EA024049B1 - Способ и устройство для обработки ила и применение указанных способа и устройства для биоочистки сточных вод - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение предлагает способ обработки ила, включающий следующие шаги: (1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси; (2) подвергают вторую иловую смесь процессу с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси; (3) подвергают третью иловую смесь бескислородному (аноксическому) процессу для получения четвертой иловой смеси; (4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоенной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; (5) спускают отслоенную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к шагу (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила. Настоящее изобретение относится также к применению способа обработки ила при очистке бытовых сточных вод. Способ обработки ила позволяет обеспечивать долгосрочную стабильную работу без спуска ила.

Description

По заявке на настоящее изобретение испрашиваются приоритеты на основании следующих патентных заявок: (1) заявки на патент Китая 200910249722.Х, поданной 1 декабря 2009 г.; (2) заявки на патент Китая 2010100007375, поданной 15 января 2010 г. Содержание этих патентных заявок включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обработки ила и применению указанных способа и устройства для биологической очистки бытовых сточных вод, конкретно к способу и устройству для обработки ила с уменьшением его количества, а также способу и устройству для биологической очистки сточных вод путем применения способа обработки ила с уменьшением его количества.

Предшествующий уровень техники

Загрязнение воды постепенно принимает все более серьезный характер, поэтому различные сточные воды необходимо обрабатывать экономичным и эффективным способом. В настоящее время по всему миру работают тысячи станций очистки бытовых сточных вод, и еще большее количество станций будет строиться по мере развития экологических представлений и требований.

Биологическая очистка сточных вод широко применяется благодаря своим заметным преимуществам, таким как высокая эффективность и низкое энергопотребление, а технологии биологической очистки сточных вод, представленные технологиями активного ила и биомембранными технологиями, успешно используются для очистки сточных вод и уменьшения загрязнения. Однако технологии биологической очистки сточных вод в известном уровне техники по-прежнему имеют некоторые недостатки.

При реализации практических процессов многие станции очистки сточных вод сталкиваются со следующими проблемами: (1) недостаточное количество подаваемых бытовых сточных вод, главным образом вследствие технических усовершенствований и неисправностей в системе бытовой канализации, что может влиять на работу устройства очистки бытовых сточных вод; (2) нестабильное качество подаваемых бытовых сточных вод, главным образом вследствие спуска промышленных сточных вод в систему бытовой канализации и изменения жизненных привычек, вызванных праздниками и сезонными колебаниями, которые могут стать причиной ударной нагрузки, влияющей на результаты очистки бытовых сточных вод; (3) недостаток источников углерода как общая проблема станций очистки бытовых сточных вод, которую в основном объясняют современными жизненными привычками, способными привести к дисбалансу питательных веществ в организме и вызвать эффекты удаления азота и фосфора. При возникновении этих проблем традиционные способы, связанные с использованием активного ила, обычно имеют следующие недостатки: (1) низкая концентрация биомассы в аэротенке (аэрационном бассейне); (2) слабая способность выдерживать ударную нагрузку при изменении качества и количества подаваемых сточных вод; (3) слишком легкое вспухание ила; (4) высокий выход ила; (5) высокая стоимость строительства и эксплуатации, большая производственная площадь и т.д.

В частности, одной из проблем, ограничивающих использование традиционных технологий биологической очистки сточных вод, является образование большого количества ила. Затраты на обработку ила обычно очень высоки и составляют приблизительно 50-60% общих затрат на строительство и эксплуатацию станции очистки бытовых сточных вод. Осадочный ил требует обработки и поэтому повышает эксплуатационные затраты и ограничивает выбор способов обработки активного ила. В целом, способы уменьшения количества ила включают способы сбраживания (в том числе способы анаэробного сбраживания и способы аэробного сбраживания), способы термической обработки ила, такие как способы влажного окисления, способы концентрации ила, в том числе способы гравитационного сгущения (отстаивания) и способы напорной флотации, способы обезвоживания ила, такие как способы механического обезвоживания и химического агрегирования, способы сушки ила, такие как способы естественной сушки и печной сушки. Однако, этих способов все же недостаточно, чтобы решить проблемы спуска ила.

В заявке на патент Китая ΟΝ 10148119А раскрыт способ очистки сточных вод с обратным потоком ила, служащим для сбраживания и уменьшения его количества, в котором осадочный ил возвращается обратно в анаэробный отстойный бассейн и скапливается на дне анаэробного отстойного бассейна в течение длительного периода времени, чтобы сбраживать и уменьшать количество ила, при этом подаваемые бытовые сточные воды проходят через анаэробный отстойный бассейн, а затем подвергаются очистке для получения очищенной воды и осадочного ила, из которого может периодически удаляться несброженный ил.

В заявке на патент США И8 20020030003А1 раскрыта система и способ применения активного ила, в котором сточные воды очищаются при наличии ила в контактном резервуаре, затем ил и воды разделяются в сепараторе твердых частиц и жидкости, отсепарированный ил и часть сточных вод смешиваются и аэрируются в метантенке для сбраживания и уменьшения количества ила, аэрированная смесь ила и воды частично возвращается в контактный резервуар и частично спускается.

Кроме того, при традиционной биологической очистке сточных вод обычно плохо удаляется фосфор. Фосфор является основным ограничивающим фактором, вызывающим эвтрофикацию водоема и важным элементом устойчивого развития человека. Вследствие этого, контроль над содержанием фосфора в водоемах постепенно становится более строгим, переходя от разового удаления к восстановлению. В настоящее время технологии дефосфоризации, в основном, основаны на фосфор- 1 024049 аккумулирующих бактериях, которые могут поглощать и накапливать большое количество фосфора в аэробных условиях после высвобождения фосфора в анаэробных условиях. Вследствие этого, некоторое количество ила по-прежнему спускается для окончательного удаления фосфора, что также ставит под вопрос возможность уменьшения количества ила.

В целом, по-прежнему существует потребность в разработке новых способов обработки ила и способов очистки сточных вод, позволяющих решить перечисленные выше проблемы, особенно проблемы, связанные с уменьшением количества ила.

Сущность изобретения

В одном из аспектов настоящего изобретения предлагается способ обработки ила, включающий следующие шаги:

(1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси;

(2) подвергают вторую иловую смесь процессу с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси;

(3) подвергают третью иловую смесь бескислородному (аноксическому) процессу для получения четвертой иловой смеси;

(4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; и (5) спускают отстоянную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к шагу (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (5) подходящая часть, такая как по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% первой концентрированной иловой смеси возвращается к шагу (1) и используется в качестве первой иловой смеси, при этом в некоторых случаях иловую смесь, которая не возвращается к шагу (1), спускают. Иными словами, на шаге (5) количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), может составлять любую часть количества подаваемого ила, например эта часть может составлять меньше чем приблизительно 40%, меньше чем приблизительно 35%, меньше чем приблизительно 30%, меньше чем приблизительно 25%, меньше чем приблизительно 20%, меньше чем приблизительно 15%, меньше чем приблизительно 13%, меньше чем приблизительно 10%, меньше чем приблизительно 8%, меньше чем приблизительно 5%, меньше чем приблизительно 3%, меньше чем приблизительно 1% или приблизительно 0%. Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (5) практически вся первая концентрированная иловая смесь возвращается к шагу (1) и используется в качестве первой иловой смеси.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (1) органическое питательное вещество (предпочтительно подаваемые бытовые сточные воды) смешивается с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси. Иными словами, шаг (1) включает также введение подаваемых бытовых сточных вод в первую иловую смесь.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (1) соотношение между потоками подаваемого ила и подаваемых бытовых сточных вод составляет от 1:0,01 до 1:100, предпочтительно от 1:0,1 до 1:10, более предпочтительно от 1:0,5 до 1:5. Конкретно, соотношение между потоками подаваемого ила и подаваемых бытовых сточных вод может принимать любое подходящее значение, такое как от 1:100 до 1:50, от 1:50 до 1:20, от 1:20 до 1:10, от 1:10 до 1:5, от 1:5 до 1:2, от 1:2 до 1:1.5, от 1:1,5 до 1:1, от 1:1 до 1:0,8, от 1:0,8 до 1:0,5, от 1:0,5 до 1:0,2, от 1:0,2 до 1:0,1, от 1:0.1 до 1:0,05, от 1:0,05 до 1:0,02 и от 1:0,02 до 1:0,01.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (2) процесс с подачей кислорода характеризуется временем очистки с подачей кислорода от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (3) бескислородный процесс характеризуется временем бескислородной очистки от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, процесс с подачей кислорода на шаге (2) выполняется способом прерывистой аэрации или непрерывной

- 2 024049 аэрации.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (2) третья иловая смесь содержит концентрацию растворенного кислорода, составляющую 0,1-4 мг/л, предпочтительно 1,5-3 мг/л, более предпочтительно 2-3 мг/л.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения шаг (3) и шаг (4) выполняются методом отстаивания.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, на шаге (1) вторая иловая смесь содержит концентрацию ила, составляющую 3000-30000 мг/л, предпочтительно 3000-20000 мг/л, более предпочтительно 4000-15000 мг/л.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, первая, вторая, третья и четвертая иловая смеси содержат факультативные микроорганизмы в качестве доминирующей формы флоры.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила настоящего изобретения, способ включает также шаг восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых на шаге (2) и/или (3).

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ биологической очистки бытовых сточных вод, включающий следующие шаги:

(1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки бытовых сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси;

(2) подвергают вторую иловую смесь процессу с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси;

(3) подвергают третью иловую смесь бескислородному (аноксическому) процессу для получения четвертой иловой смеси;

(4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси;

(5) спускают отстоянную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к шагу (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила;

(6) подвергают по меньшей мере часть отстоянной жидкости с шага (5) и, в некоторых случаях, часть подаваемых сточных вод, процессу биологической очистки бытовых сточных вод для получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод; и (7) спускают очищенные сточные воды и, в некоторых случаях, возвращают по меньшей мере часть второй концентрированной иловой смеси с шага (6) в качестве подаваемого ила к шагу (1);

при этом подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси и/или вводят на шаге (6) и подвергают процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе с по меньшей мере частью отстоянной жидкости с шага (5), предпочтительно по меньшей мере часть подаваемых бытовых сточных вод вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси и, и более предпочтительно все подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (5) подходящая часть, такая как по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, более предпочтительно практически 100% первой концентрированной иловой смеси возвращается к шагу (1) и используется в качестве первой иловой смеси, при этом в некоторых случаях первую концентрированную иловую смесь, которая не возвращается к шагу (1), спускают.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (6) по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% отстоянной жидкости с шага (5) подвергается биологической очистки бытовых сточных вод.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по

- 3 024049 меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% подаваемых бытовых сточных вод вводят на шаге (1), при этом остаточное количество подаваемых бытовых сточных вод вводят на шаге (6). В некоторых предпочтительных вариантах осуществления все подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1), при этом никакие подаваемые бытовые сточные воды на шаге (6) не вводят.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (2) процесс с подачей кислорода характеризуется временем очистки с подачей кислорода от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (3) бескислородный процесс характеризуется временем очистки с подачей кислорода от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, процесс с подачей кислорода на шаге (2) выполняется способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (2) третья иловая смесь содержит концентрацию растворенного кислорода, составляющую 0,1-4 мг/л, предпочтительно 1,5-3 мг/л, более предпочтительно 2-3 мг/л.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения шаг (3) и шаг (4) выполняются методом отстаивания (предпочтительно в отстойном бассейне).

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, на шаге (1) вторая иловая смесь содержит концентрацию ила, составляющую 3000-30000 мг/л, предпочтительно 3000-20000 мг/л, более предпочтительно 4000-15000 мг/л.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, способ включает также шаг восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых на шаге (2) и/или (3).

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, вторая концентрированная иловая смесь, которая возвращается с шага (7) к шагу (1) и используется в качестве подаваемого ила, составляет от 1 до 100%, предпочтительно приблизительно от 80 до 100%, более предпочтительно приблизительно 100% второй концентрированной иловой смеси.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, способ биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6) представляет собой процесс Вурмана, процесс А/О, процесс Барденфо, процесс Форедо, процесс А²/О, обратный процесс А²/О, процесс ИСТ (ИшуеткИу οί Саре Το\νη. процесс, разработанный Кейптаунским университетом), процесс МиСТ (МоФйеб ИшуеткПу οί Саре Τονη Ргосекк, модифицированный процесс, разработанный Кейптаунским университетом), процесс У1Р (Уидииа 1шЦаОуе Р1аШ, Вирджинская инициативная станция), процесс ОХУА8А (Огапде \Уа1ег апб 8е\\ег АиШотПу), процесс ДНВ (боЬапиекЬитд, Йоханнесбург), процесс ТЫСИ (Тацуап Νηΐίοηηΐ Сеп1та1 Ишуегейу, процесс, разработанный Тайваньским национальным центральным университетом), процесс Дефано, процесс ВСР8 (В^ο1οд^са1-сЬет^са1 ρΐιοκρίιοπικ апб пйгодеп ^етονа1, биолого-химическое удаление фосфора и азота), процесс М8ВК (птобШеб кесщепс1пд Ьа1сЬ геасЮг, модифицированный последовательно-циклический реактор), процесс 8ВК (кециепстд Ьа1сН геасЮг, последовательно-циклический реактор), процесс АВ, процесс в окислительной траншее, биомембранный процесс, процесс с плавающей загрузкой или их комбинацию.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для обработки ила, применимое в указанном способе обработки ила и включающее: первую секцию, предназначенную для смешивания подаваемых бытовых сточных вод, подаваемого ила и первой иловой смеси в целях получения второй иловой смеси; вторую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть вторую иловую смесь воздействию процесса с подачей кислорода в целях получения третьей иловой смеси; третью секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть третью иловую смесь воздействию бескислородного процесса в целях получения четвертой иловой смеси; четвертую секцию, предназначенную для разделения четвертой иловой смеси в целях получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; пятую секцию, предназначенную для спуска отстоянной жидкости; и шестую секцию, предназначенную для возвращения по меньшей мере части первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к первой секции так, чтобы количество ила в первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к первой секции, было меньше, чем количество подаваемого ила.

- 4 024049

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, вторая секция выполнена таким образом, что время очистки с подачей кислорода составляет от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, третья секция выполнена таким образом, что время бескислородной очистки составляет от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, вторая и третья секции выполнены таким образом, что соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, вторая секция представляет собой аэротенк.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, третья и четвертая секции представляют собой отстойный бассейн, т.е. отстойный бассейн используется в качестве третьей и четвертой секции одновременно.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила настоящего изобретения, устройство для обработки ила содержит также восстановительную секцию для сбора и восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для биологической очистки бытовых сточных вод ила, применимое в указанном способе биологической очистки бытовых сточных вод и включающее: первую секцию, предназначенную для смешивания подаваемого ила с первой иловой смесью в целях получения второй иловой смеси; вторую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть вторую иловую смесь воздействию процесса с подачей кислорода в целях получения третьей иловой смеси; третью секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть третью иловую смесь воздействию бескислородного процесса в целях получения четвертой иловой смеси; четвертую секцию, предназначенную для разделения четвертой иловой смеси в целях получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; пятую секцию, предназначенную для спуска отстоянной жидкости; шестую секцию, предназначенную для возвращения по меньшей мере части первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к первой секции так, чтобы количество ила в первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к первой секции, было меньше, чем количество подаваемого ила; седьмую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть по меньшей мере часть отстоянной жидкости из пятой секции процессу биологической очистки бытовых сточных вод в целях получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод; восьмую секцию, предназначенную для спуска очищенных сточных вод; девятую секцию, предназначенную для введения подаваемых бытовых сточных вод в первую секцию для смешивания с подаваемым илом и первой иловой смесью в целях получения второй иловой смеси и/или в седьмую секцию, чтобы подвергнуть их процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе с отстоянной жидкостью; и, в некоторых случаях, десятую секцию в целях возвращения по меньшей мере части второй концентрированной иловой смеси к первой секции.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, вторая секция выполнена таким образом, что время очистки с подачей кислорода составляет от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, третья секция выполнена таким образом, что время бескислородной очистки составляет от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, вторая и третья секции выполнены таким образом, что соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, вторая секция представляет собой аэротенк.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, третья и четвертая секции представляют собой отстойный бассейн, т.е. отстойный бассейн используется в качестве третьей и четвертой секции одновременно.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, устройство для обработки ила содержит также восстановительную секцию для сбора и восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, седьмое устройство представляет собой устройство, способное выполнять биологическую очистку бытовых сточных вод в соответствии с процессом Вурмана, процес- 5 024049 сом А/О, процессом Барденфо, процессом Форедо, процессом А²/О, обратным процессом А²/О, процессом ИСТ, процессом МиСТ, процессом У1Р, процессом ОХУЛЗЛ. процессом ДНВ, процессом ТЫСИ, процессом Дефано, процессом ВСР8, процессом М8ВК, процессом §ВК, процессом АВ, процессом в окислительной траншее, биомембранным процессом, процессом с плавающей загрузкой или их комбинацией.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ уменьшения содержания углерода, азота и фосфора в иле после биологической очистки бытовых сточных вод, включающий использование ила в качестве подаваемого ила и его подвергание воздействию описанного выше способа обработки ила в целях уменьшения содержания углерода, азота и фосфора в иле.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ уменьшения содержания углерода, азота и фосфора в бытовых сточных водах, включающий использование бытовых сточных вод в качестве подаваемых сточных вод и их подвергание воздействию описанного выше способа после биологической очистки бытовых сточных вод в целях уменьшения содержания углерода, азота и фосфора в иле.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ восстановления фосфора из ила, образуемого в процессе биологической очистки бытовых сточных вод, включающий следующие шаги: (1) используют ил в качестве подаваемого ила и подвергают его воздействию описанного выше способа обработки ила для преобразования фосфорсодержащих соединений (особенно фосфорсодержащих соединений в форме раствора) ила в газообразные фосфорсодержащие соединения и обеспечения возможности улетучивания этих газообразных фосфорсодержащих соединений; и (ίί) восстанавливают газообразные фосфорсодержащие соединения, которые улетучиваются на шаге (ί).

