УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1996 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к комбинированным модульным установкам, предназначенным для биохимической очистки сточных вод предприятий пищевой, мясомолочной, химической отраслей промышленности, рыбоконсервного производства, а также может быть использовано в коммунальном хозяйстве для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод небольших населенных пунктов и объектов индустрии отдыха, например санаториев, домов отдыха, туристских баз, кемпингов, пансионатов и т.п. Преимущественная сфера применения очистка водных стоков с большим содержанием трудноокисляемых жиров и растворенных органических загрязнений биохимическим методом в локальных водоочистных сооружениях колонного типа.

Известна установка для очистки сточных вод [1] содержащая вертикальную колонну с расположенным под аэротенком-осветлителем отстойником, снабженным коническими разделительными перегородками. Внизу колонны установлен фильтр, сообщенный с аэротенком, который, в свою очередь, циркуляционными трубопроводами сообщается с отстойником. Кроме того, колонна может снабжаться смонтированной в ее верхней части, коаксиальной ей, накопительной емкостью, сообщенной с фильтром и с патрубком отвода осветленных вод.

Недостатками известной установки являются невозможность проведения обеззараживания биохимически очищенных сточных вод, и, следовательно, сбрасывания их в открытые водоемы, а также относительно невысокие эффективность и экономичность очистки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для биологической очистки сточных вод, которое содержит вертикально установленный цилиндрический корпус с камерой аэрации с направляющей трубой, камеру вторичного отстаивания с модулем осадительных элементов, узлы подачи сточных вод, воздуха, аэрации, рециркуляции, удаления избыточного ила и дезинфекции. Узел подачи сточных вод снабжен приспособлением для дробления крупнозернистых включений, а камера аэрации имеет глубину свыше 10 м и снабжена узлом рециркуляции ила с насосом и узлом подачи обогащенного кислородом воздуха или чистого кислорода. Камера вторичного отстаивания установлена под углом к горизонту и имеет выполненные в виде параллельных друг другу пластин осадительные элементы, расположенные под углом 45-75^о к горизонтали.

Недостатками указанного устройства для биологической очистки сточных вод являются небольшая эффективность двухступенчатой обработки высококонцентрированных жиросодержащих стоков и сложности в монтаже наклонной камеры вторичного отстаивания и начиняющих ее осадительных элементов. Применение известного устройства для очистки стоков с трудноокисляемыми жировыми загрязнениями оказывается малоэффективным в связи с непродолжительностью периода минерализации.

Цель изобретения повышение эффективности и качества очистки путем интенсификации процесса окисления и увеличения продолжительности минерализации, а также увеличение эксплуатационной долговечности устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, содержащем вертикально установленный цилиндрический корпус-аэротенк, размещенную в нем камеру аэрации с центральной направляющей трубой, камеру вторичного отстаивания с модулем параллельных друг другу пластинчатых осадительных элементов, узлы подачи сточных вод, воздуха, аэрации, рециркуляции, удаления избыточного ила и дезинфекции, в верхнюю часть камеры аэрации коаксиально корпусу вмонтирован цилиндроконический биореактор-отстойник с волокнистоершовым полимерным биозаполнителем цилиндрической части, снабженной по верху биореактора переливными окнами, напротив которых на радиальных держателях в верхней части внутриреакторного отрезка центральной направляющей трубы закреплен защитный кольцевой козырек. По оси указанной трубы до границы перехода цилиндрической части биореактора в его коническое днище проходят сообщенный с узлом подачи сточных вод воздуховод узла подачи воздуха, имеющий размещенный в выходном участке направляющей трубы реакторный аэратор, снабженный расположенным под ее нижним срезом концевым биконическим распределителем-отражателем потока водовоздушной смеси с диаметром общего основания конусов на 3-5 мм меньшим внутреннего диаметра направляющей трубы. Причем кольцевое пространство между корпусом и цилиндрической частью биореактора заполнено фильтрующей, поступающей через переливные окна смесью, зернисто-пористой биозагрузкой, преимущественно керамзитом. Камера вторичного отстаивания жидкости, поступающей из сливного патрубка, расположенного внизу корпуса первой ступени очистки, в придонное пространство, гидравлически связанной с ней второй ступени, выполнена в виде вертикальной колонны-аэротенка, в верхней части которой встроен модуль осадительных элементов. Осадительные элементы представляют собой ярусный набор листовых усеченных конусов, закрепленных кольцевыми отбортовками малых оснований на вертикальных стойках, концентрично и равномерно охватывающих кольцевой приемник осветленной воды, образованный указанными отбортовками конусов и осевой трубой подачи восходящего потока. При этом указанная труба имеет на верхнем конце выходящие за наружный обвод усеченных конусов трубчатые водораспределители, расположенные между вертикальными стойками на уровне сливного патрубка осветленной воды в отбортовке конуса верхнего яруса, а расстояние между ярусами составляет полуразность внутреннего диаметра колонны и диаметра большего основания упомянутых конусов.

Кроме того, устройство снабжено третьей ступенью очистки вертикальной башней-аэротенком глубокой обработки воды, поступающей из сливного патрубка осветленной воды второй ступени очистки на верхний уровень приема, гидравлически связанной с ней, третьей ступени, разделенной на зону осветления с камерой третичного отстаивания с модулем осадительных элементов со сливным патрубком очищенной воды в отбортовке конуса верхнего яруса в нижней части башни, и расположенную над указанным модулем зону третичной минерализации с загруженными блоками волокнистоершового полимерного биозаполнителя. Причем узлы базисной аэрации очищаемых вод выполнены воздушно-эжекторными и размещены в придонных пространствах аэротенков каждой из ступеней очистки, а рабочая высота аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции очищенных вод последовательно снижается по направлению движения обрабатываемой воды.

Цель достигается также тем, что над верхним срезом биореактора-отстойника корпуса первой ступени очистки смонтирован флотационный пеносборник, выполненный в виде кольцевой камеры из двух коаксиальных листовых цилиндров, соединенных по нижним торцам общим кольцевым днищем, причем высота внутреннего цилиндра выполнена меньшей высоты наружного, имеющего в нижней части сливной патрубок флотоостатка, расположенный выше надфильтрового уровня заполнения корпуса и сообщенный с узлом подачи жидкости на вторую ступень очистки.

Цель достигается и тем, что на днищах аэротенков устройства вокруг узлов базисной аэрации установлены распределители водовоздушной смеси, выполненные в форме обратного усеченного конуса, малое основание которого расположено на указанных днищах, а диаметр большего основания равен внутреннему диаметру соответствующего аэротенка.

Цель достигается еще и тем, что стенки аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции устройства выполнены из намоточного стеклопластика.

