УСТАНОВКА ДЛЯ 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 очищенной воды в рыбосовхозах, оборотном водоснабжении и орошаемом земледелии.

Известна установка для очистки воды и канализационных стоков с аэрацией в нисходящем потоке, включающая вертикально расположенный корпус с перегородкой, не доходящей до основания корпуса и разделяющей корпус на камеры аэрации, сбора активного ила и отстаивания, узлы подвода стоков, снабженные питающим трубопроводом и аэраторами, вертикально установленными в верхней части камеры аэрации, отводящий трубопровод с выходным концом в верхней части камеры отстаивания [1] .

Известная установка не позволяет эффективно производить очистку сточных вод из-за низкой степени перемешивания в аэротенке и невозможности осуществлять регенерацию микробиологического фильтра от минерализованного ила.

Цель изобретения - повышение степени очистки сточных вод и производительности установки.

Это достигается тем, что установка дополнительно содержит подающую трубу, присоединенную через задвижку к напорному коллектору насосной станции, к верхней части которой подсоединены эжекторы, установленные вертикально в направляющих трубах и имеющие разную длину, в нижней части аэротенка под днищем, которое выполнено под углом к плоскости основания аэротенка, установлена питающая труба, изогнутая по периметру аэротенка и имеющая по длине отверстия для слива стоков, а к трубопроводу, соединяющему верхнюю часть аэротенка с баком-успокоителем отстойника, присоединен рециркуляционный трубопровод с задвижкой и струйным аэратором в конце его, причем в верхней части трубопровода установлен участок прозрачной трубы с источником света и фотодатчиком, выход которого соединен с соответствующим входом устройства управления, аналогичный участок прозрачной трубы с источником света и фотодатчиком и расположен на трубопроводе подачи очищенной воды из отстойника, на котором также имеются селективные датчики по наиболее характерным загрязняющим веществам, выходы которых также соединены с соответствующими входами устройства управления, включающего блок управления задвижкой, дозаторами и таймерами, а в насосной станции установлены дозаторы подачи щелочи в приемную камеру, где установлены датчики температуры и рН-метры.

Все перечисленные признаки являются взаимосвязанными благодаря их совместному воздействию на гидравлические режимы аэротенка и обеспечивают следующие эффекты:
эффективное аэрирование всех слоев воды по всей высоте аэротенка за счет подачи воздуха в трубы, имеющие разную высоту;
активное перемешивание ила за счет подачи сточных вод по периметру аэротенка;
повышение степени очистки сточных вод за счет регулирования подачи щелочи в приемную камеру;
денитрификация стоков за счет ограничения подачи воздуха в верхнюю часть аэротенка.

На чертеже представлен продольный разрез установки для очистки стоков.

Аэротенк содержит корпус 1 башенного типа с входящей в него по вертикальной оси подающей трубой 2, к верхней части которой подсоединены эжекторы 3 для подсасывания воздуха, установленные на свободной подвеске в направляющих трубах 4 разной высоты, что позволяет выпускать воздух на разной высоте 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 α ( α≥ 45^о) к вертикальной оси, в нижней части аэротенка подсоединен илопровод 7, имеющий электрофицированные задвижки 8 и 9 и связанный с камерой 10 предварительной аэрации - приемной камерой насосной станции 11, куда также подаются и стоки из внешней канализации (не показано). 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, соединенным с камерой 5 сбора активного ила и выполненным в виде трубы, изогнутой по периметру аэротенка и имеющей отверстия 19 для слива стоков соответственно по числу направляющих труб 4.

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

Отстойник 24 соединен трубопроводом 27 с прозрачным участком трубы с источником света и фотодатчиком 28, а также участком установки селективных электродов с фотодатчиком 29 через задвижку 30 с источником очищенной воды, а через задвижку 31 - с аэратором 26. Кроме того, отстойник 24 соединен трубопроводом 32 через задвижку 33 с илопровом 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 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 и рН-метра 39, а соответствующие выходы - с входами задвижек 8, 9, 30, 31, 33, 34 первый и второй вход дозатора 40 соединен с отдельным выходом устройства управления, соответствующие входы которого соединены с выходом рН-метра и выходом датчиков 35 и 38. В насосной станции также размещены датчик 38 температуры и рН-метр 39 стоков в приемной камере, дозаторы 40 подачи щелочи в камеру 10. Башенный аэротенк устанавливается на монолитный фундамент 41.

Управление задвижками 16 и 17 осуществляется через первый и второй таймеры, установленные на выходе устройства 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. Ударяясь о наклонное днище 6, стоки интенсивно перемешиваются с активным илом, заполняя аэротенк. Через установленное на первом таймере время τ ₁ устройство 37 управления вырабатывает сигнал закрытия задвижек 17 и открытия задвижки 16, что позволяет стокам (без остановки насосов 14) поступать по трубе 2 через эжекторы 3 в направляющие трубы 4, засасывая при этом воздух и обогащая кислородом стоки. Поскольку длина труб 4 различна, то аэрируемый газожидкостный столб достигает, не размываясь, различных створов аэротенка, что способствует более высокой концентрации растворенного кислорода в иловой смеси. Через заданное время τ ₂ срабатывает второй таймер, и устройство управления отключает задвижку 16 и открывает задвижку 18, включая в работу первый таймер. Значения τ ₁ и τ ₂ времени работы первого и второго таймеров подбираются, исходя из требований к качеству очистки стоков.

