[go: up one dir, main page]

RU2848815C1 - Method for cleaning and disposing of wastewater from sugar factories - Google Patents

Method for cleaning and disposing of wastewater from sugar factories

Info

Publication number
RU2848815C1
RU2848815C1 RU2025120674A RU2025120674A RU2848815C1 RU 2848815 C1 RU2848815 C1 RU 2848815C1 RU 2025120674 A RU2025120674 A RU 2025120674A RU 2025120674 A RU2025120674 A RU 2025120674A RU 2848815 C1 RU2848815 C1 RU 2848815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wastewater
sludge
tank
treatment
anaerobic
Prior art date
Application number
RU2025120674A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Геннадьевич Зубов
Елена Владимировна Вильсон
Артем Александрович Кадревич
Дарья Андреевна Шамраева
Николай Михайлович Богатырев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "ЭКОСТЕХ"
Михаил Геннадьевич Зубов
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "ЭКОСТЕХ", Михаил Геннадьевич Зубов filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "ЭКОСТЕХ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2848815C1 publication Critical patent/RU2848815C1/en

Links

Abstract

FIELD: wastewater treatment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of wastewater treatment and disposal at sugar factories and is intended for multi-stage deep biological treatment of wastewater generated during sugar beet processing, as well as wastewater of similar composition from the food industry. Sugar production is characterised by significant volumes of wastewater with a high concentration of organic substances, biogenic elements (nitrogen and phosphorus), suspended particles and significant variability in composition. A distinctive feature of the proposed method is comprehensive step-by-step wastewater treatment, including preliminary mechanical and physicochemical treatment, anaerobic biological treatment with biogas generation, and subsequent aerobic post-treatment. This approach ensures effective removal of organic matter, stabilisation of flow parameters and reduction of the load on subsequent stages, which contributes to achieving stable treated water quality in terms of BOD, COD, suspended solids concentration and nitrogen and phosphorus compound content. An important advantage of the method is the possibility of using biogas obtained at the anaerobic stage for the technological needs of treatment facilities, which reduces the energy dependence of production and increases its environmental sustainability. The technology is adapted to seasonal fluctuations and uneven wastewater inflow, ensures quick start-up and prevents equipment downtime in the off-season. Sludge dewatering and drying processes are optimised, which facilitates further disposal or use of the resulting waste.
EFFECT: increased energy efficiency, reduced operating costs and environmental safety in the treatment of wastewater from sugar factories.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки и утилизации сточных вод сахарного производства и может быть использовано для многоступенчатой глубокой биологической обработки сточных вод, образующихся в результате работы производственного объекта, осуществляющего переработку сахарной свеклы, а также для очистки аналогичных по составу производственных сточных вод пищевой промышленности.The invention relates to the field of purification and disposal of wastewater from sugar production and can be used for multi-stage deep biological treatment of wastewater generated as a result of the operation of a production facility processing sugar beets, as well as for the purification of industrial wastewater from the food industry of similar composition.

Сахарное производство относится к числу водоёмких отраслей пищевой промышленности и сопровождается образованием значительных объёмов сточных вод, характеризующихся высокой концентрацией органических веществ, биогенных элементов (азота и фосфора), взвешенных частиц, а также значительной переменностью состава в зависимости от стадии технологического цикла. Основная проблема связана с сезонной работой предприятия и, соответственно, сезонным образованием сточных вод. До настоящего времени на многих предприятиях используются анаэробные лагуны, в которые производится сброс сточных вод. Подобный подход нерационален как с экологической, так и с экономической точки зрения. Он приводит к отчуждению значительных земельных площадей, миграции неприятно пахнущих веществ на десятки метров, а также загрязнению грунтовых вод. В связи с этим производственные сточные воды сахарных предприятий требуют многоступенчатой и глубокой очистки перед сбросом или возвратом в технологический цикл.Sugar production is a water-intensive sector of the food industry and generates significant volumes of wastewater, characterized by high concentrations of organic matter, nutrients (nitrogen and phosphorus), and suspended particles. The wastewater composition varies significantly depending on the stage of the production cycle. The main problem is the seasonal nature of the plant's operations and, consequently, the seasonal generation of wastewater. Currently, many plants use anaerobic lagoons to discharge their wastewater. This approach is unsustainable from both an environmental and economic perspective. It leads to the loss of significant land areas, the migration of foul-smelling substances over tens of meters, and groundwater pollution. Therefore, sugar mill wastewater requires multi-stage, in-depth treatment before discharge or return to the production cycle.

Высокое содержание легкоокисляемых органических соединений (высокие значения БПК и ХПК) делает возможным применение анаэробных технологий, обеспечивающих как эффективное удаление органики, так и генерацию биогаза - вторичного энергетического ресурса. Однако для стабильной работы анаэробных реакторов необходима предварительная механическая и физико-химическая обработка сточных вод, обеспечивающая снижение концентрации взвешенных веществ и стабилизацию параметров потока.High levels of easily oxidizable organic compounds (high BOD and COD values) make it possible to use anaerobic technologies, which provide both efficient organic removal and the generation of biogas—a secondary energy resource. However, for stable operation of anaerobic digesters, preliminary mechanical and physicochemical treatment of wastewater is necessary, ensuring a reduction in suspended solids concentrations and stabilization of flow parameters.

В условиях ужесточения нормативов на сброс загрязнённых сточных вод, роста стоимости энергоресурсов и повышения требований к ресурсосбережению особую актуальность приобретает внедрение энергоэффективных комплексных технологий очистки, сочетающих механическую, физико-химическую и биологическую обработку, а также обеспечивающих возможность стабилизации осадка и получения энергетических ресурсов в виде биогаза. Разработка таких технологических решений, адаптированных под сточные воды сахарного производства, является актуальной инженерной задачей.With increasingly stringent regulations on wastewater discharge, rising energy costs, and increasing demands for resource conservation, the implementation of energy-efficient integrated treatment technologies that combine mechanical, physical, chemical, and biological treatments, as well as sludge stabilization and biogas energy production, is becoming increasingly important. Developing such technological solutions tailored to sugar production wastewater is a pressing engineering challenge.

Известен способ очистки сточных вод производства высокофруктозного сиропа (CN 103739145 A, Китай, опубл. 23.04.2014, МПК C02F 9/14, C02F 1/52), включающий последовательную механическую очистку, коагуляцию с осаждением органики, предварительное подкисление и анаэробную обработку в реакторе с гранулированным илом типа EGSB с внутренней циркуляцией, где происходит образование биогаза, после чего сток подвергается аэробной доочистке в аноксидно-аэробном биореакторе и осветлению, а образующийся осадок сгущают и обезвоживают Недостатком данного способа является отсутствие мембранной доочистки и комплексной утилизации биогаза и осадка, что ограничивает глубину и энергоэффективность очистки, вследствие чего данный способ не позволяет в полной мере решить задачу глубокой и ресурсосберегающей очистки сточных вод сахарного производства.A known method for treating wastewater from the production of high fructose syrup (CN 103739145 A, China, published 23.04.2014, IPC C02F 9/14, C02F 1/52) includes sequential mechanical treatment, coagulation with sedimentation of organic matter, preliminary acidification and anaerobic treatment in a reactor with granulated sludge of the EGSB type with internal circulation, where biogas is formed, after which the effluent is subjected to aerobic post-treatment in an anoxic-aerobic bioreactor and clarification, and the resulting sludge is thickened and dewatered. The disadvantage of this method is the lack of membrane post-treatment and complex utilization of biogas and sludge, which limits the depth and energy efficiency of treatment, as a result of which this method does not fully solve the problem of deep and resource-saving treatment of wastewater from sugar production.

Известен способ очистки сточных вод от производства рафинированного сахара методом электродиализа в сочетании с анаэробным слоем ила с восходящим потоком и мембранным биореактором (статья PMC10224370. Шичан, Сюй. Исследование очистки сточных вод от производства рафинированного сахара методом электродиализа в сочетании с анаэробным слоем ила с восходящим потоком и мембранным биореактором / С. Шичан, Ч. И др. // National library of medicine - США. - 12 с.). Способ включает предварительную обработку сточных вод коагуляцией и фильтрацией, последующее удаление солей методом электродиализа, удаление органических веществ в системе, состоящей из анаэробного реактора с восходящим потоком и гранулированным активным илом (UASB) и мембранного биореактора (MBR). В ходе работы достигается поэтапное снижение ХПК: после UASB среднее значение ХПК составляет 2048 мг/л, а после MBR - 44-69 мг/л. Недостатком данного способа является то, что в способе отсутствует полноценная система утилизации осадка и биогаза, что делает процесс менее энергоэффективным и экологически устойчивым. Также не предусмотрены режимы функционирования очистных сооружений в период вынужденного простоя или при неравномерном поступлении сточных вод, что ограничивает гибкость и надежность технологии. Таким образом, данный способ не в полной мере отвечает современным требованиям комплексной и ресурсосберегающей очистки сточных вод сахарного производства.A method for treating wastewater from refined sugar production by electrodialysis in combination with an upflow anaerobic sludge bed and a membrane bioreactor is known (article PMC10224370. Shichang, Xu. Study of wastewater treatment from refined sugar production by electrodialysis in combination with an upflow anaerobic sludge bed and a membrane bioreactor / S. Shichang, Ch. et al. // National library of medicine - USA. - 12 p.). The method includes pre-treatment of wastewater by coagulation and filtration, subsequent removal of salts by electrodialysis, removal of organic matter in a system consisting of an upflow anaerobic reactor with granular activated sludge (UASB) and a membrane bioreactor (MBR). The process achieves a gradual reduction in COD: after UASB, the average COD value is 2048 mg/L, while after MBR, it is 44-69 mg/L. A disadvantage of this method is that it lacks a complete sludge and biogas utilization system, making the process less energy-efficient and environmentally sustainable. Furthermore, no provision is made for operating modes for the treatment facilities during periods of forced downtime or with uneven wastewater inflow, limiting the flexibility and reliability of the technology. Therefore, this method does not fully meet modern requirements for comprehensive and resource-efficient wastewater treatment in sugar production.

Известен способ очистки сточных вод от бамбуковой продукции (патент CN 102329044 B, Китай, опубл. 13.11.2013, МПК CO2F 9/14, C02F 3/30, C02F 1/66, C02F 1/44, C02F 103/26), включающий разбавление сточных вод, регулирование pH, анаэробную обработку в реакторе с расширенным гранулированным слоем (EGSB), биологическую очистку в мембранном реакторе (MBR) и доочистку методом нанофильтрации для достижения высокого уровня удаления органических загрязнений и получения очищенной воды. В процессе также осуществляется сбор и десульфуризация биогаза, образующегося в результате анаэробного разложения органики, с последующим его хранением и рециркуляцией. Ключевая задача способа - эффективное снижение показателей ХПК и БПК при очистке высококонцентрированных промышленных сточных вод, характерных для целлюлозно-бумажной промышленности. Недостатком способа является отсутствие предварительной механической очистки, что приводит к риску засорения мембран и оборудования, а также длительное время анаэробной обработки (100-120 часов), увеличивающее энергозатраты и продолжительность очистки. Кроме того, способ не предусматривает эффективную утилизацию биогаза для получения тепловой энергии.A known method for purifying wastewater from bamboo products (patent CN 102329044 B, China, published 13.11.2013, IPC CO2F 9/14, C02F 3/30, C02F 1/66, C02F 1/44, C02F 103/26) includes wastewater dilution, pH adjustment, anaerobic treatment in an expanded granular bed reactor (EGSB), biological treatment in a membrane reactor (MBR), and tertiary treatment by nanofiltration to achieve a high level of organic contaminant removal and obtain purified water. The process also includes the collection and desulfurization of biogas generated as a result of anaerobic decomposition of organic matter, followed by its storage and recirculation. The key objective of this method is to effectively reduce COD and BOD levels during the treatment of highly concentrated industrial wastewater, typical of the pulp and paper industry. A disadvantage of this method is the lack of preliminary mechanical treatment, which leads to the risk of membrane and equipment clogging, as well as the long anaerobic treatment time (100-120 hours), which increases energy consumption and treatment time. Furthermore, the method does not provide for the efficient utilization of biogas for heat generation.

Известна самоустойчивая система с нулевым влиянием и нулевым сбросом отходов в энергосистему и способ обработки сточных вод сахарной промышленности и отработанной промывочной воды спиртзавода (патент WO 2013069026 A1, ВОИС (РСТ), опубл. 16.05.2013, МПК C02F 3/28, C02F 9/14, C02F 9/04, C02F 9/08). Данная система включает две последовательные ступени анаэробного сбраживания - с длительным и коротким гидравлическим временем удержания - для обработки сточных вод сахарного производства, пресс-грязи и барды спиртового производства. Биогаз, получаемый в процессе, очищается от сероводорода и сушится, после чего используется для генерации электроэнергии и тепла. Остаточный дигестат направляется на формирование твердого топлива, а жидкая фракция подвергается мембранной очистке через модуль обратного осмоса с последующим повторным использованием очищенной воды. При этом дигестат служит энергетическим ресурсом для когенерационной установки. Недостатком данного способа является то, что он отличается высокой капиталоёмкостью и сложностью реализации, требует стабильного состава сточных вод и точно сбалансированного энергетического баланса для эффективной работы, не предусматривает эффективной механической или флотационной подготовки перед анаэробным этапом, не решает проблему дефицита биогенных элементов, не предусматривает дифференцированную обработку потоков разной загрязнённости и потому нецелесообразен для комплексного и устойчивого решения задачи очистки сточных вод сахарного производства.A self-sustaining system with zero impact and zero waste discharge into the energy grid and a method for treating sugar industry wastewater and spent distillery wash water are known (patent WO 2013069026 A1, WIPO (PCT), published 16.05.2013, IPC C02F 3/28, C02F 9/14, C02F 9/04, C02F 9/08). This system includes two sequential stages of anaerobic digestion - with long and short hydraulic retention times - for treating sugar production wastewater, press mud, and distillery stillage. The biogas obtained in the process is purified from hydrogen sulfide and dried, after which it is used to generate electricity and heat. The residual digestate is used to produce solid fuel, while the liquid fraction undergoes membrane purification through a reverse osmosis module, followed by reuse of the purified water. The digestate also serves as an energy source for the cogeneration unit. The disadvantages of this method are its high capital intensity and implementation complexity. It requires a stable wastewater composition and a precisely balanced energy balance for efficient operation. It does not provide for effective mechanical or flotation treatment prior to the anaerobic stage. It does not address nutrient deficiencies. It does not provide for differentiated treatment of streams with varying levels of contamination. Therefore, it is impractical for a comprehensive and sustainable solution to sugar production wastewater treatment.