Цель достигается также тем, что листовые усеченные конусы осадительных элементов модулей камер отстаивания устройства выполнены из биостойкого полимерно-композиционного материала.

Цель достигается также тем, что на поверхности листовых усеченных конусов осадительных элементов модулей камер отстаивания устройства нанесено биостойкое полимерное покрытие.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для биологической очистки сточных вод, имеющего три ступени очистки и узел дезинфекции обработанной воды; на фиг. 2 первая ступень очистки вертикально установленный цилиндрический корпус-аэротенк с цилиндроконическим биореактором-отстойником в верхней части камеры аэрации; на фиг. 3 вторая ступень очистки вертикальная колонна-аэротенк с камерой вторичного отстаивания с модулем осадительных элементов в верхней части колонны; на фиг. 4 третья ступень очистки вертикальная башня-аэротенк глубокой обработки воды с верхней зоной минерализации и нижней зоной осветления; на фиг. 5 флотационный пеносборник, смонтированный над верхним срезом биореактора-отстойника корпуса первой ступени очистки.

Предлагаемое устройство для биологической очистки сточных вод (фиг. 1) представляет собой блок очистных сооружений, содержащий вертикальный корпус-аэротенк 1, колонну-аэротенк 2, башню-аэротенк 3, узел дезинфекции обработанной воды 4, и относится к установкам с аэрацией очищаемых сред в восходящем воздушном потоке.

Устройство включает узел подачи сточных вод 5, приемную камеру 6, песколовку 7. Корпус-аэротенк 1 содержит камеру аэрации 8 (собственно аэротенк) с центральной направляющей трубой 9, проходящей внутри вмонтированного в верхнюю часть камеры аэрации коаксикально корпусу биореактора-отстойника 10.

Камера вторичного отстаивания 11 с модулем осадительных элементов 12 расположена в верхней части колонны-аэротенка 2.

Башня-аэротенк 3 третьей ступени очистки (глубокой обработки воды) разделена на зону минерализации 13 и зону осветления 14.

Узлы базисной (основной) аэрации 15 выполнены воздушно-эжекторными и размещены в придонных пространствах аэротенков каждой из ступеней очистки: корпуса 1, колонны 2, башни 3.

На фиг. 2 укрупненно изображен корпус-аэротенк 1 с цилиндроконическим биореактором-отстойником 10 с волокнистоершовым полимерным заполнителем 16 цилиндрической части 17, снабженной по верху биореактора переливными окнами 18, напротив которых на радиальных держателях 19 внутриреакторного отрезка центральной направляющей трубы 9 закреплен защитный кольцевой козырек 20 от крупных частиц водных стоков. По оси направляющей трубы 9 до границы перехода цилиндрической части 17 биореактора в его коническое днище 21 проходит воздуховод 22 реакторной системы аэрации поступающих в биореактор сточных вод от узла подачи воздуха 23. Воздуховод 22 имеет размещенный в выходном участке направляющей трубы 9 реакторный аэратор 24, снабженный расположенным под нижним срезом указанной трубы концевым биконическим распределителем-отражателем 25 потока водовоздушной смеси, диаметр общего основания конусов которого (D_o) на 3-5 мм меньше внутреннего диаметра центральной направляющей трубы 9 (D_ц).

Кольцевое пространство 26 между корпусом 1 и цилиндрической частью 17 биореактора 10 заполнено фильтрующей зернисто-пористой биозагрузкой 27, преимущественно керамзитом, как одним из наиболее доступных и дешевых материалов.

В нижней части корпуса 1 имеется сливной патрубок 28, по которому очищенная на первой ступени жидкость поступает в придонное пространство, гидравлически связанной с первой, второй ступени (сообщающиеся сосуды). Первая ступень очистки комплектуется также циркуляционным насосом 29, подающим рабочую иловую смесь в камеру аэрации 8 и биореактор 10.

На фиг. 3 показано конструктивное устройство колонны-аэротенка 2 второй ступени очистки. В ее верхней части встроен модуль осадительных элементов 12, состоящий из ярусно расположенных листовых усеченных конусов 30, закрепленных кольцевыми отбортовками 31 малых оснований на вертикальных стойках 32, концентрично и равномерно охватывающих кольцевой приемник 33 осветленной воды, образованный указанными отбортовками конусов и осевой трубой 34 подачи восходящего от днища колонны водовоздушного потока. Осевая труба 34 имеет на верхнем конце выходящие за наружный обвод усеченных конусов 30 трубчатые водораспределители 35, расположенные между вертикальными стойками 32 на уровне сливного патрубка 36 осветленной воды в отбортовке конуса верхнего яруса. Причем расстояние между ярусами (h_я) составляет полуразность внутреннего диаметра колонны-аэротенка 2 (D_а) и диаметра большего основания упомянутых конусов (D_к), т.е. имеет место равен- ство h_я
Аналогично первой ступени вторая ступень очистки комплектуется циркуляционным насосом 37 подачи рабочей жидкости в придонное пространство колонны-аэротенка 2. Осветленная вода из сливного патрубка 36 поступает на верхний уровень гидравлически связанной со второй ступенью очистки башни-аэротенка 3, предназначенной для глубокой обработки воды и укрупненно изображенной на фиг. 4.

Башня-аэротенк 3, верхняя часть которой представляет собой зону минерализации с загруженными блоками волокнистоершового полимерного заполнителя 38, имеет в нижней зоне осветления камеру третичного отстаивания с модулем осадительных элементов 39, конструктивно аналогичным модулю 12 второй ступени очистки. Модуль 39 также является многоярусным набором листовых усеченных конусов, закрепленных кольцевыми отбортовками малых оснований на вертикальных стойках, размещенных вокруг кольцевого приемника осветленной воды, образуемого отбортовками малых оснований конусов и осевой трубой подачи восходящего от днища башни водовоздушного потока. Межъярусное расстояние также составляет полуразность внутреннего диаметра башни и диаметра большего основания конусов. В отбортовке конуса верхнего яруса выполнен сливной патрубок 40 осветленной воды. Забираемая с верхнего уровня башни вода циркуляционным насосом 41 подается к размещенному в придонном пространстве узлу базисной аэрации 15. Глубоко обработанная на третьей ступени очистки вода поступает из патрубка 40 в узел дезинфекции 4, где смешивается с подаваемым из расходного бака 42 насосом 43 дезинфектантом в смесителе 44 и поступает далее в контактный резервуар 45, который снабжен сливным патрубком 46 очищенной и дезинфицированной воды.