Поданные снизу и сверху стоки заполняют аэротенк, интенсивно перемешиваясь и очищаясь за счет активного ила и окисления кислородом воздуха, достигают лотка 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, трубопровод 21 и задвижка 25 образует первый контур рециркуляции иловой смеси в установке. Частично, даже при открытой задвижке 25, очищенная смесь попадает в бак-успокоитель 23, где гасится скорость движения воды, и через него - в отстойник 24, где частицы активного ила осаждаются, а очищенная вода через трубопровод 27, прозрачные участки и устройства селективных датчиков 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. Использование предлагаемых контуров рециркуляции позволяет более полно использовать имеющиеся емкости и площади аэротенка и всех его вспомогательных устройств. Кроме того, полностью используется потенциальная энергия очищенной воды для интенсивной работы струйного аэратора, в который вода подается с верхних частей аэротенка и отстойника.

Используя информацию с датчиков 35 температуры стоков в камере 10 и в отстойнике, рН-метра 39 и селективных датчиков 29, устройство 37 управления рассчитывает новый возраст активного ила аэротенка, например, по формуле (1)
= [0,18-0,15(7,2-рН)] exp[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 t в уравнении (1).

Кроме того, устройство управления рассчитывает время пребывания стоков (τ ) в аппарате по уравнению
τ = В/(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.

Соответственно по информации с датчика 36 вырабатывается управляющее воздействие 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 с использованием высоты аэротенка для циркуляции воды в камеру или подачей насосами по "малому" кольцу на аэратор 26).

При положительном анализе сигналов с датчиков 22, 28 и 29 устройство управления открывает задвижку 30, и очищенная вода подается в устройство 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 шлам и минерализованный ил на иловые площадки. Аварийный сброс стоков из аэротенка производится по илопроводу 7 на иловые площадки.

Высота аэротенка рекомендуется не менее 15 м, а диметр в зависимости от количества поступающих стоков. Для более полного растворения кислорода воздуха направляющие трубы выполняются с интервалом по длине не менее 1,8 м.

Конструкция установки обеспечивает высокие значения показателей очищенной воды и значительное повышение производительности при колебаниях расхода исходных стоков. (56) Авторское свидетельство СССР N 1433913, кл. С 02 F 3/12, 1988.

Использование: очистка хозяйственно-бытовых, животноводческих и др. стоков с последующим использованием воды в рыбосовхозах, оборотном водоснабжении и орошаемом земледелии. Сущность изобретения: установка включает аэротенк с расположенной в его нижней части камерой сбора активного ила, насосную станцию с приемной камерой сточных вод, вакуум-баком, фекальными насосами с запорной арматурой, системой трубопроводов. Установка снабжена подающей трубой, присоединенной через задвижку к напорному коллектору насосной станции, а также вертикальными трубами различной высоты с эжекторами. Днище аэротенка выполнено под углом к горизонту, а под ним установлена питающая труба, изогнутая по периметру аэротенка и имеющая по длине отверстия для подачи стоков. К трубопроводу, соединяющему верхнюю часть аэротенка с баком-успокоителем отстойника, присоединен рециркуляционный трубопровод с задвижкой и струйным аэратором в конце его. В верхней части этого трубопровода и на выходном трубопроводе из отстойника установлены участки прозрачной трубы с селективными датчиками по наиболее характерным загрязняющим веществам. Установка имеет блок управления задвижкой, дозаторами и таймерами, а также датчики температуры воды и уровня отложений ила в отстойнике и дозаторы подачи щелочи в приемную камеру с датчиками температуры и рН-метрами. 1 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая корпус аэротенка башенного типа с расположенной в его нижней части камерой сбора активного ила, насосную станцию с приемной камерой сточных вод, вакуум-баком, фекальными насосами, напорным коллектором и системой трубопроводов с запорной арматурой, отличающаяся тем, что, она снабжена присоединенной через задвижку к напорному коллектору насосной станции подающей трубой и вертикальными направляющими трубами с расположенными в их верхней части эжекторами, нижние концы направляющих труб расположены на неодинаковой высоте над днищем корпуса аэротенка, которое выполнено под углом к плоскости горизонта, установка снабжена питающей трубой, изогнутой по периметру корпуса аэротенка с отверстиями для слива стоков, отстойником с баком-успокоителем, соединительным трубопроводом между верхней частью аэротенка и баком-успокоителем и присоединенным к соединительному трубопроводу рециркуляционным трубопроводом с задвижкой и струйным аэратором на его конце, установка снабжена устройством автоматического управления с блоком управления задвижками, установленными в отстойнике датчиками температуры воды и уровня отложений ила, выходы которых соединены с устройством управления, соединительный трубопровод снабжен участком прозрачной трубы с источником света и фотодатчиком, выход которого соединен с устройством управления, трубопровод подачи очищенной воды из отстойника также снабжен участком прозрачной трубы с источником света и селективными датчиками по характерным загрязняющим веществам, выходы которых соединены с устройством управления, насосная станция снабжена дозаторами подачи щелочи в приемную камеру, а также установленными в последней датчиками температуры и рН-метрами, выходы которых соединены с устройством управления, блок управления задвижками снабжен таймерами для поочередного их включения и выключения и управления подачей стоков в напорный коллектор и подающую трубу.