КОМПАКТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1996 года по МПК C02F3/02 

Изобретение касается очистки сточных вод и предназначено для глубокой биологической очистки сточных вод и обработки осадка от одного или группы объектов (коттеджей, приусадебных домов, кемпингов и т.д.).

Известна установка (Карелин А.Я. и др. "Очистные канализационные установки в странах западной Европы. М. Стройиздат, 1977, с.62), включающая двухъярусный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, расположенные в отдельных цилиндрических емкостях, обвязанных между собой водопроводной арматурой. В состав установки входит емкость, в которой установлены роторный компрессор, винтовой насос и насосный агрегат, обслуживающие очистные сооружения установки. Все емкости монтируются под землей.

Однако состав сооружений установки не обеспечивает глубокой очистки сточных вод, а их компоновка, наличие нескольких насосов, компрессора и водопроводной арматуры для их обвязки существенно усложняют ее эксплуатацию и приводят к увеличению строительных площадей. Возможность затопления емкости с электрооборудованием снижает надежность работы установки.

Наиболее близкой к изобретению является компактная установка для очистки сточных вод в автономных системах (Биореактор для очистки сточных вод в автономных системах канализации. Жилищное и коммунальное хозяйство. 1991, N 9, с. 31), содержащая двухъярусный отстойник, состоящий из осадочного желоба и камеры анаэробного сбраживания, биореактор с затопленной загрузкой, механический аэратор и вторичный отстойник. Все сооружения установки расположены в одном блоке, а двухъярусный отстойник и биореактор размещены последовательно.

Особенность очистки небольших количеств сточных вод от отдельных объектов заключается в очень высоком коэффициенте неравномерности поступления стоков, поэтому осадочный желоб, имеющий длину всего 1 м, не обеспечит высокого эффекта осветления сточных вод и приведет к повышению органических нагрузок на биореактор, а в условиях полного окисления без вывода из системы аэрации избыточного активного ила к значительному повышению концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Кроме того, в данной установке не обеспечивается удаление крупных загрязнений, что может привести к попаданию в биореактор крупных предметов и выводу из строя механического аэратора, засорению отдельных узлов установки или патрубка на выходе из установки и ее затоплению. Зоны анаэробного сбраживания и аэробного окисления в верхней части установки (в колодце) сообщаются, что может привести к попаданию в биореактор через воздушную среду агрессивных газов (СО₂, Н₂), которые вызывают торможение биологических процессов и снижение эффективности очистки. Компоновка сооружений в установке обуславливает отсутствие доступа к зоне осадочного желоба перед полупогружной перегородкой, к вторичному отстойнику. Это усложняет изъятие всплывших загрязнений, прочистку вторичного отстойника и затрудняет эксплуатацию установки. Затопление установки приведет к поломке электродвигателя механического аэратора.

Цель изобретения повышение качества очистки сточных вод при упрощении эксплуатации и повышении надежности в работе компактной установки без увеличения строительных площадей.

Это достигается тем, что установка выполнена в виде двух изолированных и коаксиально расположенных емкостей, при этом во внешней емкости размещен двухъярусный отстойник, осадочный желоб которого выполнен кольцевым, а во внутренней емкости размещен биореактор с затопленной загрузкой, аэрирующее устройство в виде погружного насоса с эжектором и вторичный отстойник.

Патрубок подачи сточных вод может быть снабжен камерой со съемной решеткой.

Осадочный желоб может быть снабжен по меньшей мере двумя полупогружными перегородками (в начале и в конце).

Вторичный отстойник может быть оборудован тонкослойным модулем, а в его верхней части может быть установлен съемный высокопористый фильтр.