Рабочая высота аэротенков 1-3 и контактного резервуара 45 последовательно снижается по направлению движения обрабатываемой воды, т.е. имеют место неравенства h₁>h₂>h₃>h₄.

На фиг. 5 представлен флотационный пеносборник 47, смонтированный над верхним срезом биореактора-отстойника 10. Пеносборник 47 выполнен в виде кольцевой камеры 48 из двух коаксиальных листовых цилиндров 49 и 50, соединенных по нижним торцам общим кольцевым днищем 51. Высота внутреннего цилиндра 49 (h_вн) меньше высоты наружного цилиндра 50 (h_нар), имеющего в нижней части сливной патрубок 52 флотоостатка. Патрубок 52 расположен выше надфильтрового уровня заполнения корпуса 1 (показано условными знаками уровня), т. е. выше "зеркала" жидкости над зернисто-пористой биозагрузкой 27, и сообщен с узлом подачи стоков на вторую ступень очистки, что обеспечивает подачу флотоостатка на дальнейшую обработку самотеком.

Распределители водовоздушной смеси 53 (фиг. 1-4), выполненные в форме обратного усеченного конуса, малое основание которого расположено на днищах аэротенков, а диаметр большего основания равен внутреннему диаметру соответствующего аэротенка, и размещенные вокруг узлов базисной аэрации 15.

В русле конверсионных процессов, с целью повышения экономических показателей и эксплуатационной долговечности устройства, для получения аэротенков 1-3 и контактного резервуара 45 узла дезинфекции 4 очищенных вод могут быть использованы стеклопластиковые секции демонтируемых из шахтных установок в рамках разоружения транспортно-пусковых контейнеров ракет. Изготовляемые механизированным намоточным способом секции указанных контейнеров обладают высокой коррозионной и биологической стойкостью, что весьма важно, поскольку стенки аэротенков в процессе эксплуатации контактируют с химически агрессивными и биоактивными соединениями сточных вод и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Кроме того, положительными аспектами применения названных секций являются их полная готовность к вертикальной стыковке в колонны, башни и т.п. высотные сооружения и экологически чистая утилизация ряда узлов военной техники, ранее не находивших применения в народном хозяйстве страны. Типовой основной материал стенок секций стеклопластик ИФ-ЭД-6КГ по отраслевому стандарту ОСТ 92-0956-74.

Для выравнивания сроков службы входящих в очистное устройство конструкций целесообразно листовые усеченные конусы осадительных элементов модулей камер отстаивания выполнять из биостойкого полимерно-композиционного материала, например, из стеклопластика АФ-10ВО по отраслевому стандарту ОСТ 92-0956-74. Возможно изготовление конусов осадительных элементов и листовой штамповкой из металла, но в этом случае на их поверхности необходимо нанести биостойкое полимерное покрытие, например, полиэтилентерефталатовую пленку или фторопластовую суспензию.

Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом.

Подлежащие очистке воды поступают от узла подачи стоков 5 в приемную камеру 6, проходят по линии 1а в песколовку 7 и самотеком по линии 1в поступают по центральной направляющей трубе 9 в биореактор-отстойник 10 камеры аэрации 8. В песколовке 7 периодически происходит удаление песка, который после выгрузки направляется по линии 1б на песковые площадки для подсушки. Биореактор 10 предназначен для задержания и концентрации взвесей, подготовки стоков к биологической очистке и стабилизации осадка. Выходя из центральной трубы 9, сточные воды равномерно распределяются по коническому днищу 21 биореактора концевым биоконическим распределителем-отражателем 25, закрепленным на реакторном аэраторе 24 под нижним срезом указанной трубы. В цилиндрическую часть 17 биореактора-отстойника 10 загружены контейнеры с насадкой для прикрепления микрофлоры, задерживающей взвешенные вещества. В качестве биозаполнителя могут быть рекомендованы полимерные волокнистоершовые элементы по техническим условиям ТУ40.207.0792.001-89 ("Элементы волокнистые типа "ерш"). В биореакторе происходит первичная биологическая очистка сточных вод, заключающаяся в биохимическом разрушении (минерализации) микроорганизмами загрязнений органического происхождения, растворенных и эмульгированных в стоках.

В предлагаемом типе очистной установки используются бактерии-аэробы, для жизнедеятельности которых необходим растворенный в воде кислород, из чего следует, что сооружения для минерализационной очистки стоков должны именоваться аэротенками.

Отражаясь от конического днища 21, сточные воды в восходящем потоке проходят волокнисто-ершовый биозаполнитель 16, прикрепленные к которому микроорганизмы окисляют органические загрязнения. Осадок, скапливающийся в днище 21 и содержащий шлак, отмершие микроорганизмы и минерализационный ил, периодически отводится по линии 1г на обработку в специальный блок обработки осадка (не показан) и далее на иловые площадки. На оси центральной направляющей трубы 9 размещен воздуховод 22 узла подачи воздуха 23, сообщенный с линией 1в узла подачи сточных вод 5 и (или) с рециркуляционной линией 1е подачи рабочей жидкости насосом 29. Воздуховод 22 имеет в выходном участке направляющей трубы 9 реакторный аэратор 24 с расположенным под нижним срезом указанной трубы концевым биконическим распределителем-отражателем 25 потока образующейся в биореакторе водовозушной смеси. Воздуховод 22 доходит нижним концом до границы перехода цилиндрической части 17 в коническое днище 21, что обеспечивает полное и равномерное барботирование сточных вод по всему объему названного днища реакторным аэратором 24. Распределитель-отражатель 25 с одной стороны рассекает нисходящий по центральной трубе 9 водяной поток, а с другой препятствует входу восходящего потока образовавшейся у днища водовоздушной смеси в нижний торец направляющей трубы. Биконическая форма распределителя-отражателя 25 обеспечивает двоякость функционального назначения этого узла и наибольшую ламинаризацию внутриреакторных потоков. Диаметр общего основания конусов (D_о) меньше внутреннего диаметра центральной направляющей трубы (D_ц) на 3-5 мм, поскольку этим обеспечивается, во-первых, возможность периодического демонтажа воздуховода для очистки и регулирования системы аэрации, а, во-вторых, практически полное перекрытие сечения центральной трубы от восходящего водовоздушного потока. Уменьшение вышеприведенной величины разности (D_ц-D_о) приведет к затруднению выемки воздуховода с аэратором из центральной направляющей трубы, а увеличение нарушит режим работы системы аэрирования ввиду нерегламентного поступления в трубу поднимающейся водовоздушной смеси. Следовательно, экспериментально отработанная зависимость D_ц-D_o= (3-5) мм является для рассматриваемого типа конструкций оптимальной.