Анализ других литературных источников свидетельствует об отсутствии способа эффективной утилизации сточных вод сахарного производства посредством биологической очистки. Возможно, это связано со сложностью состава этих сточных вод, наличием изменяющихся концентраций загрязнителей и неравномерным поступлением сточных вод, что обусловлено сезонностью работы предприятий. Это затрудняет устойчивое и эффективное функционирование анаэробных систем.An analysis of other literature sources indicates the lack of a method for the effective disposal of sugar production wastewater through biological treatment. This is likely due to the complex composition of this wastewater, the presence of variable pollutant concentrations, and the uneven flow of wastewater due to the seasonal nature of the plants' operations. This complicates the sustainable and efficient operation of anaerobic systems.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа очистки и утилизации сточных вод сахарного производства, обеспечивающего однородную, устойчивую и эффективную очистку при значительной изменчивости качественного и количественного состава поступающих сточных вод. Предлагаемый способ направлен на достижение стабильного и воспроизводимого качества очищенной воды, соответствующего нормативным требованиям по таким показателям, как биохимическое потребление кислорода (БПК), химическое потребление кислорода (ХПК), концентрация взвешенных веществ, а также содержание соединений азота (в том числе аммонийного и нитратного азота) и фосфора.The objective of the proposed invention is to develop a method for the treatment and disposal of sugar production wastewater that ensures uniform, stable, and efficient treatment despite significant variability in the qualitative and quantitative composition of the incoming wastewater. The proposed method is aimed at achieving stable and reproducible purified water quality that meets regulatory requirements for such parameters as biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), suspended solids concentration, as well as nitrogen compounds (including ammonium and nitrate nitrogen) and phosphorus.

Кроме этого, способ утилизации сточных вод сахарного производства, включающий последовательно организованные этапы очистки сточных вод, на первом этапе анаэробной биологической очистки предусматривает снижение нагрузки на последующие стадии аэробной биологической очистки, которая, в свою очередь, реализована таким образом, чтобы предотвратить простой оборудования в межсезонный период и реализовать быстрый запуск аэробных сооружений, что позволяет повысить общую энергоэффективность комплекса очистных сооружений и уменьшить эксплуатационные расходы. Важной задачей является также оптимизация процессов обезвоживания и сушки осадка, образующегося в процессе очистки, что способствует снижению объёмов и влажности и облегчает дальнейшую утилизацию или использование осадка. В период межсезонья для обеспечения аэробного ила субстратом предусмотрена возможность подпитки аэротенка диспергированным гранулированным активным илом анаэробного UASB-реактора для сохранения микробного потенциала и предотвращения деградации аэробного биоценоза.Furthermore, the sugar production wastewater disposal method, which involves sequentially organized wastewater treatment stages, reduces the load on subsequent aerobic biological treatment stages during the first stage of anaerobic biological treatment. This, in turn, is designed to prevent equipment downtime during the off-season and ensure rapid startup of the aerobic facilities, thereby increasing the overall energy efficiency of the treatment facility complex and reducing operating costs. Another important objective is to optimize the dewatering and drying processes of the sludge generated during the treatment process, which reduces its volume and moisture content and facilitates subsequent disposal or use of the sludge. During the off-season, to provide the aerobic sludge with substrate, the aeration tank can be fed with dispersed granular activated sludge from the anaerobic UASB reactor to preserve the microbial potential and prevent degradation of the aerobic biocenosis.

Одним из ключевых аспектов предлагаемого способа является получение биогаза в анаэробном реакторе, который может быть использован в качестве источника энергии для технологических нужд очистных сооружений, что способствует снижению общей энергозависимости и экологической нагрузки производства.One of the key aspects of the proposed method is the production of biogas in an anaerobic reactor, which can be used as an energy source for the technological needs of treatment facilities, thereby reducing the overall energy dependence and environmental impact of production.

Способ адаптирован к работе в условиях неравномерного поступления сточных вод, что характерно для сахарных производств и обеспечивает стабильность технологического процесса и надежность получения очищенных сточных вод при изменяющихся параметрах входящих вод.The method is adapted to work under conditions of uneven wastewater inflow, which is typical for sugar production, and ensures the stability of the technological process and the reliability of obtaining purified wastewater with changing parameters of the incoming water.

Техническим результатом заявляемого изобретения является реализация определённой последовательности стадий очистки, формирующих наилучшие условия для эффективного удаления органических веществ, биотрансформации биогенных элементов и механических загрязнений в сточных водах сахарного производства, что обеспечивает высокую устойчивость и надёжность технологического процесса при колебаниях качества и объёма поступающих сточных вод.The technical result of the claimed invention is the implementation of a specific sequence of purification stages that create the best conditions for the effective removal of organic matter, biotransformation of biogenic elements and mechanical impurities in wastewater from sugar production, which ensures high stability and reliability of the technological process with fluctuations in the quality and volume of incoming wastewater.

Реализация заявленной последовательности стадий очистки позволяет поддерживать нормативные показатели очищенной воды (БПК, ХПК, взвешенные вещества, соединения азота и фосфора) на постоянном уровне независимо от внешних технологических и гидрологических условий, обеспечивая экологическую безопасность производства и снижение эксплуатационных затрат.Implementation of the stated sequence of purification stages allows maintaining the standard indicators of purified water (BOD, COD, suspended solids, nitrogen and phosphorus compounds) at a constant level, regardless of external technological and hydrological conditions, ensuring the environmental safety of production and reducing operating costs.

Технический результат достигается тем, что в зависимости от вида сточных вод и их специфических загрязнений предусматривают предочистку каждого потока, при этом концентрированные по органическим веществам производственные сточные воды (диффузионный сок, жомопрессовые воды) подают сначала в усреднитель 1, откуда затем в блок предварительной механической и/или физико-химической очистки для дальнейшей биологической очистки в анаэробном UASB-реакторе со следующими показателями: концентрация взвешенных веществ не более 200 мг/л, ХПК от 1500 до 20000 мгО2/л; БПК5 от 500 до 10000 мгО2/л; концентрация Са2+ до 100 мг/л, рН от 6,7 до 8,0 мг/л, концентрация N-NH4 + не более 1000 мг/л, соотношение органических веществ (по БПК5) к биогенным веществам БПК5 : N : P должно быть не менее 100 : 1,0÷1,5 : 0,2÷0,3. Такие показатели позволяют создать оптимальный режим работы анаэробного UASB-реактора. Достижение этих показателей возможно доступными механическими и физико-химическими методами предочистки высококонцентрированных сточных вод. Далее сточные воды подают в теплообменник для нагрева сточной воды до температуры 28÷39°C, что необходимо для оптимизации работы анаэробного UASB-реактора. Теплообменник работает по принципу передачи тепла от теплоносителя, циркулирующего по внутренним или внешним трубкам, к сточной воде без их смешивания. Нагретую сточную воду перекачивают через резервуар предокисления в анаэробный UASB-реактор со слоем взвешенного осадка и колонной кондиционирования, предназначенной для рециркуляции осадка, анаэробный UASB-реактор состоит из закрытого цилиндрического стального резервуара с плоским днищем, в верхней части бака находятся 3-фазные разделительные устройства (сепараторы, в которых ламельная конструкция сначала отделяет биогаз, а затем задерживает анаэробный активный ил), внешняя труба рециркуляции возвращает анаэробный активный ил в высокопроизводительную зону высоконапорными насосами сухого исполнения. Образующийся в процессе анаэробного сбраживания биогаз накапливают в газгольдере, обеспечивающем поддержание постоянного давления газа и предотвращение его утечки в атмосферу, и оттуда по трубопроводу с системой предохранительных клапанов направляют на факельную свечу для утилизации. Продолжительность пребывания в анаэробном UASB-реакторе зависит от концентрации органических веществ в сочных водах и составляет от 4 до 48 часов, эффективность снижения органических загрязнений по ХПК составляет от 75% до 90%, БПК5 от 85% до 95%, прирост активного анаэробного ила составляет от 0,02-0,1 г/г снятого ХПК, далее сточную воду из анаэробного UASB-реактора в напорном режиме направляют для отделения взвешенной части выносимого активного анаэробного ила в сооружение отстойного типа (флотатор, отстойник). Осветленную сточную воду из сооружений отстойного типа отводят в усреднитель 2, оборудованный мешалкой и системой аэрации, в который также поступает слабозагрязненный поток (включая конденсаты барометрических вод с ХПК менее 1000 мг/л), предварительно прошедший через усреднитель 3 и блок механической очистки, где удаляют твердые включения крупнее 1,0-2,0 мм, а также механически очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды. Оба потока при помощи насосов подают в секционный аэротенк, оборудованный мешалкой и системой аэрации, концентрацию растворенного кислорода поддерживают не менее 2 мг/л, дозу активного ила поддерживают от 5 до 10 г/л по сухому веществу. Далее иловую смесь из секционного аэротенка в самотечном режиме направляют в мембранный реактор с аэрационным взмучивателем, где ее подают на модули мембранного илоразделения, которые работают в режиме ультрафильтрации при трансмембранном давлении 0,05 МПа по принципу «снаружи вовнутрь», при этом обеспечивают возврат активного ила в аэротенк из мембранного реактора при помощи насосов сухого исполнения. Далее биологически очищенную и отфильтрованную сточную воду направляют в промежуточный резервуар, откуда подают на установку ультрафиолетового обеззараживания и сбрасывают в водоем или отводят на технические нужды станции. Флотошлам, образующийся в результате обработки воды на этапе физико-химической очистки, избыточный активный ил блока модулей мембранного илоразделения, а также осадок из сооружения отстойного типа при помощи насосов подают в резервуар-накопитель осадка, оборудованный системой взмучивания, откуда затем направляют на обезвоживатель осадка для его обезвоживания до влажности 75-85%. Процесс обезвоживания может осуществляться с использованием различных типов оборудования, включая шнековые дегидраторы или декантерные установки. Принцип работы системы обезвоживания заключается в следующем: осадок подают насосом с регулируемой подачей в контактную камеру, где смешивают с раствором флокулянта, который изменяет структуру твердой фазы осадка, увеличивая его водоотдачу. Далее подготовленный осадок направляют в оборудование для механического обезвоживания, где происходит разделение на твердую и жидкую фазы. В случае применения шнекового дегидратора разделение осуществляется под действием вращающегося шнека, при использовании декантерной установки - за счет центробежных сил. Фугат, отделяемый в процессе обезвоживания, отводят в усреднитель 1, а обезвоженный осадок выгружают в контейнер для последующей транспортировки к месту утилизации. Опорожнение емкостных сооружений станции осуществляют в усреднитель 1. Подачу воздуха для нужд станции осуществляют с помощью воздуходувки. В станции предусматривают реагентное хозяйство, включающее в себя: узел приготовления и дозирования щелочного раствора для осаждения кальция, узел приготовления и дозирования раствора коагулянта, узел приготовления и дозирования раствора флокулянта, узел приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения, узел приготовления и дозирования раствора пеногасителя, узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом, узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором, узел приготовления и дозирования кислотного раствора, узел приготовления и дозирования щелочного раствора для аэротенка, узел приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия, узел приготовления и дозирования раствора флокулянта для обезвоживания, узел приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила.The technical result is achieved by the fact that, depending on the type of wastewater and its specific contaminants, pre-treatment of each stream is provided, wherein industrial wastewater concentrated in organic substances (diffusion juice, pulp press water) is first fed to the averaging tank 1, from where it is then fed to the preliminary mechanical and/or physicochemical treatment unit for further biological treatment in an anaerobic UASB reactor with the following indicators: suspended solids concentration of no more than 200 mg/l, COD from 1,500 to 20,000 mgO 2 /l; BOD 5 from 500 to 10,000 mgO 2 /l; Ca 2+ concentration up to 100 mg/l, pH from 6.7 to 8.0 mg/l, N-NH 4 + concentration no more than 1000 mg/l, the ratio of organic matter (according to BOD 5 ) to biogenic substances BOD 5 : N : P should be at least 100 : 1.0 ÷ 1.5 : 0.2 ÷ 0.3. Such indicators allow to create the optimal operating mode of the anaerobic UASB reactor. Achieving these indicators is possible using available mechanical and physicochemical methods of pre-treatment of highly concentrated wastewater. Then the wastewater is fed to the heat exchanger to heat the wastewater to a temperature of 28 ÷ 39 °C, which is necessary to optimize the operation of the anaerobic UASB reactor. The heat exchanger operates on the principle of heat transfer from the coolant circulating through the internal or external tubes to the wastewater without mixing. Heated wastewater is pumped through a pre-oxidation tank into an anaerobic UASB reactor with a suspended sludge bed and a conditioning column designed for sludge recirculation. The anaerobic UASB reactor consists of a closed cylindrical steel tank with a flat bottom. The upper portion of the tank contains three-phase separation devices (separators in which a lamellar structure first separates the biogas and then retains the anaerobic activated sludge). An external recirculation pipe returns the anaerobic activated sludge to the high-performance zone via high-pressure dry pumps. The biogas generated during anaerobic digestion is collected in a gas holder, which maintains constant gas pressure and prevents its leakage into the atmosphere. From there, it is sent through a pipeline with a system of safety valves to a flare stack for disposal. The residence time in the anaerobic UASB reactor depends on the concentration of organic matter in wastewater and ranges from 4 to 48 hours, the efficiency of reducing organic pollutants by COD ranges from 75% to 90%, BOD5 from 85% to 95%, the increase in activated anaerobic sludge ranges from 0.02-0.1 g/g of removed COD, then the wastewater from the anaerobic UASB reactor is sent in a pressure mode to separate the suspended portion of the removed activated anaerobic sludge into a settling-type structure (flotator, settling tank). Clarified wastewater from the settling facilities is diverted to equalizer 2, equipped with a mixer and aeration system. This system also receives a slightly contaminated stream (including barometric water condensates with a COD of less than 1000 mg/L), which has previously passed through equalizer 3 and a mechanical treatment unit, where solids larger than 1.0-2.0 mm are removed, as well as mechanically treated domestic wastewater. Both streams are pumped into a sectional aeration tank equipped with a mixer and aeration system. The dissolved oxygen concentration is maintained at no less than 2 mg/L, and the activated sludge dosage is maintained between 5 and 10 g/L of dry matter. The sludge mixture from the sectional aeration tank is then gravity-fed to a membrane reactor with an aeration stirrer, where it is fed to membrane sludge separation modules operating in ultrafiltration mode at a transmembrane pressure of 0.05 MPa using the "outside-in" principle. Dry-run pumps return activated sludge to the aeration tank from the membrane reactor. The biologically treated and filtered wastewater is then sent to an intermediate tank, from where it is fed to an ultraviolet disinfection unit and discharged into a reservoir or diverted for plant technical needs. Flotation sludge resulting from water treatment during the physicochemical treatment stage, excess activated sludge from the membrane sludge separation module block, and sludge from the settling facility are pumped to a sludge storage tank equipped with a stirrer system, from where it is then sent to a sludge dewaterer for dewatering to a moisture content of 75-85%. The dewatering process can be accomplished using various types of equipment, including screw dehydrators or decanter units. The dewatering system operates as follows: sludge is pumped with a controlled flow rate into a contact chamber, where it is mixed with a flocculant solution, which alters the structure of the solid phase of the sludge, increasing its water yield. The prepared sludge is then sent to mechanical dewatering equipment, where separation into solid and liquid phases occurs. In the case of a screw dehydrator, separation is achieved by the rotating screw, while in the case of a decanter unit, centrifugal force is used. The centrate separated during dewatering is discharged into equalizer 1, and the dewatered sludge is unloaded into a container for subsequent transportation to the disposal site. The station's storage facilities are emptied into equalizer 1. Air for the station's needs is supplied by an air blower. The station shall be equipped with a reagent system, including: a unit for preparing and dosing an alkaline solution for calcium precipitation, a unit for preparing and dosing a coagulant solution, a unit for preparing and dosing a flocculant solution, a unit for preparing and dosing an alkaline solution for flotation and washing membrane sludge separation modules, a unit for preparing and dosing a foam suppressor solution, a unit for preparing and dosing a solution for biogenic nitrogen replenishment, a unit for preparing and dosing a solution for biogenic phosphorus replenishment, a unit for preparing and dosing an acid solution, a unit for preparing and dosing an alkaline solution for an aeration tank, a unit for preparing and dosing a sodium hypochlorite solution, a unit for preparing and dosing a flocculant solution for dewatering, a unit for preparing and dosing an acid solution for acidifying granular activated sludge.