Предложенное расположение сооружений очистки обеспечивает компактность установки и свободный доступ ко всем узлам и сооружениям, возможность съема, без остановки и опорожнения установки, решетки затопленной загрузки, высокопористого фильтра, тонкослойного модуля, системы аэрации, что упрощает прочистку, замену и ремонт всех узлов и элементов установки и ее эксплуатацию в целом, повышает надежность работы сооружений установки. Конструктивное расположение двухъярусного отстойника позволяет увеличить длину осадочного желоба в несколько раз без увеличения блока в плане, при этом изменение направления движения воды в желобе способствует повышению эффекта осаждения взвешенных веществ, а наличие не менее двух полупогружных перегородок предохраняет биореактор от попадания в него крупных всплывших взвесей. Применение для аэрации погружного насоса с эжектором дает возможность использовать его также для отвода избыточного активного ила из биореактора в двухъярусный отстойник на сбраживание и предохраняет от поломки системы аэрации при затоплении установки. Конфигурация осадочного желоба, обусловленная расположением двухъярусного отстойника, установка съемной решетки, изоляция друг от друга по воздушной среде анаэробной и аэробной зон, установка тонкослойного модуля во вторичном отстойнике обеспечивают высокоэффективную очистку сточных вод, а оборудование вторичного отстойника высокопористым фильтром дает возможность производить доочистку биологически очищенных сточных вод и существенно повысить качество очистки стоков на компактной установке. Кроме того, за счет анаэробных процессов при сбраживании в зимний период можно поддерживать оптимальную температуру иловой смеси в биореакторе.

На фиг.1 представлена предлагаемая установка, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Компактная установка включает две изолированные и коаксиально расположенные емкости: внешнюю 1 и внутреннюю 2. Во внешней емкости размещен двухъярусный отстойник 3, состоящий из осадочного желоба 4 с полупогружными перегородками 5 и камеры 6 сбраживания. Во внутренней емкости 2 размещены биореактор 7 с затопленной загрузкой 8 и погружным насосом 9 с эжектором 10, вторичный отстойник 11 с тонкослойным модулем 12 и высокопористым съемным фильтром 13. Двухъярусный отстойник отделен от биореактора перегородкой 14 до верхнего перекрытия 15 установки. Подача сточной воды осуществляется через патрубок 16, оснащенный камерой 17 со съемной решеткой 18, размещенными во внешней емкости 1. Для отвода сточных вод из отстойного желоба 4 в биореактор 7 служит патрубок (лоток и т.п.) 19, а из биоректора 7 во вторичный отстойник 11 отверстие 20. Отвод очищенной сточной воды осуществляется через патрубок 21. Для вентиляции установки служат вентиляционные стояки 22. Отвод избыточного активного ила из биореактора производится через патрубок 23. Стенки двухъярусного отстойника и биореактора могут иметь не только цилиндрическую форму, но и форму шести- или восьмигранника.

Установка работает следующим образом.

Исходную сточную воду через патрубок 16 подают в камеру 17 с решеткой 18 для улавливания крупных загрязнений и далее в осадочный желоб 4 двухъярусного отстойника 3. В результате прохождения потока по удлиненному кольцевому пути с изменением направления движения жидкости обеспечивают глубокое осветление сточных вод от взвешенных веществ, за счет чего снижают нагрузку на биореактор по органическим загрязнениям. Осевшие взвешенные вещества через щель в днище осадочного желоба 4 попадают в камеру 6 сбраживания, где в анаэробных условиях сбраживается сырой осадок и избыточный активный ил. Полупогружные перегородки 5 предотвращают проникновение в биореактор всплывших загрязнений. Осветленную воду через патрубок 19 направляют в биореактор 7 с затопленной загрузкой 8, выполненной, например, из бытовой сетки ССБ или плоских пластмассовых листов. Аэрацию и перемешивание иловой жидкости в биореакторе 7 осуществляют с помощью погружного насоса 9 с эжектором 10, он же служит для периодического или постоянного вывода избыточного активного или из системы аэрации патрубком 23 с запорным вентилем в двухъярусный отстойник 3 на сбраживание. Аэрацию с помощью погружного насоса можно производить периодически, например с интервалом в 30 мин, что позволит сократить расход электроэнергии в два раза без снижения качества очистки сточных вод. Затопленная загрузка 8 способствует снижению концентрации свободно плавающего активного ила при повышении окислительной способности биореактора, обеспечивает устойчивость биологической системы к экстремальным ситуациям (отключение электроэнергии, попадание токсичного стока в установку и т.д.), при которых в обычном биореакторе активный ил погибает (либо цистируется) и выносится с очищенной водой. Наличие биопленки на затопленной загрузке 8 позволяет быстро восстановить работоспособность биореактора после длительного перерыва в его эксплуатации. Смесь активного ила и биологически очищенной воды через отверстия 20 поступает во вторичный отстойник 11, откуда активный ил по мере осаждения возвращается через щель в нижней части отстойника обратно в биореактор. Для интенсификации процессов осаждения вторичный отстойник оборудуют модулем 12 тонкослойного отстаивания противоточного типа. Осветленную воду фильтруют через высокопористый фильтр 13, который служит для доочистки биологически очищенной воды. В качестве фильтрующего материала применяют например, синтетическое волокно, которое неоднократно используют после периодических промывок. Очищенную воду по патрубку 21 выводят из установки и после обеззараживания сбрасывают в водоем. Осадок после сбраживания в течение 3-9 мес удаляют из камеры 6 сбраживания, обезвоживают и используют в качестве удобрения.