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ восстановления фосфора из бытовых сточных вод, включающий следующие шаги: (1) используют бытовые сточные воды в качестве подаваемых бытовых сточных вод и подвергают их воздействию описанного выше способа биологической очистки бытовых сточных вод для преобразования фосфорсодержащих соединений (особенно фосфорсодержащих соединений в форме раствора) бытовых сточных вод в газообразные фосфорсодержащие соединения и обеспечения возможности улетучивания этих газообразных фосфорсодержащих соединений; и (ίί) восстанавливают газообразные фосфорсодержащие соединения, которые улетучиваются на шаге (ί).

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ обработки ила для уменьшения его количества, включающий следующие шаги:

(a) вводят первый ил из процесса биологической очистки бытовых сточных вод и дополнительно подаваемые бытовые сточные воды в зону аэробной очистки, предпочтительно аэротенк;

(b) подвергают аэробной очистке раствор смеси в зоне аэробной очистки;

(c) вводят раствор смеси из зоны аэробной очистки в зону бескислородной очистки, предпочтительно отстойный бассейн, для бескислородной очистки с целью получения второго ила и отстоянной жидкости; и (б) создают циркуляцию по меньшей мере части второго ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки и, в некоторых случаях, спускают осадочную часть второго ила;

при этом спускаемая осадочная часть второго ила имеет общее количество ВВССВ меньшее, чем общее количество ВВССВ первого ила, а аэробная очистка может выполняться способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации. ВВССВ представляет собой аббревиатуру выражения взвешенные вещества в смеси сточных вод с активным илом, относящегося к общему весу частиц активного ила (мг/л) в единичном объеме иловой смеси в аэротенке.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, на шаге (б) по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% второго ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, время аэрационной очистки на шаге (Ь) составляет 0,1-4 ч, предпочтительно 0,5-2 ч, более предпочтительно 0,5-1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, раствор смеси в зоне аэробной очистки имеет выходное содержание растворенного кислорода, составляющее 0,1-4 мг/л, предпочтительно 1,5-3 мг/л, более предпочтительно 2-3 мг/л после аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, зона аэробной очистки содержит концентрацию ила, составляющую 3000-30000 мг/л, предпочтительно 3000-20000 мг/л, более предпочтительно 4000-15000 мг/л.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила для уменьшения его количе- 6 024049 ства по настоящему изобретению, способ включает также шаг восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых на шаге (Ь) и/или (с).

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для обработки ила с уменьшением его количества, включающее:

зону аэробной очистки, которая включает первый вход для получения первого ила, второй вход для получения по меньшей мере части второго ила и, в некоторых случаях, третий вход для получения подаваемых бытовых сточных вод; при этом первый ил поступает из процесса биологической очистки бытовых сточных вод; зона аэробной очистки используется для получения первого ила, второго ила и подаваемых бытовых сточных вод и для выполнения аэробной очистки; аэробная очистка может выполняться способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации;

зону бескислородной очистки, которая используется для обработки раствора смеси из зоны аэробной очистки с целью образования отстоянной жидкости и второго ила; и секцию циркуляции, которая используется для создания циркуляции по меньшей мере части второго ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, секция циркуляции выполнена таким образом, что по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% второго ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, зона аэробной очистки выполнена таким образом, что время аэробной очистки составляет 0,1-4 ч, предпочтительно 0,5-2 ч, более предпочтительно 0,5-1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для обработки ила с уменьшением его количества по настоящему изобретению, устройство включает также секцию восстановления фосфора для восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых в зоне аэробной очистки и зоне бескислородной очистки.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающий следующие шаги: подвергают последовательно подаваемые бытовые сточные воды аэробной очистке, бескислородной очистке и/или очистке путем отстаивания и биологической очистки подаваемых бытовых сточных вод в устройстве для биологической очистки бытовых сточных вод, включающем зону аэробной очистки, такую как аэробный бассейн, зону бескислородной очистки, такую как отстойный бассейн, и зону биологической очистки, отличающуюся тем, что: создают циркуляцию по меньшей мере части первого ила, который присутствует и/или образуется в зоне биологической очистки, и по меньшей мере части второго ила, который присутствует и/или образуется в зоне бескислородной очистки, в обратном направлении к зоне аэробной очистки таким образом, что, когда подаваемые бытовые сточные воды подвергаются биологической очистке, одновременно уменьшается количество ила.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающий следующие шаги:

(a) вводят подаваемые бытовые сточные воды и по меньшей мере второй ил с шага (й) и по меньшей мере первый ил с шага (д) в зону аэробной очистки, предпочтительно в аэротенк;

(b) подвергают аэробной очистке раствор смеси в зоне аэробной очистки;

(c) вводят раствор смеси из зоны аэробной очистки в зону бескислородной очистки, предпочтительно отстойный бассейн, для бескислородной очистки с целью получения второго ила и отстоянной жидкости;

(й) создают циркуляцию по меньшей мере части второго ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки и, в некоторых случаях, спускают остаточную часть второго ила; при этом спускаемая осадочная часть второго ила имеет общее количество ВВССВ меньшее, чем общее количество ВВССВ первого ила, который вводится в зону аэробной очистки на шаге (а);

(е) вводят отстоянную жидкость, выделенную из зоны бескислородной очистки, и, в некоторых случаях, другие подаваемые бытовые сточные воды в зону биологической очистки бытовых сточных вод;

(ί) подвергают отстоянную жидкость и, в некоторых случаях, другие подаваемые бытовые сточные воды процессу биологической очистки для получения первого ила и частично очищенных сточных вод;

(д) создают циркуляцию по меньшей мере части первого ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки, в некоторых случаях, создают циркуляцию другой части первого ила в обратном направлении к зоне биологической очистки бытовых сточных вод и, в некоторых случаях, спускают остаточную часть второго ила;

при этом аэробная очистка может выполняться способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации.

- 7 024049

Согласно некоторым вариантам осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, на шаге (й) по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% второго ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, на шаге (д) по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% первого ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, время аэрационной очистки на шаге (Ь) составляет 0,1-4 ч, предпочтительно 0,5-2 ч, более предпочтительно 0,5-1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, раствор смеси в зоне аэробной очистки имеет выходное содержание растворенного кислорода, составляющее 0,1-4 мг/л, предпочтительно 1,5-3 мг/л, более предпочтительно 2-3 мг/л после аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, зона аэробной очистки содержит концентрацию ила, составляющую 3000-30000 мг/л, предпочтительно 3000-20000 мг/л, более предпочтительно 4000-15000 мг/л.

Согласно некоторым вариантам способа биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, способ включает также шаг восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, процесс биологической очистки шага (ί) представляет собой процесс биологической очистки бытовых сточных вод, выбранный из числа таких процессов, как процесс Вурмана, процесс А/О, процесс Барденфо, процесс Форедо, процесс А²/О, обратный процесс А²/О, процесс ИСТ, процесс МиСТ, процесс νΐΡ, процесс О\УЛ8Л. процесс 1НВ, процесс ТЫСИ, процесс Дефано, процесс ВСР8, процесс М8ВК, процесс 8ВК, процесс АВ, процесс в окислительной траншее, биомембранный процесс, процесс с плавающей загрузкой или их комбинация.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающее: зону аэробной очистки, такую как аэробный бассейн, зону бескислородной очистки, такую как отстойный бассейн, и зону биологической очистки бытовых сточных вод, которые сообщаются последовательно, и отличающееся тем, что: зона аэробной очистки имеет вход подаваемых бытовых сточных вод, возвратный трубопровод второго ила, сообщающийся с зоной бескислородной очистки, и возвратный трубопровод первого ила, сообщающийся с зоной биологической очистки бытовых сточных вод, при этом устройство для биологической очистки бытовых сточных вод выполнено таким образом, что общее количество ВВССВ второго ила, спускаемого из зоны бескислородной очистки, меньше, чем общее количество ВВССВ первого ила, циркулирующего от зоны биологической очистки бытовых сточных вод к зоне аэробной очистки.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающее:

зону аэробной очистки, предпочтительно аэротенк, которая включает первый вход для приема первого ила, второй вход для приема по меньшей мере части второго ила и третий вход для приема подаваемых бытовых сточных вод; при этом зона аэробной очистки используется для выполнения аэробной очистки первого ила, второго ила и подаваемых бытовых сточных вод; аэробная очистка может выполняться способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации;

зону бескислородной очистки, предпочтительно отстойный бассейн, которая используется для бескислородной очистки раствора смеси из зоны аэробной очистки с целью образования отстоянной жидкости и второго ила;

зону биологической очистки бытовых сточных вод, в некоторых случаях имеющую вход для других подаваемых бытовых сточных вод, который используется для выполнения биологической очистки отстоянной жидкости и, в некоторых случаях, других подаваемых бытовых сточных вод, с целью образования первого ила и частично очищенных сточных вод;

- 8 024049 первую секцию циркуляции, которая используется для создания циркуляции по меньшей мере части первого ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки;

вторую секцию циркуляции, которая используется для создания циркуляции по меньшей мере части второго ила в обратном направлении к зоне аэробной очистки;

дополнительную секцию спуска первого ила, служащую для спуска осадочной части первого ила; и дополнительную секцию спуска второго ила, служащую для спуска осадочной части второго ила. Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, вторая секция циркуляции выполнена таким образом, что по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% второго ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, первая секция циркуляции выполнена таким образом, что по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, наиболее предпочтительно практически 100% первого ила циркулирует в обратном направлении к зоне аэробной очистки.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, зона аэробной очистки выполнена таким образом, что время аэробной очистки составляет 0,1-4 ч, предпочтительно 0,5-2 ч, более предпочтительно 0,5-1,5 ч.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, устройство включает также секцию восстановления фосфора для восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых в устройстве для биологической очистки бытовых сточных вод.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению, зона биологической очистки представляет собой устройство, способное выполнять биологическую очистку бытовых сточных вод в соответствии с процессом Вурмана, процессом А/О, процессом Барденфо, процессом Форедо, процессом А²/О, обратным процессом А²/О, процессом ИСТ, процессом МиСТ, процессом νΐΡ, процессом О\УЛ8Л. процессом 1НВ, процессом ТЫСИ, процессом Дефано, процессом ВСР8, процессом М8ВК, процессом 8ВК, процессом АВ, процессом в окислительной траншее, биомембранным процессом, процессом с плавающей загрузкой или их комбинацией.

Авторы настоящего изобретения с удивлением обнаружили, что применение описанного выше способа обработки ила или обработки ила с целью уменьшения его количества позволяет обеспечить продолжительную работу без сброса и скапливания ила. Таким образом, способ обработки ила или уменьшения количества ила по настоящему изобретению позволяет практически исключить спуск ила и полностью решить проблемы, связанные со спуском ила, обеспечивая тем самым значительные социальные и экономические выгоды.

Описанный выше способ обработки ила или уменьшения количества ила нетрудно применить к любым подходящим способам биологической очистки бытовых сточных вод в целях создания нового способа биологической очистки бытовых сточных вод. В частности, осадочный ил, образующийся при использовании способов биологической очистки бытовых сточных вод, можно обрабатывать и сбраживать с помощью способа обработки ила по настоящему изобретению. Кроме того, частично очищенные сточные воды (отстоянная жидкость), получаемые при использовании способа обработки ила по настоящему изобретению, обычно являются нейтральными (т.е. рН 6-8, в частности 6,5-7,5), поэтому они могут быть подвергнуты дальнейшей биологической очистке без регулирования уровня рН для получения очищенных сточных вод в соответствии со стандартом качества сбрасываемых сточных вод. Конкретнее, способ биологической очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению позволяет достичь хороших эффектов удаления фосфора даже без спуска ила.

По сравнению с традиционными способами биологической очистки бытовых сточных вод, новый способ биологической очистки бытовых сточных вод позволяет значительно уменьшить и даже полностью исключить спуск ила и обладает такими преимуществами, как хорошие результаты биологической очистки бытовых сточных вод и хорошее качество очищенных сточных вод, небольшая площадь, занимаемая сооружениями, небольшие затраты на строительство и эксплуатацию, а также высокая устойчивость к ударным нагрузкам и хорошая стабильность во время работы. Описанный выше способ обработки ила или уменьшения количества ила, в частности, подходит для усовершенствования различных су- 9 024049 ществующих устройств для биологической очистки бытовых сточных вод в целях значительного уменьшения или даже полного исключения сброса ила.

Перечень чертежей

На фиг. 1 представлена блок-схема традиционного процесса с использованием активного ила.

На фиг. 2 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа обработки ила согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод или способа (био-)очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4 представлена блок-схема другого варианта осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод или способа биологической очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила согласно настоящему изобретению.

На фиг. 5 представлена блок-схема процесса, протекающего в окислительной траншее в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 6 представлена блок-схема процесса 8ВК, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 7 представлена блок-схема процесса АВ, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 8 представлена блок-схема процесса А/О, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 9 представлена блок-схема процесса А²О, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 10 представлена блок-схема процесса М8ВК, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для реализации способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 11 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 12 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 13 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Чтобы дополнительно проиллюстрировать настоящее изобретение, некоторые предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже в сочетании с чертежами. Следует понимать, что эти описания предназначены просто для того, чтобы дополнительно проиллюстрировать некоторые признаки и преимущества настоящего изобретения, но не для того, чтобы ограничить объем правовой охраны формулы настоящего изобретения.

В настоящем изобретении термин бытовые сточные воды относится к любым сточным водам, содержащим органические загрязнители, которые могут обрабатываться способом биологической очистки бытовых сточных вод; такие сточные воды включают любые подходящие промышленные сточные воды, хозяйственно-бытовые сточные воды и любые их комбинации, в особенности городские хозяйственнобытовые сточные воды. Бытовые сточные воды могут представлять собой бытовые сточные воды, получаемые на месте образования, бытовые сточные воды, собираемые в системе бытовой канализации, бытовые сточные воды, хранящиеся в бассейне сбора сточных вод в течение какого-то периода времени, или бытовые сточные воды, получаемые путем биологической, химической и/или физической обработки, такой как ферментация, корректировка кислотной/основной среды, корректировка состава, корректировка концентрации, отстаивание, фильтрация, центрифугирование и т.д.

В настоящем изобретении термин биологическая очистка бытовых сточных вод относится к процессу, в ходе которого органические загрязнители преобразуются в стойкие и безвредные вещества при помощи метаболизма микроорганизмов. В соответствии с потребностью микроорганизмов в кислороде такие процессы могут подразделяться на аэробную биологическую очистку, анаэробную биологическую очистку и т.д.