Система биореакторного аэрирования сточных вод может работать как в постоянном режиме, так и периодически. Выбор определяется степенью загрязненности стоков. В случае обработки высококонцентрированных жиросодержащих сточных вод с трудноокисляемыми органическими загрязнениями реакторная аэрационная система должна работать постоянно, что увеличит продолжительность окислительной минерализации и повысит степень очистки. При относительно невысоких уровнях загрязнения стоков экономически целесообразно эксплуатировать реакторный аэратор лишь периодически в режиме регенерации волокнистоершового полимерного биозаполнителя цилиндрической части биореактора отстойника, которая заключается в очистке "ершей" от образовавшихся загрязнений эжекторной продувкой аэратором, работающим по типу воздушного струйного насоса, нагнетающего атмосферный воздух за счет соплового разрежения. Рабочей жидкостью для реакторного аэратора может быть как сточная вода из линии 1в, так и иловая смесь аэротенка первой ступени очистки, нагнетаемая насосом 29 по трубопроводу 1е, что также определяется исходной степенью загрязненности стоков.

Аэрированная у реакторного днища 21 вода поднимается до выполненных по верху биореактора переливных окон 18, напротив которых на радиальных держателях 19 закреплен защитный кольцевой козырек 20, отражающий крупные включения, потенциально имеющиеся в барботированной аэратором 24 восходящей смеси. Поступающая из переливных окон 18 жидкость попадает на биозагрузку 27, заполняющую кольцевое пространство 26 между корпусом 1 и цилиндрической частью 17 биореактора 10. Для равномерности фильтрации очищаемых вод целесообразна коаксикальная установка биореактора-отстойника внутри корпуса. Пройдя биофильтр, жидкость стекает в камеру аэрации 8, где происходит основное аэрирование первой ступени очистки стоков, осуществляемое с помощью эжекторных узлов базисной аэрации 15. Образующаяся в камере аэрации иловая смесь поднимается до сливного патрубка на высоте h₁ (верхний уровень сооружения рабочая высота корпуса-аэротенка), из которого переливом поступает по трубопроводу 1е на насос 29, подающий иловую смесь в узел базисной аэрации 15, где к ней за счет разрежения, образующегося в сопле эжектора, подмешивается от узла забора 23 атмосферный воздух. Часть иловой смеси может использоваться для подачи в биореактор-отстойник 10 для интенсификации реакторной минерализации или регенерации волокнистоершового биозаполнителя.

Выходящая из узла базисной аэрации 15 водовоздушная смесь попадает в камеру аэрации 8, при этом диспергированный воздух обеспечивает микроорганизмы необходимым для их жизнедеятельности кислородом, а также перемешивание сточной воды в камере аэрации. С появлением в стоках растворенного кислорода воздуха и при наличии в аэрационной камере органических загрязнений начинается развитие аэробных бактерий, которые образуют взвешенный слой активного ила. В нижней же части камеры аэрации происходит накопление выделенного активного ила.

Направляемая в биореактор 10 часть иловой смеси аэрируется реакторным аэратором 24, при этом пузырьки эжектированного воздуха диспергируются и смешиваются с жидкостью, подаваемой по центральной направляющей трубе 9, а за счет циркуляции иловой смеси сточная вода распределяется по всему объему биореактора и смешивается с активным илом, что ускоряет и интенсифицирует процесс минерализации стоков.

Таким образом, образующиеся потоки водовоздушной смеси насыщают и окисляют рабочий ил, поддерживают иловую смесь во взвешенном состоянии. В процессе циркуляции иловой смеси насосом 29 часть ее отводится по линии 1д для изъятия из системы избыточного ила с помощью регулируемой заслонки (не показана), устанавливаемой, как правило, за циркуляционным насосом.

Первично минерализованные в биореакторе сточные воды перетекают через его переливные окна 18 в кольцевое пространство 26. Проходя по зернисто-пористой биозагрузке 27, вода подвергается дальнейшей биохимической очистке под действием микроорганизмов биоценоза обрастаний загрузочного материала, образующих на последнем биологически активную минерализационную пленку. Насыщение биомассы кислородом происходит в процессе восходящего движения аэрированной в придонном пространстве корпуса иловой смеси. Движение воды в порах зернистой загрузки первоначально сверху вниз (перелив), а затем снизу вверх (подъем аэрированного потока) исключает закупорку межэлементного пространства избытком биомассы, образующейся на загрузочном материале, и способствует ее свободному выносу в подреакторную часть камеры аэрации. Смачивание загрузки путем полного заполнения водой межэлементного пространства обеспечивает максимальное использование объема биофильтра, что повышает эффективность его работы в режиме "кипящего слоя" (псевдоожижения). Для предотвращения образования малопроточных застойных зон в придонном пространстве корпуса 1 может размещаться выполненный в виде отражательного конуса распределитель водовоздушной смеси 53, применение которого целесообразно также и на последующих ступенях очистки сточных вод в конструкциях колонны 2 и башни 3. При работе эжекторного аэратора 15 смесь отражается от придонного конуса и поднимается вверх, насыщая таким образом весь нижний объем аэротенка кислородом воздуха и поддерживая иловую смесь во взвешенном состоянии. По мере поступления в корпус сточных вод избыток иловой смеси вытесняется из него по сливному патрубку 28 по линии 1к в камеру вторичного отстаивания 11, гидравлически связанную с корпусом. Вторая ступень обработки стоков включает двухэтапную очистку в аэротенке и во вторичном отстойнике, систему аэрации и циркуляции возвратного ила из зоны осветления в зону аэрирования. Во вторичном тонкослойном отстойнике происходит разделение иловой смеси на осадок и осветленную воду. Модуль осадительных элементов 12 второй ступени очистки, представляющих собой ярусный набор листовых усеченных конусов, имеющих выход в осевую трубчатую обечайку в виде кольца, в которое собирается осветленная сточная вода, встроен в верхнюю часть колонны 2. Ярусное построение модуля осадительных элементов увеличивает их полезную площадь, уменьшает гидравлическое сопротивление путем ламинаризации потока и улучшает гидродинамику камеры отстаивания. При прохождении вод через ярусы тонкослойного модуля происходит разделение жидкости, иловых частиц и биопленки. Активный ил, оседая на пластинах конусообразных осадительных элементов, сползает вниз навстречу восходящему потоку водовоздушной смеси, подаваемой узлом базисной аэрации 15, смешивается с аэрированной им жидкостью и увлекается ею вверх, в результате чего интенсифицируются процессы сорбции, окисления и осветления. Аналогично первой ступени очистки рабочая иловая смесь, образующаяся в колонне-аэротенке, забирается с верхнего уровня сооружения и циркуляционным насосом 37 по линии 2е подается в узел базисной аэрации 15, где к ней за счет соплового разрежения подмешивается из линии 2з атмосферный воздух. В процессе циркуляции рабочей жидкости насосом 37 избыточный ил по линии 2д периодически удаляется на дальнейшую обработку. Осветленная вода из сливного патрубка 36 в отбортовке конуса верхнего яруса самотеком поступает по трубопроводу 2к на верхний уровень гидравлически связанной с колонной башни третьей ступени очистки.