Также на достижение технических результатов влияет то, что одну или несколько секций аэротенка оснащают ершовой загрузкой, что обеспечивает сохранение и стабильную жизнедеятельность аэробной биомассы в периоды простоя основного производства, при которых подачу сильнозагрязнённых сточных вод в аэротенк осуществляют в незначительных объёмах, либо полностью прекращают и позволяют поддерживать функционирование системы в межсезонье. Прикреплённая биомасса, формирующая структурный матрикс из полимерных сетей, создаёт локальные зоны с повышенной концентрацией питательных веществ. Это позволяет микроорганизмам длительное время сохранять метаболическую активность даже в отсутствие внешнего поступления субстрата. При возобновлении работы после межсезонного простоя такая система обеспечивает быстрое восстановление и пролиферацию (размножение) микробного сообщества. При этом в период низких нагрузок в этих секциях поддерживают концентрацию растворённого кислорода на уровне 3-5 мг/л и дозу активного ила в пределах 1-2 г/л, что обеспечивает сохранение и стабильную жизнедеятельность аэробной биомассы, позволяет поддерживать функционирование системы в межсезонье и при выходе на полную сезонную нагрузку оперативно восстановить рабочую концентрацию биомассы.The achievement of technical results is also enhanced by equipping one or more sections of the aeration tank with brush media. This ensures the preservation and stable functioning of aerobic biomass during periods of downtime for the primary production process, when the supply of highly contaminated wastewater to the aeration tank is limited or completely stopped, allowing the system to operate during the off-season. The attached biomass, forming a structural matrix of polymer networks, creates localized zones with increased nutrient concentrations. This allows microorganisms to maintain metabolic activity for a long time, even in the absence of external substrate supply. Upon resumption of operation after the off-season, this system ensures rapid restoration and proliferation of the microbial community. At the same time, during periods of low loads, the concentration of dissolved oxygen in these sections is maintained at a level of 3-5 mg/l and the dose of activated sludge within 1-2 g/l, which ensures the preservation and stable functioning of aerobic biomass, allows for the system to function during the off-season and, upon reaching full seasonal load, quickly restore the working concentration of biomass.

Также на достижение технических результатов влияет то, что в периоды простоя основного производства, в которых на очистку поступают малые количества загрязненных сточных вод, в аэротенке в работе оставляют секции с ершовой загрузкой, при этом в усреднитель 2 в этот период подают хозяйственно-бытовые сточные воды, возможно также поверхностный сток и другие водные резервы. Также осуществляют подачу диспергированного кавитационным методом анаэробного ила из резервуаре-накопителя гранулированного активного ила, в котором заранее накапливают гранулированный ил из анаэробного UASB-реактора и/или сооружения отстойного типа. При этом перед подачей в усреднитель 2 производят предварительное его диспергирование кавитационным методом. В результате кавитации происходит механическое разрушение клеточных стенок бактерий в иле и высвобождение биодоступной органики и биогеннных элементов. Оптимальная влажность осадка при этом составляет 96%. Субстрат разводят водой и проводят коррекцию pH до значения 6,58,0 ед., оптимального для активации ферментативной активности микроорганизмов, после чего подают в аэротенк. Такое решение позволяет предотвратить голодание и гибель микробных сообществ активного ила аэротенка в условиях отсутствия поступления загрязнений, обеспечивая стабильность и эффективность последующей биологической очистки.The achievement of technical results is also affected by the fact that during periods of downtime in the main production process, when small quantities of contaminated wastewater are received for treatment, the sections with brush media in the aeration tank are left in operation. During this period, equalizer 2 is fed with domestic wastewater, possibly also surface runoff, and other water reserves. Anaerobic sludge dispersed by cavitation is also supplied from the granulated activated sludge storage tank, which previously accumulates granulated sludge from the anaerobic UASB reactor and/or settling facility. Before being fed to equalizer 2, it is pre-dispersed using cavitation. Cavitation mechanically disrupts the bacterial cell walls in the sludge, releasing bioavailable organic matter and nutrients. The optimal sludge moisture content is 96%. The substrate is diluted with water and adjusted to a pH of 6.5-8.0, optimal for activating the enzymatic activity of microorganisms, after which it is fed to the aeration tank. This solution prevents starvation and death of the microbial communities in the aeration tank's activated sludge in the absence of contaminants, ensuring the stability and effectiveness of subsequent biological treatment.

Также на достижение технических результатов влияет то, что сточную воду с концентрацией кальция свыше 100 мг/л подщелачивают в промежуточном резервуаре до значения pH 9÷10 ед. с образованием осадка. В качестве реагентов целесообразно использовать соду или известь. Осадок удаляют флотационной обработкой, после чего в резервуар предокисления дозируют кислотный реагент для снижения pH до 7,5÷8,5, что обеспечивает оптимальные условия для последующей подачи очищенной воды в анаэробный UASB-реактор.The achievement of technical results is also affected by the fact that wastewater with a calcium concentration above 100 mg/L is alkalized in an intermediate tank to a pH of 9-10 units, forming a sediment. It is advisable to use soda or lime as reagents. The sediment is removed by flotation, after which an acidic reagent is dosed into the pre-oxidation tank to reduce the pH to 7.5-8.5, which ensures optimal conditions for the subsequent delivery of purified water to the anaerobic UASB reactor.

Также на достижение технических результатов влияет то, что при необходимости предусматривают возможность подачи слабозагрязненного потока в резервуар предокисления для смешения с сильнозагрязненным потоком, что обеспечивает снижение энергозатрат на подогрев за счет теплосодержания слабозагрязненного потока и уменьшение количества дозируемой биогенной подпитки азотом благодаря содержащимся в потоке азотсодержащим органическим соединениям в достаточном количестве.The achievement of technical results is also influenced by the fact that, if necessary, provision is made for the possibility of feeding a slightly contaminated flow into the pre-oxidation tank for mixing with a highly contaminated flow, which ensures a reduction in energy costs for heating due to the heat content of the slightly contaminated flow and a reduction in the amount of dosed biogenic nitrogen feed due to the nitrogen-containing organic compounds contained in the flow in sufficient quantities.

Также на достижение технических результатов влияет то, что обезвоженный осадок направляют сушильный аппарат лопастного типа, в котором осадок перемешивают и прогревают, что позволяет снизить его остаточную влажность до 20%. Образующиеся испарения отводят через отверстие в крышке сушилки и подают на двухступенчатую систему очистки: сначала в циклонный сепаратор для улавливания твердых частиц, затем в мокрый скруббер для окончательной очистки газовоздушной смеси. Образующиеся при этом загрязненные воды отводят в усреднитель 1. Высушенный осадок выгружают в контейнер осадка и транспортируют на полигон. В процессе сушки используют минеральное масло в качестве теплоносителя.The dewatered sludge is also fed into a paddle-type dryer, where it is mixed and heated, reducing its residual moisture content to 20%. The resulting vapors are removed through an opening in the dryer lid and fed to a two-stage cleaning system: first, to a cyclone separator to capture solid particles, then to a wet scrubber for final purification of the gas-air mixture. The resulting contaminated water is discharged into equalizer 1. The dried sludge is discharged into a sludge container and transported to a landfill. Mineral oil is used as a heat transfer agent during the drying process.

Также на достижение технических результатов влияет то, что накопленный в газгольдере биогаз направляют в систему очистки биогаза с последующей подачей в газовый котел для генерации тепловой энергии, при этом выработанное тепло используют для подогрева теплофикационной воды, выполняющей функцию теплоносителя в теплообменнике, что обеспечивает замкнутый энергетический цикл и компенсацию энергозатрат за счет использования собственной энергогенерирующей установки.The achievement of technical results is also influenced by the fact that the biogas accumulated in the gas holder is sent to a biogas purification system and then fed to a gas boiler to generate thermal energy. The generated heat is then used to heat the heating water, which acts as a coolant in the heat exchanger, which ensures a closed energy cycle and compensation for energy costs due to the use of the plant's own power generating unit.

Таким образом, предлагаемый способ очистки и утилизации очистки сточных вод сахарного производства логически обоснован, является унифицированным и подтвержден экспериментальными данными.Thus, the proposed method for purification and disposal of wastewater from sugar production is logically justified, is unified and confirmed by experimental data.

В соответствии с изложенным выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемыми техническими результатами можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания способа биологической очистки сточных вод сахарного производства, решена полностью, так как использование изобретения за счет логически обоснованной последовательности стадий очистки позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в реализации определенной последовательности стадий очистки, формирующих наилучшие условия для эффективной последовательной анаэробной и аэробной переработки органических загрязнений с максимальным выходом биогаза, снижения концентрации взвешенных веществ и растворенных органических веществ за счет предварительной механической и физико-химической подготовки, последующего биологического разрушения загрязняющих соединений в анаэробном реакторе и глубокой доочистки в аэробной и мембранной стадиях, что обеспечивает стабильность работы очистной системы даже при резком изменении состава, температуры и объема поступающих сточных вод сахарного производства.In accordance with the above and taking into account the disclosed cause-and-effect relationship between the set of features of the claimed invention and the technical results achieved, it can be stated that the problem set as the basis for creating a method for biological treatment of wastewater from sugar production has been fully solved, since the use of the invention, due to a logically justified sequence of treatment stages, makes it possible to achieve a technical result consisting in the implementation of a certain sequence of treatment stages that create the best conditions for effective sequential anaerobic and aerobic processing of organic pollutants with a maximum yield of biogas, a decrease in the concentration of suspended matter and dissolved organic matter due to preliminary mechanical and physicochemical preparation, subsequent biological destruction of polluting compounds in an anaerobic reactor and deep post-treatment in the aerobic and membrane stages, which ensures the stability of the operation of the treatment system even with a sharp change in the composition, temperature and volume of incoming wastewater from sugar production.

На фиг. 1 представлена технологическая схема способа очистки и утилизации сточных вод сахарных заводов, в соответствии с формулой изобретения.Fig. 1 shows a flow chart of the method for cleaning and utilizing wastewater from sugar factories, in accordance with the claims of the invention.

1. Усреднитель 1;1. Averager 1;

2. Сооружения механической и/или физико-химической очистки сточных вод;2. Facilities for mechanical and/or physical-chemical wastewater treatment;

3. Резервуар подщелачивания;3. Alkalization tank;

4. Мешалка механического действия;4. Mechanical stirrer;

5. Блок физико-химического умягчения (флотатор);5. Physical and chemical softening unit (flotator);

6. Теплообменник нагрева сточных вод;6. Heat exchanger for heating wastewater;

7. Резервуар предокисления;7. Pre-oxidation tank;

8. Анаэробный UASB-реактор;8. Anaerobic UASB reactor;

9. Газгольдер;9. Gas holder;

10. Факельная свеча;10. Torch candle;

11. Сооружение отстойного типа;11. Sedimentation structure;

12. Усреднитель 2;12. Averager 2;

13. Система аэрации;13. Aeration system;

14. Аэротенк;14. Aeration tank;

15. Мембранный реактор;15. Membrane reactor;

16. Модули мембранного илоразделения;16. Membrane sludge separation modules;

17. Резервуар ультрафильтрата;17. Ultrafiltrate tank;

18. Установка ультрафиолетового обеззараживания;18. Ultraviolet disinfection unit;

19. Резервуар-накопитель гранулированного активного ила;19. Storage tank for granulated activated sludge;

20. Усреднитель 3;20. Averager 3;

21. Блок механической очистки слабозагрязненного потока;21. Mechanical cleaning unit for slightly contaminated flow;

22. Резервуар-накопитель осадка;22. Sediment storage tank;

23. Сооружение обезвоживания осадка;23. Sludge dewatering facility;

24. Сушильный аппарат лопастного типа;24. Paddle type dryer;

25. Воздуходувка;25. Air blower;

26. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для осаждения кальция;26. Unit for preparing and dosing alkaline solution for calcium precipitation;

27. Узел приготовления и дозирования раствора коагулянта;27. Unit for preparation and dosing of coagulant solution;

28. Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта;28. Unit for preparation and dosing of flocculant solution;

29. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения;29. Unit for preparation and dosing of alkaline solution for flotation and washing of membrane sludge separation modules;

30. Узел приготовления и дозирования раствора пеногасителя;30. Unit for preparation and dosing of antifoam solution;

31. Узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом;31. Unit for preparation and dosing of biogenic nitrogen feed solution;

32. Узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором;32. Unit for preparation and dosing of biogenic phosphorus feed solution;

33. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления воды перед анаэробным UASB-реактором;33. Unit for preparing and dosing acid solution for acidifying water before the anaerobic UASB reactor;

34. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для аэротенка;34. Unit for preparation and dosing of alkaline solution for aeration tank;

35. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;35. Unit for preparing and dosing acid solution for washing membrane sludge separation modules;

36. Узел приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения;36. Unit for preparing and dosing sodium hypochlorite solution for washing membrane sludge separation modules;

37. Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта для обезвоживания;37. Unit for preparation and dosing of flocculant solution for dehydration;

38. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила;38. Unit for preparation and dosing of acid solution for acidification of granular activated sludge;

39. Система очистки биогаза;39. Biogas purification system;

40. Газовый котел.40. Gas boiler.

