ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК-НАКОПИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1996 года по МПК C02F11/04 C02F11/12 

Изобретение относится к устройствам для разделения сточных вод на фракции, обработки этих фракций и может быть использовано в сельском и коммунальном хозяйствах, а также пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установка для удаления и хранения навоза.

Установка для удаления и хранения навоза, содержит соединенный с навозным каналом приемник, снабженный запорным устройством и связанный посредством трубопровода и накопителя с источником сжатого воздуха и навозохранилищем. Навозохранилище имеет корпус с навесом, проемы в стенках корпуса, в каждом из которых размещена фильтрующая решетка и примыкающий к ней пакет с фильтрующим материалом, установленный с возможностью замены, жижеотводящий лоток, трубопровод для подачи навоза (Авт.св. СССР N 1445648, кл. А01К 1/01, 1988 г.).

Недостатками известной установки являются:
1. Во время выдержки твердой фракции в отстойниках практически не происходит его обеззараживания, но число патогенных микроорганизмов сокращается по сравнению с исходным состоянием. Обеззараживание свиного навоза методом выдерживания в хранилищах бывает достигнуто лишь при 12-месячном хранении.

Следовательно, в этом случае значительно возрастают затраты на собственные нужды (требуется строительство еще нескольких хранилищ).

2. В плотном слое твердой фракции за время ее обезвоживания в горизонтальном отстойнике-накопителе биотермические процессы не протекают, в связи с чем и личинки гельминтов сохраняют свою жизнеспособность, сохраняют всхожесть и семена сорных растений, кроме того твердая фракция имеет неприятный запах.

3. При выгрузке твердой фракции из хранилища на специальные площадки для компостирования, ее укладывают в бурты высотой до 2 м, шириной 3 4 м и длиной, соответствующей трех-, шестисуточному накоплению твердой фракции. Бурты располагают с разрывами, обеспечивающими сток поверхностных вод по площадке и учет срока хранения твердой фракции. С площадки твердую фракцию, прошедшую биотермическую обработку в течение не менее одного месяца летом и двух-трех месяцев зимой, вывозят в полевые хранилища.

Твердую фракцию на площадке укладывают рыхло (для интенсификации биотермического процесса), а в полевых буртах плотно с тракторным трамбованием, что также требует значительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

4. Атмосферные осадки снижают эффективность биотермического метода обеззараживания на площадках.

5. Использование навеса над навозохранилищем во время выдерживания навоза не исключает попадания в него птиц, грызунов, мух, которые являются переносчиками инфекций, что увеличивает опасность распространения инфекции на животноводческом объекте и требует увеличения расстояния от животноводческого объекта до навозохранилища, а это требует увеличения капитальных и эксплуатационных затрат на транспортировку.

6. Использование электрогидростерилизаторов для обработки жидкой фракции требует значительных затрат электрической энергии, что также увеличивает эксплуатационные затраты.

Сущность изобретения заключается в том, что горизонтальный отстойник-накопитель для обработки сточных вод, содержащий навес, корпус с выполненными в боковых стенках корпуса проемами, в каждом из которых размещены фильтрующие элементы, днище корпуса, трубопроводы и патрубки подвода сточной воды, и воздуха, корпус снабжен биореакторами, размещенными в его центральной части, и трубчатым теплообменником, трубы которого расположены на наружной поверхности биореакторов по их высоте, кроме того днище корпуса выполнено двойным, с образованием камеры и снабжено установленным в нем теплообменником, а трубопровод подвода сточной воды сообщен с трубопроводом подачи воздуха, патрубки подвода сточной воды выполнены перфорированными и заглушенными у основания с возможностью их снятия.

1. Установка биореакторов в центральной части горизонтального отстойника позволяет использовать тепловую энергию, выделяемую при биотермической обработке твердой фракции в самом отстойнике, для выработки биогаза из жидкой фракции стока.

Известно, что температура компостируемых осадков повышается до 60 - 75^oC.

