СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1994 года по МПК C02F3/12 

Изобретение относится к водоснабжению, а именно к очистке воды и канализационных стоков в башенных аэротенках, и может быть применено при очистке хозяйственно-бытовых, животноводческих и др. стоков с последующим использованием воды в рыбосовхозах, оборотном водоснабжении и орошаемом земледелии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, осуществляемый при помощи устройства для очистки воды и канализационных стоков [1] .

Аппарат содержит вертикально установленный корпус с перегородкой, разделяющей корпус на камеры аэрации, сбора активного ила и отстаивания, узел подвода воды и канализационных стоков выполнен из насосной станции с расположенными внутри нее резервуаром для воды и канализационных стоков и размещенным над резервуаром вакуумным баков и вакуумным насосом. Но желаемого перемешивания стоков этим устройством не достигается. Потери тепла стоков при рециркуляции также значительны и недостаточна степень аэрации стоков.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подаваемые в аэротенк сточные воды дополнительно насыщают воздухом путем подачи его в зону подсасывания инжекторов, установленных на напорных трубопроводах, причем подачу аэрированных сточных вод в нижнюю или верхнюю части аэротенка производят поочередно с интервалами времени, определяемыми условиями активации ила, подачу аэрированных сточных вод в нижнюю часть аэротенка производят распределенными по периметру емкости аэротенка струями, а сточные воды, подаваемые в верхнюю часть аэротенка, дополнительно аэрируют из условия обеспечения равномерного насыщения сточных вод кислородом по всей высоте аэротенка, кроме того, для денитрификации сточных вод уменьшают интервалы их подачи в верхнюю часть аэротенка и прекращают дополнительную их аэрацию.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого изобретения следующие:
сточные воды, подаваемые в аэротенк, дополнительно насыщают воздухом путем подачи его в зону подсасывания инжекторов, установленных на напорных трубопроводах;
подачу аэрированных сточных вод в нижнюю или верхнюю часть аэротенка производят поочередно с интервалами времени, определяемыми условиями активизации ила;
эффективное аэрирование всех слоев воды по всей высоте аэротенка за счет подачи воздуха на разных отметках водного столба; активное перемешивание ила за счет излива воды по периметру аэротенка;
обеспечение требуемого качества очистки за счет регулирования подачи щелочи в приемную камеру;
нейтрализация нитратов за счет ограничения подачи воздуха в верхнюю часть аэротенка.

На чертеже представлен аэротенк, на котором реализуется предложенный способ.

Аэротенк имеет корпус 1 башенного типа с входящей в него по вертикальной оси подающей трубой 2, к верхней части которой подсоединены инжекторы 3 для подсасывания воздуха и обогащения им стоков, установленные на свободной подвеске в направляющих трубах 4 разной длины, за счет чего можно равномерно насыщать воздухом столб воды в корпусе аэротенка. Нижняя часть корпуса 1 является камерой 5 сбора активного ила, в которой формируется микробиологический фильтр для очистки стоков. Днище 6 аэротенка выполнено под углом ≥ 45^о к вертикальной оси, в нижней части аэротенка подсоединен илопровод 7, который через электрофицированные задвижки 8 и 9 подает по потребности активный ил в камеру 10 предварительной аэрации - приемную камеру насосной станции 11, куда также подаются стоки и из внешней канализации (не показаны). В насосной станции размещены приемный патрубок 12, вакуум-бак 13, фекальные насосы 14 с запорной арматурой и подающий трубопровод 15, который через электрофицированные задвижки 16 и 17 соединен соответственно с подающей трубой 2 и питающим трубопроводом 18, который подает стоки в камеру 5 сбора активного ила и выполнен в виде трубы, изогнутой по периметру аэротенка, и имеет отверстия 19 для слива стоков соответственно по числу направляющих труб 4.

В верхней части корпуса 1 расположен лоток 20, который трубопроводом 21 через прозрачный отрезок трубы с источником света и фотодатчиком 22 соединен с баком-успокоителем 23 отстойника 24 и через электрофицированную задвижку 25 с аэратором 26, установленным в камере 10 предварительной аэрации.