Отдельно коснемся вопроса устройства модуля осадительных элементов. Предлагаемая конструкция модуля обеспечивает предотвращение образования застойных зон, высокую степень осаждения иловых частиц и отмирающих микроорганизмов, устойчивые гидродинамические показатели работы отстойника. Восходящий поток водовоздушной смеси проходит по осевой трубе 34 и перетекает на внешнюю боковую поверхность конуса верхнего яруса по трубчатым водораспределителям 35. Трубчатые водораспределители 35 расположены на уровне сливного патрубка 36 осветленной воды, закрепленного в отбортовке конуса верхнего яруса и размещенного примерно по верхнему уровню забора жидкости из колонны на циркуляционный насос 37, что обеспечивает непрерывное перемешивание рабочей смеси второй ступени по всему объему сооружения. Вертикальные стойки 32, к которым крепятся отбортовки 31 малых оснований конусов, охватывают кольцевой приемник 33 концентрично и равномерно, так как этим гарантируется равнопрочность конструкции и стабильность процесса перетекания потоков по осадительным элементам. По мере заполнения колонны стоками с первой ступени очистки поднимающаяся жидкость проходит в межъярусные пространства, где иловые частицы и биопленка выпадают в осадок, сползающий по боковым поверхностям осадительных конусов вниз, а осветленная вода сливается через отбортовки 31 в кольцевой приемник 33. Взвешенные частицы ила, достигшие малых оснований усеченных конусов 30, оседают на полках отстойника при накоплении жидкости, преодолевающей высотный барьер кольцевых отбортовок 31, что обеспечивает высокую степень очищения воды от взвесей. Геометрические параметры модуля осадительных элементов выбраны из условий достижения устойчивой гидродинамики протекающих в колонне процессов, качества очистки и возможности установки модуля в аэротенк.

Известно, что оптимальным размером расстояния между пластинчатыми осадительными элементами камер отстаивания является интервал 40-200 мм, и для конусообразных конструкций 100-150 мм. Известно, что рекомендуется боковую поверхность условного цилиндра, описывающего своей образующей наружный обвод осадительных конусов, выполнять близкой по площади поперечному сечению сооружения, в которое монтируется модуль осаждения, а вершинный угол указанных конусов 50-70^о. В предлагаемой конструкции модуля осадительных элементов, представляющих собой набор усеченных конусов с кольцевыми отбортовками малых оснований, условным цилиндром для расчета тонкослойного пространства будет являться цилиндр с образующей по наружному обводу названных отбортовок, так как именно эта зона имеет наименьшее проходное сечение, определяющее производительность функционирования модуля. Исходя из заданности ряда диаметров аэротенков предлагаемого устройства (повторное использование прошедших основную эксплуатацию стеклопластиковых узлов), необходимости установки в кольцевые отбортовки 31 конусов 30 крепежа соединения последних с вертикальными стойками 32, и с учетом вышеприведенных рекомендаций по величине вершинного угла конусов, получаем, что диаметр их больших оснований должен быть на 200-300 мм меньше внутреннего диаметра колонны-аэротенка 2. Поскольку оптимальной величиной межъярусного расстояния для конусообразных отстойников является 100-150 мм, а в обеспечение безударности прохождения восходящих монопотоков жидкости целесообразно иметь равенство проходных сечений кольцевого пространства между большими основаниями конусов и стенкой колонны-аэротенка и межъярусного (тонкослойного) пространства, получаем общую зависимость для расчета величины расстояния между ярусами h_я при заданном диаметре аэротенка D_a и назначаемом диаметре большего основания усеченных конусов D_к

Таким образом, назначая диаметр D_к на 200-300 мм меньшим диаметра D_a, будем обеспечивать оптимальное значение величины h_я, составляющее 100-150 мм.

Третья ступень очистки представляет собой блок совмещения аэротенка с биозагрузкой и третичного отстойника, обеспечивающих глубокую обработку воды, поступающей из камеры вторичного отстаивания. В качестве биозагрузки используются блоки волокнистоершового полимерного биозаполнителя 38, идентичного примененному в биореакторе-отстойнике 10 первой ступени очистки. Назначение загрузки концентрирование питательных веществ и микроорганизмов для глубокой очистки сточных вод от органических загрязнений, азота аммонийных солей, фосфора, а также стабилизации активного ила, поступающего со второй ступени очистки в виде остаточных взвесей в осветленной модулем осадительных элементов 12 воде. Аэрация рабочей жидкости третьей ступени очистки осуществляется аналогично аэрации в аэростенках первой и второй ступеней. Ввиду нижнего размещения модуля осадительных элементов 39 в башне-аэротенке 3 узел базисной аэрации 15 третьей ступени очистки конструктивно несколько отличается от эжекторов, наклонно вводимых в придонное пространство корпуса 1 и колонны 2. Воздуховод 3з базисной системы аэрации коаксикально введен в осевую трубу модуля осадительных элементов 39, а трубопровод 3е подачи циркуляционным насосом 41 забранной с верхнего уровня башни иловой смеси проходит по периферии указанной осевой трубы и радиальным коленом пересекается с воздуховодом 3з в нижней части модуля осадительных элементов 39. Но принцип работы системы аэрации жидкости на этапе глубокой обработки воды и ее тип (воздушно-эжекторный) совпадают, в связи с чем все узлы базисной аэрации обозначены на иллюстрациях одной позицией 15. Третья ступень очистки предлагаемого устройства является как бы совмещением двух предыдущих в общем вертикальном сооружении и обеспечивает окончательную очистку обрабатываемых стоков минерализацией в зоне 13 и осветлением в камере третичного отстаивания в зоне 14. Размещенный в нижней части башни 3 модуль осадительных элементов 39 устроен аналогично модулю 12 второй ступени очистки, но имеет меньшее число ярусов усеченных конусов, так как на третьей ступени обрабатывается значительно более чистая, осветленная в колонне 2 вода с меньшей концентрацией взвешенных частиц.

