УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2000 года по МПК C02F3/00 

Изобретение относится к многостадийной биологической очистке промышленных или бытовых сточных вод с использованием отстойников и аэротенков.

Уровень техники.

Известна установка для биохимической очистки сточных вод на судах, содержащая аэротенк с аэратором, отстойник с узлом распределения и эрлифтом и технологические трубопроводы (патент Великобритании N 1354126, кл. C 02 C 1/06, 1974).

Признаки, являющиеся общими для известной установки и заявленной, заключаются в наличии аэротенка с аэратором и отстойника.

Причина, препятствующая получению в известной установке требуемого технического результата, заключается в том, что аэротенк выполнен односекционным, движение воды внутри аэротенка осуществляется в горизонтальном направлении, аэротенк и отстойник разнесены в пространстве.

Известна установка для биохимической очистки сточных вод на судах, содержащая аэротенк, отстойник с узлом распределения и эрлифтом и технологические трубопроводы, причем узел распределения выполнен в виде трубы-дегазатора с расширителем, отражательным козырьком и дополнительными трубопроводами отвода избыточной воды и пены, а отстойник снабжен установленной на нем кольцевой камерой с отверстиями для сбора воды, патрубками отвода чистой воды и воздуха, при этом эрлифт размещен по оси трубы-дегазатора и соединен с аэротенком (Авторское свидетельство СССР N 837933, М. кл. С 02 F 9/00, 1981).

Признаки, являющиеся общими для известной установки и заявленной, заключаются в наличии аэротенка с аэратором и отстойника.

Причина, препятствующая получению в известной установке требуемого технического результата, заключается в том, что аэротенк выполнен односекционным, движение воды внутри аэротенка осуществляется в горизонтальном направлении, при этом аэротенк и отстойник разнесены в пространстве.

Прототипом является устройство для очистки сточных вод, содержащее гидравлически соединенные отстойник и аэротенк, причем аэротенк выполнен цилиндрическим и разделен коаксиально установленными вертикальными перегородками цилиндрической формы на гидравлически последовательно соединенные между собой секции, каждая из которых снабжена соответствующим аэратором (Авторское свидетельство СССР N 998384, М. кл. C 02 F 3/02, 1983).

Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленной установки, заключаются в наличии отстойника и аэротенка цилиндрической формы, а также наличии внутри аэротенка вертикальных перегородок, разделяющих аэротенк на секции, и наличии в каждой секции аэротенка соответствующих аэраторов.

Причина, препятствующая получению в прототипе требуемого технического результата, заключается в коаксиальном разделении аэротенка на секции, при котором движение воды внутри аэротенка осуществляется в горизонтальном направлении, при этом аэротенк и отстойник разнесены в пространстве.

Сущность изобретения.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в увеличении степени очистки загрязненной воды, повышении производительности установки при одновременном уменьшении занимаемой установкой площади и снижении ее себестоимости.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в обеспечении движения загрязненной воды в аэротенке по пути, представляющем синусоидоподобную линию, расположенную на замкнутой вертикальной цилиндрической поверхности, при одновременной многоступенчатой аэрации воды в зонах ее вертикальных потоков, разделенных на две группы - группу зон культивирования популяции микрофлоры и группу зон объемного использования полученной таким образом популяции.

Достигается технический результат тем, что установка для биологической очистки сточных вод, которая содержит аэротенк в виде коридора, замкнутого в горизонтально ориентированное кольцо и разделенного вертикальными перегородками на гидравлически последовательно соединенные между собой секции с возможностью создания вертикальных потоков сточных вод в каждой секции, отстойник, расположенный в центре кольца по его вертикальной оси и гидравлически соединенный с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией аэротенка, и входные и выходные трубопроводы, соединенные с отстойником и последней по ходу прямого движения сточных вод секцией аэротенка, причем каждая секция аэротенка снабжена аэратором, а по крайней мере некоторые секции аэротенка снабжены элементами для прикрепления микрофлоры.