Отстойник 24 через трубопровод 27 и прозрачный отрезок трубы селективных датчиков 29 соединен через задвижку 30 с резервуаром очищенной воды, а через задвижку 31 - с аэратором 26. Кроме того, отстойник 24 соединен трубопроводом 32 через задвижку 33 с илопроводом 7, а через задвижку 34 - с площадками сбора шлама и минерализованного ила. В отстойнике 24 установлены датчики 35 и 36 температуры воды и уровня отложившегося ила соответственно. Выходы этих датчиков, а также фотодатчиков 22, 28 и селективных датчиков 29 соединены с устройством 37 управления, представляющим собой цифровой многофункциональный регулятор типа Протар-101 или ЛТК-133, входы которого соединены с выходами датчиков 22, 28, 29, 35, 36, 38, а также рН-метра 39, соответствующие выходы - с входами задвижек 8, 9, 30, 31, 33, 34. Вход дозатора 40 соединен с отдельным выходом устройства управления, соответствующие входы которого соединены с выходом рН-метра и выходами датчиков 35 и 38 температуры. В насосной станции также установлены рН-метры 39 стоков и дозаторы 40 подачи щелочи в приемную камеру. Башенный аэротенк устанавливается на монолитный фундамент. Управление задвижками 16 и 17 осуществляется через первый и второй таймеры, установленные на выходе системы управления.

Установка для очистки сточных вод с аэрацией в нисходящем потоке работает следующим образом.

Канализационные стоки поступают в камеру 10 предварительной аэрации насосной станции 11. Через всасывающий патрубок 12, вакуум-бак 13, фекальные насосы 14 подают стоки в трубопровод 15 и через открытую задвижку 17, отверстие 19 питающего трубопровода 18 - в камеру 5 сбора активного ила. Подавляемые стоки, ударяясь о наклонное днище 6, интенсивно перемешиваются с активным илом, заполняя аэротенк. Через установленное первым таймером время τ₁ устройство 37 управления вырабатывает сигнал закрытия задвижки 17 и открытия задвижки 16, что позволяет стокам (без остановки насосов 14) поступать по трубе 2 через инжекторы 3 в направляющую трубу 4, засасывая при этом воздух и обогащая им подаваемые стоки. Поскольку длина труб 4 различна, то аэрированный газожидкостный столб достигает, не размываясь, различных створов аэротенка, что способствует более высокой концентрации растворения кислорода воздуха в иловой смеси. Через заданное время τ₂ срабатывает второй таймер, и устройство управления отключает задвижку 16 и открывает задвижку 17, включая в работу первый таймер. Значения времени τ₁ и τ ₂работы первого и второго таймеров подбираются, исходя из требований к качеству очистки сточных вод.

Поданные через инжекторы снизу и сверху стоки заполняют аэротенк, интенсивно перемешиваясь и очищаясь за счет активного ила и окисления кислородом воздуха, достигают лотка 20 и попадают в трубопровод 21. Очищенные стоки, протекая через прозрачный участок трубы, вызывают срабатывание задвижки 25 (если вода недостаточно очищена), и водоиловая смесь подается через аэратор 26 в камеру 10 предварительной аэрации, откуда вновь подается в аэротенк, как описывалось ранее. Таким образом, по трубопроводу 21 с задвижкой 25 образуется первый контур рециркуляции иловой смеси в установке. Частично, даже при открытой задвижке 25, очищенная смесь попадает в бак-успокоитель 23, где гасится скорость течения воды, и через него в отстойник 24, где частицы активного ила осаждаются, а очищенная вода через трубопровод 27, участки с датчиками 28 и 29 подается либо в резервуар сбора очищенных вод через задвижку 30 (если она открыта), либо через открытую задвижку 31 и аэратор 26 в камеру 10. Таким образом, образуется вторичный контур рециркуляции иловой смеси, а предлагаемые контуры рециркуляции позволяют более полно использовать для очистки стоков имеющиеся емкости и площади аэротенка, отстойника и приемной камеры насосной станции. Кроме того, полностью используется потенциальная энергия очищенной воды для улучшения работы струйного аэратора за счет ее подачи с верхних частей аэротенка и отстойника.