В соответствии с состоянием микроорганизмов в воде, аэробная биологическая очистка может подразделяться на процесс очистки активным илом и процесс биомембранной очистки. Процесс очистки активным илом является наиболее популярным процессом биологической очистки бытовых сточных вод, в ходе которого воздух подают в сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, при этом, спустя определенное время, в воде образуются биологические хлопья (активный ил). Множе- 10 024049 ство микроорганизмов населяют активный ил, используя органические вещества, содержащиеся в воде, в качестве пищи для получения энергии, роста и размножения и очищая при этом бытовые сточные воды. Основной поток процесса очистки активным илом показан на фиг. 1. Процесс биомембранной очистки включает прохождение сточных вод через плотный барьер, на котором образуется биомембрана в виде ила таким образом, что множество микроорганизмов, распространившихся по биомембране, играют ту же роль, что активный ил при очистке бытовых сточных вод. Устройство, подходящее для реализации процесса биомембранной очистки, включает биофильтр, вращающийся биодиск, биоконтактный реактор для оксидирования и биореактор с флюидизированным слоем.

Анаэробная биологическая очистка представляет собой процесс очистки путем разложения органических загрязнителей в анаэробных условиях с помощью факультативных анаэробов и облигатных анаэробов. Устройство, подходящее для реализации процесса анаэробной биологической очистки, включает метантенк, анаэробный фильтр, анаэробную иловую площадку, анаэробный вращающийся диск, анаэробный реактор с перегородками и т.д.

Поскольку бытовые сточные воды содержат различные загрязнители, для достижения нужной степени очистки обычно объединяют несколько процессов. Типовые процессы биологической очистки бытовых сточных вод включают, в качестве примеров, процесс очистки активным илом, процесс ОЗА (Охю-Беййпд-АпаетоЪю, аэробный-осадочный-аэробный), процессы анаэробной биологической очистки (такие как анаэрбный биофильтр, анаэробный вращающийся диск, анаэробный контактный процесс, расположенная выше по потоку анаэробная иловая площадка, процесс секционированной анаэробной ферментации и т.д.), процесс Вурмана, процесс А/О, процесс Барденфо, процесс Форедо, процесс А²/О, обратный процесс А²/О, процесс ИСТ, процесс МиСТ, процесс У1Р, процесс ОХУАЗА, процесс ДНВ, процесс ТЫСИ, процесс Дефано, процесс ВСР8, 8ВК (процесс очистки активированным илом с помощью последовательно-циклического реактора), процесс М8ВК, процесс АВ, процесс биомембранной очистки, такой как биофильтр, вращающийся биодиск, процесс биоконтактного оксидирования, флюидизированный биослой, аорируемый биофильтр, и любую их комбинацию.

В настоящем изобретении термин ил относится к любому илу, который содержит активный ил, образуемый в процессе биологической очистки бытовых сточных вод. Активный ил представляет собой хлопья, образованные с участием организмов в бытовых сточных водах, которые содержат, главным образом, воду и различные микроорганизмы, такие как аэробные, анаэробные и факультативные бактерии, а также грибки, водоросли, простейшие животные организмы и т.д. При акклиматизации и изменении окружающих условий различные микроорганизменные флоры также изменяются в количественном и пропорциональном отношении и даже в отношении мутации генов, чтобы создать среду, позволяющую выжить. В соответствии с источниками бытовых сточных вод, примерами бытовых сточных вод являются: ил из вторичного отстойного бассейна процесса очистки активным илом (называемый также осадочным илом, или осадочным активным илом, и содержащий, главным образом, микроорганизмы и воду), ил из процесса вторичного отстаивания процесса биомембранной очистки (называемый также гуминовым илом, и содержащий, главным образом, временную биомембрану), ил из первичного отстойного бассейна станции очистки бытовых сточных вод (называемый также первичным илом, осажденном в отстойнике, и содержащий, главным образом, твердые органические частицы и микроорганизмы), ил из процесса анаэробной очистки сточных вод (называемый также перегнившим или созревшим илом), ил из бассейна химического осаждения (называемый также осадком при химической обработке сточных вод) и т.д. В соответствии с этапами образования ила, примерами ила являются: сырой ил или неперебродивший ил (т.е. неочищенный ил), концентрированный ил, сброженный ил, обезвоженный ил, сухой ил и т.д. Ил в настоящем изобретении может быть любым из перечисленных видов ила или их комбинацией, в частности осадочным илом, имеющим водосодержание по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 97%, и предпочтительно сырым илом.

В настоящем изобретении термин иловая смесь относится к смеси, образованной из упомянутого ила и воды и называемой смесью ила и воды или иловой смесью ила и воды. Подходящая иловая смесь обладает хорошими седиментационными свойствами и, в частности, не проявляет таких свойств, как вспухание или всплывание ила в ходе процедур аэрации и отстаивания. В большинстве случаев, иловая смесь предпочтительно имеет индекс объема ила (ИОИ, например ИОИ₃₀, который относится к объему, занимаемому 1 граммом частицы активного ила после того, как 1000 мл иловой смеси пробудет в мерном цилиндре объемом 1000 мл в течение 30 мин, при этом единицей измерения индекса служит мл/г) меньший, чем минимальный ИОИ, при котором происходит вспухание ила в ходе аэрации; например ИОИ₃₀ может быть меньше чем 200 мл/г, 150 мл/г, 100 мл/г или 50 мл/г.

В настоящем изобретении термин концентрированная иловая смесь относится к иловой смеси, имеющей повышенную концентрацию ила и получаемую путем разделения упомянутой иловой смеси для удаления по меньшей мере части воды. В некоторых случаях концентрированную иловую смесь называют также илом, например первая концентрированная иловая смесь может также называться первым илом. Этап разделения может осуществляться путем отстаивания, фильтрации, центрифугирования и т.д. В случае отстаивания ил в иловой смеси осаждается вниз, образуя отстоянную жидкость в верхней части иловой смеси и концентрированную иловую смесь с повышенной концентрацией ила в

- 11 024049 нижней части иловой смеси. В некоторых случаях нижняя часть, используемая в концентрированной иловой смеси, составляет от 5 до 85% (например: от 5 до 10%, от 10 до 15%, от 15 до 20%, от 20 до 25%, от 25 до 30%, от 30 до 35%, от 35 до 40%, от 40 до 45%, от 45 до 50%, от 50 до 55%, от 55 до 60%, от 65 до 70%, от 70 до 75%, от 75 до 80%, от 80 до 85%) общего количества иловой смеси.

В настоящем изобретении термин очистка (процесс) с подачей кислорода относится к процессу, допускающему контакт кислорода с иловой смесью, в частности к процессу, позволяющему кислородсодержащему газу (такому как воздух) контактировать с иловой смесью. В настоящем изобретении очистка с подачей кислорода может быть реализована любыми способами, которые позволяют кислородсодержащему газу контактировать с иловой смесью. Например, она может быть реализована путем подачи кислородсодержащего газа в текущую или нетекущую иловую смесь, в частности путем аэрации иловой смеси с помощью кислородсодержащего газа. Обычно аэробная очистка представляет собой типичную очистку с подачей кислорода. В большинстве случаев аэробная очистка может выполняться в любых подходящих условиях любым подходящим способом, например в таких условиях, как нормальное давление, положительное давление, комнатная температура, низкая или высокая температура таким способом, как аэрация воздушным потоком, механическая аэрация, струйная аэрация в подходящем устройстве, таком как аэротенк, аэрационный канал, флюидизированный биослой, подвижный слой или мембрана и т.д. Предпочтительно для аэрации используется аэротенк. Любые подходящие кислородсодержащие газы могут использоваться для аэрации, при этом для аэрации предпочтительно используется воздух. В процессе очистки с подачей кислорода концентрация растворенного кислорода в иловой смеси может постепенно повышаться до нужного уровня. Время очистки с подачей кислорода обычно определяется по времени удержания иловой смеси в устройстве очистки с подачей кислорода или по времени, в течение которого иловая смесь находится в контакте с кислородом, и объемом кислородсодержащего газа, подаваемого в иловую смесь. Обычно при очистке с подачей кислорода рост аэробных и факультативных микроорганизмов усиливается, тогда как рост анаэробных микроорганизмов подавляется.

В настоящем изобретении термин бескислородная (аноксическая) очистка/процесс относится к процессу, позволяющему иловой смеси, по существу, не вступать в контакт с кислородсодержащим газом. Бескислородная очистка может быть реализована способом, который, по существу, не допускает контакта между кислородсодержащим газом и иловой смесью. Например, бескислородная очистка может быть реализована путем прекращения аэрации и выполнения дополнительного этапа дегазации. В настоящем изобретении иловая смесь подвергается бескислородной очистке до тех пор, пока, по существу, не останется растворенного кислорода, например когда уровень растворенного кислорода станет ниже, чем 0,1 мг/л, независимо от присутствия нитратного азота. Другими словами, бескислородная очистка может выполняться в бескислородных (аноксических) условиях (в присутствии нитратного азота и в отсутствие растворенного кислорода), о чем упоминается в известном уровне техники. В некоторых случаях, по мере выпуска кислородсодержащего газа и потребления растворенного кислорода, концентрация растворенного кислорода постепенно понижается до нужного значения, например приблизительно 0 мг/л. Конкретно, бескислородная очистка может быть реализована путем прекращения аэрации и предоставления иловой смеси возможности медленно втекать в отстойный бассейн. Подходящий отстойный бассейн может представлять собой горизонтальный отстойник, вертикальный отстойник и радиальный отстойник. Время бескислородной очистки определяется временем удержания иловой смеси в устройстве бескислородной очистки. В большинстве случаев при очистке с подачей кислорода рост анаэробных и факультативных микроорганизмов усиливается, тогда как рост аэробных микроорганизмов подавляется.

В настоящем изобретении термин содержание ила обычно относится к содержанию твердых частиц или взвешенных твердых частиц в иле, бытовых сточных водах, иловой смеси или концентрированной иловой смеси. В большинстве случаев твердые частицы или взвешенные твердые частицы главным образом содержат микроорганизмы или органические твердые вещества (включая биологически разлагаемые и биологически неразлагаемые органические вещества). В некоторых случаях содержание ила можно также выразить как общее количество ВВССВ (взвешенных веществ в смеси сточных вод с активным илом), которую называют также концентрацией иловой смеси, относящейся к общему весу частиц активного ила (мг/л) в единичном объеме иловой смеси в аэротенке.

В одном из аспектов настоящего изобретения предлагается способ обработки ила, включающий следующие шаги: (1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси; (2) подвергают вторую иловую смесь процессу с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси; (3) подвергают третью иловую смесь бескислородному (аноксическому) процессу для получения четвертой иловой смеси; (4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; (5) спускают отстоянную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к шагу (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила.

Согласно способу обработки ила по настоящему изобретению, количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила, иными словами, имеет место чистое поступление ила. В частности, когда вся первая концентрированная

- 12 024049 иловая смесь возвращается к шагу (1), количество чистого поступления ила равно количеству подаваемого ила (см. также фиг. 2).

Авторы настоящего изобретения с удивлением обнаружили, что при продолжительной работе, хотя имеет место чистое поступление ила, количество ила в иловой смеси по-прежнему поддерживается на относительно стабильном уровне и не увеличивается неограниченно, причем на этот уровень оказывают влияние состав и расход подаваемого ила и другие условия работы, а когда на вход поступают бытовые сточные воды, на уровень смеси также оказывают влияние состав и расход подаваемых сточных вод. Таким образом, способ обработки ила по настоящему изобретению по существу представляет собой способ обработки ила путем уменьшения его количества. А именно, способ обработки ила по настоящему изобретению позволяет сбраживать ил в подаваемом иле, чтобы уменьшить его количество. В предпочтительном варианте осуществления способ обработки ила по настоящему изобретению позволяет работать в течение длительного времени без спуска ила при постоянном добавлении подаваемого ила, тем самым устраняя необходимость в спуске ила. Кроме того, авторы настоящего изобретения с удивлением обнаружили, что даже в том случае, когда подаваемый ил содержит относительно высокий уровень углерода, азота и фосфора, и спуска первой концентрированной иловой смеси не происходит, содержание углерода, азота и фосфора в отстоянной жидкости также может поддерживаться на относительно низком уровне, а именно, способ обработки ила по настоящему изобретению позволяет достигать значительных эффектов при удалении углерода, азота и фосфора.

Не ограничивая себя какими-либо теориями, авторы настоящего изобретения считают, что к числу некоторых причин, по которым обработка ила по способу настоящего изобретения может осуществляться в течение длительного времени без спуска ила, относятся следующие.

Прежде всего, основное предположение состоит в том, что, когда количество спускаемого ила меньше, чем количество добавляемого ила, количество ила в иловой смеси будет постоянно возрастать, однако на практике концентрация ила в иловой смеси не возрастает непрерывно со стабильной скоростью, но поддерживается на относительно стабильном уровне при стабильной работе (а именно, при стабильной работе количество ила в системе остается по существу неизменным). Следовательно, можно считать, что микроорганизменные виды флоры в иловой смеси находятся в состоянии равновесия сбраживания и роста, т.е. вновь возросшее количество ила (включая количество ила в подаваемом иле и количество ила, увеличенное за счет роста организмов в иловой смеси) и уменьшившееся количество ила, вызванное гибелью и сбраживанием микроорганизмов, достигли динамического равновесного состояния, поэтому чистого возрастания количества ила не происходит.

В известных процессах биологической очистки всегда имеет место спуск осадочного ила в связи с распространением микроорганизмов, независимо от того, возвращается ли ил из вторичного отстойного бассейна к более раннему этапу процесса. Что касается процесса в целом, количество спускаемого ила всегда больше, чем количество добавляемого ила. Кроме того, поскольку уровень концентрации растворимых в воде органических веществ в частично очищенных сточных водах должен быть относительно низким, чтобы соответствовать требованиям к спуску воды, необходимо использовать достаточно высокую скорость аэрации и достаточно большую продолжительность времени аэрации, для уменьшения концентрации растворимых в воде органических веществ. Однако при аэробных условиях низкая концентрация органических веществ обычно способствует распространению колонии нитчатых бактерий, тем самым приводя к вспуханию ила. В то же время, высокая скорость аэрация и продолжительное время аэрации также увеличивают возможность вспухания ила в иловой смеси, имеющей относительно высокую концентрацию ила. Вследствие этого, в различных известных процессах с использованием активного ила концентрация ила в аэротенке, как правило, едва ли достигает относительно высокого уровня, а именно, не может достичь состоянии равновесия сбраживания и роста во флоре микроорганизмов. Кроме того, учитывая сопротивление микроорганизмов неблагоприятным условиям окружающей среды (таким как низкая концентрация питательных веществ), процессы аэробной и анаэробной очистки с использованием активного ила, известные из уровня техники, обычно позволяют сбраживать не более 60% ила (т.е. не позволяют сбраживать весь ил). Таким образом, эти процессы все же требуют сброса некоторого количества осадочного ила.

Способ обработки ила по настоящему изобретению направлен, главным образом, на сбраживание ила таким образом, что концентрация растворимых в воде органических веществ в спускаемой отстоянной жидкости не ограничена и может достигать относительно высокого уровня, тем самым успешно ограничивая распространение нитчатых бактерий, уменьшая потребление кислорода (например, скорость аэрации) и возможность вспухания ила при очистке с подачей кислорода, такой как аэрация. Кроме того, относительно высокий уровень растворимых органических веществ обеспечивает также достаточное количество питательных веществ для микроорганизмов, улучшает условия среды, способствующие метаболизму, размножению и запрограммированной гибели клеток микроорганизмов.

Кроме того, в способе обработки ила по настоящему изобретению ил поочередно и многократно подвергается обработке с подачей кислорода и бескислородной обработке, что способствует размножению зооглеи и улучшает коэффициент осаждения ила и осветляющее воздействие. Таким образом, способ обработки ила позволяет достигать относительно высокой концентрации ила без вспухания ила.

- 13 024049

Далее, поскольку большая часть или даже вся первая концентрированная иловая смесь возвращается к шагу (1), ил имеет относительно большой возраст (например, несколько месяцев, лет или даже больше). Таким образом, микроорганизмы, которые имеют относительно низкую скорость размножения и могут сбраживать эти обычно биологически неразлагаемые вещества, способны расти и увеличивать разлагающую способность ила. Между тем, как биологически разлагаемые, так и биологические неразлагаемые вещества (включая мертвые микроорганизмы) в иловой смеси последовательно проходят очистку с подачей кислорода и бескислородную очистку в условиях высокой концентрации ила и благодаря этому быстро сбраживаются так, что соединения, содержащие углерод, азот и фосфор, преобразуются в растворимые органические вещества, которые могут сливаться вместе с отстоянной жидкостью или попадать в летучие вещества, которые выделяются из системы.