Осветленная в модуле 39 вода сливается по патрубку 40 в отбортовке конуса верхнего яруса и по трубопроводу 3к подается на верхний уровень приема очищенной воды контактного резервуара 45 узла дезинфекции 4. В смеситель 44 перед контактным резервуаром 45 насосом-дозатором 43 подается из расходного бака 42 по линии 3м раствор дезинфектанта, в качестве которого могут применяться хлор, двуокись хлора, гипохлориты кальция или натрия. Раствор готовится в расходном баке подачей по трубопроводу 3л воды от сетевого водопровода.

Образующаяся в смесителе 44 смесь воды с третьей ступени очистки и дезинфицирующего раствора выдерживается в контактном резервуаре 45 и затем патрубком 46 на его верхнем уровне по линии 3н сбрасывается в водоем.

Аэротенки 1-3 и контактный резервуар 45 имеют в днищах патрубки для полного слива рабочих жидкостей по линиям 1и, 2и, 3и, 4и соответственно, который необходимо осуществлять при проведении профилактических осмотров, периодических и аварийных ремонтов.

Модуль осадительных элементов 12 второй ступени очистки размещен в верхней части колонны-аэротенка 2, поскольку этим обеспечивается более длительное аэрирование, а также окисление поступающих в нижнюю часть колонны стоков с первой ступени. Восходящий из придонного пространства поток интенсивно перемешивается, турбулизируется воздухом и заполняет межъярусные пространства осадительного модуля с равномерным распределением взвесей по всему объему, что гарантирует устойчивость процесса осаждения частиц и высокую степень осветления очищаемой воды. Нижняя часть колонны 2 не заполняется волокнистоершовой или какой-либо еще биозагрузкой, так как рабочая жидкость второй ступени достаточно грязна, будет быстро засорять биозаполнитель, что вызовет необходимость введения системы его регенерации, зачастую экономически неоправданной. Таким образом, минерализационная нижняя часть колонны 2 обеспечивает окислительную доочистку стоков, обработанных в биореакторе-отстойнике 10 и отфильтрованных зернисто-пористой биозагрузкой 27, лишь за счет аэрирования рабочей жидкости атмосферным воздухом.

На третьей же ступени глубокой обработки осветленной в камере вторичного отстаивания воды целесообразно поступающую на верхний уровень башни-аэротенка 3 жидкость сначала минерализовать в зоне 13, а затем окончательно осветлить в зоне 14. Регенерация биозаполнителя 38 не требуется, так как для его очистки достаточно циркуляции иловой смеси по высоте башни. В зоне минерализации 13 используется биохимическое окисление в нисходящем потоке, поскольку чередование направлений движения очищаемых сред позволяет достигать более высокой степени их насыщения окислителями. Последовательность движения минерализуемых потоков по ступеням очистки следующая: биореактор-отстойник 10 восходящий; фильтрующая зернисто-пористая загрузка 27 нисходящий; камера аэрации 8 восходящий; придонное пространство корпуса 1- нисходящий; камера вторичного отстаивания 11 восходящий; зона минерализации 13 нисходящий; зона третичного отстаивания 14 восходящий.

Отмеченным объясняется выбранная в предлагаемом устройстве схема размещения комплектующих очистную установку узлов.

В случае применения предлагаемого флотационного пеносборника 47 на первой ступени очистки будет достигнута более высокая степень минерализации стоков. В процессе циркуляции иловой смеси через переливные окна 18 биореактора-отстойника 10 сфлотированный в пенный слой активный ил будет накапливаться в его верхней части, подниматься по внутренней поверхности цилиндра 49 и затем перетекать в кольцевую камеру 48. Флотация ила происходит за счет прилипания к взвесям пузырьков воздуха аэрирования рабочей жидкости первой ступени очистки. При контакте с атмосферным воздухом вспененная иловая смесь, поступившая в кольцевую камеру 48, будет дополнительно аэрироваться при контакте с атмосферным воздухом и очищаться от взвешенных веществ с уменьшением пенообразующей способности за счет частичного удаления пенообразователей. Флотоконцентрат, образующийся при прилипании наиболее легких частиц ила и отмершей биопленки к пузырькам воздуха, должен удаляться с верхнего среза пеносборника каким-либо механизированным способом, например, скребковым устройством (не показано), а осветленная от грубых загрязнений жидкая фаза (флотоостаток) самотеком поступит из сливного патрубка 52, расположенного выше надфильтрового уровня заполнения корпуса 1, в линию 1к подачи воды на вторую ступень очистки. Включение в конструкцию предлагаемого устройства для биоочистки сточных вод флотационного пеносборника оправдано только в случае необходимости обработки стоков с эмульгированными жирами, склонными к образованию комплексов "частица-пузырек", что характерно, в первую очередь, для отходов рыбоперерабатывающих производств. Поэтому введение в предлагаемое устройство флотатора осуществлено через зависимый пункт формулы изобретения.

Промышленное применение предлагаемого устройства решает комплексную проблему глубокой биохимической очистки и обеззараживания сточных вод, позволяет использовать обработанную воду в хозяйственной деятельности без опасности эпидемиологического заражения окружающей среды.

Расчетные показатели сточных вод, очищенных с помощью предлагаемого устройства, выглядят следующим образом, мг/л: БПКполн. 3; взвешенные вещества 3; азот аммонийных солей 1-2; фосфаты 1,5; ПАВ 0,5.

Приведенные характеристики соответствуют требованиям к качеству воды водоемов рыбохозяйственного водопользования, что позволяет широко применять представляемое очистное устройство для переработки хозяйственно-бытовых стоков с обеспечением повторного использования воды в хозяйственной деятельности.

Предлагаемое устройство для биологической очистки сточных вод обладает всеми преимуществами прототипа, так как также содержит вертикально установленный цилиндрический корпус-аэротенк, размещенную в нем камеру аэрации с центральной направляющей трубой, камеру вторичного отстаивания с модулем параллельных друг другу пластинчатых осадительных элементов, узлы подачи сточных вод, воздуха, аэрации, рециркуляции, удаления избыточного ила и дезинфекции, при этом в предлагаемом устройстве в верхнюю часть камеры аэрации коаксиально корпусу вмонтирован цилиндроконический биореактор-отстойник с волокнистоершовым полимерным биозаполнителем цилиндрической части, снабженной по верху биореактора переливными окнами, напротив которых на радиальных держателях в верхней части внутриреакторного отрезка центральной направляющей трубы закреплен защитный кольцевой козырек. По оси указанной трубы до границы перехода цилиндрической части биореактора в его коническое днище проходит сообщенный с узлом подачи сточных вод воздуховод узла подачи воздуха, имеющий размещенный в выходном участке направляющей трубы реакторный аэратор, снабженный расположенным под нижним срезом названной трубы концевым биконическим распределителем-отражателем потока водовоздушной смеси с диаметром общего основания конусов на 3-5 мм меньшим внутреннего диаметра направляющей трубы, причем кольцевое пространство между корпусом и цилиндрической частью биореактора заполнено фильтрующей поступающей через переливные окна смесью, зернисто-пористой биозагрузкой, преимущественно керамзитом.