Трубопроводы:Pipelines:

Р1. - Трубопровод подачи щелочного раствора для осаждения кальция;P1. - Pipeline for supplying alkaline solution for calcium precipitation;

Р2. - Трубопровод подачи раствора коагулянта для флотации;P2. - Pipeline for feeding coagulant solution for flotation;

Р3. - Трубопровод подачи раствора флокулянта для флотации;P3. - Pipeline for feeding flocculant solution for flotation;

Р4. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для флотации;P4. - Pipelines for feeding alkaline solution for flotation;

Р5. - Трубопровод подачи раствора пеногасителя;P5. - Pipeline for supplying defoamer solution;

Р6. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки азотом в резервуар предокисления;P6. - Pipeline for feeding the biogenic nitrogen make-up solution to the pre-oxidation tank;

Р7. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки фосфором в резервуар предокисления;P7. - Pipeline for feeding the biogenic phosphorus feed solution into the pre-oxidation tank;

Р8. - Трубопровод подачи кислотного раствора в резервуар предокисления;P8. - Pipeline for feeding acid solution into the pre-oxidation tank;

Р9. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки азотом в аэротенк;P9. - Pipeline for feeding the solution of biogenic nitrogen feed to the aeration tank;

Р10. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки фосфором в аэротенк;P10. - Pipeline for feeding the biogenic phosphorus feed solution to the aeration tank;

Р11. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для аэротенка;P11. - Pipelines for supplying alkaline solution to the aeration tank;

Р12. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;P12. - Pipelines for supplying alkaline solution for washing membrane sludge separation modules;

Р13. - Трубопроводы подачи кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;P13. - Pipelines for supplying acid solution for washing membrane sludge separation modules;

Р14. - Трубопровод подачи раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения;P14. - Pipeline for supplying sodium hypochlorite solution for washing membrane sludge separation modules;

Р15. - Трубопровод подачи раствора флокулянта для обезвоживания;P15. - Pipeline for feeding flocculant solution for dehydration;

Р16. - Трубопровод подачи кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила.P16. - Pipeline for supplying acid solution for acidifying granular activated sludge.

Способ очистки осуществляют следующим образом: сильнозагрязненные сточные воды после предочистки (механической очистки) подают в усреднитель 1 (1), также в усреднитель 1 (1) могут быть направлены при их наличие следующие потоки: загрязненные воды из системы очистки биогаза (39), фугат, образующийся в результате работы сооружения обезвоживания осадка (23), загрязненные сточные воды из системы мокрой очистки (скруббер) отходящих газов сушильной установки лопастного типа (24), очищаемые сточные воды из емкостных сооружений в период их ревизии и опорожнения. The purification method is carried out as follows: heavily polluted wastewater after pre-purification (mechanical purification) is fed to the equalizer 1 (1), the following flows can also be sent to the equalizer 1 (1), if they are available: polluted water from the biogas purification system (39), centrate formed as a result of the operation of the sludge dewatering facility (23), polluted wastewater from the wet cleaning system (scrubber) of the exhaust gases of the paddle-type drying unit (24), purified wastewater from the storage facilities during their inspection and emptying.

Из усреднителя 1 (1) усредненные сточные воды направляют в блок физико-химической очистки и умягчения сточных вод, в котором предусмотрены сооружения механической и/или физико-химической очистки (2) для снижения концентрации взвешенных и органических веществ, резервуар подщелачивания (3) с мешалкой механического действия (4) и блок физико-химического умягчения (флотатор) (5). Сточную воду с концентрацией кальция свыше 100 мг/л подщелачивают в резервуаре подщелачивания (3) до значения pH 9÷10 ед. с образованием осадка, который удаляют флотационной обработкой в сооружении блока физико-химического умягчения (флотаторе) (5). Для этого в резервуар подщелачивания (3) и в блок физико-химического умягчения (флотатор) (5) дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - щелочной раствор для осаждения кальция от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для осаждения кальция (26) по трубопроводу (Р1) в резервуар подщелачивания (3) ; - коагулянт от узла приготовления и дозирования коагулянта (27) по трубопроводу (Р2) в блок физико-химического умягчения (флотатор) (5); - флокулянт от узла приготовления и дозирования флокулянта (28) по трубопроводу (Р3) в блок физико-химического умягчения (флотатор) (5); - щелочной раствор для флотации от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения (29) по трубопроводу (Р4) в блок физико-химического умягчения (флотатор) (5); - раствор пеногасителя от узла приготовления и дозирования раствора пеногасителя (30) по трубопроводу (Р5) в блок физико-химического умягчения (флотатор) (5). Умягченные сточные воды с концентрациями загрязняющих веществ по показателям: концентрация взвешенных веществ не более 200 мг/л, ХПК от 1500 до 20000 мгО2/л; БПК5 от 500 до 10000 мгО2/л; концентрация Са2+ до 100 мг/л, рН от 6,7 до 8,0 мг/л, концентрация N-NH4 не более 1000 мг/л, соотношение органических веществ (по БПК5) к биогенным веществам БПК5 : N : P должно быть не менее 100 : 1,0-1,5 : 0,2-0,3. Далее сточные воды подают в теплообменник нагрева сточных вод (6), через который циркулирует теплоноситель, нагреваемый в газовом котле (40). Также предусматривают возможность нагрева теплоносителя от внешнего источника тепловой энергии. Нагретые сточные воды подают в резервуар предокисления (7), оборудованный мешалкой механического действия (4), в который вводят реагенты для биогенной подпитки по трубопроводам (Р6 и Р7), а также раствор кислоты по трубопроводу (Р8) для оптимизации рН в анаэробном UASB-реакторе (8). В резервуар предокисления (7) предусмотрена возможность подачи слабозагрязненных сточных вод из блока механической очистки слабозагрязненного потока (21). После подготовки сточные воды из резервуара предокисления (7) подают в анаэробный UASB-реактор (8) со слоем взвешенного осадка и колонной кондиционирования, предназначенной для рециркуляции осадка. Из внешней труба рециркуляции возвращает анаэробный активный ил в высокопроизводительную зону высоконапорными насосами сухого исполнения. Образующийся в процессе жизнедеятельности биогаз накапливают в газгольдере (9) и оттуда направляют на факельную свечу (10) для утилизации. Альтернативный отличительный вариант предусматривает реализацию очистки и использования накопленного в газгольдере биогаза. Согласно этому варианту, накопленный газ направляют в систему очистки биогаза (39) с последующей подачей в газовый котел (40) для генерации тепловой энергии, при этом выработанное тепло используют для подогрева теплофикационной воды, выполняющей функцию теплоносителя в теплообменнике нагрева сточных вод (6). Из анаэробного UASB-реактора (8) очищенную сточную воду в напорном режиме направляют для отделения взвешенной части выносимого активного ила в сооружение отстойного типа (11), из сооружения отстойного типа (11) осветленную сточную воду отводят в усреднитель 2 (12), оборудованный мешалкой механического действия (4) и системой аэрации (13), в который также направляют слабозагрязненный поток (включая конденсаты барометрических вод с ХПК менее 1000 мг/л), предварительно прошедший через усреднитель 3 (20) и блок механической очистки слабозагрязненного потока (21), где удаляют твердые включения крупнее 1,0-2,0 мм. Также в усреднитель 2 (12) направляют механически очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды. В периоды простоя основного производства в усреднитель 2 (12) осуществляют подачу диспергированного кавитационным методом анаэробного ила из резервуаре-накопителя гранулированного активного ила (19). При этом кислотный реагент от узла приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила (38) по трубопроводу (Р16) дозируют в резервуар-накопитель гранулированного активного ила (19). Из усреднителя 2 (12) сточные воды при помощи насосов подают в секционный аэротенк (14), оборудованный мешалкой механического действия (4) и системой аэрации (13). В секционный аэротенк (14) производят дозирование реагентов в следующем порядке: - раствор биогенной подпитки азотом от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом (31) по трубопроводу (Р9) в аэротенк (14); - раствор биогенной подпитки фосфором от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором (32) по трубопроводу (Р10) в аэротенк (14); - щелочной раствор от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для аэротенка (34) по трубопроводу (Р11) в аэротенк (14). Далее иловую смесь из секционного аэротенка (14) в самотечном режиме направляют в мембранный реактор (15) с системой аэрации (13), где ее подают на модули мембранного илоразделения (16), при этом обеспечивают возврат активного ила в секционный аэротенк (14) из мембранного реактора (15) при помощи насосов сухого исполнения. В трубопровод, обеспечивающий промывку модулей мембранного илоразделения (16), дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - щелочной раствор для промывки модулей мембранного илоразделения от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения (29) по трубопроводу (Р12) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16); - кислотный раствор от узла приготовления и дозирования кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения (35) по трубопроводу (Р13) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16); - раствор гипохлорита натрия от узла приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения (36) по трубопроводу (Р14) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16).From the equalizing tank 1 (1), the averaged wastewater is sent to the physicochemical treatment and softening unit of wastewater, which is equipped with mechanical and/or physicochemical treatment facilities (2) to reduce the concentration of suspended and organic matter, an alkalization tank (3) with a mechanical mixer (4), and a physicochemical softening unit (flotator) (5). Wastewater with a calcium concentration above 100 mg/l is alkalized in the alkalization tank (3) to a pH of 9÷10 units with the formation of a sediment, which is removed by flotation treatment in the structure of the physicochemical softening unit (flotator) (5). For this purpose, the necessary reagents are dosed into the alkalization tank (3) and into the physicochemical softening unit (flotator) (5) in the following order: - alkaline solution for calcium precipitation from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for calcium precipitation (26) through pipeline (P1) into the alkalization tank (3); - coagulant from the unit for preparing and dosing the coagulant (27) through pipeline (P2) into the physicochemical softening unit (flotator) (5); - flocculant from the unit for preparing and dosing the flocculant (28) through pipeline (P3) into the physicochemical softening unit (flotator) (5); - alkaline solution for flotation from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for flotation and washing the membrane sludge separation modules (29) through pipeline (P4) into the physicochemical softening unit (flotator) (5); - solution defoamer from the defoamer solution preparation and dosing unit (30) through the pipeline (P5) to the physicochemical softening unit (flotator) (5). Softened wastewater with pollutant concentrations according to the following indicators: suspended solids concentration no more than 200 mg/l, COD from 1,500 to 20,000 mgO2 /l; BOD5 from 500 to 10,000 mgO2 /l; Ca2 + concentration up to 100 mg/l, pH from 6.7 to 8.0 mg/l, N-NH4 concentration no more than 1,000 mg/l, the ratio of organic matter (according to BOD5) to biogenic substances BOD5: N: P should be at least 100: 1.0-1.5: 0.2-0.3. Next, the wastewater is fed to the wastewater heating heat exchanger (6), through which the coolant heated in the gas boiler (40) circulates. Provision is also made for heating the coolant from an external heat source. Heated wastewater is fed to the pre-oxidation tank (7), equipped with a mechanical mixer (4), into which reagents for biogenic make-up are introduced through pipelines (P6 and P7), as well as an acid solution through pipeline (P8) to optimize the pH in the anaerobic UASB reactor (8). Provision is made for feeding slightly contaminated wastewater from the mechanical treatment unit for slightly contaminated flow (21) to the pre-oxidation tank (7). After treatment, the wastewater from the pre-oxidation tank (7) is fed to the anaerobic UASB reactor (8) with a suspended sludge layer and a conditioning column designed for sludge recirculation. From the external recirculation pipe, the anaerobic activated sludge is returned to the high-performance zone by high-pressure dry pumps. The biogas generated during the process is accumulated in a gas holder (9) and from there sent to a flare stack (10) for disposal. An alternative, distinctive option involves the purification and use of the biogas accumulated in the gas holder. According to this option, the accumulated gas is sent to a biogas purification system (39) and then fed to a gas boiler (40) for thermal energy generation. The generated heat is used to heat the heating water, which serves as the coolant in the wastewater heating heat exchanger (6). From the anaerobic UASB reactor (8), the purified wastewater is sent under pressure to separate the suspended portion of the carried-out activated sludge into a settling structure (11); from the settling structure (11), the clarified wastewater is diverted to an equalizer 2 (12) equipped with a mechanical mixer (4) and an aeration system (13), into which a slightly contaminated flow (including condensates of barometric waters with a COD of less than 1000 mg/l) is also sent, having previously passed through an equalizer 3 (20) and a mechanical treatment unit for a slightly contaminated flow (21), where solid inclusions larger than 1.0-2.0 mm are removed. Mechanically treated domestic wastewater is also sent to an equalizer 2 (12). During periods of downtime of the main production, anaerobic sludge dispersed by the cavitation method is fed to the equalizing tank 2 (12) from the granular activated sludge storage tank (19). At the same time, the acid reagent from the acid solution preparation and dosing unit for acidifying the granular activated sludge (38) is dosed through the pipeline (P16) into the granular activated sludge storage tank (19). From the equalizing tank 2 (12), the wastewater is fed by pumps to the sectional aeration tank (14), equipped with a mechanical mixer (4) and an aeration system (13). The reagents are dosed into the sectional aeration tank (14) in the following order: - a solution of biogenic nitrogen feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic nitrogen feed (31) through the pipeline (P9) into the aeration tank (14); - a solution of biogenic phosphorus feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic phosphorus feed (32) through the pipeline (P10) into the aeration tank (14); - an alkaline solution from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for the aeration tank (34) through the pipeline (P11) into the aeration tank (14). Then the sludge mixture from the sectional aeration tank (14) is directed in the gravity mode to the membrane reactor (15) with the aeration system (13), where it is fed to the membrane sludge separation modules (16), while the activated sludge is returned to the sectional aeration tank (14) from the membrane reactor (15) using dry-type pumps. The necessary reagents are dosed into the pipeline providing washing of the membrane sludge separation modules (16) in the following order: - alkaline solution for washing the membrane sludge separation modules from the unit for preparing and dosing alkaline solution for flotation and washing of the membrane sludge separation modules (29) through pipeline (P12) into the pipeline for washing the membrane sludge separation modules (16); - acidic solution from the unit for preparing and dosing acidic solution for washing the membrane sludge separation modules (35) through pipeline (P13) into the pipeline for washing the membrane sludge separation modules (16); - sodium hypochlorite solution from the unit for preparing and dosing sodium hypochlorite solution for washing the membrane sludge separation modules (36) through pipeline (P14) into the pipeline for washing the membrane sludge separation modules (16).

