ГИДРОЦИКЛОННЫЙ АЭРОТЕНК-ВЫТЕСНИТЕЛЬ И АЭРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК C02F3/06 C02F3/16 

Изобретение относится к компактным установкам, производящим биохимическую очистку сточных вод.

Известен гидроциклонный стабилизатор биофильтр со струйной аэрацией, включающий цилиндрический резервуар, разделенный не доходящей до его днища коаксиальной перегородкой на внутреннюю камеру отстаивания с центральной сборной трубой биофильтром и внешнюю камеру стабилизации с тангенциальными подводами исходной жидкости на уровне ввода жидкости в камеру отстаивания и струйных аэраторов в верхней части камеры стабилизации /авт. свид. СССР N 981251, кл. CO2F 3/06, 1982 г./.

Недостатки прототипа состоят в незавершенности цикла очистки в одном устройстве и повышенных энергозатратах на циркуляцию исходной жидкости.

Известно аэрирующее устройство, включающее циркуляционную трубу, в верхней части которой установлены подвод аэрируемой жидкости с уровня аэротенка и суперкавитирующий гребной винт /авт. свид. СССР N 1535850, кл. CO2F3/16, 1990/.

Недостатком известного устройства являются повышенные затраты энергии на аэрацию и циркуляцию, поскольку гребной винт работает в суперкавитационном режиме.

Цель изобретения глубокая биологическая очистка сточных вод и обработка активного ила, снижение энергетических затрат. Достигается цель тем, что аэротенк снабжен цилиндрической перегородкой, доходящей до его дна, разделяющей аэротенк на камеру интенсивной аэрации и камеру отстаивания, в цилиндрической перегородке диаметрально установлены аэраторы, всасывающие трубы которых оборудованы подводами сточных вод и иловой смеси из камеры интенсивной аэрации, активного ила из стабилизатора. Подводы иловой смеси и активного ила регулируются заслонками и расположены с верхней кромкой цилиндрической перегородки ниже уровня сборного лотка, а отвод иловой смеси из аэратора выведен в камеру интенсивной аэрации.

Подводы иловой смеси и активного ила расположены в диффузоре на одном уровне и направлены тангенциально и навстречу вращению гребного винта. Заслонки установлены на торцах подводов внутри циркуляционной трубы, имеют вертикальную ось вращения и кинематически связаны между собой. За гребным винтом установлен спрямляющий аппарат в виде радиальных неподвижных пластин.

Глубокая очистка сточных вод и обработка активного ила достигается за счет периодического вытеснения с помощью аэраторов активного ила из камеры стабилизации в камеру интенсивной аэрации в виде гидроциклона, где происходит центробежное уплотнение и накопление /увеличение концентрации/ активного ила в иловой смеси аэротенка с последующим отделением и фильтрацией сточных вод соответственно в камере отстаивания и камере стабилизации.

Снижение энергетических затрат достигается за счет увеличения окружной скорости на входе в гребной винт при закрутке жидкости навстречу вращению гребного винта и установки за гребным винтом спрямляющего аппарата в виде радиальных неподвижных пластин, взаимодействующих с закрученным потоком. Размещение аэраторов в цилиндрической перегородке позволяет получить подводы /отводы/ иловой смеси и активного ила с наименьшей длиной.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сверху; на фиг. 2 сечение А-А; на фиг. 3 сечение Б-Б; на фиг. 4 сечение В-В.

Гидроциклонный аэротенк-вытеснитель содержит цилиндрический резервуар 1 с коническим днищем, разделенный коаксиальной перегородкой 2, не доходящей до его дна, на внутреннюю камеру 3 стабилизации и аэротенк 4 кольцевой формы. В камере 3 сверху установлен конический центральный сборный лоток 5 с выводящей трубой 6 очищенных и осветленных вод, а снизу установлена труба 7 для удаления из устройства избыточного ила и осадков. Аэротенк 4 снабжен цилиндрической перегородкой 8, доходящей до его дна и разделяющей его на камеру 9 интенсивной аэрации и камеру 10 отстаивания. В перегородке 8 диаметрально установлены аэраторы 11, представляющие из себя вертикальную циркулярную трубу, сообщающуюся с атмосферой и нагнетающим отводом 12, выведенным тангенциально в нижнюю часть камеры 9.