В целом, в способе обработки ила по настоящему изобретению ил в иловой смеси обладает хорошими седиментационными свойствами и низким потреблением кислорода (например, скоростью аэрации) и может разлагать различные органические вещества (включая мертвые микроорганизмы) с образованием растворимых в воде веществ или газообразных веществ таким образом, чтобы иловая смесь могла иметь относительно высокую концентрацию ила, позволяя различным видам флоры микроорганизмов находиться в состоянии равновесия сбраживания и роста без вспухания ила, при этом обработка ила по способу настоящего изобретения может стабильно осуществляться продолжительное время и снизить или даже полностью исключить спуск ила.

В некоторых вариантах осуществления обработка с подачей кислорода на шаге (2) и бескислородная обработка на шаге (3) могут последовательно выполняться в одном и том же элементе конструкции или контейнере. Например, шаги (1)-(4) могут выполняться в одном и том же элементе конструкции или контейнере, в котором первая порция подаваемого ила смешивается на шаге (1) с первой концентрированной иловой смесью, образованной при обработке предыдущего подаваемого ила, и используется в качестве первой иловой смеси для получения второй иловой смеси, вторую иловую смесь подвергают обработке с подаче кислорода на шаге (2) для получения третьей иловой смеси, третью иловую смесь подвергают бескислородной обработке на шаге (3) для получения четвертой иловой смеси, четвертую иловую смесь разделяют на шаге (4) для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси, на шаге (5) спускают отстоянную жидкость, при этом по меньшей мере часть (предпочтительно вся) первой концентрированной иловой смеси остается в элементе конструкции или контейнере и используется в качестве первой иловой смеси на шаге (1), затем следующую порцию подаваемого ила вводят в элемент конструкции или контейнер, и перечисленные выше шаги повторяются. На шаге (5) спуск отстоянной жидкости может производиться устройством, способным спускать отстоянную жидкость, таким как сливная труба. Такое последовательное выполнение операций обеспечивает преимущества, которые заключаются в уменьшении производственной площади и затрат на строительство. В некоторых вариантах осуществления обработка с подачей кислорода на шаге (2) и бескислородная обработка на шаге (3) могут повторяться один или несколько раз перед разделением на шаге (4).

В некоторых вариантах осуществления способа обработки ила по настоящему изобретению обработка с подачей кислорода на шаге (2) и бескислородная обработка на шаге (3) могут выполняться в различных элементах конструкции или контейнерах в непрерывном или полунепрерывном режиме. Например, шаги (1)-(5) могут выполняться в различных элементах конструкции в полунепрерывном (т.е. некоторые шаги выполняются непрерывным, а некоторые другие шаги - прерывистым способом) или непрерывном режиме, в котором на шаге (1) подаваемый ил прерывисто или непрерывно вводят в первый элемент конструкции и смешивают с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси, вторую иловую смесь прерывисто или непрерывно вводят во второй элемент конструкции и подвергают обработке с подачей кислорода на шаге (2) для получения третьей иловой смеси, третью иловую смесь прерывисто или непрерывно вводят в третий элемент конструкции и подвергают бескислородной обработке на шаге (3) для получения четвертой иловой смеси, четвертую иловую смесь прерывисто или непрерывно пропускают через сепаратор и подвергают разделению на шаге (4) для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси, на шаге (5) спускают, прерывисто или непрерывно, отстоянную жидкость, при этом по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси прерывисто или непрерывно вводят в первый элемент конструкции, а оставшуюся часть первой концентрированной иловой смеси в некоторых случаях спускают, прерывистым или непрерывным способом. Первый, второй и третий элементы конструкции могут быть различными независимыми элементами, или различными зонами одного и того же элемента. Если бескислородная обработка на шаге (3) выполняется при помощи отстаивания, разделение на шаге (4) может также выполняться в том же элементе конструкции, что и шаг (3) (т.е. третий элемент конструкции может также использоваться в качестве сепаратора). На шаге (5) спуск отстоянной жидкости может производиться устройством, способным спускать отстоянную жидкость, таким как сливная труба, а первая концентрированная иловая смесь может вводиться в первый элемент конструкции, например через трубу для возвратного ила. Применение полунепрерывного или непрерывного способа успешно позволяет повысить эффективность обработки ила. Для получения оптимальных результатов обработки ила различные шаги могут выполняться полунепрерывным или непрерывным способом в соответствии с расходом и составом подаваемого ила и условиями работы уст- 14 024049 ройств.

В способе обработки ила по настоящему изобретению, количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (5), меньше, чем количество подаваемого ила. В некоторых случаях на шаге (5) практически вся первая концентрированная иловая смесь возвращается к шагу (1) в качестве первой иловой смеси, вследствие чего первую концентрированную иловую смесь практически не спускают. Однако в некоторых случаях возможно, что количество ила в спускаемой части первой концентрированной иловой смеси мгновенно оказывается больше, чем количество подаваемого ила, при условии, что во время продолжительной работы среднее количество ила в спускаемой части первой концентрированной иловой смеси меньше, чем среднее количество подаваемого ила так, что имеет место чистое поступление ила. Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила по настоящему изобретению, на шаге (5) количество первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), составляет некоторую долю, например не больше чем приблизительно 95%, приблизительно 85%, приблизительно 70%, приблизительно 50%, приблизительно 30%, приблизительно 25%, приблизительно 20%, приблизительно 15%, приблизительно 10%, приблизительно 5%, приблизительно 3%, приблизительно 1%, приблизительно 0% всего количества подаваемого ила. Эта доля предпочтительно составляет 0%, т.е. практически вся первая концентрированная иловая смесь возвращается к шагу (1) и используется в качестве первой иловой смеси. Кроме того, эта доля предпочтительно должна быть меньше чем приблизительно 30%, приблизительно 25%, приблизительно 20%, приблизительно 15%, приблизительно 10%, приблизительно 5%, приблизительно 3%, приблизительно 1%, в особенности приблизительно 0%, чтобы достичь относительно большого возраста ила. Не ограничиваясь какой-либо теорией, отметим, что большой возраст ила делает возможным рост микроорганизмов, которые медленно распространяются и могут сбраживать обычно биологические неразлагаемые вещества, тем самым увеличивая способность ила к разложению. Вместе с тем, указанная доля может быть меньше чем приблизительно 30%, приблизительно 25%, приблизительно 20%, приблизительно 15%, приблизительно 10%, приблизительно 5%, приблизительно 3%, приблизительно 1%, в особенности приблизительно 0%, и, тем самым, способствовать росту концентрации ила в первой, второй, третьей и четвертой иловых смесях.

В некоторых вариантах осуществления расход первой концентрированной иловой смеси может составлять от 10% до 1000%, например от 10 до 20%, от 20 до 30%, от 30 до 40%, от 40 до 60%, от 60 до 80%, от 80 до 100%, от 100 до 150%, от 150 до 200%, от 200 до 400%, от 400 до 600%, от 600 до 800%, от 800 до 1000% расхода подаваемого ила, или, при наличии подаваемых бытовых сточных вод, общего расхода подаваемых бытовых сточных вод и подаваемого ила. Это соотношение также называют коэффициентом опрокидывания потока первой концентрированной иловой смеси. Подходящий коэффициент опрокидывания потока эффективно обеспечивает требуемые значения времени очистки с подачей кислорода и/или времени бескислородной очистки. В некоторых случаях подходящий коэффициент опрокидывания потока может быть относительно небольшим, например от 10 до 20%, от 20 до 30%, от 30 до 40% и от 40 до 60% в целях эффективного уменьшения потребления энергии. В некоторых других случаях подходящий коэффициент опрокидывания потока может быть относительно большим, например от 60 до 80%, от 80 до 100%, от 100 до 150%, от 150 до 200%, от 200 до 400%, от 400 до 600%, от 600 до 800%, от 800 до 1000% в целях сокращения времени очистки с подачей кислорода и/или времени бескислородной очистки. Предпочтительный коэффициент опрокидывания потока может составлять от 50 до 150%.

В некоторых вариантах осуществления способа обработки ила по настоящему изобретению время обработки с подачей кислорода на шаге (2) меньше, чем время, в течение которого аэробные микроорганизмы становятся доминирующей колонией (например, меньше, чем цикл чередования поколений аэробного микроорганизма, составляющий менее 5 ч), а время бескислородной очистки на шаге (3) меньше, чем время, в течение которого анаэробные микроорганизмы становятся доминирующей колонией (например, меньше, чем цикл чередования поколений аэробного микроорганизма, составляющий менее 40 ч), так что доминирующей колонией становятся факультативные микроорганизмы. Не ограничиваясь какой-либо теорией, отметим, что, поскольку факультативные микроорганизмы имеют цикл чередования поколений приблизительно от 0,2 до 0,5 ч при комнатной температуре, у ила с факультативными микроорганизмами в качестве доминирующей колонии рост и запрограммированная гибель клеток большого количества микроорганизмов будут происходить при чередующихся очистке с подачей кислорода (аэробные условия) и бескислородной очистке (бескислородные или анаэробные условия), вызывая тем самым сбраживание и разложение (посредством метаболизма и гидролиза) различных органических веществ (включая мертвые микроорганизмы) с формированием растворимых веществ, спускаемых вместе с отстоянной жидкостью или образующих газообразные вещества, которые улетучиваются, особенно в условиях высокой концентрации ила.

В некоторых вариантах осуществления время очистки с подачей кислорода на шаге (2) может быть меньше 5 ч, так что аэробные микроорганизмы не становятся доминирующей колонией, а также может быть больше 0,1 ч, так что размножение анаэробных микроорганизмов подавляется, в то время как факультативные микроорганизмы могут в достаточной степени размножаться и становиться доминирующей колонией. В некоторых случаях очистка с подачей кислорода может занимать от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч, например от 0,1 до 0,2, от 0,2 до 0,3, от 0,3

- 15 024049 до 0,4, от 0,4 до 0,5, от 0,5 до 0,6, от 0,6 до 0,8, от 0,8 до 1, от 1 до 1,2, от 1,2 до 1,5, от 15 до 1,8, от 1,8 до 2, от 2 до 2,2, от 2,2 до 2,5, от 2,5 до 3 или от 3,5 до 4 ч. В некоторых вариантах осуществления время очистки с подачей кислорода на шаге (2) выполняется способом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации.

В некоторых вариантах осуществления время бескислородной очистки этапа (3) меньше чем, например, 6 ч, так что анаэробные микроорганизмы не становятся доминирующей колонией, а размер устройств может быть успешно уменьшен, тогда как время бескислородной очистки этапа (3) может быть больше чем, например, 0,1 ч, при этом факультативные микроорганизмы могут размножаться в достаточной степени, а аэробные микроорганизмы подавляются, позволяя факультативным микроорганизмам становиться доминирующей колонией. Время бескислородной очистки может составлять от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч, например от 0,8 до 1, от 1 до 1,2, от 1,2 до 1,4, от 1,4 до 1,6, от 1,6 до 1,8, от 1,8 до 2, от 2 до 2,5, от 2,5 до 3, от 3 до 3,5, от 3,5 до 4, от 4 до 4,5, от 4,5 до 5, от 5 до 5,5 или от 5,5 до 6 ч. В некоторых вариантах осуществления бескислородная очистка этапа (3) выполняется методом отстаивания. При выполнении бескислородной очистки методом отстаивания время бескислородной очистки может быть предпочтительно больше чем 0,5 ч, в частности больше чем 1 ч, так что отстаивание может быть в достаточной степени завершено, при этом время бескислородной очистки может быть также меньше чем 4 ч, что позволяет уменьшить размер устройств.

В некоторых вариантах осуществления соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки может составлять от 1:0.5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2, например от 1:0,5 до 1:0,6, от 1:0,6 до 1:0,7, от 1:0,7 до 1:0,8, от 1:0,8 до 1:0,9, от 1:0,9 до 1:1, от 1:1 до 1:1,1, от 1:1,1 до 1:1,2, от 1:1,2 до 1:1,3, от 1:1,3 до 1:1,4, от 1:1,4 до 1:1,5, от 1:1,5 до 1:1,6, от 1:1,6 до 1:1,7, от 1:1,7 до 1:1,8, от 1:1,8 до 1:1,9, от 1:1,9 до 1:2, от 1:2 до 1:2,1, от 1:2,1 до 1:2,2, от 1:2,3 до 1:2,4, от 1:2,4 до 1:2,5, от 1:2,5 до 1:2,6, от 1:2,6 до 1:2,8, от 1:2,8 до 1:3, от 1:3 до 1:3,2, от 1:3,2 до 1:3,4, от 1:3,4 до 1:3,6, от 1:3,6 до 1:3.8, от 1:3,8 до 1:4, от 1:4 до 1:4,5, от 1:4,5 до 1:5, от 1:5 до 1:5,5 или от 1:5,5 до 1:6, так что факультативные микроорганизмы становятся доминирующей колонией.

В некоторых вариантах осуществления, для обеспечения достаточной очистки ила с подачей кислорода, при которой факультативные микроорганизмы становятся доминирующей колонией, и при этом создаются благоприятные условия для сбраживания и гидролиза, содержание растворенного кислорода третьей иловой смеси шага (2) может составлять от 0,1 до 4 мг/л, предпочтительно от 1,5 до 3 мг/л, более предпочтительно от 2 до 3 мг/л, например от 0,1 до 0,3, от 0,3 до 0,5, от 0,5 до 0,7, от 0,7 до 0,9, от 0,9 до 1,1, от 1,1 до 1,3, от 1,3 до 1,5, от 1,5 до 1,7, от 1,7 до 1,9, от 1,9 до 2,1, от 2,1 до 2,3, от 2,3 до 2,5, от 2,5 до 2,7, от 2,7 до 2,9, от 2,9 до 3,1, от 3,1 до 3,3, от 3,3 до 3,5, от 3,5 до 3,7 или от 3,7 до 3,9 мг/л.

В некоторых вариантах осуществления подаваемый ил подвергается очистке с подачей кислорода до шага (1). Не ограничивая себя какой-либо теорией, авторы считают, что это способствует тому, что факультативные организмы становятся доминирующей колонией. Кроме того, когда подаваемый ил поступает из вторичного отстойного бассейна процесса очистки активным илом, то, поскольку содержание органических веществ в таком подаваемом иле является относительно низким, микроорганизмы в подаваемом иле в ходе обработки с подачей кислорода будут, главным образом, подвергаться эндогенному сбраживанию, уменьшая тем самым количество ила. В то же время, такая обработка с подачей кислорода позволяет также уменьшить потребление кислорода (например, скорость аэрации) при обработке на шаге (2); тем самым, дополнительно уменьшается риск вспухания ила. В некоторых вариантах осуществления время очистки с подачей кислорода для подаваемого ила может составлять от 0,1 до 0,5 ч, от 0,5 до 1 ч, от 1 до 1,5 ч, от 1,5 до 2 ч или от 2 до 2,5 ч, при этом содержание растворенного кислорода в таком очищенном подаваемом иле может составлять от 0,1 до 0,5 мг/л, от 0,5 до 1 мг/л, от 1 до 1,5 мг/л, от 1,5 до 2 мг/л, от 2 до 2,5 мг/л, от 2,5 до 3 мг/л, от 3 до 3,5 мг/л или от 3,5 до 4 мг/л. В некоторых вариантах осуществления такая обработка с подачей кислорода выполняется прерывистым или непрерывным способом, например с помощью прерывистой или непрерывной аэрации.

В некоторых вариантах осуществления для обеспечения достаточной бескислородной очистки ила, при которой факультативные микроорганизмы становятся доминирующей колонией, и при этом создаются благоприятные условия для сбраживания и гидролиза ила, третья иловая смесь может подвергаться обескислороживанию между шагами (2) и (3). Например, обескислороживание может выполняться с помощью дегазационного бассейна, в котором кислородсодержащие пузырьки всплывают наверх из иловой смеси так, что содержание растворенного кислорода в иловой смеси не увеличивается до такой степени, чтобы способствовать последующей бескислородной очистке. Согласно способу обработки ила по настоящему изобретению обескислороживание выполняется за время от 0,1 до 0,2 ч, от 0,2 до 0,3 ч, от 0,3 до 0,5 ч, от 0,5 до 0,8 ч или от 0,8 до 1 ч, при этом третья иловая смесь после такой обработки имеет содержание растворенного кислорода меньше чем 0,1 мг/л, меньше чем 0,05 мг/л или приблизительно 0 мг/л.