Далее биологически очищенную и отфильтрованную сточную воду направляют в промежуточный резервуар ультрафильтрата (17), откуда подают на установку ультрафиолетового обеззараживания (18) и сбрасывают в водоем или отводят на технические нужды станции.Next, the biologically purified and filtered wastewater is sent to an intermediate ultrafiltrate tank (17), from where it is fed to an ultraviolet disinfection unit (18) and discharged into a reservoir or diverted for the technical needs of the station.

Флотошлам, образующийся в результате обработки воды в сооружении физико-химического умягчения (флотаторе) (5) сточных вод, избыточный активный ил блока модулей мембранного илоразделения (16), также осадок из сооружения отстойного типа (11) при помощи насосов подают в резервуар-накопитель осадка (22), оборудованный системой аэрации (13), откуда затем направляют сооружение обезвоживания осадка (23) для его обезвоживания до влажности 75-85%. Перед обезвоживанием дозируют раствор флокулянта для повышения водоотдачи осадка. Флокулянт от узла от узла приготовления и дозирования раствора флокулянта для обезвоживания (37) по трубопроводу (Р15) дозируют перед сооружением обезвоживания осадка (23). Фугат, отделяемый в процессе обезвоживания, отводят в усреднитель 1 (1), а обезвоженный осадок может быть транспортирован к месту утилизации или направлен в сушильный аппарат лопастного типа (24), высушенный осадок выгружают в контейнер осадка и транспортируют на полигон. Образующиеся испарения очищают мокрым методом в скруббере и образующийся, при этом загрязненные воды отводят в усреднитель 1 (1). Подачу воздуха для нужд станции осуществляют с помощью воздуходувки (25).Flotation sludge generated as a result of water treatment in the physicochemical softening facility (flotator) (5) of wastewater, excess activated sludge from the block of membrane sludge separation modules (16), as well as sludge from the settling-type facility (11) are pumped into the sludge storage tank (22) equipped with an aeration system (13), from where it is then sent to the sludge dewatering facility (23) for its dewatering to a moisture content of 75-85%. Before dewatering, a flocculant solution is dosed to increase the water yield of the sludge. Flocculant from the unit from the flocculant solution preparation and dosing unit for dewatering (37) is dosed through the pipeline (P15) before the sludge dewatering facility (23). The centrate separated during dewatering is discharged into equalizer 1 (1), and the dewatered sludge can be transported to a disposal site or sent to a paddle dryer (24). The dried sludge is unloaded into a sludge container and transported to a landfill. The resulting vapors are treated using a wet scrubber, and the resulting, contaminated water is discharged into equalizer 1 (1). Air for the station's needs is supplied by an air blower (25).

На фиг. 2 представлена технологическая схема примера реализации способа очистки и утилизации сточных вод сахарных заводов.Fig. 2 shows a flow chart of an example of the implementation of a method for cleaning and disposing of wastewater from sugar factories.

Условные обозначения:Legend:

3. Резервуар подщелачивания;3. Alkalization tank;

4. Мешалка механического действия;4. Mechanical stirrer;

5. Блок физико-химического умягчения (флотатор);5. Physical and chemical softening unit (flotator);

6. Теплообменник нагрева сточных вод;6. Heat exchanger for heating wastewater;

7. Резервуар предокисления;7. Pre-oxidation tank;

8. Анаэробный UASB-реактор;8. Anaerobic UASB reactor;

9. Газгольдер;9. Gas holder;

10. Факельная свеча;10. Torch candle;

11. Сооружение отстойного типа;11. Sedimentation structure;

13. Система аэрации;13. Aeration system;

14. Аэротенк;14. Aeration tank;

15. Мембранный реактор;15. Membrane reactor;

16. Модули мембранного илоразделения;16. Membrane sludge separation modules;

17. Резервуар ультрафильтрата;17. Ultrafiltrate tank;

18. Установка ультрафиолетового обеззараживания;18. Ultraviolet disinfection unit;

19. Резервуар-накопитель гранулированного активного ила;19. Storage tank for granulated activated sludge;

22. Резервуар-накопитель осадка;22. Sediment storage tank;

23. Сооружение обезвоживания осадка;23. Sludge dewatering facility;

25. Воздуходувка;25. Air blower;

26. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для осаждения кальция;26. Unit for preparing and dosing alkaline solution for calcium precipitation;

27. Узел приготовления и дозирования раствора коагулянта;27. Unit for preparation and dosing of coagulant solution;

28. Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта;28. Unit for preparation and dosing of flocculant solution;

29. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения;29. Unit for preparation and dosing of alkaline solution for flotation and washing of membrane sludge separation modules;

30. Узел приготовления и дозирования раствора пеногасителя;30. Unit for preparation and dosing of antifoam solution;

31. Узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом;31. Unit for preparation and dosing of biogenic nitrogen feed solution;

32. Узел приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором;32. Unit for preparation and dosing of biogenic phosphorus feed solution;

33. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления воды перед анаэробным UASB-реактором;33. Unit for preparing and dosing acid solution for acidifying water before the anaerobic UASB reactor;

34. Узел приготовления и дозирования щелочного раствора для аэротенка;34. Unit for preparation and dosing of alkaline solution for aeration tank;

35. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;35. Unit for preparing and dosing acid solution for washing membrane sludge separation modules;

36. Узел приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения;36. Unit for preparing and dosing sodium hypochlorite solution for washing membrane sludge separation modules;

37. Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта для обезвоживания;37. Unit for preparation and dosing of flocculant solution for dehydration;

38. Узел приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила.38. Unit for preparing and dosing acid solution for acidifying granulated activated sludge.

39. Система очистки биогаза;39. Biogas purification system;

40. Газовый котел;40. Gas boiler;

41. Пруд-отстойник сильнозагрязненного потока;41. Settling pond for heavily polluted stream;

42. Грубая механическая очистка сильнозагрязненного потока;42. Rough mechanical cleaning of heavily polluted flow;

43. Тонкая механическая очистка сильнозагрязненного потока;43. Fine mechanical cleaning of heavily polluted flow;

44. Промежуточный резервуар механически и физико-химически очищенного сильнозагрязненного потока;44. Intermediate tank for mechanically and physically-chemically purified highly polluted flow;

45. Теплообменник предварительного нагрева сточных вод;45. Heat exchanger for preheating wastewater;

46. Промежуточный резервуар осветленной воды;46. Intermediate tank for clarified water;

47. Мацератор;47. Macerator;

48. Канализационная насосная станция;48. Sewage pumping station;

49. Пруд-отстойник слабозагрязненного потока;49. Settling pond for slightly polluted stream;

50. Грубая механическая очистка слабозагрязненного потока;50. Rough mechanical cleaning of slightly contaminated flow;

51. Тонкая механическая очистка слабозагрязненного потока;51. Fine mechanical cleaning of slightly contaminated flow;

52. Промежуточный резервуар механически очищенного слабозагрязненного потока;52. Intermediate tank for mechanically cleaned slightly polluted flow;

Трубопроводы:Pipelines:

Р1. - Трубопровод подачи щелочного раствора для осаждения кальция;P1. - Pipeline for supplying alkaline solution for calcium precipitation;

Р2. - Трубопровод подачи раствора коагулянта для флотации;P2. - Pipeline for feeding coagulant solution for flotation;

Р3. - Трубопровод подачи раствора флокулянта для флотации;P3. - Pipeline for feeding flocculant solution for flotation;

Р4. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для флотации;P4. - Pipelines for feeding alkaline solution for flotation;

Р5. - Трубопровод подачи раствора пеногасителя;P5. - Pipeline for supplying defoamer solution;

Р6. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки азотом в резервуар предокисления;P6. - Pipeline for feeding the biogenic nitrogen make-up solution to the pre-oxidation tank;

Р7. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки фосфором в резервуар предокисления;P7. - Pipeline for feeding the biogenic phosphorus feed solution into the pre-oxidation tank;

Р8. - Трубопровод подачи кислотного раствора в резервуар предокисления;P8. - Pipeline for feeding acid solution into the pre-oxidation tank;

Р9. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки азотом в аэротенк;P9. - Pipeline for feeding the solution of biogenic nitrogen feed to the aeration tank;

Р10. - Трубопровод подачи раствора биогенной подпитки фосфором в аэротенк;P10. - Pipeline for feeding the biogenic phosphorus feed solution to the aeration tank;

Р11. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для аэротенка;P11. - Pipelines for supplying alkaline solution to the aeration tank;

Р12. - Трубопроводы подачи щелочного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;P12. - Pipelines for supplying alkaline solution for washing membrane sludge separation modules;

Р13. - Трубопроводы подачи кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения;P13. - Pipelines for supplying acid solution for washing membrane sludge separation modules;

Р14. - Трубопровод подачи раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения;P14. - Pipeline for supplying sodium hypochlorite solution for washing membrane sludge separation modules;

Р15. - Трубопровод подачи раствора флокулянта для обезвоживания;P15. - Pipeline for feeding flocculant solution for dehydration;

Р16. - Трубопровод подачи кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила.P16. - Pipeline for supplying acid solution for acidifying granular activated sludge.

Способ очистки осуществляют следующим образом: сточные воды сахарного производства, образующиеся в результате работы производства по переработке сахарной свеклы и формирующие 2 потока, один из которых является сильнозагрязенным (вода от промывки сахарной свеклы после седиментации / из отстойника) и демонстрирует следующие основные показатели: концентрация взвешенных веществ составляет 200 мг/л, БПК - 6000 мгО2/л, ХПК - 10000 мгО2/л, фосфор общий - 10 мг/л, азот общий - 110 мг/л, кальций - 600 мг/л, рН - 5-11 ед, а второй является слабозагрязненным (избыточный конденсат) и имеет следующие значения тех же показателей: концентрация взвешенных веществ составляет 30 мг/л, БПК - 150 мгО2/л, ХПК - 250 мгО2/л, фосфор общий - 2 мг/л, азот общий - 120 мг/л, кальций - 0 мг/л, рН - 6,5-9 ед, подают на площадку КОС для дальнейшей очистки. Сильнозагрязненный поток направляют в пруд-отстойник сильнозагрязненного потока (41) для временного накопления сточных вод и седиментации механических примесей. Также в пруд-отстойник сильнозагрязненного потока (41) могут быть направлены при их наличие следующие потоки: загрязненные воды из системы очистки биогаза (39), фугат, образующийся в результате работы сооружения обезвоживания осадка (23), очищаемые сточные воды из емкостных сооружений в период их ревизии и опорожнения. Из пруда-отстойника сильнозагрязненного потока (41) воду при помощи насосной группы подают на этап грубой механической очистки сильнозагрязненного потока (42), где задерживают взвешенные частицы крупнее 6,0 мм, что обеспечивает защиту последующих стадий очистки. Далее поток подают в резервуар подщелачивания (3), оборудованный мешалкой механического действия (4), где сточную воду с концентрацией кальция 600 мг/л по трубопроводу (Р1) подщелачивают щелочным раствором карбоната натрия до значения pH 9-10 ед. с образованием осадка, который удаляют флотационной обработкой. В резервуар подщелачивания (3) и флокулятор реагентной флотационной установки блока физико-химического умягчения (5) дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - щелочной раствор карбоната натрия от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для осаждения кальция (26) по трубопроводу (Р1) в резервуар подщелачивания (3); - коагулянт от узла приготовления и дозирования коагулянта (27) по трубопроводу (Р2) в флокулятор реагентной флотационной установки блока физико-химического умягчения (5);- флокулянт от узла приготовления и дозирования флокулянта (28) по трубопроводу (Р3) в флокулятор реагентной флотационной установки блока физико-химического умягчения (5);- щелочной раствор гидроксида натрия от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения (29) по трубопроводу (Р4) в флокулятор реагентной флотационной установки блока физико-химического умягчения (5); - раствор пеногасителя от узла приготовления и дозирования раствора пеногасителя (30) по трубопроводу (Р5) в флокулятор реагентной флотационной установки блока физико-химического умягчения (5).The purification method is carried out as follows: wastewater from sugar production, generated as a result of the operation of sugar beet processing and forming 2 streams, one of which is heavily polluted (water from washing sugar beets after sedimentation / from the settling tank) and demonstrates the following main indicators: the concentration of suspended solids is 200 mg / l, BOD - 6000 mgO 2 / l, COD - 10000 mgO 2 / l, total phosphorus - 10 mg / l, total nitrogen - 110 mg / l, calcium - 600 mg / l, pH - 5-11 units, and the second is slightly polluted (excess condensate) and has the following values of the same indicators: the concentration of suspended solids is 30 mg / l, BOD - 150 mgO 2 / l, COD - 250 mgO 2 / l, total phosphorus - 2 mg / l, total nitrogen - 120 mg/l, calcium - 0 mg/l, pH - 6.5-9 units, fed to the WWTP site for further treatment. Heavily polluted flow is directed to the settling pond of the heavily polluted flow (41) for temporary accumulation of wastewater and sedimentation of mechanical impurities. The following flows, if available, can also be directed to the settling pond of the heavily polluted flow (41): contaminated water from the biogas purification system (39), centrate generated as a result of the sludge dewatering facility (23), treated wastewater from storage facilities during their inspection and emptying. From the settling pond of the heavily polluted flow (41), water is fed by a pumping group to the stage of rough mechanical treatment of the heavily polluted flow (42), where suspended particles larger than 6.0 mm are retained, which ensures protection of the subsequent treatment stages. The flow is then fed into an alkalization tank (3) equipped with a mechanical mixer (4), where wastewater with a calcium concentration of 600 mg/l is alkalized through a pipeline (P1) with an alkaline solution of sodium carbonate to a pH of 9-10 units, forming a sediment that is removed by flotation treatment. The necessary reagents are dosed into the alkalization tank (3) and the flocculator of the reagent flotation unit of the physicochemical softening unit (5) in the following order: - an alkaline solution of sodium carbonate from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for calcium precipitation (26) through the pipeline (P1) into the alkalization tank (3); - a coagulant from the unit for preparing and dosing the coagulant (27) through the pipeline (P2) into the flocculator of the reagent flotation unit of the physicochemical softening unit (5); - a flocculant from the unit for preparing and dosing the flocculant (28) through the pipeline (P3) into the flocculator of the reagent flotation unit of the physicochemical softening unit (5); - an alkaline solution of sodium hydroxide from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for flotation and washing the membrane sludge separation modules (29) through the pipeline (P4) into the flocculator of the reagent flotation unit of the physicochemical softening unit softening (5); - defoamer solution from the defoamer solution preparation and dosing unit (30) through the pipeline (P5) to the flocculator of the reagent flotation unit of the physicochemical softening block (5).

