Способ отделения взвешенных веществ от исходной сточной жидкости при аэробной очистке сточных вод

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ОТ ИСХОДНОЙ СТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ АЭРОБНОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД(73) Патентообладатель Денисов Аркадий Алексеевич , Семижон Анатолий Владимирович(57) 1. Способ отделения взвешенных веществ от исходной сточной жидкости при аэробной очистке сточных вод, включающий введение в исходную сточную жидкость в качестве коагулянта избыточного активного ила и осаждение полученной смеси, отличающийся тем, что избыточный активный ил перед введением в исходную сточную жидкость подвергают гидродинамической обработке, а полученную смесь перед осаждением перемешивают в течение 15-30 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидродинамическую обработку активного ила осуществляют с помощью ультразвуковых колебаний. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидродинамическую обработку активного ила осуществляют путем создания кавитационного режима течения. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание сточной жидкости и активного ила проводят при введении последнего в магистраль подачи сточной жидкости на отстаивание. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание сточной жидкости и активного ила проводят в смесительном резервуаре перед подачей на отстаивание. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание сточной жидкости и активного ила осуществляют пневматическим способом с помощью пневмоаэраторов. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание сточной жидкости и активного ила производят гидравлическим способом путем создания непрерывной циркуляции смеси в смесительном резервуаре. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание сточной жидкости и активного ила производят механическим способом с помощью приводных перемешивающих устройств, создающих непрерывные циркуляционные потоки смеси в смесительном резервуаре.(56) 1. А.с. СССР 662117, МКИ В 01 21/00, 02 3/12, 1976. 2. Патент США 3598236, МКИ С 02 С 5/10, 1971. Изобретение относится к области разделения суспензий путем отставания и может быть использовано в очистных сооружениях населенных пунктов, сельскохозяйственных и промышленных предприятий. Известен способ отделения взвешенных веществ от сточной жидкости путем осаждения, включающий предварительную аэрацию жидкости. Известен также способ отделения взвешенных частиц от сточной жидкости путем осаждения, включающий предварительную кавитацию жидкости перед осаждением 1. 1958 1 Недостатком обоих способов является низкая эффективность осаждения и, как результат, низкие показатели осветления сточной жидкости из-за отсутствия в осаждаемой жидкости, хорошо оседающих крупных флокул загрязняющих веществ. Наиболее близким к заявленному способу является известный способ отделения взвешенных веществ от сточной жидкости, включающий введение в сточную жидкость коагулянта - химического реагента и ее последующее осаждение 2. Введение коагулянта позволяет в некоторой степени обеспечить адгезию загрязненных дисперсных частиц и тем самым улучшить условия осаждения и качество осветленной жидкости. Однако и в этом случае отсутствуют условия формирования крупных агрегатов загрязняющих веществ, так как сам по себе коагулянт не вырабатывает веществ, стимулирующих флокообразование, и не позволяет повысить концентрацию коагулирующих элементов в процессе обработки жидкости перед осаждением. Поэтому при использовании указанного способа не может быть достигнута высокая эффективность осаждения и удовлетворительное качество осветленной жидкости. Недостатком указанного способа являются также большие материальные затраты, ухудшение свойств осадка с точки зрения его дальнейшего использования, прямые потери реагента сбрасываемой осветленной жидкости, необходимость сложного реагентного хозяйства. Цель изобретения - повышение эффективности осаждения, улучшение качества осветленной жидкости,снижение материальных и эксплуатационных затрат на очистку сточной жидкости, улучшение экологической обстановки. Поставленная задача достигается тем, что при отделении взвешенных веществ от исходной сточной жидкости при аэробной биологической очистке сточных вод, включая введение в исходную сточную жидкость коагулянта и последующее осаждение полученной смеси, согласно изобретению, в качестве коагулянта используют избыточный активный ил, причем последний подвергают предварительной физикомеханической обработке для удаления с поверхностного слоя клеток микроорганизмов фибриллярных чехлов, образованных внеклеточными биополимерами, и за счет этого стимулирования выделения клетками биофлокулянтов, а также для повышения концентрации биокоагулянта в сточной воде, при этом осаждением смесь сточной жидкости и активного ила интенсивно перемешивают для создания условий адгезии дисперсных коллоидных и мелкодисперсных частиц и формирования в сточной жидкости хорошо осаждающихся крупных флокул загрязненных веществ. Для коагуляции используют активный ил, находящийся в эндогенной фазе метаболизма в процессе аэробной биологической очистки сточных вод. Эндогенную фазу метаболизма обеспечивают путем создания режимов культивирования микроорганизмов при аэробной биологической очистке, обеспечивающих последовательную смену условий их питания от избытка питательного субстрата до глубокой стравации микроорганизмов. Состав биоценоза активного ила в процессе аэробной биологической очистки формируют преимущественно из