В некоторых вариантах осуществления соотношение между временем обработки с подачей кислорода, временем обескислороживания и временем бескислородной обработки может составлять 1:(от 0,1 до 0,5):(0,5 до 4), предпочтительно 1:(от 0,1 до 0,3):(от 1 до 3), более предпочтительно 1:(от 0,1 до

- 16 024049

0,2):(от 1,5 до 2,5), например 1:0,1:1 или 1:0,15:2.

В некоторых вариантах осуществления способа обработки ила по настоящему изобретению, подаваемый ил может содержать один или несколько видов подаваемого ила, предпочтительно сырого (неперебродившего) ила, причем эти виды подаваемого ила могут быть одинаковыми или различными. Обычно водосодержание подаваемого ила может составлять, например по меньшей мере 40%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% или, более предпочтительно 97% или больше. В некоторых случаях подаваемый ил может также представлять собой ил с низким водосодержанием, такой как сухой ил, а также его смесь с водой, бытовыми сточными водами, органическими питательными веществами или другими видами подаваемого ила.

Согласно некоторым вариантам осуществления способа обработки ила по настоящему изобретению подаваемые бытовые сточные воды могут также вводиться на шаге (1) и смешиваться с первой иловой смесью. При наличии подаваемых бытовых сточных вод соотношение между потоками подаваемою ила и подаваемых бытовых сточных вод на шаге (1) может составлять от 1:100 до 1:50, от 1:50 до 1:20, от 1:20 до 1:10, от 1:10 до 1:5, от 1:5 до 1:2, от 1:2 до 1:1,5, от 1:1,5 до 1:1, от 1:1 до 1:0,8, от 1:0,8 до 1:0,5, от 1:0,5 до 1:0,2, от 1:0,2 до 1:0,1, от 1:0,1 до 1:0,05, от 1:0,05 до 1:0,02 или от 1:0,02 до 1:0,01.

В некоторых вариантах осуществления вторая иловая смесь на этапе (2) имеет индекс объема ила (ИОИ, обычно выражаемый в виде, ИОИ₃₀, который относится к объему, занимаемому 1 граммом частицы активного ила после того, как 1000 мл иловой смеси пробудет в мерном цилиндре объемом 1000 мл в течение 30 мин, при этом единицей измерения индекса служит мл/г) меньший, чем минимальный ИОИ, при котором происходит вспухание ила при аэрации, например ИОИ₃₀ может быть меньше чем 300 мл/г, 200 мл/г, 150 мл/г, 100 мл/г или 50 мл/г.

В некоторых вариантах осуществления концентрация ила второй иловой смеси на шаге (1) представляет собой концентрацию, которая позволяет микроорганизмам находиться в состоянии равновесия сбраживания и роста. Согласно некоторым вариантам осуществления вторая иловая смесь шага (1) имеет концентрацию ила по меньшей мере приблизительно от 2500 до 3000 мг/л, от 3000 до 3500, от 3500 до 4000, от 4000 до 4500, от 4500 до 5000, от 5000 до 5500, от 5500 до 6000, от 6000 до 6500, от 6500 до 7000, от 7000 до 7500, от 7500 до 8000, от 8000 до 8500, от 8500 до 9000, от 9000 до 9500, от 9500 до 10000, от 10000 до 12000, от 12000 до 14000, от 14000 до 16000, от 16000 до 18000, от 18000 до 20000 или по меньшей мере приблизительно 20000, предпочтительно от 3000 до 20000, более предпочтительно от 4000 до 15000 мг/л.

В некоторых вариантах осуществления описанный выше способ обработки ила может также включать шаг восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений. Газообразные фосфорсодержащие соединения включают фосфористый водород и другие соединения, образуемые на шаге (2) и/или (3). Например, этот шаг восстановления, а также шаг (2) и/или шаг (3) могут выполняться одновременно с целью восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых на шаге (2) и/или (3). Этот шаг восстановления может представлять собой любой подходящий процесс восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, например процесс, способный преобразовывать газообразные фосфорсодержащие соединения в жидкие или твердые вещества; так, например, газообразные фосфорсодержащие соединения могут подвергаться замораживанию или поглощению при помощи абсорбирующего вещества путем физической и/или химической абсорбции. Абсорбирующее вещество может представлять собой любые вещества, способные растворять газообразные фосфорсодержащие соединения, или вещества, способные вступать в реакцию с газообразными фосфорсодержащими соединениями. Например, к веществам, способным абсорбировать газообразные фосфорсодержащие соединения, относятся раствор перманганата калия, смешанный раствор перманганата калия и едкой щелочи, раствор хлорида окисного железа, раствор гипобромита натрия и т.д. Что касается фосфористого водорода, он может поглощаться при помощи активированного угля в качестве абсорбирующего вещества или окисляться озоном с образованием малотоксичных веществ, или подвергаться сжиганию при контролируемых условиях горения.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также способ биологической обработки бытовых сточных вод, включающий следующие шаги:

(1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси;

(2) подвергают вторую иловую смесь процессу с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси;

(3) подвергают третью иловую смесь бескислородному (аноксическому) процессу для получения четвертой иловой смеси;

(4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси;

(5) спускают отстоянную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к шагу (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к шагу (1), меньше, чем количество подаваемого ила;

- 17 024049 (6) подвергают по меньшей мере часть отстоянной жидкости с шага (5) и, в некоторых случаях, часть подаваемых сточных вод, процессу биологической очистки бытовых сточных вод для получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод; и (7) спускают очищенные сточные воды и, в некоторых случаях, возвращают по меньшей мере часть второй концентрированной иловой смеси с шага (6) в качестве подаваемого ила к шагу (1).

При этом подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси и/или вводят на шаге (6) и подвергают процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе с по меньшей мере частью отстоянной жидкости с шага (5).

Очевидно, что шаги (1)-(5) образуют описанный выше способ обработки ила по настоящему изобретению. Таким образом, способ биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения фактически представляет собой применение способа обработки ила по настоящему изобретению к биологической очистке бытовых сточных вод. Поскольку отстоянная жидкость, спускаемая по способу обработки ила, обычно содержит относительно высокую концентрацию растворимых органических загрязнителей, отстоянную жидкость, как правило, необходимо подвергать дополнительной обработке, чтобы удовлетворить нормам качества отводимых сточных вод и обеспечить безопасность окружающей среды. Вследствие этого, в некоторых вариантах осуществления, подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1), чтобы способ обработки ила по настоящему изобретению, образованному с помощью шагов (1)-(5), можно было использовать в качестве первой стадии биологической очистки перед биологической очисткой бытовых сточных вод на шаге (6), которая используется в качестве второй стадии биологической очистки, подаваемые бытовые сточные воды подвергаются далее первой стадии биологической очистки с образованием отстоянной жидкости, затем отстоянная жидкость используется в качества подаваемого материала и очищается при помощи второй биологической очистки для получения очищенных сточных вод. Предпочтительно очищенные сточные воды являются экологически безопасными и отвечают требованиям к качеству отводимых сточных вод. Вместе с тем, осадочный ил (т.е. вторая концентрированная иловая смесь), образованный на второй стадии биологической очистки, может использоваться в качестве подаваемого ила и сбраживаться на первой стадии биологической очистки, тем самым способствуя уменьшению или даже исключению спуска ила всего процесса биологической очистки. В некоторых вариантах осуществления подаваемые бытовые сточные воды вводятся на шаге (6), так что, с учетом подаваемых бытовых сточных вод, способ обработки ила по настоящему изобретению, который образуется шагами (1) -(5), применяется после биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6) и используется, главным образом, для сбраживания осадочного ила (т.е. второй концентрированной иловой смеси), образованного при биологической очистке бытовых сточных вод на шаге (6). Вместе с тем, отстоянная жидкость может также использоваться в качестве подаваемых бытовых сточных вод и вводиться на шаге (6). В других дополнительных вариантах осуществления подаваемые бытовые сточные воды можно вводить на шаге (1) и шаге (6) одновременно.

В некоторых вариантах осуществления от 1 до 10%, от 10 до 20%, от 20 до 30%, от 30 до 40%, от 40 до 50%, от 50 до 60%, от 60 до 70%, от 70 до 80%, от 80 до 85%, от 85 до 90%, от 90 до 95% или от 95 до 100%, в особенности, приблизительно 100% второй концентрированной иловой смеси используется в качестве подаваемого ила шага (1) в целях содействия использованию описанного выше способа обработки ила для сбраживания по меньшей мере части или даже всей второй концентрированной иловой смеси, тем самым уменьшая или даже полностью исключая спуск ила всего процесса биологической очистки бытовых сточных вод. В некоторых вариантах осуществления пропорциональная часть второй концентрированной иловой смеси шага (6) по отношению к подаваемому илу шага (1) составляет от 1 до 10%, от 10 до 20%, от 20 до 30%, от 30 до 40%, от 40 до 50%, от 50 до 60%, от 60 до 70%, от 70 до 80%, от 80 до 85%, от 85 до 90%, от 90 до 95% или от 95 до 100%.

Согласно способу очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению, описанный выше способ обработки ила по настоящему изобретению в качестве первой стадии биологической очистки может быть объединен с любым подходящим процессом биологической очистки бытовых сточных вод в качестве второй стадии биологической очистки. По сравнению с процессом очистки бытовых сточных вод, в котором используется только вторая стадия биологической очистки, способ биологической очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению позволяет значительно уменьшить или даже полностью исключить спуск осадочного ила и достичь лучших результатов очистки.

В способе очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению, если подаваемые бытовые сточные воды вводятся как на шаге (1), так и на шаге (6), соотношение между сточными водами, вводимыми на шаге (1), и сточными водами, вводимыми на шаге (6), может принимать любые нужные значения, чтобы уравновесить нагрузки на систему и оптимизировать эффекты всей биологической очистки бытовых сточных вод.

В некоторых вариантах осуществления подаваемые бытовые сточные воды предпочтительно вводятся на шаге (1). Поскольку иловая смесь на шаге (1) обладает очень высокой концентрацией, она успешно обеспечивает устойчивость к ударным нагрузкам подаваемых бытовых сточных вод в отношении водного потока и загрязнителей. Вместе с тем, высокая концентрация ила позволяет также повысить ско- 18 024049 рость реакции в целях быстрого и эффективного сбраживания загрязнителей в подаваемых бытовых сточных водах, при этом некоторые обычно биологически неразлагаемые вещества также могут постепенно разлагаться с образованием разлагаемых веществ, тем самым улучшая результаты биологической обработки подаваемых бытовых сточных вод, уменьшая размеры устройства для биологической обработки подаваемых бытовых сточных вод, экономя производственную площадь и снижая стоимость капиталовложений и эксплуатации. Эти характеристики особенно предпочтительны для обработки бытовых сточных вод с низкой ХПК, таких как городские коммунально-бытовые сточные воды, поскольку процесс обработки ила, образуемый с помощью шагов (1)-(5), практически превращает часть подаваемого ила в биологически разлагаемые вещества и, таким образом, повышает ХПК в отстоянной жидкости, чтобы последующая биологическая очистка отстоянной жидкости позволяла более эффективно удалять из воды фосфор и азот, повышая тем самым качество очищенной воды. Вследствие этого, настоящее изобретение является особенно подходящим для биологической очистки бытовых сточных вод с ХПК меньшей чем 500, 350, 300, 250, 200, 150 или 100 мг/л. Разумеется, в случае недостатка источников углерода, вызванного нарушением баланса различных загрязнителей в подаваемом иле, подходящий источник углерода, например спирты, такие как метанол или другие органические питательные вещества (углеродосодержащие продукты, мелассы и т.д.) также могут быть добавлены к подаваемым бытовым сточным водам.

Согласно способу биологической очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению, любой процесс биологической очистки бытовых сточных вод (такой как традиционные аэробные процессы биологической очистки бытовых сточных вод и анаэробные процессы биологической очистки бытовых сточных вод) может быть успешно использован для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6). Согласно некоторым вариантам осуществления процесс биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6) представляет собой процесс Вурмана, процесс А/О, процесс Барденфо, процесс Форедо, процесс А²/О, обратный процесс А²/О, процесс ИСТ, процесс МИСТ, процесс У1Р, процесс ОХУЛ5Л, процесс ШВ, процесс ТЫСИ, процесс Дефано, процесс ВСР8, процесс МЗВК, процесс 8ВК, процесс АВ, процесс в окислительной траншее, биомембранный процесс, процесс с плавающей загрузкой или их комбинацию.

На фиг. 3 представлена блок-схема одного из вариантов осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению, на которой устройство для сбраживания ила представляет собой устройство, способное реализовать способ обработки ила по настоящему изобретению (т.е. шаги (1)-(5)), традиционное устройство для обработки ила представляет любое подходящее устройство для очистки бытовых сточных вод, способное осуществлять биологическую очистку бытовых сточных вод на шаге (6), а обратный поток осадочного ила представляет собой вторую концентрированную иловую смесь, которая используется в качестве подаваемого ила на шаге (1).

На фиг. 4 представлена блок-схема другого варианта осуществления способа биологической очистки бытовых сточных вод согласно настоящему изобретению, на которой термины имеют те же значения, что на фиг. 3, и ил представляет собой ил, подаваемый из другого источника.

На фиг. 5 представлена блок-схема процесса, протекающего в окислительной траншее, который может использоваться в качестве процесса биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), на которой подаваемые бытовые сточные воды могут содержать отстоянную жидкость шага (5) и/или подаваемые бытовые сточные воды, а осадочный ил может использоваться в качестве подаваемого ила шага (1).

На фиг. 6 представлена блок-схема процесса ЗВК, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), при этом термины имеют те же значения, что на фиг. 5.

На фиг. 7 представлена блок-схема процесса АВ, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), при этом термины имеют те же значения, что на фиг. 5.

На фиг. 8 представлена блок-схема процесса А/О, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), при этом термины имеют те же значения, что на фиг. 5.

На фиг. 9 представлена блок-схема процесса А²О, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), при этом термины имеют те же значения, что на фиг. 5.

На фиг. 10 представлена блок-схема процесса МЗВК, применяемого в целях очистки бытовых сточных вод, который может использоваться для биологической очистки бытовых сточных вод на шаге (6), при этом термины имеют те же значения, что на фиг. 5.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для обработки ила, применимое в указанном способе обработки ила и включающее: первую секцию, предназначенную для смешивания подаваемых сточных вод, подаваемого ила и первой иловой смеси в целях получения второй иловой смеси; вторую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть вторую иловую смесь воздействию процесса с подачей кислорода в целях получения третьей иловой смеси; третью секцию, пред- 19 024049 назначенную для того, чтобы подвергнуть третью иловую смесь воздействию бескислородного процесса в целях получения четвертой иловой смеси; четвертую секцию, предназначенную для разделения четвертой иловой смеси в целях получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; пятую секцию, предназначенную для спуска отстоянной жидкости; и шестую секцию, предназначенную для возвращения по меньшей мере части первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к первой секции так, чтобы количество ила в первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к первой секции, было меньше, чем количество подаваемого ила.

В некоторых вариантах осуществления первая секция может представлять собой любой элемент конструкции или контейнер, пригодный для смешивания подаваемого ила и иловой смеси. Вторая секция может представлять собой ту же секцию, что первая, или быть отличной от нее. Например, вторая секция может быть гидравлически соединена с первой секцией и позволять кислородсодержащему газу, такому как воздух, контактировать с иловой смесью, так, вторая секция может быть аэротенком, снабженным устройством аэрации. Третья секция может представлять собой ту же секцию, что первая и вторая секции, и выполнять бескислородную обработку (последовательным способом), когда аэрация прекращается; либо третья секция может быть отличной от второй и представлять собой, например, элемент конструкции или контейнер (такой как отстойный бассейн), способный практически предотвращать контакт между кислородсодержащим газом и иловой смесью и работающий в полунепрерывном или непрерывном режиме. Четвертая секция может представлять собой ту же секцию, что первая, вторая и третья секции, или ту же секцию, что одна только третья секция, в которой разделение отстойной жидкости и первой концентрированной иловой смеси может выполняться, например, путем отстаивания без аэрации и/или перемешивания и работа осуществляется последовательным способом; либо четвертая секция может быть независимым устройством, гидравлически соединенным с третьей секцией и обеспечивать возможность разделения отстойной жидкости и первой концентрированной иловой смеси, например независимым отстойным бассейном, центробежной машиной или фильтром (работающим в полунепрерывном или непрерывном режиме). Пятая секция может представлять собой любое устройство, способное удалять отстоянную жидкость и четвертой секции, такое как спускное отверстие, спускная труба и т.д. Шестая секция может представлять собой ту же секцию, что первая, вторая третья, и четвертые секции (работающие последовательно); или независимую секцию, способную подавать по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси от четвертой секции к первой, например трубу обратного потока, имеющую насос и клапан и гидравлически соединенную с первой секций и с четвертой секцией (работающими в полунепрерывном или непрерывном режиме). Шестая секция может в некоторых случаях быть снабжена таким приспособлением, как спускное отверстие или труба с клапаном для спуска осадочной части первой концентрированной иловой смеси таким образом, чтобы можно было контролировать то количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к первой секции, меньшее, чем количество подаваемого ила.