Насосной группой осуществляют транспортировку потока в реагентную флотационную установку блока физико-химического умягчения (5) с эффективностью по взвешенным веществам от 85 %, предназначенную для максимального улавливания взвешенных веществ и снижения нагрузки на анаэробный UASB-реактор (8) с колонной кондиционирования. Из флотационной установки (5) сточную воду подают на этап тонкой механической очистки сильнозагрязненного потока (43) для удаления взвешенных частиц размером менее 1,0 мм. Далее воду подают в промежуточный резервуар механически и физико-химически очищенного сильнозагрязненного потока (44), откуда насосной группой осуществляют подачу в теплообменник предварительного нагрева сточных вод (45), теплоноситель которого нагревают при помощи газового котла (40), перерабатывающего биогаз. Затем воду направляют в теплообменник нагрева сточных вод (6) для нагрева воды до температуры 36 градусов по Цельсию с использованием теплоносителя, поступающего от внешнего источника тепловой энергии, что обеспечивает оптимальный температурный режим для эффективной работы анаэробного UASB-реактора (8). Нагретую сточную воду направляют в резервуар предокисления (7), оборудованный мешалкой механического действия (4). В резервуар предокисления (7) дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - раствор биогенной подпитки азотом от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом (31) по трубопроводу (Р6) в резервуар предокисления (7); - раствор биогенной подпитки фосфором от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором (32) по трубопроводу (Р7) в резервуар предокисления (7); - раствор серной кислоты от узла приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления воды перед анаэробным UASB-реактором (33) по трубопроводу (Р8) в резервуар предокисления (7). Дозирование биогенной подпитки азотом и биогенной подпитки фосфором производят для устранения дефицита фосфора и азота из расчета соотношения БПК: Азот: Фосфор 350:5:1, оптимального для анаэробного UASB-реактора (8). Дозирование кислотного реагента - раствора серной кислоты производят для снижения pH до 7,5-8, что обеспечивает оптимальные условия для последующей подачи очищенной воды в анаэробный UASB-реактор (8).The pumping group transports the flow to the reagent flotation unit of the physicochemical softening unit (5) with an efficiency for suspended solids of 85%, designed to maximize the collection of suspended solids and reduce the load on the anaerobic UASB reactor (8) with a conditioning column. From the flotation unit (5), the wastewater is fed to the fine mechanical cleaning stage of the highly contaminated flow (43) to remove suspended particles smaller than 1.0 mm. The water is then fed to the intermediate tank for mechanically and physicochemically purified highly contaminated flow (44), from where the pumping group feeds it to the wastewater preheating heat exchanger (45), the coolant of which is heated by a gas boiler (40) processing biogas. The water is then sent to a wastewater heating heat exchanger (6) to heat the water to a temperature of 36 degrees Celsius using a coolant supplied by an external heat source, ensuring optimal temperature conditions for the efficient operation of the anaerobic UASB reactor (8). The heated wastewater is sent to a pre-oxidation tank (7), equipped with a mechanical mixer (4). The necessary reagents are dosed into the pre-oxidation tank (7) in the following order: - a solution of biogenic nitrogen feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic nitrogen feed (31) through pipeline (P6) into the pre-oxidation tank (7); - a solution of biogenic phosphorus feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic phosphorus feed (32) through pipeline (P7) into the pre-oxidation tank (7); - a solution of sulfuric acid from the unit for preparing and dosing the acid solution for acidifying water in front of the anaerobic UASB reactor (33) through pipeline (P8) into the pre-oxidation tank (7). Dosing of biogenic nitrogen feed and biogenic phosphorus feed is carried out to eliminate the deficiency of phosphorus and nitrogen based on the calculation of the BOD: Nitrogen: Phosphorus ratio of 350:5:1, which is optimal for the anaerobic UASB reactor (8). The dosing of an acid reagent - a solution of sulfuric acid - is carried out to reduce the pH to 7.5-8, which provides optimal conditions for the subsequent supply of purified water to the anaerobic UASB reactor (8).

Нагретую сточную воду перекачивают в два анаэробных UASB-реактора (8) объемом по 900 м3 каждый со слоем взвешенного осадка и колонной кондиционирования, предназначенной для рециркуляции осадка. Анаэробный UASB-реактор (8) состоит из закрытого цилиндрического стального резервуара с плоским днищем. В верхней части бака находятся 3-фазные разделительные устройства (сепараторы, в которых ламельная конструкция сначала отделяет биогаз, а затем задерживает анаэробный активный ил). Внешняя труба рециркуляции возвращает анаэробный активный ил в высокопроизводительную зону высоконапорными насосами сухого исполнения. Далее сточную воду из анаэробного UASB-реактора (8) в напорном режиме направляют для отделения взвешенной части выносимого активного анаэробного ила в сооружение отстойного типа (11). Осветленную сточную воду через промежуточный резервуар осветленной воды (46) подают в аэротенк (14), оборудованный мешалкой механического действия (4) и системой аэрации (13) аэротенка, в котором происходит аэробно-анаэробная биологическая очистка сточных вод. Концентрацию растворенного кислорода поддерживают 2 мг/л, дозу активного ила поддерживают 5 г/л по сухому веществу. В аэротенк (14) дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - раствор биогенной подпитки азотом от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки азотом (31) по трубопроводу (Р9) в аэротенк (14); - раствор биогенной подпитки фосфором от узла приготовления и дозирования раствора биогенной подпитки фосфором (32) по трубопроводу (Р10) в аэротенк (14); - раствор соды от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для аэротенка (34) по трубопроводу (Р11) в аэротенк (14), при этом указанные реагенты обеспечивают необходимые условия для жизнедеятельности микроорганизмов и нейтрализации кислотности сточных вод и поддержания оптимального значения pH. В аэротенке производят смешение сильнозагрязненного потока с предварительно прошедшими через пруд-отстойник слабозагрязненного потока (49) и механически очищенным на этапах грубой механической очистки слабозагрязнённого потока (50) и тонкой механической очистки слабозагрязнённого потока (51) слабозагрязненным потоком, содержащим азот в достаточном количестве, что позволяет минимизировать или исключить дополнительное дозирование биогенной подпитки азотом. Благодаря механической очистке из воды удаляют твёрдые включения крупнее 1,0 мм, это обеспечивает безопасную и устойчивую подачу воды в мембранный реактор (15). Подачу слабозагрязненного потока в аэротенк осуществляют через промежуточный резервуар механически очищенного слабозагрязненного потока (52) посредством насосной группы. В период простоя, когда не производят подачу сильнозагрязнённого потока, при необходимости осуществляют подачу слабозагрязнённого потока, прошедшего механическую очистку, в теплообменник нагрева сточных вод (6) с целью его температурной подготовки перед дальнейшими стадиями обработки. Также для обеспечения возврата активного ила производят его рецикл в аэротенк (14) из мембранного реактора (15) при помощи насосной группы.The heated wastewater is pumped into two anaerobic UASB reactors (8), each with a capacity of 900 , containing a suspended sludge layer and a conditioning column for sludge recirculation. The anaerobic UASB reactor (8) consists of a closed cylindrical steel tank with a flat bottom. The upper part of the tank contains three-phase separation devices (separators in which a lamellar structure first separates the biogas and then retains the anaerobic activated sludge). An external recirculation pipe returns the anaerobic activated sludge to the high-performance zone using high-pressure dry pumps. Wastewater from the anaerobic UASB reactor (8) is then directed under pressure to separate the suspended portion of the discharged anaerobic activated sludge in a settling structure (11). The clarified wastewater is fed through an intermediate clarified water tank (46) into an aeration tank (14), equipped with a mechanical mixer (4) and an aeration system (13), where aerobic-anaerobic biological treatment of the wastewater occurs. The dissolved oxygen concentration is maintained at 2 mg/L, and the activated sludge dose is maintained at 5 g/L of dry matter. The necessary reagents are dosed into the aeration tank (14) in the following order: - a solution of biogenic nitrogen feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic nitrogen feed (31) through the pipeline (P9) into the aeration tank (14); - a solution of biogenic phosphorus feed from the unit for preparing and dosing the solution of biogenic phosphorus feed (32) through the pipeline (P10) into the aeration tank (14); - a solution of soda from the unit for preparing and dosing the alkaline solution for the aeration tank (34) through the pipeline (P11) into the aeration tank (14), wherein the said reagents provide the necessary conditions for the vital activity of microorganisms and the neutralization of the acidity of wastewater and the maintenance of an optimal pH value. In the aeration tank, the heavily polluted stream is mixed with the lightly polluted stream (49) that has previously passed through a settling pond and the lightly polluted stream, mechanically purified at the stages of coarse mechanical purification of the lightly polluted stream (50) and fine mechanical purification of the lightly polluted stream (51). The lightly polluted stream contains nitrogen in sufficient quantity, which minimizes or eliminates the need for additional dosing of biogenic nitrogen feed. Thanks to mechanical purification, solids larger than 1.0 mm are removed from the water, which ensures a safe and stable water supply to the membrane reactor (15). The lightly polluted stream is fed into the aeration tank through an intermediate reservoir for mechanically purified lightly polluted stream (52) by means of a pump group. During downtime, when the highly contaminated flow is not being fed, if necessary, a slightly contaminated flow, mechanically treated, is fed to the wastewater heating heat exchanger (6) to heat it before further processing. To ensure the return of activated sludge, it is recycled to the aeration tank (14) from the membrane reactor (15) using a pump group.

Далее иловую смесь из аэротенка (14) в самотечном режиме направляют в мембранный реактор (15) с аэрационным взмучивателем (13), где ее подают в блок мембранного илоразделения (16), который работает в режиме ультрафильтрации при трансмембранном давлении 0,05 МПа по принципу «снаружи вовнутрь», при этом обеспечивают возврат активного ила в аэротенк из мембранного реактора при помощи насосов сухого исполнения. В трубопровод, обеспечивающий промывку модулей мембранного илоразделения (16), дозируют необходимые реагенты в следующем порядке: - раствор гидроксида натрия для промывки модулей мембранного илоразделения от узла приготовления и дозирования щелочного раствора для флотации и промывки модулей мембранного илоразделения; (29) по трубопроводу (Р12) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16); - раствор соляной кислоты от узла приготовления и дозирования кислотного раствора для промывки модулей мембранного илоразделения; (35) по трубопроводу (Р13) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16); - раствор гипохлорита натрия от узла приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия для промывки модулей мембранного илоразделения (36) по трубопроводу (Р14) в трубопровод промывки модулей мембранного илоразделения (16).Then the sludge mixture from the aeration tank (14) is directed under gravity to the membrane reactor (15) with an aeration stirrer (13), where it is fed to the membrane sludge separation unit (16), which operates in the ultrafiltration mode at a transmembrane pressure of 0.05 MPa according to the "outside-in" principle, while the activated sludge is returned to the aeration tank from the membrane reactor using dry-type pumps. The necessary reagents are dosed into the pipeline providing washing of the membrane sludge separation modules (16) in the following order: - sodium hydroxide solution for washing the membrane sludge separation modules from the alkaline solution preparation and dosing unit for flotation and washing of the membrane sludge separation modules; (29) via pipeline (P12) to the membrane sludge separation module flushing pipeline (16); - hydrochloric acid solution from the acid solution preparation and dosing unit for flushing the membrane sludge separation modules; (35) via pipeline (P13) to the membrane sludge separation module flushing pipeline (16); - sodium hypochlorite solution from the sodium hypochlorite solution preparation and dosing unit for flushing the membrane sludge separation modules (36) via pipeline (P14) to the membrane sludge separation module flushing pipeline (16).

Далее биологически очищенную и отфильтрованную сточную воду направляют в резервуар ультрафильтрата (17), откуда подают при помощи насосной группы на установку ультрафиолетового обеззараживания (18) и сбрасывают в водоем или отводят на технические нужды станции.Next, the biologically purified and filtered wastewater is sent to the ultrafiltrate tank (17), from where it is fed by a pump group to the ultraviolet disinfection unit (18) and discharged into a reservoir or diverted for the technical needs of the station.

Флотошлам, образующийся в результате обработки воды на реагентной флотационной установке блока физико-химического умягчения (5), анаэробный активный ил из модулей мембранного илоразделения (16), а также избыточный гранулированный активный из резервуара-накопителя гранулированного активного ила (19) подают в резервуар-накопитель осадка (22), оборудованный системой аэрации (13), откуда затем при помощи насосной группы на сооружение обезвоживания осадка (23) - декантерную центрифугу, где происходит обезвоживание осадка до влажности 80%. Фугат, отделяемый в процессе обезвоживания, отводят через канализационную насосную станцию (48) в пруд-отстойник сильнозагрязненного потока (41), а обезвоженный осадок выгружают в контейнер для последующей транспортировки к месту утилизации. Перед обезвоживанием дозируют раствор флокулянта для повышения водоотдачи отсадка. Флокулянт от узла приготовления и дозирования раствора флокулянта для обезвоживания (37) по трубопроводу (Р15) дозируют перед сооружением обезвоживания осадка (23). Выделяемые в результате реализации этапов механической очистки отбросы прессуют и направляют в баки для отбросов, после чего осуществляют их транспортировку на полигон.Flotation sludge generated as a result of water treatment in the reagent flotation unit of the physicochemical softening block (5), anaerobic activated sludge from the membrane sludge separation modules (16), and excess granulated activated sludge from the granulated activated sludge storage tank (19) are fed to the sludge storage tank (22) equipped with an aeration system (13), from where it is then fed by a pump group to the sludge dewatering structure (23) - a decanter centrifuge, where the sludge is dewatered to a moisture content of 80%. The centrate separated during the dewatering process is discharged through the sewage pumping station (48) into the settling pond of a heavily polluted stream (41), and the dewatered sludge is unloaded into a container for subsequent transportation to the disposal site. Before dewatering, a flocculant solution is dosed to increase the water yield of the sediment. Flocculant from the flocculant solution preparation and dosing unit for dewatering (37) is dosed through pipeline (P15) before the sludge dewatering unit (23). The waste separated from the mechanical cleaning stages is compressed and sent to waste tanks, after which it is transported to the landfill.