Камера вторичного отстаивания жидкости, поступающей из сливного патрубка, расположенного внизу корпуса первой ступени очистки, в придонное пространство гидравлически связанной с ней второй ступени, выполнена в виде вертикальной колонны-аэротенка, в верхней части которой встроен модуль осадительных элементов, представляющих собой ярусный набор листовых усеченных конусов, закрепленных кольцевыми отбортовками малых оснований на вертикальных стойках, концентрично и равномерно охватывающих кольцевой приемник осветленной воды, образованный указанными отбортовками конусов и осевой трубой подачи восходящего потока. При этом указанная труба имеет на верхнем конце выходящие за наружный обвод усеченных конусов трубчатые водораспределители, расположенные между вертикальными стойками на уровне сливного патрубка осветленной воды в отбортовке конуса верхнего яруса, а расстояние между ярусами составляет полуразность внутреннего диаметра колонны и диаметра большего основания упомянутых конусов.

Кроме того, предлагаемое устройство снабжено третьей ступенью очистки вертикальной башней-аэротенком глубокой обработки воды, поступающей из сливного патрубка осветленной воды второй ступени очистки на верхний уровень приема гидравлически связанной с ней третьей ступени, разделенной на зону осветления с камерой третичного отстаивания с модулем осадительных элементов со сливным патрубком очищенной воды в отбортовке конуса верхнего яруса в нижней части башни, и расположенную над указанным модулем зону третичной минерализации с загруженными блоками волокнистоершового полимерного биозаполнителя, причем узлы базисной аэрации очищаемых вод выполнены воздушно-эжекторными и размещены в придонных пространствах аэротенков каждой из ступеней очистки, а рабочая высота аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции очищенных вод последовательно снижается по направлению движения обрабатываемой воды.

Также предложен вариант устройства, в котором над верхним срезом биореактора-отстойника корпуса первой ступени очистки смонтирован флотационный пеносборник, выполненный в виде кольцевой камеры из двух коаксиальных листовых цилиндров, соединенных по нижним торцам общим кольцевым днищем, причем высота внутреннего цилиндра выполнена меньшей высоты наружного, имеющего в нижней части сливной патрубок флотоостатка, расположенный выше надфильтрового уровня заполнения корпуса и сообщенный с узлом подачи жидкости на вторую ступень очистки.

Еще предложен вариант устройства, в котором на днищах его аэротенков вокруг узлов базисной аэрации установлены распределители водовоздушной смеси, выполненные в форме обратного усеченного конуса, малое основание которого расположено на указанных днищах, а диаметр большего основания равен внутреннему диаметру соответствующего аэротенка.

Также предложен вариант устройства, в котором стенки его аэростенков и контактного резервуара узла дезинфекции выполнены из намоточного стеклопластика.

И еще предложен вариант устройства, в котором листовые усеченные конусы осадительных элементов модулей камер отстаивания выполнены из биостойкого полимерно-композиционного материала.

И, наконец, предложен вариант устройства, в котором на поверхности листовых усеченных конусов осадительных элементов модулей камер отстаивания нанесено биостойкое полимерное покрытие.

Снабжение предлагаемого устройства для биоочистки стоков на первом этапе их обработки биореактором-отстойником с волокнистоершовым полимерным заполнителем и с собственной аэрационной системой, имеющей биконический распределитель-отражатель потока водовоздушной смеси, и кольцевым фильтром из зернисто-пористой биозагрузки, на втором этапе осадительным модулем из ярусно набранных листовых усеченных конусов с трубчатыми водораспределителями в отбортовке конуса верхнего яруса, на третьем этапе камерой третичного отстаивания с модулем аналогичных вышеназванным осадительных элементов и минерализатором с блоками волокнистоершового полимерного биозаполнителя, и еще воздушно-эжекторными узлами базисной аэрации очищаемых вод и конусообразными распределителями образующейся водовоздушной смеси в придонных пространствах аэротенков каждой из ступеней очистки, флотационным пенсоборником, а также выполнение стенок аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции из намоточного стеклопластика, а конусов осадительных элементов из биостойкого полимерно-композиционного материала или с биостойким полимерным покрытием, позволяет повысить эффективность и качество очистки, увеличить эксплуатационную долговечность конструкции.

Использование предлагаемого устройства для биологической очистки сточных вод, содержащего вышеназванные отличительные признаки, позволяет:
повысить эффективность и качество очистки путем интенсификации процесса окисления и увеличения продолжительности минерализации за счет использования трехстадийных процессов обработки стоков и системы двойной аэрации: реакторной плюс базисной (придонной);
увеличить эксплуатационную долговечность устройства за счет выполнения стенок аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции из намоточного стеклопластика, а листовых усеченных конусов осадительных элементов модулей камер отстаивания из биостойкого полимерно-композиционного материала, или с биостойким полимерным покрытием;
обеспечить возможность поставки к месту монтажа очистных установок емкостных сооружений полной заводской готовности, что упрощает организацию проведения монтажных работ и повышает качество сборки;
снизить потребности в трудовых ресурсах при строительстве очистных сооружений по сравнению со строительством таких сооружений из железобетона;
увеличить сроки службы аэротенков и другого емкостного оборудования в сопоставлении с применением их стальных аналогов;
обеспечить быстроту вертикального монтажа башенных сооружений, имеющих преимуществами в таком исполнении компактность и улучшение использования кислорода воздуха при аэрации, сократить объем общестроительных работ;
довести степень очистки сточных вод до требований к качеству воды в водоемах рыбоводческих хозяйств;
обеспечить возможность повторного использования дорогостоящих стеклотекстолитовых узлов демонтируемой ракетной техники в хозяйственной деятельности, что существенно повышает экономические показатели очистных установок и способствует улучшению экологической обстановки;
обеспечить легкую блокировку модулей заводского изготовления на месте монтажа в очистные комплексы с возможностями наращивания производительности комплексной установки и варьирования числом ступеней очистки, а следовательно, качеством получаемой воды.