2. После заполнения корпуса отстойника твердой фракцией, в нее подается воздух (например, воздуходувками) через патрубки подвода сточной воды. Перфорированные патрубки подвода сточной воды сверху позволяют более равномерно распределять воздух в обрабатываемой твердой фракции, что улучшает условия протекания биотермического процесса и получения большого количества тепла. (Известно, что при аэробном биотермическом процессе выделяется в 25 раз больше энергии, чем в процессе анаэробного разложения).

3. Использование для биотермической обработки твердой фракции в самом горизонтальном отстойнике-накопителе позволяет:
а) уменьшить потери тепла в окружающую среду;
б) выполнить мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения патогенной микрофлорой и яйцами гельминтов;
в) сделать более совершенным с санитарной точки зрения процесс обработки твердой фракции.

4. Установка трубчатого теплообменника вокруг биореакторов позволяет нагревать жидкую фракцию и поддерживать ее температуру в тех же пределах, что и в самом биореакторе.

5. Установка трубчатого теплообменника в камере, образованной двойным днищем, позволяет подогревать, например, воду для поения животных.

На фиг.1 схематично изображен поперечный разрез горизонтального отстойника-накопителя, на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1.

Горизонтальный отстойник-накопитель 1 для обработки сточных вод содержит корпус 2, в стенках которого выполнены проемы 3. В каждом проеме 3 размещены фильтрующие элементы 4, установленные в коробообразном кожухе 5. Днище 6 отстойника 1 выполнено двойным, с образованием камеры 7 и с уклоном в сторону проемов 3.

В центральной части корпуса 2 на его оси установлены биореакторы 8. Биореактор 8 снабжен патрубком 9 для подвода жидкой фракции, патрубком 10 для отвода обработанной жидкой фракции, патрубком 11 для отвода биогаза, мешалкой 12. По высоте биореакторы 8 установлен трубчатый теплообменник 13 с патрубком 14 подвода жидкой фракции и патрубком 15 отвода нагретой жидкой фракции.

В камере 7 днище 6 установлен трубчатый теплообменник 16 с патрубками 17 и 18.

Для подачи исходных стоков служат напорные трубопроводы 19 и 20.

Трубопровод 19 соединен с патрубками 21 для подачи стоков снизу, а трубопровод 20 с перфорированными патрубками 22, заглушенными у основания, для подачи стоков сверху. Патрубки 22 установлены с возможностью их снятия.

Трубопровод 19 с патрубками 21 и трубопровод 20 с патрубками 22 служат также для подачи воздуха в твердую фракцию, после заполнения корпуса 2 твердой фракцией.

Кожух 5 снабжен лотками 23 для отвода жидкой фракции.

Отстойник 1 снабжен навесом 24 и площадками обслуживания 25.

Для подачи воздуха служат трубопроводы 26 и патрубки 27. Отстойник 1 снабжен источником воздуха 28.

Горизонтальный отстойник-накопитель для обработки сточных вод работает следующим образом.

Сточные воды по трубопроводам 19 и 20 с патрубками 20 и 21 подаются в горизонтальный отстойник-накопитель 1.

Через фильтрующие элементы 4 жидкая фракция попадает в лотки 23, а из них в сборный резервуар (на фиг. не показан). Твердая фракция накапливается в отстойнике.

При заполнении твердой фракцией корпуса 2 отстойника 1, подача сточных вод прекращается.

Трубопроводы 19 и 20 через патрубки 27 и трубопроводы 26 подключаются к источнику подачи воздуха 28 (например, воздуходувкам), который затем подается в твердую фракцию.

В твердой фракции начинается биологический процесс (биотермическая обработка), при котором совокупность различных микроорганизмов разлагает органическое вещество твердой фракции при определенных условиях (влажность, содержание кислорода, температура и др.) таким образом, что в конце процесса образуются гумусоподобные соли, а также антибиотические вещества. Процесс идет с выделением тепловой энергии, которая расходуется на испарение воды и интенсификацию жизнедеятельности микроорганизмов. Температура компостируемой твердой фракции поднимается до 60 75^oC (5).