Используя информацию с датчиков температуры стоков (в камере 10) и датчика 35 (в отстойнике), рН-метра 39 и селективных датчиков 29, устройство 37 управления рассчитывает новых возраст активного ила аэротенка, например, по формуле (1)
= [0,18-0,15 (7,2-рН)] ехp[0,12(t-15)] , (1) где Т - возраст ила, сут. ;
t - температура, ^оС, необходимого для улучшения очистки за счет его активности, и вырабатывает управляющие воздействия на дозаторы 40 с целью изменить в требуемую сторону показатель рН. Если температура стоков в камере 10 значительно отличается от температуры в отстойнике ("-" зимой, "+" летом), то устройство управления задвижками 25 и 31 рассчитывает режим, близкий к тому, что соответствует расчетной температуре в уравнении (1).
Кроме того, устройство управления рассчитывает время пребывания стоков (τ) в аппарате по уравнению:
τ= B/(РМ), (2) где В - БПК, г/л;
Р - нагрузка по органическому веществу, кг, БПК/ (кг В чис. сут. );
М - В чис. (взвешенные частицы иловой смеси), г/л, и по информации с датчика 36 соответственно вырабатывает управляющие воздействия на задвижки 8, 33, 9 и 34, изменяя концентрацию активного ила в аэротенке. Аналогичные расчеты проводят и при временном прекращении подачи стоков, чтобы продлить жизнеспособность активного ила (возможен и дополнительный трубопровод между задвижками 25, 31 и 16, 17 - использование высоты аэротенка для циркуляции воды в камеру или подачи насосами по "малому" кольцу на аэротор 26).
При положительном анализе сигналов с датчиками 22, 28 и 29 устройство управления открывает задвижку 30 и очищенная вода подается в резервуар для ее сбора.

При увеличении уровня осевшего ила за допустимые пределы по сигналу с датчика 36 устройство 37 закрывает задвижки 9 и 8 и открывает задвижки 33 и 34, подавая таким образом шлам и минерализованный ил на иловые площадки. Аварийный сброс стоков из аэротенка производится по илопроводу 7 на иловые площадки.

Положительные эффекты изобретения состоят в следующем:
эффективное аэрирование всех слоев воды по всей высоте аэротенка за счет подачи воздуха на разных отметках водного столба;
активное перемешивание ила за счет излива воды по периметру аэротенка;
обеспечение требуемого качества очистки за счет регулирования подачи щелочи в приемную камеру;
нейтрализация нитратов за счет ограничения подачи воздуха в верхнюю часть аэротенка.

Изобретение обеспечивает высокий уровень качества очистки стоков и значительное повышение производительности при колебаниях расхода исходных стоков. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1433913, кл. С 02 F 3/12, опублик. 1988.

Использование: очистка воды и канализационных стоков в башенных аэротенках и применение очищенной воды в рыбосовхозах, оборотном водоснабжении и орошаемом земледелии. Сущность изобретения: сточные воды, подаваемые в аэротенке, дополнительно насыщают воздухом путем подачи его в зону подсасывания инжекторов, установленных на напорных трубопроводах. Подачу аэрированных сточных вод в нижнюю или верхнюю часть аэротенка производят поочередно с интервалами времени, определяемыми условиями активизации ила. Происходят эффективное аэрирование всех слоев воды по всей высоте аэротенка за счет подачи воздуха на разных отметках водного столба активное перемешивание ила за счет излива воды по периметру аэротенка. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, включающий аэрацию их в подающих трубах с инжекторами в нисходящих потоках аэротенка с использованием активного ила, отличающийся тем, что сточные воды дополнительно насыщают воздухом путем подачи его в зону подсасывания инжекторов, аэрированные сточные воды подают в верхнюю и нижнюю части аэротенка поочередно с интервалами времени для активизирования ила. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аэрированные сточные воды подают в нижнюю часть аэротенка распределенными струями по периметру его корпуса.