В настоящее время на предприятии разработана конструкторская и директивная технологическая документация, позволяющая приступить к промышленному изготовлению полноразмерной водоочистной установки из восьми модулей (три пары аэротенков первой, второй и третьей ступеней очистки и пара контактных резервуаров узла дезинфекции очищенной воды) на базе цилиндрических стеклотекстолитовых отсеков с внутренним диаметром 3250 мм расчетной производительностью по стокам 700 м³/сут. С целью проверки правильности в предлагаемом устройстве конструктивно-технологических решений спроектирован и изготовлен экспериментальный очистной модуль со средним расходом сточных вод 2,9 м³/ч. В качестве биозаполнителей использовались стекловолокнистые "ерши" по техническим условиям ТУ 40.207.0792.001-98 и керамзит. Модуль осадительных элементов экспериментальной установки изготовлялся из листовой стали. В перспективе планируется осадительные усеченные конусы получать вакуумным прессованием из стеклопластика. Показатели очищенных в опытном модуле сточных вод следующие, мг/л: БПКполн. 3-6; взвешенные вещества 3-5; азот аммонийных солей 1-2; фосфаты 1-3; ПАВ 1-1,5.

Степень очищения стоков в промышленной установке будет выше за счет увеличения объемов биозагрузок и большего насыщения обрабатываемой жидкости кислородом воздуха.

Отмеченное опробование экспериментального очистного модуля позволяет сделать вывод о производственной применимости предлагаемого устройства для биологической очистки сточных вод.

Использование: комплексная очистка сточных вод, концентрированных по органическим загрязнениям. Сущность изобретения: трехступенное очистное устройство башенного типа содержит вертикальный корпус-аэротенк с камерой аэрации и центральной направляющей трубой. Камера вторичного отстаивания выполнена в виде вертикальной колонны-аэротенка с модулем осадительных элементов в ее верхней части. На третьей ступени глубокой обработки воды в вертикальной башне-аэротенке объединены нижняя зона осветления с модулем осадительных элементов и верхняя зона третичной минерализации. Устройство имеет узлы соответственно подачи сточных вод, воздуха, аэрации, рециркуляции и дезинфекции. В верхнюю часть камеры аэрации коаксиально корпусу вмонтирован биореактор-отстойник с волокнистоершовым полимерным биозаполнителем и с размещенным на осевом воздуховоде реакторным аэратором с распределителем-отражателем. Кольцевое пространство между корпусом и биореактором заполнено фильтрующей зернисто-пористой биозагрузкой, преимущественно керамзитом. Осадительные элементы модуля представляют собой ярусный набор листовых усеченных конусов, равномерно охватывающих кольцевой приемник осветленной воды, образованный отбортовками и осевой трубой модуля, имеющей на верхнем конце трубчатые водораспределители. 5 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее вертикально установленный цилиндрический корпус-аэротенк, размещенную в нем камеру аэрации с центральной направляющей трубой, камеру вторичного отстаивания с модулем параллельных друг другу пластинчатых осадительных элементов, узлы подачи сточных вод, воздуха, аэрации, рециркуляции, удаления избыточного ила и дезинфекции, отличающееся тем, что в верхнюю часть камеры аэрации коаксиально корпусу вмонтирован цилиндроконический биореактор-отстойник с волокнисто-ершовым полимерным биозаполнителем цилиндрической его части, снабженной по верху биореактора переливными окнами, напротив которых на радиальных держателях в верхней части внутриреакторного отрезка центральной направляющей трубы закреплен защитный кольцевой козырек, а по оси указанной трубы до границы перехода цилиндрической части биореактора в его коническое днище проходит сообщенный с узлом подачи сточных вод воздуховод узла подачи воздуха, имеющий размещенный в выходном участке направляющей трубы реакторный аэратор, снабженный расположенным под нижним срезом названной трубы концевым биоконическим распределителем-отражателем потока водовоздушной смеси с диаметром общего основания конусов, на 3 5 мм меньшим внутреннего диаметра направляющей трубы, причем кольцевое пространство между корпусом и цилиндрической частью биореактора заполнено фильтрующей поступающую через переливные окна смесь зернисто-пористой биозагрузкой, преимущественно керамзитом, а камера вторичного отстаивания жидкости, поступающей из сливного патрубка, расположенного внизу корпуса первой ступени очистки, в придонное пространство гидравлически связанной с ней второй ступени, выполнена в виде вертикальной колонны-аэротенка, в верхней части которой встроен модуль осадительных элементов, представляющих собой ярусный набор листовых усеченных конусов, закрепленных кольцевыми отбортовками малых оснований на вертикальных стойках, концентрично и равномерно охватываюих кольцевой приемник осветленной воды, образованный указанными отбортовками конусов и осевой трубой подачи восходящего потока, при этом последняя имеет на верхнем конце выходящие за наружный обвод усеченных конусов трубчатые водораспределители, расположенные между вертикальными стойками на уровне сливного патрубка осветленной воды в отбортовке конуса верхнего яруса, а расстояние между ярусами составляет полуразность внутреннего диаметра колонны и диаметра большего основания упомянутых конусов, устройство снабжено третьей ступенью очистки - вертикальной башней-аэротенком глубокой обработки воды, поступающей из сливного патрубка осветленной воды второй ступени очистки на верхний уровень приема гидравлически связанной с ней третьей ступени, разделенной на зону осветления с камерой третичного отстаивания с модулем осадительных элементов, со сливным патрубком очищенной воды в отбортовке конуса верхнего яруса в нижней части башни и расположенную над указанным модулем зону третичной минерализации с загруженными блоками волокнисто-ершового полимерного биозаполнителя, причем узлы базисной аэрации очищаемых вод выполнены воздушно-эжекторными и размещены в придонных пространствах аэротенков каждой из ступеней очистки, а рабочая высота аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции очищенных вод последовательно снижается по направлению движения обрабатываемой воды. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над верхним срезом биореактора-отстойника корпуса первой ступени очистки смонтирован флотационный пеносборник, выполненный в виде кольцевой камеры из двух коаксиальных листовых цилиндров, соединенных по нижним торцам общим кольцевым днищем, причем высота внутреннего цилиндра выполнена меньшей высоты наружного, имеющего в нижней части сливной патрубок флотоостатка, расположенный выше надфильтрового уровня заполнения корпуса и сообщенный с узлом подачи жидкости на вторую ступень очистки. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на днищах его аэротенков вокруг узлов базисной аэрации установлены распределители водовоздушной смеси, выполненные в форме обратного усеченного конуса, малое основание которого расположено на указанных днищах, а диаметр большего основания равен внутреннему диаметру соответствующего аэротенка. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стенки его аэротенков и контактного резервуара узла дезинфекции выполнены из намоточного стеклопластика. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что листовые усеченные конусы осадительных элементов модулей камер отстаивания выполнены из биостойкого полимерно-композиционного материала. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на поверхности листовых усеченных конусов осадительных элементов модулей камер отстаивания нанесено биостойкое полимерное покрытие.