Компактная установка может работать в зависимости от нагрузки по сточным водам и от режима удаления из биореактора избыточного активного ила либо на полное окисление органических загрязнений, либо на полную или неполную биологическую очистку. Пропускная способность компактной установки может составлять 1, 2, 3 и 4 м³/сут. Обвязка нескольких компактных установок позволит обрабатывать до 20 м³/сут сточных вод.

В таблице представлены сравнительные характеристики предлагаемой компактной установки и прототипа.

Таким образом, расположение сооружений предлагаемой установки обеспечивает ее компактность и свободный доступ ко всем узлам, а возможность съемки всех узлов для технического обслуживания без остановки сооружений и откачки воды упрощает ее эксплуатацию. Конструктивное расположение осадочного желоба в двухъярусном отстойнике, а также использование решетки, тонкослойного модуля во вторичном отстойнике и высокопористого фильтра на выходе из него обеспечивают высокое качество очистки сточных вод. Использование погружного насоса с эжектором для аэрации сточных вод в биореакторе, а также одновременно и откачки избыточного активного ила в двухъярусный отстойник упрощает эксплуатацию установки и повышает ее надежность при затоплении водой. При этом, кроме указанных преимуществ в предлагаемой установке повышается качество очищенной воды (см.таблицу) в 2 раза по сравнению с прототипом.

Использование: глубокая биологическая очистка сточных вод и обработка осадка от одного или группы объектов. Сущность изобретения: установка выполнена в виде двух изолированных и коаксиально размещенных емкостей. Во внешней емкости размещен двухъярусный отстойник, осадочный желоб которого выполнен кольцевым. Во внутренней емкости размещен биореактор с затопленной загрузкой, аэрирующее устройство в виде погружного насоса с эжектором и вторичный отстойник. Вторичный отстойник оборудован тонкослойным модулем, а в его верхней части установлен съемный высокопористый фильтр. 6 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. КОМПАКТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая двухъярусный отстойник с осадочным желобом, биореактор с затопленной загрузкой и аэрирующим устройством, вторичный отстойник, отличающаяся тем, что она выполнена в виде двух изолированных и коаксиально расположенных основных емкостей, при этом по внешней емкости размещен двухъярусный отстойник, осадочный желоб которого выполнен кольцевым, а во внутренней емкости размещены биореактор с затопленной загрузкой и вторичный отстойник. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена фильтром, размещенном во вторичном отстойнике. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что перегородка между основными емкостями соединена с верхним перекрытием установки. 4. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что аэрирующее устройство выполнено в виде погружного насоса с эжектором. 5. Установка по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена камерой со съемной решеткой. 6. Установка по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что вторичный отстойник оборудован тонкослойным модулем. 7. Установка по пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что осадочный желоб снабжен по меньшей мере двумя полупогружными перегородками, размещенными в конце и начале желоба.