Биореакторы 8 через патрубки 9 заполняются жидкой фракцией, которая предварительно нагревалась в теплообменнике 13. В биореакторах начинается процесс анаэробного образования.

Диапазон температур, при котором возможно анаэробное сбраживание, довольно широк; в природе газ метан летом образуется при температурах от 0 до 97^oC. Различают три основных температурные зоны жизнедеятельности микроорганизмов: психрофильная до 20^oC, мезофильная от 29 до 40^oC и термофильная от 50 до 70^oC; в каждой зоне биохимические процессы осуществляет своя специфическая ассоциация микроорганизмов.

Для наблюдения за процессами биотермической обработки твердой фракции и сбраживания жидкой фракции устанавливаются необходимые контрольно-измерительные приборы (например, термометры, манометры, влагометры и т.д.).

Газ из биореакторов 8 отводится по патрубкам 11.

Во время сбраживания жидкая фракция в биореакторе 8 постоянно перемешивается с помощью мешалки 12 для поддержания постоянного температурного режима по высоте биореактора 8.

Время сбраживания жидкой фракции в биореакторах по сравнению с обработкой в них исходных сточных вод (например, свиноводческих стоков) уменьшается в 5 6 раз.

Жидкая фракция после обработки из биореактора 8 по патрубку 10 выводится в сборный резервуар (на фиг. не показан), а оттуда используется как органическое удобрение или снова используется для гидросмыва отходов в животноводческих помещениях.

Новая порция жидкой фракции подается в биореакторы 8 для обработки. Время обработки твердой фракции значительно больше (один месяц в теплое время года и 1,5 2 месяца в зимний период), что позволит обработать в биореакторах всю полученную жидкую фракцию при благоприятных температурных режимах (от 30^oC до 60^oC).

Теплообменник 16, установленный в камере 7 днища 6, служит для подогрева, например, воды, которая затем используется для поения животных, обогрева помещений в зимнее время или на бытовые нужды.

После биотермической обработки твердой фракции, патрубки 2 отсоединяются и вынимаются из твердой фракции, а затем твердая фракция (органическое удобрение) выгружается известными методами из корпуса отстойника.

Изобретение позволяет на животноводческих комплексах и фермах выполнить мероприятия по защите окружающей среды, более эффективно обрабатывать животноводческие и другие хозяйственно-бытовые стоки, создать безотходные и самоокупаемые очистные сооружения.

Использование: разделение сточных вод на фракции и обработка этих фракций. Изобретение может быть применено в сельском и коммунальном хозяйствах, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в центральной части корпуса 2 отстойника 1 необходимо установить биореакторы 8 и трубчатый теплообменник 13. Трубы теплообменника расположены на наружной поверхности биореакторов 8 по их высоте. Днище 6 корпуса 2 выполнено двойным с образованием камеры 7, и в ней устанавливается теплообменник 16. Трубопроводы 19 и 20 подвода сточной воды сообщены с трубопроводом 26 подачи воздуха, а патрубки 22 подвода воздуха, патрубки сточной воды выполнены перфорированными, заглушенными у основания и с возможностью их снятия. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Горизонтальный отстойник-накопитель для обработки сточных вод, содержащий навес, корпус с выполненными в боковых стенках корпуса проемами, в каждом из которых размещены фильтрующие элементы, днище корпуса, трубопроводы и патрубки подвода сточной воды и воздуха, отличающийся тем, что корпус снабжен биореакторами, размещенными в его центральной части, и трубчатым теплообменником, трубы которого расположены на наружной поверхности биореакторов по их высоте. 2. Отстойник-накопитель по п.1, отличающийся тем, что днище корпуса выполнено с образованием камеры и снабжено установленным в ней теплообменником. 3. Отстойник-накопитель по п.1, отличающийся тем, что трубопровод подвода сточной воды сообщен с трубопроводом подачи воздуха, патрубки подвода сточной воды выполнены перфорированными и заглушенными у основания и установлены с возможностью их снятия.