В некоторых вариантах осуществления первая секция может представлять собой аэротенк, окислительную траншею, флюидизированный биослой, подвижный слой или мембранное устройство, предпочтительно аэротенк, более предпочтительно аэротенк с пробковым (пульсирующим) режимом потока. Третья секция может предпочтительно представлять собой отстойный бассейн, более предпочтительно отстойный бассейн с пробковым режимом потока.

В некоторых вариантах осуществления устройство для обработки ила может также включать секцию, гидравлически соединенную с первой секцией и способную выполнять обработку подаваемого ила с подачей кислорода, например секцию предварительной аэрации.

В некоторых вариантах осуществления устройство для обработки ила может также включать секцию обескислороживания, например обескислороживающий бассейн, гидравлически соединенный с первой и второй секциями и способный выполнять обескислороживание иловой смеси.

В некоторых вариантах осуществления вторая секция выполнена таким образом, что время очистки с подачей кислорода составляет от 0,1 до 0,2 ч, от 0,2 до 0,3 ч, от 0,3 до 0,4 ч, от 0,4 до 0,5 ч, от 0,5 до 0,6 ч, от 0,6 до 0,8 ч, от 0,8 до 1 ч, от 1 до 1,2 ч, от 1,2 до 1,5 ч, от 1,5 до 1,8 ч, от 1,8 до 2 ч, от 2 до 2,2 ч, от 2,2 до 2,5 ч, от 2,5 до 3 ч или от 3,5 до 4 ч, предпочтительно от 1,5 до 3 ч. Например, когда вторая секция работает в непрерывном режиме, рабочий объем второй секции можно определить в соответствии с расходом второй иловой смеси во второй секции и использованием времени очистки с подачей кислорода в качестве времени удержания второй иловой смеси.

В некоторых вариантах осуществления третья секция выполнена таким образом, что время бескислородной очистки от 0,8 до 1 ч, от 1 до 1,2, от 1,2 до 1,4, от 1,4 до 1,6, от 1,6 до 1,8, от 1,8 до 2, от 2 до 2,5, от 2,5 до 3, от 3 до 3,5, от 3,5 до 4, от 4 до 4,5, от 4,5 до 5, от 5 до 5,5 или от 5,5 до 6 ч, предпочтительно от 3 до 4 ч. Например, когда третья секция работает в непрерывном режиме, рабочий объем третьей секции можно определить в соответствии с расходом третьей иловой смеси в третьей секции и использованием времени бескислородной очистки в качестве времени удержания третьей иловой смеси.

В некоторых случаях вторая и третья секции выполнены таким образом, что соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:1, от 1:1 до 1:1,5, от 1:1,5 до 1:2, от 1:2 до 1:2,5, от 1:2,5 до 1:3, от 1:3 до 1:3,6, от 1:3,6 до 1:4, от 1:4 до 1:4,5,

- 20 024049 от 1:4,5 до 1:5, от 1:5 до 1:5,5 или от 1:5,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3. Например, когда вторая и третья секции работают в непрерывном режиме, соотношение между рабочими объемами второй и третьей секции можно определить в соответствии с соотношением между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки.

В некоторых вариантах осуществления устройство для обработки ила может также включать восстановительную секцию для сбора и восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений. Например, восстановительная секция может быть гидравлически соединена со второй и/или третьей секцией для восстановления газообразных фосфорсодержащих соединений, образуемых во второй и/или третьей секции. В некоторых вариантах осуществления восстановительная секция может представлять собой устройство замораживания, устройство горения или устройство абсорбции, такое как абсорбционная колонна, абсорбционная емкость и т.п., в котором применяется твердый или жидкий абсорбент.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также устройство для биологической очистки бытовых сточных вод, применимое в указанном способе биологической очистки бытовых сточных вод и включающее: первую секцию, предназначенную для смешивания подаваемого ила с первой иловой смесью в целях получения второй иловой смеси; вторую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть вторую иловую смесь воздействию процесса с подачей кислорода в целях получения третьей иловой смеси; третью секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть третью иловую смесь воздействию бескислородного процесса в целях получения четвертой иловой смеси; четвертую секцию, предназначенную для разделения четвертой иловой смеси в целях получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; пятую секцию, предназначенную для спуска отстоянной жидкости; шестую секцию, предназначенную для возвращения по меньшей мере части первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к первой секции так, чтобы количество ила в первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается к первой секции, было меньше, чем количество подаваемого ила; седьмую секцию, предназначенную для того, чтобы подвергнуть по меньшей мере часть отстоянной жидкости из пятой секции процессу биологической очистки бытовых сточных вод в целях получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод; восьмую секцию, предназначенную для спуска очищенных сточных вод; девятую секцию, предназначенную для введения подаваемых бытовых сточных вод в первую секцию для смешивания с подаваемым илом и первой иловой смесью в целях получения второй иловой смеси и/или в седьмую секцию, чтобы подвергнуть их процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе с отстоянной жидкостью; и, в некоторых случаях, десятую секцию в целях возвращения по меньшей мере части второй концентрированной иловой смеси к первой секции.

Согласно некоторым вариантам осуществления устройства для биологической очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, седьмое устройство представляет собой устройство, способное выполнять биологическую очистку бытовых сточных вод в соответствии с процессом Вурмана, процессом А/О, процессом Барденфо, процессом Форедо, процессом А²/О, обратным процессом А²/О, процессом ИСТ, процессом МИСТ, процессом νΐΡ, процессом О\УА8А, процессом ШВ, процессом ТЫСИ, процессом Дефано, процессом ВСР8, процессом М8ВК, процессом §ВК, процессом АВ, процессом в окислительной траншее, биомембранным процессом, процессом с плавающей загрузкой или их комбинацией.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также система для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающая: традиционное устройство для очистки бытовых сточных вод и устройство для сбраживания ила, в котором традиционное устройство для очистки бытовых сточных вод имеет вход, связанный с устройством для сбраживания ила и трубу для осадочного ила, связанную с устройством для сбраживания ила.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для сбраживания ила включает реакционное устройство для ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для сбраживания ила включает устройство для анаэробного отстаивания, при этом устройство для анаэробного отстаивания имеет вход, связанный с выходом реакционного устройства для ила высокой концентрации и возвратную трубу первого ила, связанную с реакционным устройством для ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению весь осадочный ил подается по трубе для осадочного ила к устройству для сбраживания ила.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для сбраживания ила включает устройство для анаэробного отстаивания, при этом устройство для анаэробного отстаивания имеет вход, связанный с выходом реакционного устройства для ила высокой концентрации и возвратную трубу первого ила, связанную с реакционным устройством для ила высокой концентрации, причем весь осадочный ил подается по трубе для осадочного ила к устройству для сбраживания ила.

- 21 024049

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению реакционное устройство для ила высокой концентрации содержит концентрацию ила 4000-20000 мг/л, например 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 15000, 16000 или 18000 мг/л.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению в реакционном устройстве для ила высокой концентрации используются гидравлическое время удержания 1,5-3,0 ч и выходная концентрация растворенного кислорода в диапазоне 1-1,5 мг/л, 1,5-2 мг/л, 2-2,5 мг/л или 2,5-3 мг/л.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению от 0,4 до 0,7 общего количества ила подается по трубе для осадочного ила к реакционному устройству для ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению между реакционным устройством для ила высокой концентрации и устройством для анаэробного отстаивания предусмотрено устройство для обескислороживания.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению система содержит также аэротенк осадочного ила, в котором труба для осадочного ила устройства для традиционной очистки бытовых сточных вод соединена с аэротенком осадочного ила, а аэротенк осадочного ила соединен с реакционным устройством для ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению на входе устройства сбраживания ила предусмотрено устройство предварительной очистки, содержащее по меньшей мере одну сетку.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство предварительной очистки содержит две сетки.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод включает устройство для аэробной реакции и устройство для отстаивания, соединенные последовательно, при этом устройство для отстаивания включает возвратную трубу второго ила и трубу осадочного ила, причем возвратная труба второго ила соединена с устройством для бескислородной реакции.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для аэробной реакции представляет собой аэротенк или окислительную траншею.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод включает устройство для анаэробной реакции, устройство для бескислородной реакции, устройство для аэробной реакции и устройство для отстаивания, соединенные последовательно, при этом устройство для отстаивания включает возвратную трубу третьего ила и трубу осадочного ила, причем возвратная труба третьего ила соединена с устройством для бескислородной реакции.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению устройство для отстаивания представляет собой §ВК-бассейн или отстойный резервуар (отстойник).

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению 8ВК-бассейн содержит ил, имеющий концентрацию 2000-4000 мг/л, растворенный кислород, имеющий концентрацию 2-4 мг/л, при этом время статического отстаивания составляет 1-1,5 ч за неделю, а время спуска воды постоянного уровня 1,5-2,5 ч.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению возвратная труба второго ила соединена с устройством для бескислородной реакции, к которому по ней подается от 0,4 до 0,7 общего количества ила.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению возвратная труба третьего ила соединена с устройством для бескислородной реакции, к которому по ней подается от 0,5 до 1,0 общего количества ила.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается способ очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающий следующие шаги:

a) подвергают смесь бытовых сточных вод и ила реакции сбраживания ила;

b) подвергают бытовые сточные воды после реакции сбраживания ила традиционной очистке бытовых сточных вод; и

c) спускают бытовые сточные воды после традиционной очистки бытовых сточных вод, затем возвращают и подвергают осадочный ил, образованный в процессе традиционной очистки бытовых сточных вод, реакции сбраживания ила.

- 22 024049

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению реакция сбраживания ила на шаге а) включает подвергание смеси бытовых сточных вод и ила реакции ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению реакция сбраживания ила на шаге а) включает подвергание смеси бытовых сточных вод и ила, после реакции ила высокой концентрации, анаэробному отстаиванию, затем ил анаэробного отстаивания возвращают и подвергают реакции ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению возвращается весь осадочный ил.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению реакция сбраживания ила на шаге а) включает подвергание смеси бытовых сточных вод и ила, после реакции ила высокой концентрации, анаэробному отстаиванию, затем ил анаэробного отстаивания возвращают и подвергают реакции ила высокой концентрации, при этом возвращается весь ил.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению в реакции ила высокой концентрации используется ил, имеющий концентрацию в диапазоне от 4000 до 20000 мг/л, например 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 15000, 16000 или 18000 мг/л.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению в реакции ила высокой концентрации используется гидравлическое время удержания 1,5-3,0 ч и выходная концентрация растворенного кислорода в диапазоне 11,5, 1,5-2, 2-2,5 или 2,5-3 мг/л.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению ил анаэробного отстаивания возвращают и подвергают реакции ила высокой концентрации при коэффициенте опрокидывания потока от 0,4 до 0,7.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению смесь бытовых сточных вод и ила, после реакции ила высокой концентрации, подвергают обескислороживанию перед анаэробным отстаиванием.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению осадочный ил подвергают аэрации перед реакцией ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению при аэрации ила используется концентрация растворенного кислорода в диапазоне 0,2-0,9 мг/л.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению бытовые сточные воды подвергают предварительной очистке для удаления примесей перед реакцией сбраживания ила.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению традиционная очистка бытовых сточных вод на шаге Ь) включает аэробную реакцию и отстаивание, при этом осуществляется спуск бытовых сточных вод, прошедших аэробную реакцию, после отстаивания, а образовавшийся ил возвращают и подвергают анаэробной реакции.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению традиционная очистка бытовых сточных вод на шаге Ь) включает анаэробную реакцию, бескислородную реакцию, аэробную реакцию и отстаивание, при этом осуществляется спуск бытовых сточных вод, прошедших аэробную реакцию, после отстаивания, а образовавшийся ил возвращают и подвергают анаэробной реакции.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению образовавшийся ил возвращают и подвергают анаэробной реакции при коэффициенте опрокидывания потока от 0,5 до 1,0.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению при отстаивании используется процесс 8ВК.

В одном из вариантов осуществления способа очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению в процессе 8ВК используется ил, имеющий концентрацию 2000-4000 мг/л, растворенный кислород, имеющий концентрацию 2-4 мг/л, при этом время статического отстаивания составляет 1-1,5 ч за неделю, а время спуска воды постоянного уровня 1,5-2,5 ч.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается также система для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила, включающая: реакционное устройство для ила высокой концентрации, устройство для анаэробного отстаивания и устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод, соединенные последовательно, причем устройство для анаэробного отстаивания имеет возвратную трубу первого ила, соединенную с реакционным устройством для ила высокой концентрации, а устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод имеет трубу для осадочного ила, соединен- 23 024049 ную с реакционным устройством для ила высокой концентрации.

В одном из вариантов осуществления системы для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению реакционное устройство для ила высокой концентрации содержит концентрацию ила 4000-20000 мг/л, например 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 15000, 16000 или 18000 мг/л.

В некоторых вариантах осуществления система для очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила по настоящему изобретению может представлять собой устройство, имеющее блоксхему, которая показана на фиг. 11, 12 или 13, в котором устройство для сбраживания ила соединено с реакционным устройством для ила высокой концентрации, обескислороживающим бассейном и анаэробным отстойным бассейном.

В некоторых вариантах осуществления перед устройством для сбраживания ила предусмотрено устройство предварительной очистки, содержащее по меньшей мере одну сетку. Эта сетка обычно используется в качестве первого устройства очистки станции очистки бытовых сточных вод. В частности, сетка может содержать две сетки, причем первая сетка используется для удаления из сточных вод более крупных примесей, а затем вторая сетка - для удаления из сточных вод более мелких примесей, чистый промежуток между полосами первой сетки больше, чем у второй сетки; например, первая сетка может представлять собой грубую сетку и иметь чистый промежуток между полосами размером 20 мм и угол установки 60 градусов, тогда как вторая сетка может представлять собой мелкую сетку и иметь чистый промежуток между полосами размером 6 мм и угол установки 60 градусов.

В некоторых вариантах осуществления реакционное устройство для ила высокой концентрации представляет собой реакционный резервуар для ила высокой концентрации, в котором бытовые сточные воды после предварительной обработки, ил, возвращаемый из устройства для анаэробного отстаивания, и осадочный ил, возвращаемый из устройства для отстаивания в конце системы, подвергаются смешиванию и аэрации в реакционном резервуаре для ила высокой концентрации, при этом реакционный бассейн для ила высокой концентрации представляет собой прямоугольный резервуар с пробковым режимом потока. Между устройством для отстаивания и реакционным устройством для ила высокой концентрации предусмотрен аэротенк осадочного ила, соединенный с устройством для отстаивания и реакционным устройством для ила высокой концентрации трубой для осадочного ила, при этом возвращаемый осадочный ил течет в аэротенк осадочного ила, бытовые сточные воды и ил, возвращаемый из устройства для анаэробного отстаивания, поступают непосредственно в реакционный резервуар для ила высокой концентрации, осадочный ил после аэрации поступает в реакционный бассейн для ила высокой концентрации и тщательно перемешивается со смесью бытовых сточных вод и ила.

Конкретно, реакционный бассейн для ила высокой концентрации функционирует при относительно высокой концентрации ила в анаэробно-аэробном режиме с небольшим временем гидравлического удержания. В настоящем изобретении имеет место оборот ила между реакционным бассейном для ила высокой концентрации и последующим устройством для анаэробного отстаивания, таким образом, что ил из устройства для анаэробного отстаивания может быть возвращен в реакционный бассейн для ила высокой концентрации. Поскольку качество и количество бытовых сточных вод в различные периоды времени может быть неодинаковым и испытывать резкие колебания, реакционный бассейн для ила высокой концентрации может также выполнять функцию буфера, уменьшая воздействие ударных нагрузок на биохимическую очистку.