Циркуляционная труба аэратора 11 /всасывающая ее часть расположенная выше гребного винта/ оборудована подводом 13 сточных вод, подводом 14 иловой смеси из камеры 9, подводом 15 активного ила из камеры 3. Подводы 14 и 15 регулируются заслонками. Верхняя кромка перегородки 8, подводы 14 и 15 расположены ниже уровня центрального сборного лотка 5 /находится ниже уровня свободной поверхности жидкости в устройстве.

Аэрирующее устройство аэратор 11 содержит циркуляционную трубу 16, сообщающуюся с атмосферой и состоящую из двух цилиндрических частей, соединенных между собой диффузором 17. Внутри трубы 16 в нижней ее цилиндрической части расположен гребной винт 18. За гребным винтом установлен спрямляющий аппарат 19 в виде радиальных неподвижных пластин, расположенных под углом к набегающему потоку закрученной жидкости. В диффузоре 17 на одном уровне тангенциально расположены подводы 14 и 15, направленные навстречу вращению гребного винта 18. На торцах подводов 14, 15 внутри циркуляционной трубы 16 установлены заслонки 20, имеющие вертикальную ось вращения и кинематически связанные между собой рычагом 21. Когда подвод 14 открыт подвод 15 закрыт и наоборот.

Расположение подводов 14, 15 на одном уровне и кинематическая связь заслонок 20 необходимы для того, чтобы обеспечить постоянство расхода аэрируемой жидкости через гребной винт при изменении положения заслонок 20. Размещение подводов 14, 15 в диффузоре 17 /во всасывающей части циркуляционной трубы/ и применение заслонок 20 с вертикальной осью вращения на торцах подводов 14, 15 формируют глубокую вращающуюся воронку жидкости в диффузоре 17, засасывающую воздух из атмосферы в аэратор 11. Предлагаемый аэратор является механическим всасывающим низконапорным аэратором и обеспечивает гидравлический перепад уровня жидкости в трубе 16 с уровнем свободной жидкости в устройстве порядка 0,8-1,0 м. вод. ст. под действием которого происходит интенсивное истечение жидкости из подводов 14, 15 /со скоростью более 3 м/сек/ с эжекцией и засасыванием воздуха водяной воронкой, и последующим диспергированием водовоздушной смеси лопастями гребного винта 18.

В режиме очистки сточных вод сооружение работает следующим образом.

Включаются аэраторы 11, при этом уровень жидкости во всасывающей части циркуляционной трубы 16 падает на 0,8-1,0 м и под действием гидростатического перепада давлений аэратор 11 проходят перемешиваясь между собою сточная вода из подвода 13, иловая смесь из камеры 9 через подвод 14 /открыт на максимум/ и активный ил из камеры стабилизации 3 через подвод 15/ прикрыт до минимума и обеспечивает нормальную для процесса очистки кратность рециркуляции активного ила/. Далее иловая смесь выбрасывается аэратором 11 через отвод 12 тангенциально в нижнюю часть кольцевой камеры 9, откуда движется спиралеобразно к подводу 14. Таким образом, часть иловой смеси из нижней части камеры 9 снова попадает в аэратор 11 /через подвод 14/, а другая часть продолжает движение вверх, фильтруясь через толщу активного ила, находящуюся в верхней части аэротенка 4 /от подвода 14 до свободной поверхности жидкости/ и, переливаясь через перегородку 8, попадает в камеру отстаивания 10 аэротенка 4. Освободившись от загрязнений в камере 10, очищенные воды проходят под перегородкой 2 и попадают в камеру 3 стабилизации, где фильтруются через толщу активного ила к сборному лотку 5, подвергаясь при этом более глубокой очистке.