Полученный в результате работы анаэробного UASB-реактора (8) биогаз накапливают в газгольдере (9) и оттуда направляют на факельную свечу (10) для утилизации или же направляют в систему очистки биогаза (39) с последующей подачей в газовый котел (40) для генерации тепловой энергии. При этом выработанное тепло используют для подогрева теплофикационной воды, выполняющей функцию теплоносителя в теплообменнике предварительного нагрева сточных вод (45), что обеспечивает замкнутый энергетический цикл и компенсацию энергозатрат за счет использования собственной энергогенерирующей установки. В анаэробных UASB-реакторах обеспечивается общее время пребывания сточных вод около 12 часов, эффективность снижения органических загрязнений по ХПК составляет 80 %, БПК5 85%, прирост активного анаэробного ила составляет от 0,02 г/г снятого ХПК.The biogas obtained from the anaerobic UASB reactor (8) is accumulated in a gas holder (9) and from there sent to a flare stack (10) for utilization or sent to a biogas purification system (39) with subsequent feeding to a gas boiler (40) for thermal energy generation. The generated heat is used to heat the heating water, which acts as a coolant in the wastewater preheating heat exchanger (45), which ensures a closed energy cycle and compensation of energy costs due to the use of an in-house power generating unit. Anaerobic UASB reactors provide a total wastewater residence time of approximately 12 hours, the efficiency of reducing organic pollutants by COD is 80%, BOD5 85%, the increase in activated anaerobic sludge amounts to 0.02 g/g of removed COD.

В периоды простоя основного производства, когда в систему осуществляют подачу только слабозагрязненного потока, гранулированный активный ил из анаэробного UASB-реактора (8) и сооружения отстойного типа (11) заранее накапливают в резервуаре-накопителе гранулированного активного ила (19), а затем отводят шнековым насосом в аэротенк (14) для поддержания жизнедеятельности активного ила в системе биологической очистки. Это обеспечивает замену традиционной реагентной биологической подпитки. В остальное время гранулированный активный ил подают на обезвоживание. При этом перед подачей в аэротенк (14) производят предварительное диспергирование гранулированного активного ила при помощи мацератора (47), разбавление водой и коррекцию pH до значения 6,5-8,0 ед., оптимального для активации ферментативной активности микроорганизмов. Кислотный реагент от узла приготовления и дозирования кислотного раствора для подкисления гранулированного активного ила (38) по трубопроводу (Р16) дозируют в резервуар-накопитель гранулированного активного ила (19). Такое решение позволяет предотвратить голодание и гибель микробных сообществ активного ила аэротенка в условиях отсутствия поступления загрязнений, обеспечивая стабильность и эффективность последующей биологической очистки. В период ревизии емкостных сооружений станции их опорожняют в пруд-отстойник сильнозагрязненного потока (41). Подачу воздуха для нужд станции осуществляют с помощью воздуходувки (25).During periods of downtime in the main production process, when only a slightly contaminated stream is fed into the system, granular activated sludge from the anaerobic UASB reactor (8) and the settling structure (11) is pre-accumulated in a granular activated sludge storage tank (19) and then discharged by a screw pump to the aeration tank (14) to maintain the vital activity of the activated sludge in the biological treatment system. This provides a substitute for traditional reagent biological feed. The rest of the time, granular activated sludge is fed for dewatering. Before feeding to the aeration tank (14), the granular activated sludge is pre-dispersed using a macerator (47), diluted with water, and its pH adjusted to a value of 6.5-8.0 units, optimal for activating the enzymatic activity of microorganisms. The acid reagent from the acid solution preparation and dosing unit for acidifying granular activated sludge (38) is dosed through pipeline (P16) into the granular activated sludge storage tank (19). This solution prevents starvation and death of the microbial communities in the aeration tank's activated sludge in the absence of pollutants, ensuring the stability and effectiveness of subsequent biological treatment. During inspections of the station's storage facilities, they are emptied into the heavily polluted flow settling pond (41). Air for the station's needs is supplied by an air blower (25).

С целью получения расчетных параметров для реализации способа утилизации сточных вод сахарного производства были проведены исследования в лабораторных условиях на пилотных установках с использованием имитата (модельного раствора) сточных вод сахарного производства с типичными для отрасли концентрациями загрязняющих веществ. Показатели концентраций основных загрязнителей по этапам очистки представлены в таблице 1.To determine the design parameters for implementing a method for sugar production wastewater disposal, laboratory studies were conducted at pilot facilities using a simulated sugar production wastewater solution with typical industry pollutant concentrations. Concentrations of the main pollutants by treatment stage are presented in Table 1.

Таблица 1 - Результаты мониторинга основных загрязнителей сточных вод сахарного производства на стадиях обработкиTable 1 - Results of monitoring the main pollutants of sugar production wastewater at the processing stages

Основные показатели водыBasic water indicators Ед. измUnits of measurement Исходная сточная водаRaw wastewater После механической и физико-химической очисткиAfter mechanical and physical-chemical cleaning После анаэробной обработки (UASB-реактор)After anaerobic treatment (UASB reactor) После вторичного отстойникаAfter the secondary settling tank После аэробного реактораAfter the aerobic reactor Взвешенные веществаSuspended solids мг/лmg/l 200200 2020 5 0005,000 <100 < 100 <3<3 БПК5 BPK 5 мг O2mg O 2 /l 6 5006,500 6 1006 100 600600 <600 < 600 <2,1<2.1 ХПКCOD мг O2mg O 2 /l 11 10011 100 10 05010,050 1 0001,000 <1 000 < 1,000 <30<30 ТемператураTemperature °С°C 3535 3535 3535 3535 2020 NH4 + NH 4 + мг/лmg/l 125125 125125 <10 < 10 <10 < 10 <0,4<0.4 PO4 3- PO 4 3- мг/лmg/l 99 <1 < 1 <1 < 1 <1 < 1 <0,1<0.1 Ca2+ Ca 2+ мг/лmg/l 600600 9494 9494 9494 9494 рНpH Ед.Unit 7,5-8,07.5-8.0 7,5-8,07.5-8.0 7,5-8,07.5-8.0 7,5-8,07.5-8.0 7,5-8,07.5-8.0

Для проведения научно-исследовательской работы была использована стендовая установка. В состав установки входят емкостные узлы для обеспечения необходимого времени пребывания, хозяйство подачи имитата, а также оборудование для обеспечения заданных технологических режимов.A testbed setup was used to conduct the research. The setup includes capacitive units to ensure the required residence time, a feed system for the simulant, and equipment to ensure the specified process conditions.

В ходе проведения экспериментальных исследований по анаэробной биологической очистке сточных вод сахарного производства были последовательно выполнены следующие этапы. Первоначально осуществлялся отбор проб сточных вод сахарного производства и проводилось определение исходных параметров. Подготовка к исследованиям включала калибровку измерительного оборудования и настройку технологических параметров пилотной установки. Для обеспечения стабильности экспериментальных условий был приготовлен модельный раствор, воспроизводящий типичный состав реальных стоков сахарного производстваDuring the experimental study on anaerobic biological treatment of sugar production wastewater, the following stages were sequentially completed. Initially, sugar production wastewater samples were collected and initial parameters were determined. Preparation for the study included calibrating the measuring equipment and adjusting the process parameters of the pilot plant. To ensure stable experimental conditions, a model solution was prepared that reproduced the typical composition of actual sugar production wastewater.

На первом этапе сточные воды проходили механическую и физико-химическую очистку, обеспечивающую удаление взвешенных веществ и грубодисперсных включений. После подготовки начался основной этап исследований, который проводился на анаэробном UASB-реакторе объемом 10 м3 с рабочей высотой слоя жидкости 5 метров. В ходе исследований определялись максимально допустимые нагрузки: гидравлическая нагрузка - 0,25 м3/час воды / 1 м3 резервуара⋅сут, нагрузка по ХПК составила 0,02 гО2/ 1 м3 резервуара⋅сут. Все параметры контролировались в реальных рабочих условиях без изменения технологического режима. Измерения выполнялись средствами контроля в соответствии с утвержденной методикой испытаний.During the first stage, the wastewater underwent mechanical and physicochemical treatment, removing suspended solids and coarse particles. Following this preparation, the main phase of the research began, conducted in a 10 anaerobic UASB reactor with a working liquid layer height of 5 meters. During the research, the maximum permissible loads were determined: hydraulic load of 0.25 /hour of water/1 of tank per day, and the COD load was 0.02 gO² /1 of tank per day. All parameters were monitored under actual operating conditions without changing the process mode. Measurements were performed using control equipment in accordance with the approved test method.

Расчетно и экспериментально установлено, что продолжительность пребывания сточных вод в системе анаэробного UASB-реактора для заданного объема составляет 4 часа, что обеспечивает оптимальные условия для деградации органических загрязнений.It has been calculated and experimentally established that the residence time of wastewater in the anaerobic UASB reactor system for a given volume is 4 hours, which provides optimal conditions for the degradation of organic contaminants.

В процессе анаэробной очистки наблюдается прирост избыточного активного ила, составляющий от 2 до 4 % от количества съеденного ХПК, что важно учитывать при проектировании системы обезвоживания осадка. Также установлено оптимальное соотношение ХПК:N:P, равное 350:5:1, необходимое для стабильного функционирования анаэробной микрофлоры.During anaerobic treatment, excess activated sludge increases, amounting to 2 to 4% of the consumed COD, which is important to consider when designing a sludge dewatering system. The optimal COD:N:P ratio has also been established at 350:5:1, necessary for the stable functioning of anaerobic microflora.

Поддержание pH в диапазоне 7-8 и температуры от 28 до 39 °C (оптимум 36 °C) обеспечивает стабильное протекание анаэробных процессов, что подтверждено экспериментально. При этом буферная емкость системы обеспечивает защиту от подкисления в течение 4-6 часов.Maintaining a pH of 7-8 and a temperature of 28 to 39°C (optimum 36°C) ensures stable anaerobic processes, as confirmed experimentally. The system's buffering capacity also provides protection against acidification for 4-6 hours.

Измеренная выходная производительность биогаза составила порядка 0,4 нм3 на кг потребленного ХПК, что подтверждает экономическую и экологическую эффективность предлагаемой технологии.The measured biogas output was approximately 0.4 Nm3 per kg of COD consumed, confirming the economic and environmental efficiency of the proposed technology.

Согласно полученным результатам установлена работоспособность предлагаемой технологической схемы способа анаэробной биологической очистки сточных вод сахарного производства, а также определены технологические параметры для расчета реальных сооружений.Based on the obtained results, the operability of the proposed technological scheme of the method of anaerobic biological treatment of wastewater from sugar production was established, and the technological parameters for the calculation of real structures were determined.

На следующем этапе очищенные в UASB-реакторе сточные воды направлялись во вторичный отстойник, где происходило отделение активного ила и дополнительное снижение концентрации загрязняющих веществ. Заключительной стадией служила аэробная биологическая очистка, реализованная в аэротенке, обеспечивающая снижение остаточных концентраций органических веществ, аммонийного азота и фосфатов. В процессе исследований фиксировались все изменения основных показателей качества воды, что позволило получить детальную картину эффективности технологического процесса.In the next stage, wastewater treated in the UASB reactor was sent to a secondary clarifier, where activated sludge was separated and pollutant concentrations were further reduced. The final stage was aerobic biological treatment, implemented in an aeration tank, which reduced residual concentrations of organic matter, ammonia nitrogen, and phosphates. During the study, all changes in key water quality indicators were recorded, providing a detailed picture of the process's effectiveness.

Заключительный этап включал анализ полученных данных, оценку эффективности очистки по каждому параметру и определение оптимальных технологических показателей для проектирования промышленных очистных сооружений. Результаты эксперимента подтвердили работоспособность предложенной технологической схемы и позволили установить основные параметры для расчета реальных очистных сооружений.The final stage included analyzing the obtained data, assessing the treatment efficiency for each parameter, and determining the optimal process parameters for designing industrial wastewater treatment facilities. The experimental results confirmed the viability of the proposed process flow diagram and allowed us to establish the key parameters for calculating actual wastewater treatment facilities.

Claims (7)