Конкретно, устройство для аэробного отстаивания представляет собой аэробный отстойный резервуар. Ил из аэробного отстойного резервуара возвращают в реакционный бассейн для ила высокой концентрации и подвергают реакции совместно с бытовыми сточными водами и осадочным илом. Для осуществления цикла оборота ила может применяться незасоряющийся насос для перекачивания ила. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения между реакционным устройством для ила высокой концентрации и устройством для анаэробного отстаивания предусмотрено устройство для обескислороживания, причем смесь бытовых сточных вод и ила поступает в аэробный отстойный резервуар после обескислороживания так, чтобы предотвратить введение растворенного кислорода в аэробный отстойный резервуар и его влияние на анаэробную реакцию.

Далее, устройство для аэробной реакции, т.е. аэробный бассейн соединено с аэробным отстойным резервуаром. Аэробный бассейн предпочтительно относится к типу бассейна с пробковым режимом потока и снабжен отражательной перегородкой, или к типу с полным смешиванием, причем ил из устройства для отстаивания в конце системы возвращают к анаэробному бассейну и смешивают с бытовыми сточными водами.

Устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод включает устройство для аэробной реакции и устройство для отстаивания, соединенные последовательно, при этом устройство для аэробной реакции представляет собой аэробный бассейн или другое традиционное устройство для аэробной реакции, такое как окислительная траншея, и соединено последовательно с анаэробный резервуаром. Анаэробный отстойный резервуар, анаэробный бассейн и аэробный бассейн формируют (анаэробныйаноксический-аэробный) биологической процесс денитрогенизации А²/О. В аэробном резервуаре предусмотрено устройство для аэрации, такое как трехлопастной нагнетатель Рута и динамическое аэрацион- 24 024049 ное устройство диффузионно-ротационного перемешивания Не280.

Устройство для отстаивания, которое выполняет функцию отстаивания и снабжено трубой для возвратного ила и трубой для осадочного ила, может представлять собой бассейн 8ВК (процесс очистки активированным илом с помощью последовательно-циклического реактора) или отстойный резервуар. 8ВК представляет собой подход, основанный на использовании порций активного ила, при котором сточные воды, непосредственно примыкающие к дну аэробного бассейна, поступают в 8ВК-бассейн по гидроканалу, а когда сточные воды проникают в слой ила в 8ВК-бассейне, происходит их спуск, при этом слой ила выполняет функцию фильтрации и задержания, тем самым уменьшая количество примесей в спускаемых водах и обеспечивая более высокое качество этих вод по сравнению с водами, спускаемыми из обычного вторичного отстойника. В настоящем изобретении может также применяться воздушная перегородка, позволяющая контролировать спуска вод таким образом, чтобы предотвратить проникновение примесей через эту перегородку при спуске вод, позволяя тем самым эффективно бороться с примесями в спускаемых водах.

Между 8ВК-бассейном и анаэробным резервуаром предусмотрена труба для возвратного ила. Анаэробный резервуар, аэробный бассейн и 8ВК-бассейн формируют процесс О8А (Охю-8ей1тд-АпаегоЫс), т.е. аэробный-осадочный-аэробный процесс, в котором к традиционному процессу очистки активным илом добавлена анаэробная стадия таким образом, что микроорганизмы поочередно проникают в аэробную и анаэробную среду, при этом АТФ, образуемый бактериями на аэробной стадии, не может немедленно использоваться для синтеза новых клеток, но потребляется на анаэробной стадии в качестве энергии для поддержания жизнедеятельности клеток, а процессы разложения и анаболизма микроорганизмов при традиционных условиях протекают скорее по отдельности, чем в тесной взаимосвязи, что позволяет достигать эффекта уменьшения количества ила. Процесс О8А способен уменьшать количество образуемого ила, улучшая седиментационные свойства ила и повышая возможность удаления аммиачного азота. 8ВК-бассейн и реакционный бассейн для ила высокой концентрации соединены при помощи трубы для осадочного ила, благодаря чему образовавшийся осадочный ил не спускается, а возвращается к реакционному бассейну для ила высокой концентрации в передней части системы.

8ВК-бассейн состоит из двух параллельно работающих комплексов, что позволяет ему функционировать при постоянном уровне воды и осуществлять спуск воды непрерывно и циклически. Система выполнена таким образом, что все устройства, от высоко расположенного бассейна для загрузки ила до 8ВК-резервуара, соединены последовательно с постепенным понижением высоты, при этом сточные воды могут стекать под действием силы тяжести, сокращая количество подъемов сточных вод и экономя электроэнергию. Кроме того, для каждого блока очистки применяется объединенная интегрированная структура, при этом резервуары могут реализовывать пробковый режим последовательно, вследствие чего можно исключить большое количество труб и контрольно-измерительных приборов в блоках очистки; между тем, поток сточных вод в реакционном устройстве в целом представляет собой пробковый поток, который, однако, находится в сложном режиме полного перемешивания в различных зонах, обеспечивая эффект очистки.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакция сбраживания ила включает подвергание смеси бытовых сточных вод и ила воздействию реакции ила высокой концентрации, причем реакция ила высокой концентрации характеризуется временем гидравлического удержания в диапазоне от 1,5 до 3,0 ч, например 2 или 2,5 ч, выходной концентрацией растворенного кислорода в диапазоне от 1 до 1,5 мг/л, от 1,5 до 2 мг/л, от 2 до 2,5 мг/л или от 2,5 до 3 мг/л и концентрацией ила в диапазоне от 4000 до 20000 мг/л, например 4000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 15000, 16000, 18000 или 20000 мг/л.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакция сбраживания ила включает также анаэробное отстаивание, т.е. подвергание смеси бытовых сточных вод и ила, после реакции ила высокой концентрации, анаэробному отстаиванию, и возвращение ила после анаэробного отстаивания к реакции ила высокой концентрации при коэффициенте опрокидывания потока от 0,4 до 0,7, например 0,5 или 0,6.

Смесь ила и предварительно очищенных бытовых сточных вод подвергают реакции сбраживания ила, в частности смесь поступает в реакционный бассейн для ила высокой концентрации, где подвергается аэрации, а тем временем бытовые сточные воды в достаточной степени смешиваются с осадочным илом, возвращаемым из 8ВК-бассейна, и илом, возвращаемым из анаэробного отстойного резервуара; предпочтительно осадочный ил сначала подвергается аэрации в аэротенке осадочного ила, а затем поступает в реакционный резервуар для ила высокой концентрации, или, альтернативно, осадочный ил может непосредственно поступать в реакционный бассейн для ила высокой концентрации без аэрации, ил, возвращаемый из анаэробного бассейна, может непосредственно поступать в реакционный резервуар для ила высокой концентрации, и весь осадочный ил может предпочтительно возвращаться к реакционному резервуару для ила высокой концентрации, тем самым осуществляя нулевой спуск. Концентрация растворенного кислорода в аэротенке осадочного ила может составлять от 0,2 до 0,9 мг/л, например 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 мг/л. После того, как ил смешается с бытовыми сточными водами, органические вещества в бытовых сточных водах подвергаются разложению и нитрованию, причем время гидравлического удержания в реакционном бассейне для ила высокой концентрации находится в диапазоне от 1,5 до 3,0 ч,

- 25 024049 например 2 или 2,5 ч, концентрация ила - в диапазоне от 4000-20000 мг/л, например 4000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 15000, 16000, 18000 или 20000 мг/л. Предусмотрен независимый канал возвращения ила, при этом ил возвращается от анаэробного отстойного бассейна к реакционному бассейну для ила высокой концентрации и имеет коэффициент опрокидывания потока от 0,4 до 0,7, например 0,5 или 0,6. Таким образом, концентрация ила относительно высока, например выше, чем концентрация в традиционном процессе обработки активного ила в 3-5 раз, что эффективно повышает способность системы противостоять ударным нагрузкам. Кроме того, высокая концентрация активного ила позволяет эффективно разлагать органическое вещество и создавать превосходный буферный эффект при резком изменении качества воды, количества воды, значения рН и воздействии токсичного вещества, и делает эффект обработки в последующей ступени системы более стабильным. Применяется аэрация путем продувки, при этом выходная концентрация растворенного кислорода находится в диапазоне от 1-1,5 мг/л, 1,5-2 мг/л, 2-2,5 мг/л или 2,5-3 мг/л.

Бытовые сточные воды вытекают из реакционного бассейна для ила высокой концентрации и подвергаются обескислороживанию, а затем поступают в анаэробный осадочный резервуар. Между тем, ил, осаждаемый в анаэробном отстойном бассейне и осадочный ил, образуемый при традиционной очистке бытовых сточных вод, возвращаются в реакционный бассейн для ила высокой концентрации, причем ил возвращается из анаэробного отстойного бассейна в непрерывном и циклическом режиме. Смешанный ил в реакционном бассейне для ила высокой концентрации все время поочередно подвергается воздействию аэробного и анаэробного процесса, вследствие чего ни аэробные, ни анаэробные микроорганизмы не могут стать доминирующими, поэтому процесс гидролиза осадочного ила выполняется в максимально возможной степени.

Макромолекулярные органические вещества могут подвергаться биологическому разложению, превращаясь в мелкомолекулярные органические вещества под действием гидролиза, а получаемые в результате гидролиза мелкомолекулярные органические вещества (биологическое разложение с полностью разложимой ХПК) могут затем преобразовываться при жестких анаэробных условиях в ЛЖК (летучие жирные кислоты) в качестве потенциального внутреннего источника углерода, т.е. органического углерода, образуемого путем гидролиза ила. Органический углерод позволяет значительно повышать эффективность удаления аммиачного азота и снижать потребность во внешнем источнике углерода. Для городских станций очистки бытовых сточных вод обычным явлением представляется недостаток источника углерода, который приводит к плохому удалению аммиачного азота из городских сточных вод. При наличии богатого источника углерода возникает потери энергии, или так называемое явление разобщения, приводящее к низкому коэффициенту использования субстрата. Время удержания ила становится бесконечным благодаря возвращению ила, вследствие чего инертные вещества могут разлагаться благодаря эффекту разобщения. Разложение неорганических веществ в осадочном иле достигается под воздействием хемоавтотрофных бактерий, тогда как разложение органических веществ в осадочном иле достигается под воздействием хемогетеротрофных бактерий, поэтому в системе не происходит накопления инертных веществ, благодаря чему достигается нулевой спуск осадочного ила на городской станции очистки бытовых сточных вод. Как показали эксперименты, ил, возвращаемый из анаэробного отстойного бассейна и осадочный ил, образуемый в станции традиционной очистки бытовых сточных вод, подвергаются масштабному сбраживанию для достижения равновесия между сбраживанием и ростом, вследствие чего как анаэробный отстойный бассейн, так и δΒΚ-бассейн не производят спуск ила, реакция протекает стабильно, и достигается нулевой спуск ила.

Бытовые сточные воды вытекают из анаэробного отстойного бассейна и поступают в анаэробный резервуар, при этом анаэробный отстойный резервуар, анаэробный бассейн и аэробный бассейн формируют процесс А²/О. Бытовые сточные воды и ил, возвращаемый после традиционной очистки бытовых сточных вод, смешиваются в анаэробном бассейне с целью удаления аммиачного азота в достаточной мере, затем ил вместе с бытовыми сточными водами поступает в аэробный резервуар, органические вещества в бытовых сточных водах дополнительно поглощаются, окисляются и разлагаются за счет анаболизма аэробных бактерий, при этом может происходить нитрование.

Наконец, сточные воды подвергают отстаиванию в устройстве для отстаивания и производят их спуск. Устройство для отстаивания предпочтительно представляет собой δΒΚ-резервуар. Ил из δΒΚ-бассейна возвращается в анаэробный бассейн с коэффициентом опрокидывания потока 0,5-1, тогда как осадочный ил возвращается в реакционный бассейн для ила высокой концентрации. Поскольку органические вещества в бытовых сточных водах, поступающие в δΒΚ-бассейн, подверглись эффективному разложению, качество воды стабильно. Разложение органических веществ в бытовых сточных водах было бы более полным после аэрации в δΒΚ-резервуаре. Кроме того, в δΒΚ-бассейне при периодическом статическом отстаивании может образоваться чистый слой ила высокой плотности, который выполняет функцию фильтрации ила для улучшения качества воды и денитрификации (удаления азота). δΒΚ-бассейн содержит ил, имеющий концентрацию 4000-20000 мг/л, растворенный кислород, имеющий концентрацию 2-4 мг/л, при этом время статического отстаивания составляет 1-1,5 ч, предпочтительно 1 ч, а время спуска воды постоянного уровня 1,5-2,5 ч за один период в δΒΚ-бассейне (при статическом отстаивании бытовые сточные воды подвергаются денитрификации и отстаиванию в резервуаре), а время

- 26 024049 спуска воды постоянного уровня 1,5-2,5 ч, предпочтительно 2 ч.

Анаэробный резервуар, аэробный бассейн и δΒΚ-бассейн формируют процесс ΟδΑ, в котором ил возвращается к анаэробному резервуару, тем самым эффективно подавляя распространение нитчатых бактерий, улучшая седиментационные свойства бытовых сточных вод и уменьшая количество образуемого ила. Что касается аэробных микроорганизмов, то энергия, необходимая для формирования АТФ, поступает за счет процесса окисления матрицы внешнего органического вещества. Когда аэробные микроорганизмы находятся в анаэробных условиях, разложение органических веществ происходит совершенно иначе, чем аэробное разложение, и высвобождаемая энергия значительно уменьшается. Микроорганизмы сами по себе не обладают достаточной энергией для обеспечения роста и вынуждены использовать сохраняющийся в них АТФ в качестве источника энергии для обеспечения своей нормальной физиологической деятельности. Таким образом, АТФ, сохраняющийся в клетках микроорганизмов на этой стадии, потребляется в большом количестве, поэтому количество ила имеет тенденцию к уменьшению. Если в это время происходит биосинтез, необходимый запас энергии расходуется на микроорганизмы. Если в клетках не сохраняется достаточное количество АТФ, сам синтез клеток не будет происходить непрерывно. Таким образом, когда микроорганизмы потребляют большое количество АТФ и повторно поступают в аэробный бассейн с обильным питанием, микроорганизмам придется удовлетворять свою потребность в энергии только за счет эндогенного сбраживания путем распада клеток. Такое чередование анаэробных и аэробных процессов усиливает распад, повышает энергетическое разобщение и уменьшает образование ила. Анаэробный бассейн выполняет также функцию гидролитического ацилирования (повышения кислотности) и повышает способность бытовых сточных вод к биологическому разложению.

Таким образом, устройство для обработки ила по настоящему изобретению, в частности, подходит для усовершенствования различных существующих устройств биологической очистки бытовых сточных вод с использованием активного ила. Например, устройство для обработки ила по настоящему изобретению можно установить поблизости от существующего устройства для очистки бытовых сточных вод, чтобы использовать осадочный ил существующего устройства для очистки бытовых сточных вод в качестве подаваемого ила в устройстве для обработки ила, а отстоянную жидкость, спускаемую из устройства для обработки ила, - в качестве части подаваемых бытовых сточных вод, вводимых в существующее устройство. Вследствие этого, устройство для обработки ила по настоящему изобретению позволяет практически полностью исключить спуск осадочного ила из существующего устройства для очистки бытовых сточных вод, чтобы усовершенствованное устройство обеспечивало нулевой спуск ила. Вместе с тем, отстоянная жидкость, содержащая относительно большое количество биохимически разлагаемых органических веществ, будет успешно способствовать удалению азота и фосфора, которые не могут быть удалены существующим устройством при недостаточно мощном источнике углерода. Это особенно благоприятствует очистке городских хозяйственно-бытовых сточных вод, которые обычно имеют относительно низкую ХПК. Если подаваемые бытовые сточные воды вводят в устройство для обработки ила по настоящему изобретению, ил высокой концентрации в новом устройстве для обработки ила может быстро и эффективно сбраживать и разлагать загрязнители в подаваемых бытовых сточных водах, тем самым дополнительно повышая эффективность и улучшая результаты очистки бытовых сточных вод.

Пример 1.

