вблизи поверхности
в резервуар В.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что аэрация резервуара В является
прерывистой в фазах R, в фазах S или в обеих
фазах.
Фиг. 1
003629
8
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что резервуар В гидравлически соединяют с двумя резервуарами SU и продолжительности циклов выбирают, принимая за основу 140 мин, где фаза S составляет 5 мин, фаза R
5 мин; фаза V 60 мин, а фаза А 70 мин; или при
трех резервуарах SU продолжительности циклов
выбирают, принимая за основу 105 мин, где фаза S 5 мин, фаза R 5 мин, фаза V 60 мин, а фаза
А 35 мин.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что выпуск осуществляют с помощью пневматического затвора, имеющего горизонтальную трубу и, по крайней мере, одно дренажное углубление, ориентированное вниз, где
в горизонтальную трубу можно нагнетать сжатый воздух.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что в конце фазы V концентрацию
ила измеряют на заранее определенной глубине,
равной 1,0-1,5 м ниже уровня воды, а в конце
фазы А уплотненный избыточный ил удаляют в
течение нескольких минут, если измерение концентрации ила выявило уровень содержания
ила, который превышает контрольный уровень.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что резервуар В гидравлически соединён на постоянной основе с резервуарами SU
посредством одного или большего количества
отверстий в средней части резервуара, в фазе S
уплотненный ил направляют со дна резервуара
SU в верхнюю часть резервуара В и содержимое
резервуара В, перемещаемое таким образом,
возвращают через отверстия в средней части
резервуаров, в фазе R содержимое резервуара
SU резко поднимают вверх и гомогенизируют
без создания циркулирующего потока в пределах резервуара В, а в фазе А поток из резервуара
В в резервуары SU течет также через отверстия
в средней части резервуара.
Фиг. 2
9
003629
10
Фиг. 3
Фиг. 4
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6