флокулирующих микроорганизмов путем введения в сточную воду предварительно выращенного консорциума, обеспечивающего сдвиг процесса формирования биоценоза в сторону подавления роста нитчатых нефлокулирующих микроорганизмов. Обработку активного ила производят путем гидродинамического воздействия на его микроорганизмы. Гидродинамическое воздействие на микроорганизмы осуществляют с помощью генерации ультразвуковых колебаний. Гидродинамическое воздействие на микроорганизмы осуществляют путем создания кавитационного режима течения. Обработку активного ила производят путем дезинтеграции клеток микроорганизмов в щадящем режиме, исключающем деструкцию и разрушение самих клеточных структур. Перемешивание сточной жидкости и активного ила производят при введении последнего в магистраль подачи сточной жидкости на отстаивание. Перемешивание сточной жидкости и активного ила производят в смесительном резервуареперед подачей на отстаивание. Перемешивание сточной жидкости и активного ила осуществляют пневматическим способом с помощью пневмоаэраторов. Перемешивание сточной жидкости и активного ила производят гидравлическим способом путем создания непрерывной циркуляции смеси в смесительном резервуаре. Перемешивание сточной жидкости и активного ила производят механическим способом с помощью приводных перемешивающих устройств, создающих непрерывные циркуляционные потоки смеси в смесительном резервуаре. Смесь сточной жидкости и активного ила перемешивают в течение 15-30 мин. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается новой совокупностью признаков, состоящий в том, что в качестве коагулянта используют избыточный активный ил, причем последний подвергают предварительной физико-механической обработке для удаления с поверхностного слоя клеток микроорганизмов фибриллярных чехлов, образованных внеклеточными биополимерами, и за счет этого стимулирования выделения клетками биофлокулянтов, а также для повышения концентрации биокоагулянта в сточной воде, при этом перед осаждением смесь сточной жидкости и активного ила интенсивно перемешивают для создания условий адгезии дисперсных коллоидных и мелкодисперсных частиц и формирования в сточной жидкости хорошо осаждающихся крупных флокул загрязняющих веществ гидродинамическое воздействие на микроорганизмы осуществляют путем создания кавитационного режима те 2 1958 1 чения перемешивание сточной жидкости и активного ила производят при введении последнего в магистраль подачи сточной жидкости на отстаивание перемешивание сточной жидкости и активного ила производят в смесительном резервуаре перед подачей на отстаивание перемешивание сточной жидкости и активного ила производят пневматическим методом с помощью пневмоаэраторов, перемешивание сточной жидкости и активного ила производят гидравлическим способом путем создания непрерывной циркуляции смеси в смесительном резервуаре перемешивание сточной жидкости и активного ила производят механическим методом с помощью приводных перемешивающих устройств, создающих непрерывные циркуляционные потоки смеси в смесительном резервуаре. Указанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию новизна. Сравнение заявленного способа с известными показывает, что он для специалиста не следует явным образом из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию изобретательский уровень. Заявленное техническое решение является промышленно применимым и используется на ряде экспериментальных установок и действующих комплексов биологической очистки как производственных, так и хозяйственно-бытовых сточных вод (см. далее примеры конкретной реализации способа). Сущность изобретения состоит в том, что практически 50 загрязненной сточной воды, находящейся в мелкодисперсном и коллоидном состоянии, извлекаются с помощью природного биокоагулянта, полученного из избыточного активного ила (бактерий). Избыточный активный ил, выводимый из вторичных отстойников, подвергается гидромеханической обработке, направляется в преаэратор для смешивания с исходной сточной водой (8 обрабатываемого ила от исходной сточной воды), перемешивается 15 мин, направляется в первичные отстойники для отстаивания,где природный биокоагулянт, выделенный избыточным активным илом (бактериями), связывает взвеси, находящиеся в мелкодисперсном и коллоидном состоянии. Задача изобретения - сокращение нагрузки на аэротенк по загрязнениям. Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сточных вод от загрязнений, включающем удаление взвешенных веществ, находящихся в мелкодисперсном и коллоидном состоянии, после отстаивания в первичных отстойниках, окисления загрязнений в аэротенке, отстаивается во вторичном отстойнике и вывод избыточного активного ила из вторичных отстойников и из этого же ила (бактерий) с помощью гидромеханической обработки выделение природного биокоагулянта (биополимера). Он смешивается с исходной сточной водой, освобождается от загрязнений, находящихся в грубодисперсном состоянии, и подается в первичные отстойники, где с помощью коагулянта происходит связывание трудноосаждаемых загрязнений в крупные флокулы. Это объясняется тем, что микроорганизмы активного ила в процессе своей жизнедеятельности образуют и выделяют на свою поверхность особые вещества - внеклеточные биополимеры, которые являются основными флокулирующими агентами. Эти внеклеточные биополимеры накапливаются на поверхности бактерий. Избыточный активный ил перед смешиванием со сточной водой подвергается гидромеханический обработке. Она состоит в том, что с помощью различных по своему принципу воздействий (ультразвуковому,гидромеханическому, кавитационному, гидравлическому) создаются условия, обеспечивающие непрерывное снятие с поверхности микроорганизмов биополимеров (природного биокоагулянта) и насыщение ими исходной сточной воды, загрязнение которой состоит из мелкодисперсного и коллоидного состава. Этот биополимер является центром для связывания загрязнений, находящихся в вышеуказанном состоянии, и образования флокул. Образовавшиеся флокулы под действием сил тяжести выпадают в осадок первичных отстойников. Предлагаемый способ очистки сточных вод наиболее приемлем на свинокомплексах, комплексах крупного рогатого скота, на городских очистных сооружениях, а также на предприятиях молочной и мясомолочной, мясоперерабатывающей промышленности, содержащих значительное количество трудноосаждаемых частиц взвеси, жира. Примеры осуществления способа. Пример 1. Экспериментальная установка лаборатории отдела производственной санитарии и охраны окружающей среды ВНИИТИБП. Установка включает в себя генератор ультразвуковых колебаний, который создает силовое воздействие на иловую суспензию, стимулирует тем самым выделение микроорганизмами биополимеров. Время обработки и мощность излучений изменяются в процессе исследования путем регулировки калибровки энергетического узла установки. При испытаниях время обработки устанавливалось в пределах нескольких секунд до 10 мин. Мощность энергетического узла оценивалась величиной потребляемой электроэнергии и устанавливалась по мощности от 150 до 570 ВТ. Обработанную таким образом иловую суспензию смешивали с исходной сточной водой с концентрацией взвешенных веществ 10-14 г/л. Смешивание производилось в специальном смесительном резервуаре емкостью 10 л в течение 15, 20, 25, 30 мин. При 3 1958 1 этом процесс перемешивания осуществлялся путем подачи сжатого воздуха через пневмоаэраторы. Давление воздуха (избыточное) перед аэратором поддерживалось в пределах 0,4-0,6 АТМ. Диаметр отверстия аэраторов 5, 6 мм. Скорость воздуха при прохождении аэраторов 10-20 метров в секунду. После перемешивания получалась смесь, насыщенная биополимерами, подавалась на отстаивание в вертикальные колонки. Пример 2. Экспериментальная установка - та же. Обработку активного ила производили путем создания кавитационного режима. Кавитационный режим создается за счет искусственного пневматического воздействия на иловую суспензию при генерировании резких скачков давления в ней. С этой целью установка оснащена высоконапорным насосом плунжерного типа, создающим на выходе давление в несколько десятков атмосфер. В выходную магистраль насоса устанавливались дроссельные заслонки, обеспечивающие резкое изменение площади проходного сечения напорной струи жидкости. Кавитационные удары в жидкой среде генерировались с частотами 5-10 минут. Интенсивность кавитационных ударов по клеточным оболочкам изменялась путем регулирования поперечного сечения дроссельной заслонки в закрытом состоянии. Обработанную таким образом иловую суспензию перемешивали со сточной водой путем введения суспензии в магистраль подачи сточной воды на отстаивание. Этим достигается исключение из технологической схемы смесительной емкости. В то время при этом обеспечивается достаточно эффективное перемешивание активного ила со сточной водой. После перемешивания насыщенная биополимерная смесь, как и в предыдущем примере, подается на отстаивание в колонки. Пример 3. То же, но перемешивание исходной сточной воды и активного ила осуществляется в смесительном резервуаре путем создания непрерывной циркуляции с помощью перекачивающего погружного насоса типа Гном. Производительность насоса изменяется с целью создания различных по интенсивности турболентных режимов перемешивания. Время перемешивания смеси от 15 до 30 мин. В остальном - аналогично предыдущему примеру. Пример 4. То же, перемешивание исходной сточной воды и активного ила производится в смесительном резервуаре с помощью механических перемешивающих устройств типа мешалок. Мешалки устанавливаются на воду,приводимыми от электродвигателя с редуктором. Скорость вращения лопастей мешалок от 50 до 250 об/мин. Время перемешивания от 15 до 30 мин. В остальном аналогично предыдущему примеру. Пример 5. Очистные сооружения совхоза-комбината Борисовский Борисовского района Минской области. Сточную воду с температурой 11-17 С с концентрацией взвешенных веществ до 22000 мг/л и биохимической потребностью кислорода 18200 мг/л подают на два наклонные сита, где отделяют сточную воду от грубодисперсных смесей. Воду с содержанием взвешенных веществ до 9200 мг/л перекачивают в емкость,из которой ее подают в преаэратор для смешивания с гидромеханически обработанным илом (бактерии) с целью получения природного биокоагулянта. Смешивание происходит в течение 15 мин. Обработанного избыточного ила добавляют в преаэратор 8 от исходной сточной воды. Это также зависит от количества подаваемой сточной воды и ее загрязнения. После смешивания смесь с концентрацией взвешенных частиц до 11050 мг/л подается в первичные отстойники. Слив первичных отстойников с концентрацией взвешенных веществ до 1500 мг/л подается на биологическую очистку в аэротенки, после которых подается на отстаивание во вторичные отстойники, откуда очищенную, обезвреженную сточную воду сбрасывают в открытый водоем. Сырой осадок первичных отстойников объемом 600 м. кум/сутки и концентрацией взвешенных веществ 46300 мг/л идет на компостирование. оставитель А.С. Жаврид Редактор В.Н. Позняк Корректор С.А. Тикач Заказ 7014 Тираж 20 зкз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4