Очищенные воды собираются центральным сборным лотком 5 и удаляются из сооружения по трубопроводу 6.

Загрязнения, минеральный осадок, избыточный активный ил, осаждающиеся в камерах 10 и 3, периодически удаляются из сооружения по трубопроводу 7.

В режиме вытеснения /стабилизации/ активного ила сооружение работает следующим образом.

При работающих аэраторах 11 открывается на максимум заслонка 20 подвода 15, а заслонка 20 подвода 14 прикрывается. Аэраторы 11 в этот момент перекачивают активный ил из камеры 3 в камеру 9, при этом происходит вытеснение из камеры интенсивной аэрации 9 загрязнений и стабилизированного ила в камеру отстаивания 10, где они осаждаются и сползают по коническому днищу резервуара 1 к трубопроводу 7. Поскольку режим гидроциклона в камере 9 интенсивной аэрации не нарушается /расход жидкости через аэраторы 11 постоянен/, то значительного выноса активного ила из камеры 9 происходить не будет. После того, как произошло полное вытеснение /по объему/ активного ила из камеры 3 в камеру 9, заслонка 20 подвода 14 открывается на максимум, а заслонка 20 подвода прикрывается /сооружение возвращается в режим очистки сточных вод с интенсивной аэрацией обновленной иловой смеси в камере 3/. Режим вытеснения производят периодически поддерживая активный ил в камере во взвешенном состоянии.

Толща жидкости между уровнем лотка 5 и подводом 15 образует защитную зону фильтрации, предотвращающую вынос активного ила во время режимов вытеснения в камере 3.

Использование: биохимическая очистка сточных вод. Сущность изобретения: в кольцевом цилиндрическом аэротенке установлена дополнительно цилиндрическая перегородка, доходящая до его дна, разделяющая аэротенк на камеру интенсивной аэрации и камеру отстаивания. В цилиндрической перегородке диаметрально-противоположно установлены аэраторы, всасывающие трубы которых оборудованы подводами сточных вод, иловой смеси из камеры интенсивной аэрации и активного или из стабилизатора. Подводы иловой смеси и активного или расположены в диффузоре всасывающей части циркуляционной трубы на одном уровне. Эти подводы направлены тангенциально навстречу вращению гребного винта, за которым установлен спрямляющий аппарат в виде радиальных неподвижных пластин. Заслонки установлены на торцах подводов внутри циркуляционной трубы, имеют вертикальную ось вращения и кинематически связаны между собою. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидроциклонный аэротенк-вытеснитель, содержащий цилиндрический резервуар, разделенный коаксиальной перегородкой, не доходящей до его дна, на внутреннюю камеру стабилизации с центральным сборным лотком и аэротенк, имеющий аэраторы с тангенциальным отводом аэрируемой иловой смеси, отличающийся тем, что аэротенк снабжен цилиндрической перегородкой, доходящей до его дна, разделяющей аэротенк на камеру интенсивной аэрации и камеру отстаивания, в цилиндрической перегородке диаметрально установлены аэраторы, которые снабжены всасывающими трубами с подводами сточных вод и иловой смеси из камеры интенсивной аэрации и активного ила из камеры стабилизации, подводы иловой смеси и активного ила снабжены регулирующими заслонками и расположены с верхней частью цилиндрической перегородки ниже сборного лотка, а отвод иловой смеси из аэратора выведен в камеру интенсивной аэрации. 2. Аэрирующее устройство, содержащее циркуляционную трубу из двух цилиндрических частей, соединенных между собой диффузором, расположенный в нижней ее цилиндрической части гребной винт, подводы иловой смеси и активного ила, отличающееся тем, что подводы иловой смеси и активного ила расположены в диффузоре на одном уровне и направлены тангенциально и навстречу вращению гребного винта, устройство снабжено заслонками, установленными на торцах подводов внутри циркуляционной трубы, с вертикальной осью вращения и кинематической связью между собою, а также установленным за гребным винтом спрямляющим аппаратом в виде радиальных неподвижных пластин.