Новые по отношению к прототипу признаки заявленного технического решения заключаются: 1) в выполнении аэротенка в виде замкнутого в кольцо коридора, разделенного вертикальными радиально расположенными перегородками на гидравлически последовательно соединенные между собой секции с возможностью создания вертикальных потоков сточных вод в каждой секции аэротенка, 2) в расположении отстойника в центре указанного кольца и его гидравлическим соединением с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией аэротенка, 3) в снабжении части секции аэротенка элементами для прикрепления микрофлоры.

Технический результат достигается также тем, что центральная труба отстойника содержит элементы для прикрепления микрофлоры.

Технический результат достигается также тем, что секции аэротенка разделены на две группы, первая группа включает подряд расположенные по ходу движения сточных вод и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, снабженные элементами для прикрепления микрофлоры, вторая группа включает подряд расположенные по ходу движения сточных вод и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, не имеющие элементов для прикрепления микрофлоры, причем первая по ходу прямого движения сточных вод секция первой группы секций аэротенка гидравлически соединена с отстойником, а последняя по ходу указанного движения секция первой группы секций аэротенка гидравлически соединена с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией второй группы секций аэротенка.

Технический результат достигается также тем, что отношение числа секций первой группы секций аэротенка к общему числу секций аэротенка выбрано в интервале от 0,25 до 0,5 включительно.

Технический результат достигается также тем, что число секций первой группы секций аэротенка равно трем, а общее число секций аэротенка равно восьми.

Технический результат достигается также тем, что установка содержит два входных и два выходных трубопровода, из которых первые входной и выходной трубопроводы соединены с отстойником, а вторые входной и выходной трубопроводы соединены с последней секцией второй группы секций аэротенка, при этом указанные соединения выполнены так, что создают возможность прямого потока сточных вод при открытых входном трубопроводе отстойника и выходном трубопроводе последней секции второй группы секций аэротенка и закрытых остальных трубопроводах, а также обратного потока сточных вод при открытых выходном трубопроводе отстойника и входном трубопроводе последней секции второй группы секций аэротенка и закрытых других трубопроводах.

Перечень фигур чертежей.

На фиг. 1 схематически в плане показано расположение элементов установки;
на фиг. 2 - схема развертки установки в плоскости по ходу прямого движения воды (отстойник ---> аэратор);
на фиг. 3 - схема развертки установки в плоскости по ходу обратного движения воды (отстойник <--- аэратор).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Установка включает:
цилиндрический отстойник 1, в котором по оси установлена центральная труба 2 с элементами 3 для прикрепления анаэробной микрофлоры и который снабжен трубопроводом 4 для подвода загрязненной воды, трубопроводом 5 для отвода очищенной воды и трубопроводом 6 для отвода ила;
аэротенк 7 в виде коридора, замкнутого в горизонтально ориентированное кольцо и разделенного радиальными перегородками 8 на восемь секций 9-16, причем секция 16 является последней по ходу прямого движения сточных вод и снабжена трубопроводом 17 для подвода загрязненной воды и трубопроводом 18 для отвода очищенной воды, а в центре указанного кольца по его вертикальной оси расположен отстойник 1 (см. фиг. 1), гидравлически связанный с секцией 9 аэротенка 7, являющейся первой по ходу прямого движения сточных вод;
восемь аэраторов 19 (по числу секций аэротенка), причем каждый аэратор установлен в одной секции аэротенка в ее нижней части;
элементы 20 для прикрепления аэробной микрофлоры, установленные в секциях 9, 10 и 11 аэротенка 7 над соответствующими аэраторами 19.