В данном примере т обозначает тонну; СИ обозначает сухой ил; м³ обозначает кубический метр; с обозначает сутки; и ХПК обозначает химическую потребность в кислороде.

Устройство и расчетные параметры.

Согласно способу обработки ила и способу очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению, была построена станция очистки бытовых сточных вод, обладающая способностью очистки сточных вод в объеме 20000 м³/сутки и имеющая блок-схему, показанную на фиг. 11, в которой реакционный бассейн для ила высокой концентрации (используемый для очистки с подачей кислорода), дегазационный бассейн и анаэробный отстойный бассейн (используемый для бескислородной очистки) образуют устройство для сбраживания ила (т.е. устройство для обработки ила по настоящему изобретению), а анаэробный бассейн, аэробный бассейн и δΒΚ-бассейн образуют устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод (т.е. секцию биологической очистки устройства для биологической очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению). Ил из анаэробного отстойного бассейна устройства для сбраживания ила (т.е. первая концентрированная иловая смесь, которая полностью используется в качестве первой иловой смеси), осадочный ил (т.е вторая концентрированная иловая смесь, которая полностью используется в качестве подаваемого ила) из δΒΚ-бассейна устройства для традиционной очистки бытовых сточных вод и подаваемые бытовые сточные воды, после очистки с помощью сетки, смешиваются, образуя вторую иловую смесь. Вторую иловую смесь подвергают аэрационной очистке в реакционном бассейне для ила высокой концентрации с целью получения третьей иловой смеси. Третья иловая смесь поступает в дегазационный бассейн и подвергается обескислороживанию, затем поступает в анаэробный отстойный бассейн и подвергается очистке путем отстаивания (бескислородной очистке) в анаэробном отстойном бассейне с целью получения четвертой иловой смеси, которая одновременно разделяется на отстоянную жидкость в качестве верхнего слоя и первую концентрированную иловую смесь в качестве

- 27 024049 нижнего слоя. Первая концентрированная иловая смесь используется в качестве обратного потока ила и возвращается к реакционному бассейну для ила высокой концентрации по трубе для обратного ила. Отстоенная жидкость поступает в устройство для традиционной очистки бытовых сточных вод, проходит через анаэробный бассейн, аэробный бассейн и δΒΚ-бассейн для получения очищенных сточных вод и осадочного ила (т.е. второй концентрированной иловой смеси). Осадочный ил подвергается аэрационной очистке в аэрационном бассейне для осадочного ила, а затем возвращается к реакционному бассейну для ила высокой концентрации.

Эксплуатация этой станции очистки бытовых сточных вод с июля 2008 г. до настоящего времени демонстрирует, что выход ила поддерживается на уровне приблизительно 0 тСИ/(10000 м³ сточных вод-сутки), и, таким образом, реализуется нулевой спуск ила. Для сравнения, станция очистки бытовых сточных вод в соседнем городе, которая обрабатывает аналогичные бытовые сточные воды, обеспечивает выход ила от 1,04 до 1,64 тСИ/(10000м³ сточных вод-сутки) при средней величине 1,25 тСИ/(10000м³ сточных вод-сутки).

Количество очищенных сточных вод показано в табл. 1, в которой представлены данные об общем количестве, средней ХПК и средней величине аммиачного азота в очищенных сточных водах с сентября 2008 г. по май 2009 г., при этом среднее время аэрации в реакционном бассейне для ила высокой концентрации поддерживалось в диапазоне от 0,25 до 3,5 ч, время отстаивания в анаэробном отстойном бассейне - в диапазоне от 1 до 5 ч, а соотношение между временем аэрации и временем отстаивания - от 1:0,8 до 1:5. В течение всего периода испытаний устройство для очистки не производило спуска ила.

Таблица 1

Общее количество, средняя ХПК и средняя величина аммиачного азота в очищенных сточных водах с сентября 2008 г. по май 2009 г.

Время (Г/М)	Общее количество очищенных сточных вод (м’/М)	Средняя ХПК (мг/л)	Средняя величина аммиачного азота (мг/л)
2008/9	453043	40,10	3,31
2008/10	321173	41,06	3,03
2008/11	375003	37,16	5,24
2008/12	384116	37,39	6,38
2009/1	331662	37,48	6,49
2009/2	377502	38,13	7,16
2009/3	301817	42,21	5,49
2009/4	288624	38,67	1,94
2009/5	72594	40,01	0,38

Нормативами сброса загрязняющих веществ с городских станций для очистки бытовых сточных вод (0Β18918-2002) установлены максимальная ХПК 60 мг/л для класса 1(В) и максимальная величина аммиачного азота 8 мг/л (>12°С) и 15 мг/л (<12°С) для класса 1(В).

Как видно из табл. 1, ХПК и величина аммиачного азота очищенных сточных вод, получаемых системой очистки бытовых сточных вод по настоящему изобретению, соответствует нормативам класса 1(В) стандарта 0В18918-2002 как при высокой, так и при низкой температуре.

Испытания, проводившиеся с сентября по май 2009 г., продемонстрировали также, что концентрация ила в реакционном бассейне для ила высокой концентрации всегда поддерживается на относительно высоком уровне (см. табл. 2).

- 28 024049

Таблица 2

Среднемесячная концентрация ила второй иловой смеси в реакционном бассейне для ила высокой концентрации при проведении испытаний с сентября 2008 г. по май 2009 г.

Для дополнительного наблюдения за работой устройства для сбраживания ила (т.е. устройства для обработки ила), производились измерения ХПК, аммиачного азота (АА) и общего фосфора (ОФ) подаваемых бытовых сточных вод, водной фазы второй иловой смеси и отстоянной жидкости (см. табл. 3).

Таблица 3

Данные о ХПК, аммиачном азоте и общем фосфоре подаваемых бытовых сточных вод, водной фазы второй иловой смеси и отстоянной жидкости, измерявшиеся в различное время (мг/л)

Время (Г/М/Д)	Подаваемые бытовые сточные веды	Водная фаза второй иловой смеси	Отстоенная жидкость
ХПК	АА	ОФ	ХПК	АА	ОФ	ХПК	АА	ОФ
2010/4/11	618,3 0	89.93	13,20	509,9 7	128,3 1	23,89	350,0 2	126,9 9	15,57
2010/4/12	688	70,22	10,21	391	85,96	13,65	348	85,07	8,56
2010/4/13	254	38,6	4,2	275	78,9	12,5	86	52,9	5,02
2010/4/14	314,8 2	66,25	3,41	154,4 8	94,78	6,22	109,5 0	78,31	3,54
2010/4/18	361,3 4	57,87	18,95	346,1 1	42,87	18,95	113,2 9	48,90	11,12

Как видно из табл. 3, ХПК, аммиачный азот и общий фосфор отстоянной жидкости, получаемой из подаваемых бытовых сточных вод устройства для сбраживания ила, существенно ниже, чем эти же показатели для водной фазы второй иловой смеси. В устройстве для сбраживания ила согласно примеру 1 подаваемые бытовые сточные воды и подаваемый ил обеспечивали чистое поступление при отсутствии твердых частиц или жидких веществ на выходе, за исключением отстоянной жидкости, при этом накопления ила в устройстве для сбраживания ила не происходило. Вследствие этого, микроорганизмы и твердые частицы из подаваемых бытовых сточных вод и подаваемого ила, за исключением спускаемых вместе с отстоянной жидкостью, полностью подвергались сбраживанию и разложению, обеспечивая тем самым уменьшение количества осадочного ила. Не ограничивая себя какой-либо теорией, авторы считают, что сброженные и подвергшиеся разложению микроорганизмы и твердые частицы были преобразованы в газообразные вещества и улетучились из устройства для сбраживания ила. Во всем устройстве для очистки бытовых сточных вод загрязняющие вещества в подаваемых бытовых сточных водах (в значительной степени представленные ХПК, аммиачным азотом и общим фосфором) были преобразованы в газообразные вещества и улетучились из устройства для очистки бытовых сточных вод, благодаря чему при получении очищенных сточных вод спуска других твердых частиц или жидких веществ не происходило.

Пример 2.

Согласно способу обработки или способу очистки бытовых сточных вод настоящего изобретения, существующая станция очистки бытовых сточных вод, которая использовалась для реализации процесса М8ВК (т.е. процесса А²/О, за которым следовал процесс 8ВК), была усовершенствована. Усовершенствованная станция очистки бытовых сточных вод обладает способностью очистки сточных вод в объеме 20000 м³/сутки, а ее блок-схема также может быть представлена на фиг. 11, при этом используются те же параметры, что в примере 1.

Усовершенствованная станция очистки бытовых сточных вод проработала более одного года, при

- 29 024049 этом выход ила поддерживался на уровне приблизительно 0 тСИ/(10000 м³ сточных вод-сутки), и, таким образом, был достигнут нулевой спуск ила. Кроме того, она обладала средней ХПК 24,3 мг/л зимой и 27,56 мг/л летом, при этом среднее содержание аммиачного азота составляло 8,85 мг/л зимой и 4,07 мг/л летом, что полностью соответствует нормативам класса 1(В) согласно стандарту 0В18918-2002.

Как в новой, так и в усовершенствованной станции очистки бытовых сточных вод согласно способу обработки ила по настоящему изобретению, процессы реакции ила высокой концентрации, анаэробного отстаивания и традиционной очистки бытовых сточных вод объединены в целях выполнения очистки бытовых сточных вод, при этом полученные результаты свидетельствуют о наличии преимуществ, включая улучшенные седиментационные свойства ила, подавление вспухания ила, сбраживание осадочного ила и нулевой спуск ила.

Выше проиллюстрированы система и способ очистки бытовых сточных вод путем уменьшения количества ила в соответствии с настоящим изобретением. Количество шагов данного способа, указанное в описании и формуле изобретения, не представляет последовательность шагов, если эта последовательность не указана или не может быть однозначно определена. Примеры, демонстрирующие принцип и варианты осуществления настоящего изобретения, предназначены для лучшего понимания способа настоящего изобретения. Следует отметить, что любые усовершенствования и модификации, не отступающие от принципа настоящего изобретения, также могут быть реализованы и входят в объем притязаний формулы настоящего изобретения.

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. (1) смешивают ил, подаваемый из процесса биологической очистки бытовых сточных вод, с первой иловой смесью для получения второй иловой смеси;

   1. Способ биологической очистки бытовых сточных вод, включающий в себя способ обработки ила, в котором:
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге (6) дополнительно подвергают часть подаваемых сточных вод процессу биологической очистки бытовых сточных вод для получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод.

   (2) подвергают вторую иловую смесь обработке с подачей кислорода для получения третьей иловой смеси, причем эта обработка с подачей кислорода характеризуется временем очистки с подачей кислорода от 0,1 до 4 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 ч;
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на шаге (7) дополнительно возвращают по меньшей мере часть второй концентрированной иловой смеси с шага (6) в качестве подаваемого ила на шаг (1).

   (3) подвергают третью иловую смесь бескислородной обработке для получения четвертой иловой смеси, причем эта бескислородная обработка характеризуется временем бескислородной очистки от 0,8 до 6 ч, предпочтительно от 1 до 4 ч, более предпочтительно от 1 до 3 ч, при этом соотношение между временем очистки с подачей кислорода и временем бескислородной очистки составляет от 1:0,5 до 1:6, предпочтительно от 1:1 до 1:3, более предпочтительно от 1:1,5 до 1:2, наиболее предпочтительно 1:2;
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге (5) по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 65%, более предпочтительно по меньшей мере 70%, более предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 93%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 98%, более предпоч- 30 024049 тительно, по существу, 100% первой концентрированной иловой смеси возвращают на шаг (1) и используют в качестве первой иловой смеси, при этом факультативно спускают первую концентрированную иловую смесь, которая не возвращается на шаг (1).

   (4) разделяют четвертую иловую смесь для получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси;
5. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на шаге (1) смешивают органическое питательное вещество с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси, при этом органическое питательное вещество предпочтительно представляет собой подаваемые бытовые сточные воды.

   (5) спускают отстоянную жидкость и возвращают по меньшей мере часть первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси на шаг (1), при этом количество ила первой концентрированной иловой смеси, которое не возвращается на шаг (1), меньше, чем количество подаваемого ила;

   при этом на шагах (1)-(3) осуществляют сбраживание подаваемого ила; причем способ биологической очистки бытовых сточных вод дополнительно включает следующие шаги:
6. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что на шаге (1) соотношение между потоками подаваемого ила и подаваемых бытовых сточных вод составляет от 1:0,01 до 1:100, предпочтительно от 1:0,1 до 1:10, более предпочтительно от 1:0,5 до 1:5.

   (6) подвергают по меньшей мере часть отстоянной жидкости с шага (5) процессу биологической очистки бытовых сточных вод для получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод и (7) спускают очищенные сточные воды;

   при этом подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси и/или вводят на шаге (6) и подвергают процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе по меньшей мере с частью отстоянной жидкости с шага (5), предпочтительно по меньшей мере часть подаваемых бытовых сточных вод вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси, и более предпочтительно все подаваемые бытовые сточные воды вводят на шаге (1) и смешивают с подаваемым илом и первой иловой смесью для получения второй иловой смеси.
7. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на шаге (2) обработку с подачей кислорода выполняют методом прерывистой аэрации или непрерывной аэрации.
8. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на шаге (2) третья иловая смесь имеет концентрацию растворенного кислорода, составляющую 0,1-4 мг/л, предпочтительно 1,5-3 мг/л, более предпочтительно 2-3 мг/л.
9. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что шаг (3) и шаг (4) выполняют методом отстаивания.
10. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на шаге (1) вторая иловая смесь имеет концентрацию ила, составляющую 3000-30000 мг/л, предпочтительно 3000-20000 мг/л, более предпочтительно 4000-15000 мг/л.
11. 11. Способ по любому из пп.3-10, отличающийся тем, что часть второй концентрированной иловой смеси, которую возвращают с шага (7) на шаг (1) и используют в качестве подаваемого ила, составляет от 1 до 100%, предпочтительно приблизительно от 80 до 100%, более предпочтительно приблизительно 100% второй концентрированной иловой смеси.
12. 12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вторая концентрированная иловая смесь, которую возвращают с шага (7) на шаг (1), составляет от 1 до 100%, предпочтительно приблизительно от 80 до 100%, более предпочтительно приблизительно 100% по отношению к подаваемому илу на шаге (1).
13. 13. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на шаге (6) процесс биологической очистки бытовых сточных вод представляет собой процесс Вурмана, процесс А/О, процесс Барденфо, процесс Форедо, процесс А²/О, обратный процесс А²/О, процесс ИСТ, процесс МиСТ, процесс νΐΡ, процесс О\УА8А. процесс ΙΗΒ. процесс Т^И, процесс Дефано, процесс ВСР8, процесс М8ВК, процесс 8ВК, процесс АВ, процесс в окислительной траншее, биомембранный процесс, процесс с плавающей загрузкой или их комбинацию.
14. 14. Устройство для биологической очистки бытовых сточных вод, предназначенное для использования в способе биологической очистки бытовых сточных вод по любому из пп.1-13 и содержащее первую секцию для смешивания подаваемого ила с первой иловой смесью с целью получения второй иловой смеси; вторую секцию, выполненную таким образом, чтобы подвергнуть вторую иловую смесь воздействию обработки с подачей кислорода с целью получения третьей иловой смеси; третью секцию, выполненную таким образом, чтобы подвергнуть третью иловую смесь воздействию бескислородной обработки с целью получения четвертой иловой смеси; четвертую секцию для разделения четвертой иловой смеси с целью получения отстоянной жидкости и первой концентрированной иловой смеси; пятую секцию для спуска отстоянной жидкости; шестую секцию для возвращения по меньшей мере части первой концентрированной иловой смеси в качестве первой иловой смеси к первой секции; седьмую секцию, выполненную таким образом, чтобы подвергнуть по меньшей мере часть отстоянной жидкости из пятой секции процессу биологической очистки бытовых сточных вод с целью получения второй концентрированной иловой смеси и очищенных сточных вод; восьмую секцию для спуска очищенных сточных вод; девятую секцию для введения подаваемых бытовых сточных вод в первую секцию для смешивания с подаваемым илом и первой иловой смесью с целью получения второй иловой смеси и/или в седьмую секцию, чтобы подвергнуть их процессу биологической очистки бытовых сточных вод вместе с отстоянной жидкостью.
15. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что дополнительно содержит десятую секцию для возвращения по меньшей мере части второй концентрированной иловой смеси к первой секции.