1. Способ очистки и утилизации сточных вод сахарного производства, характеризующийся тем, что в зависимости от вида сточных вод и их специфических загрязнений предусматривают предочистку каждого потока, при этом концентрированные по органическим веществам производственные сточные воды подают сначала в усреднитель первый, откуда затем – в блок предварительной механической и/или физико-химической очистки для дальнейшей биологической очистки в анаэробном UASB-реакторе с достижением следующих концентраций по показателям: концентрация взвешенных веществ не более 200 мг/л, ХПК от 1500 до 20000 мгО2/л; БПК5 от 500 до 10000 мгО2/л; концентрация Са2+ до 100 мг/л, рН от 6,7 до 8,0 мг/л, концентрация N-NH4 не более 1000 мг/л, соотношение органических веществ по БПК5 к биогенным веществам БПК₅ : N : P должно быть не менее 100 : 1,0-1,5 : 0,2-0,3, далее сточные воды подают в теплообменник для нагрева сточной воды до температуры 28-39 °C, что необходимо для оптимизации работы анаэробного UASB-реактора, нагретую сточную воду перекачивают через резервуар предокисления в анаэробный UASB-реактор со слоем взвешенного осадка и колонной кондиционирования, предназначенной для рециркуляции осадка, анаэробный UASB-реактор состоит из закрытого цилиндрического стального резервуара с плоским днищем, в верхней части бака находятся 3-фазные разделительные устройства - сепараторы, в которых ламельная конструкция сначала отделяет биогаз, а затем задерживает анаэробный активный ил, внешняя труба рециркуляции возвращает анаэробный активный ил в высокопроизводительную зону высоконапорными насосами сухого исполнения, при этом полученный биогаз накапливают в газгольдере и оттуда направляют на факельную свечу для утилизации, продолжительность пребывания в анаэробном UASB-реакторе зависит от концентрации органических веществ в сточных водах и составляет от 4 до 48 часов, эффективность снижения органических загрязнений по ХПК составляет от 75% до 90%, БПК5 от 85% до 95%, прирост активного анаэробного ила составляет от 0,02-0,1 г/г снятого ХПК, далее сточную воду из анаэробного UASB-реактора в напорном режиме направляют для отделения взвешенной части выносимого активного анаэробного ила в сооружение отстойного типа, осветленную сточную воду из сооружений отстойного типа отводят в усреднитель второй, оборудованный мешалкой и системой аэрации, в который также направляют слабозагрязненный поток, включая конденсаты барометрических вод с ХПК менее 1000 мг/л, предварительно прошедший через усреднитель третий и блок механической очистки, где удаляют твердые включения крупнее 1,0-2,0 мм, также направляют механически очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды, из усреднителя второго сточные воды при помощи насосов подают в секционный аэротенк, оборудованный мешалкой и системой аэрации, концентрацию растворенного кислорода в секционном аэротенке поддерживают не менее 2 мг/л, дозу активного ила поддерживают от 5 до 10 г/л по сухому веществу, далее иловую смесь из секционного аэротенка в самотечном режиме направляют в мембранный реактор с аэрационным взмучивателем, где ее подают на модули мембранного илоразделения, которые работают в режиме ультрафильтрации при трансмембранном давлении 0,05 МПа по принципу «снаружи вовнутрь», при этом обеспечивают возврат активного ила в аэротенк из мембранного реактора при помощи насосов сухого исполнения, далее биологически очищенную и отфильтрованную сточную воду направляют в промежуточный резервуар, откуда подают на установку ультрафиолетового обеззараживания и сбрасывают в водоем или отводят на технические нужды станции, флотошлам, образующийся в результате обработки воды на этапе физико-химической очистки, избыточный активный ил блока модулей мембранного илоразделения, также осадок из сооружения отстойного типа при помощи насосов подают в резервуар-накопитель осадка, оборудованный системой взмучивания, откуда затем направляют на обезвоживатель осадка для его обезвоживания до влажности 75-85%, перед обезвоживанием дозируют раствор флокулянта для повышения водоотдачи отсадка, фугат, отделяемый в процессе обезвоживания, отводят в усреднитель первый, а обезвоженный осадок выгружают в контейнер для последующей транспортировки к месту утилизации, в период ревизии емкостных сооружений станции их опорожняют в усреднитель первый, подачу воздуха для нужд станции осуществляют с помощью воздуходувки, в станции предусматривают реагентное хозяйство для обеспечения требуемой эффективности очистки.1. A method for purifying and utilizing wastewater from a sugar production facility, characterized by the fact that, depending on the type of wastewater and its specific contaminants, pre-treatment of each stream is provided, wherein the industrial wastewater, concentrated in organic matter, is first fed to the first equalizer, from where it is then fed to a preliminary mechanical and/or physicochemical treatment unit for further biological treatment in an anaerobic UASB reactor to achieve the following concentrations according to the following indicators: suspended solids concentration no more than 200 mg/l, COD from 1,500 to 20,000 mgO2 /l; BOD5 from 500 to 10,000 mgO2 /l; concentration of Ca 2+ up to 100 mg/l, pH from 6.7 to 8.0 mg/l, concentration of N-NH 4 no more than 1000 mg/l, the ratio of organic matter by BOD 5 to biogenic substances BOD₅ : N : P should be at least 100 : 1.0-1.5 : 0.2-0.3, then the wastewater is fed to a heat exchanger to heat the wastewater to a temperature of 28-39 °C, which is necessary to optimize the operation of the anaerobic UASB reactor, the heated wastewater is pumped through a pre-oxidation tank into an anaerobic UASB reactor with a suspended sludge layer and a conditioning column designed for sludge recirculation, the anaerobic UASB reactor consists of a closed cylindrical steel tank with a flat bottom, in the upper part of the tank there are 3-phase separation devices - separators in which the lamellar design first separates the biogas and then retains the anaerobic activated sludge, an external recirculation pipe returns the anaerobic activated sludge to the high-performance zone using high-pressure dry pumps, while the resulting biogas is accumulated in a gas holder and from there sent to a flare stack for disposal, the residence time in the anaerobic UASB reactor depends on the concentration of organic matter in the wastewater and ranges from 4 to 48 hours, the efficiency of reducing organic pollutants by COD ranges from 75% to 90%, BOD5 from 85% to 95%, the increase in activated anaerobic sludge ranges from 0.02-0.1 g / g of removed COD, then the wastewater from the anaerobic UASB reactor is sent in a pressure mode to separate the suspended portion of the removed activated anaerobic sludge in a settling-type structure, The clarified wastewater from the settling-type structures is diverted to the second equalizing tank equipped with a mixer and an aeration system, into which a slightly polluted flow is also sent, including condensates of barometric waters with a COD of less than 1000 mg / l, previously passed through the third equalizing tank and a mechanical cleaning unit, where solid inclusions larger than 1.0-2.0 mm are removed, mechanically purified domestic wastewater is also sent, from the second equalizing tank, the wastewater is fed by pumps to a sectional aeration tank equipped with a mixer and an aeration system, the concentration of dissolved oxygen in the sectional aeration tank is maintained at least 2 mg / l, the dose of activated sludge is maintained from 5 to 10 g / l of dry matter, then the sludge mixture from the sectional aeration tank is sent in a gravity mode to a membrane reactor with an aeration stirrer, where it is fed to membrane sludge separation modules, which operate in the ultrafiltration mode at a transmembrane pressure of 0.05 MPa according to the "outside-in" principle, while ensuring the return of activated sludge to the aeration tank from the membrane reactor using dry-type pumps, then biologically purified and filtered wastewater is sent to an intermediate tank, from where it is fed to an ultraviolet disinfection unit and discharged into a reservoir or diverted for the technical needs of the station, flotation sludge formed as a result of water treatment at the stage of physicochemical treatment, excess activated sludge of the block of modules of the membrane sludge separation, also sludge from the settling-type structure is fed by pumps to a sludge storage tank equipped with a roiling system, from where it is then sent to a sludge dewaterer for its dewatering to a moisture content of 75-85%, before dewatering, a flocculant solution is dosed to increase the water yield of the sediment, the centrate separated during the dewatering process is diverted to the first equalizer, and the dewatered sludge is discharged into container for subsequent transportation to the disposal site; during the inspection of the station's tank structures, they are emptied into the first equalizer; air is supplied for the station's needs using an air blower; the station is equipped with a reagent system to ensure the required cleaning efficiency. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одну или несколько секций аэротенка оснащают ершовой загрузкой, что обеспечивает сохранение и стабильную жизнедеятельность аэробной биомассы в периоды простоя основного производства, при которых подачу сточных вод в аэротенк возможно полностью прекратить и поддерживать функционирование системы, также при выходе на полную нагрузку — оперативно восстановить рабочую концентрацию биомассы, при этом для сохранения и стабильной жизнедеятельности аэробной биомассы в этих секциях поддерживают концентрацию растворённого кислорода на уровне 3-5 мг/л и дозу активного ила в пределах 1-2 г/л. 2. The method according to paragraph 1, characterized in that one or more sections of the aeration tank are equipped with a brush load, which ensures the preservation and stable functioning of the aerobic biomass during periods of downtime of the main production, during which the supply of wastewater to the aeration tank can be completely stopped and the functioning of the system can be maintained, and also when reaching full load - quickly restore the working concentration of the biomass, while in order to preserve and ensure the stable functioning of the aerobic biomass in these sections, the concentration of dissolved oxygen is maintained at a level of 3-5 mg / l and the dose of activated sludge is within 1-2 g / l. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в периоды простоя основного производства, в аэротенке в работе оставляют секции с ершовой загрузкой, при этом в усреднитель второй в этот период подают хозяйственно бытовые сточные воды, возможно также поверхностный сток и другие водные резервы, также осуществляют подачу диспергированного кавитационным методом анаэробного ила из резервуаре-накопителя гранулированного активного ила, в котором заранее накапливают гранулированный ил из анаэробного UASB-реактора и/или сооружения отстойного типа, при этом перед подачей в усреднитель второй производят предварительное его диспергирование кавитационным методом, разбавление водой и коррекцию pH до значения 6,5-8,0 ед., оптимального для активации ферментативной активности микроорганизмов.3. The method according to paragraph 1, characterized in that during periods of downtime of the main production, sections with brush loading are left in operation in the aeration tank, while domestic wastewater, possibly also surface runoff and other water reserves, are fed into the second equalizer during this period, anaerobic sludge dispersed by the cavitation method is also fed from the granular activated sludge storage tank, in which granular sludge from the anaerobic UASB reactor and/or settling structure is accumulated in advance, while before feeding it into the second equalizer, it is preliminarily dispersed by the cavitation method, diluted with water and the pH is adjusted to a value of 6.5-8.0 units, optimal for activating the enzymatic activity of microorganisms. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сточную воду с концентрацией кальция свыше 100 мг/л подщелачивают в промежуточном резервуаре до значения pH 9-10 ед. с образованием осадка, который удаляют флотационной обработкой, после чего в резервуар предокисления дозируют кислотный реагент для снижения pH до 7,5-8,5, что обеспечивает оптимальные условия для последующей подачи очищенной воды в анаэробный UASB-реактор.4. The method according to paragraph 1, characterized in that wastewater with a calcium concentration of over 100 mg/l is alkalized in an intermediate tank to a pH of 9-10 units with the formation of a sediment, which is removed by flotation treatment, after which an acidic reagent is dosed into the pre-oxidation tank to reduce the pH to 7.5-8.5, which ensures optimal conditions for the subsequent supply of purified water to the anaerobic UASB reactor. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при необходимости снижения нагрузки по органическим веществам на UASB-реактор предусматривают возможность подачи потока в резервуар предокисления для смешения с потоком, направляемым в UASB-реактор, что обеспечивает снижение энергозатрат на подогрев и уменьшение количества дозируемой биогенной подпитки азотом благодаря содержащимся в потоке азотсодержащим органическим соединениям.5. The method according to paragraph 1, characterized in that, if it is necessary to reduce the load of organic substances on the UASB reactor, provision is made for feeding a stream into a pre-oxidation tank for mixing with the stream sent to the UASB reactor, which ensures a reduction in energy costs for heating and a reduction in the amount of dosed biogenic nitrogen feed due to the nitrogen-containing organic compounds contained in the stream. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обезвоженный осадок направляют в сушильный аппарат лопастного типа, где осуществляют его термическую обработку с уменьшением объема и остаточной влажности, после чего высушенный осадок выгружают в контейнер осадка и транспортируют на полигон, образующиеся испарения очищают мокрым методом в скруббере и образующиеся при этом загрязненные воды отводят в усреднитель первый.6. The method according to paragraph 1, characterized in that the dewatered sludge is sent to a paddle-type drying apparatus, where it is thermally processed with a reduction in volume and residual moisture, after which the dried sludge is unloaded into a sludge container and transported to a landfill, the resulting vapors are cleaned by a wet method in a scrubber and the resulting contaminated waters are discharged into the first equalizer. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что накопленный в газгольдере биогаз направляют в систему очистки биогаза с последующей подачей в газовый котел для генерации тепловой энергии, при этом выработанное тепло используют для подогрева теплофикационной воды, выполняющей функцию теплоносителя в теплообменнике, что обеспечивает замкнутый энергетический цикл и компенсацию энергозатрат за счет использования собственной энергогенерирующей установки.7. The method according to paragraph 1, characterized in that the biogas accumulated in the gas holder is sent to a biogas purification system with subsequent feeding to a gas boiler for generating thermal energy, while the generated heat is used to heat the heating water, which acts as a coolant in the heat exchanger, which ensures a closed energy cycle and compensation of energy costs due to the use of its own energy generating unit.
RU2025120674A 2025-07-25 Method for cleaning and disposing of wastewater from sugar factories RU2848815C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2848815C1 true RU2848815C1 (en) 2025-10-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102329044A (en) * 2011-08-03 2012-01-25 浙江大学 Method for treating wastewater from bamboo product
WO2013069026A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Transcarb Energy Private Limited Self-sustainable zero influent and zero discharge waste to energy system and method for treating sugar industry effluent and distillery spent wash
RU2537611C2 (en) * 2012-08-14 2015-01-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Apparatus for purifying household waste water
RU2570546C2 (en) * 2014-04-18 2015-12-10 Акционерное общество "Компания "ЭКОС" Method of wasteless biological purification of sewage waters with recycling of separated sediments
RU2732028C2 (en) * 2019-02-05 2020-09-10 Юрий Александрович Николаев Method of treating waste water from organic matter, nitrogen and phosphorus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102329044A (en) * 2011-08-03 2012-01-25 浙江大学 Method for treating wastewater from bamboo product
WO2013069026A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Transcarb Energy Private Limited Self-sustainable zero influent and zero discharge waste to energy system and method for treating sugar industry effluent and distillery spent wash
RU2537611C2 (en) * 2012-08-14 2015-01-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Apparatus for purifying household waste water
RU2570546C2 (en) * 2014-04-18 2015-12-10 Акционерное общество "Компания "ЭКОС" Method of wasteless biological purification of sewage waters with recycling of separated sediments
RU2732028C2 (en) * 2019-02-05 2020-09-10 Юрий Александрович Николаев Method of treating waste water from organic matter, nitrogen and phosphorus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7727395B2 (en) Method and apparatus for processing organic waste
CN113664023A (en) System and process for purifying sewage by using kitchen waste hydrolysis as denitrification carbon source
WO2003093178A1 (en) Organic slurry treatment process
US10464833B2 (en) Systems and methods for treating dilute wastewater
CN203173935U (en) Rubbish leach liquor processing system
CN102976543A (en) Garbage leachate disposal method and system
CN111470729A (en) Garbage leachate treatment system and method for garbage incineration power plant
CN116813143A (en) Production process wastewater treatment system and application thereof
WO2018237151A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR CONTINUOUS TREATMENT OF ORGANIC WASTE WITH RECIRCULATION OF UNDIGERATED SOLID MATERIALS
CN110422962A (en) A kind of processing unit for incineration plant landfill leachate qualified discharge
KR101023684B1 (en) Organic Waste Disposal Method
CN110642382A (en) Anaerobic and aerobic composite biological treatment desalting method
RU2848815C1 (en) Method for cleaning and disposing of wastewater from sugar factories
CN212356935U (en) Garbage leachate treatment system of garbage incineration power plant
Blach et al. Limitations of treating hydrothermal carbonization process water in a membrane bioreactor and a sequencing batch reactor on pilot scale
CN108264193A (en) A kind of processing method for improving municipal solid waste incinerator percolate water yield
Li Technology review and selection guide for industry wastewater treatment
CN217809084U (en) Ageing landfill leachate full-quantization processing system
CN117088540A (en) Near-zero emission technology for treating crushed coal pressurized gasification wastewater
CN117534240A (en) Comprehensive sewage treatment process for brewing Maotai-flavor white spirit
CN106430549B (en) Method for treating sewage sequence by sequence
Chen et al. Study on engineering process and equipment operation of total treatment project of leachate and concentrated solution
CN115259518A (en) System and method for treating percolate concentrated solution
CN112979094A (en) Process method for treating production wastewater of pharmaceutic adjuvant
CN114057348A (en) Resource recovery and utilization treatment system and treatment method of leachate from waste incineration plant