При этом перегородки 8, разделяющие аэротенк 7 на секции, выполнены поочередно (в шахматном порядке) верхними и нижними, причем нижние перегородки не доходят до перекрытия резервуара аэротенка, а верхние - не доходят до его дна. Вследствие этого движение воды в аэротенке осуществляется самотеком по синусоидоподобному пути, так что в каждой секции аэротенка жидкость движется вертикально и поочередно вверх и вниз. Количество перегородок 8 в описываемой установке выбрано 7, вследствие чего они делят коридор аэротенка на восемь секций. В каждой секции в ее нижней части расположен соответствующий аэратор 19, а в секциях 9, 10 и 11 над аэраторами расположены соответствующие элементы 20 для прикрепления аэробной микрофлоры. Число секций аэротенка, содержащих элементы для прикрепления аэробной микрофлоры, и общее число секций аэротенка могут отличаться от вышеописанного. При этом опытным путем установлено, что для обеспечения наилучших показателей очистки сточных вод отношение первых ко вторым должно находиться в пределах 0,25 - 0,5. Возможно и другое отношение рассматриваемых параметров, однако, оно не будет оптимальным. Возможна, кроме того, иная установка перегородок 8, например, без описанного выше шахматного порядка их чередования, а выполнения всех перегородок нижними. Тогда для обеспечения вертикальных потоков сточных вод внутри каждой секции аэротенка 7 можно применять систему перепускных трубопроводов, вследствие чего во всех секциях сточные воды будут двигаться только вверх. Важно лишь, что в пределах заявленного объема патентных притязаний конструкция перегородок обеспечивает вертикальное движение сточных вод в пределах каждой секции аэротенка. При этом секции гидравлически последовательно связаны между собой, а первая по ходу прямого движения сточных вод секция 9 гидравлически связана с отстойником 1.

Секции, кроме того, разделены на две группы. В первую группу входят секции 9, 10 и 11, которые снабжены элементами 20 для прикрепления аэробной микрофлоры. Во вторую группу входят секции 12-16, которые не имеют элементов для прикрепления микрофлоры. Причем, последняя по ходу прямого движения сточных вод секция 11 первой группы секций гидравлически связана с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией 12 второй группы секций аэротенка 7.

Прямое движение сточных вод (фиг. 2) происходит в направлении от отстойника 1 к секции 16 аэротенка 7, что обеспечивается открытым состоянием трубопроводов 4, 18 и закрытым - 5, 17. Обратное движение сточных вод (фиг. 3) происходит в направлении от секции 16 аэротенка к отстойнику 1, что обеспечивается открытым состоянием трубопроводов 5, 17 и закрытым - 4, 18.

Работа установки заключается в следующем.

Загрязненная вода по трубопроводу 4 поступает в центральную трубу 2 отстойника 1, где происходит ее первичная очистка при помощи анаэробной микрофлоры, культивируемой на элементах 3 для прикрепления этой микрофлоры. При этом, выпавший в отстойнике 1 осадок удаляют путем периодического открывания трубопровода 6.

Из отстойника 1 подлежащая дальнейшей очистке вода самотеком путем перелива через соответствующую перегородку поступает в первую по ходу движения этой воды секцию 9 первой (снабженной элементами для прикрепления аэробной микрофлоры) группы секций аэротенка 7. В секции 9 этой группы секций вода движется вертикально вниз и в нижней части этой секции под соответствующей перегородкой 8 проходит в секцию 10, в которой теперь движется вверх (на фиг. 1 и 2 переходы воды между секциями аэротенка показаны дугообразными пунктирными стрелками). В верхней части секции 10 вода через соответствующую перегородку 8 также самотеком переливается в следующую (в данном примере последнюю) секцию 11 первой группы секций аэротенка 7. Специфика первой группы секций (9, 10, 11) заключается в том, что благодаря наличию в каждой из них элементов 20 для прикрепления аэробной микрофлоры и соответствующей аэрации этих элементов (из нижних частей соответствующих секций 9-11) происходит интенсивное культивирование популяции аэробной микрофлоры и отбор из этой популяции проходящим потоком воды наиболее сильных представителей, которые вместе с током воды под соответствующей перегородкой 8 поступают далее в секцию 12 второй группы секций аэротенка 7.

Во второй группе секций 12 - 16 движение воды происходит также самотеком по тому же гидравлическому принципу сообщающихся сосудов в направлении от секции 12 к секции 16. При этом во второй группе секций 12 - 16 нет элементов для прикрепления аэробной микрофлоры, благодаря чему поступившие из первой группы секций сильные представители выращенной там популяции не концентрируются на каких-либо элементах, а занимают весь объем секций 12 - 16, что при соответствующей их аэрационной подпитке значительно интенсифицирует процесс очистки проходящей через эти секции воды. Заканчивается цикл биологической очистки в последней секции 16 второй группы секций аэротенка, откуда очищенная вода через трубопровод 18 самотеком поступает на вторичное использование.

Представленная работа установки касается прямого движения подлежащей очистке воды, при котором трубопроводы 4 и 18 открыты, а трубопроводы 5 и 17 закрыты. При этом вода самопроизвольно распределяется между секциями 9 - 16 с постепенным понижением ее уровня в направлении от секции 9 к секции 16, как показано на фиг. 2. Однако возможно обратное включение установки, при котором трубопроводы 4 и 18 закрыты, а трубопроводы 5 и 17 открыты. При этом вода самопроизвольно распределяется между секциями 16-9 с постепенным понижением ее уровня в направлении от секции 16 к секции 9, как показано на фиг. 3. Необходимость обратного включения установки возникает тогда, когда она используется в качестве одного из модулей в составе станции биологической очистки сточных вод.

Изобретение относится к многостадийной биологической очистке промышленных или бытовых сточных вод. Установка содержит аэротенк в виде коридора, замкнутого в горизонтальное кольцо. При этом аэротенк разделен вертикальными перегородками с образованием секций так, что в каждой секции вода движется вертикально. Каждая секция снабжена аэратором, а по крайней мере некоторые секции снабжены элементами для прикрепления аэробной микрофлоры. Установка также содержит отстойник, расположенный в центре указанного кольца по его вертикальной оси. Центральная труба отстойника снабжена элементами для прикрепления анаэробной микрофлоры и гидравлически связана с входным первым и выходным вторым трубопроводами установки, а также с первой секцией аэротенка. Последняя секция аэротенка гидравлически связана с входным третьим и выходным четвертым трубопроводами установки. При открытых трубопроводах, первым и вторым, установка работает в прямом направлении. При открытых трубопроводах, третьим и четвертым, установка работает в обратном направлении. Технический результат: увеличение степени очистки загрязненной воды, повышение производительности установки при одновременном уменьшении занимаемой установкой площади и снижении ее себестоимости. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для биологической очистки сточных вод, которая содержит аэротенк в виде коридора, замкнутого в горизонтально ориентированное кольцо и разделенного вертикальными перегородками на гидравлически последовательно соединенные между собой секции с возможностью создания вертикальных потоков сточных вод в каждой секции, отстойник, расположенный в центре кольца по его вертикальной оси и гидравлически соединенный с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией аэротенка, и входные и выходные трубопроводы, соединенные с отстойником и последней по ходу прямого движения сточных вод секцией аэротенка, причем каждая секция аэротенка снабжена аэратором, а по крайней мере некоторые секции аэротенка снабжены элементами для прикрепления микрофлоры. 2. Установка для биологической очистки сточных вод по п.1, в которой центральная труба отстойника содержит элементы для прикрепления микрофлоры. 3. Установка для биологической очистки сточных вод по одному из пп.1 и 2, в которой секции аэротенка разделены на две группы, первая группа включает подряд расположенные по ходу движения сточных вод и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, снабженные элементами для прикрепления микрофлоры, вторая группа включает подряд расположенные по ходу движения сточных вод и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, не имеющие элементов для прикрепления микрофлоры, причем первая по ходу прямого движения сточных вод секция первой группы секций аэротенка гидравлически соединена с отстойником, а последняя по ходу указанного движения секция первой группы секций аэротенка гидравлически соединена с первой по ходу прямого движения сточных вод секцией второй группы секций аэротенка. 4. Установка для биологической очистки сточных вид по п.3, в которой отношение числа секций первой группы секций аэротенка к общему числу секций аэротенка выбрано в интервале от 0,25 до 0,5 включительно. 5. Установка для биологической очистки сточных вод по п.4, в которой число секций первой группы секций аэротенка равно трем, а общее число секций аэротенка равно восьми. 6. Установка для биологической очистки сточных вод по п.3, содержащая два входных и два выходных трубопровода, из которых первые входной и выходной трубопроводы соединены с отстойником, а вторые выходной и выходной трубопроводы соединены с последней секцией второй группы секций аэротенка, при этом указанные соединения выполнены так, что создают возможность прямого потока сточных вод при открытых входном трубопроводе отстойника и выходном трубопроводе последней секции второй группы секций аэротенка и закрытых остальных трубопроводах, а также обратного потока сточных вод при открытых выходном трубопроводе отстойника и входном трубопроводе последней секции второй группы секций аэротенка и закрытых других трубопроводах.