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

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

Уровень техники.

Известны очистные сооружения (станции), в которых для механической и биологической очистки стоков используют первичные отстойники, аэротенки и вторичные отстойники (Окун Д.А., Понгис Дж. Сбор и удаление сточных вод в населенных пунктах. Пер. с англ. "Всемирная организация здравоохранения", 1977. - с. 175-183, 272 - 277).

Признаки, являющиеся общими для известной установки и заявленной, заключаются в наличии аэротенков с аэраторами, первичных и вторичных отстойников.

Причина, препятствующая получению в известном сооружении требуемого технического результата, заключается в том, что движение воды внутри аэротенков осуществляется в горизонтальном направлении, причем аэротенки и отстойники разнесены в пространстве.

Прототипом является сооружение (станции) для очистки сточных вод, содержащее аэротенки, первичные и вторичные отстойники, гидравлически соединенные с аэротенками посредством технологических трубопроводов, причем аэротенки и отстойники выполнены прямоугольными, скомпонованы в единый блок, в котором отстойники расположены по наружному периметру аэротенков (авторское свидетельство СССР N 835974, кл. C 02 F 9/00, 1981).

Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленной установки, заключаются в наличии первичного и вторичного отстойников и аэротенков, которые скомпонованы в единый блок.

Причина, препятствующая получению в прототипе требуемого технического результата, заключается в выполнении аэротенков и отстойников прямоугольной формы и расположении отстойников по наружному периметру аэротенков.

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

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в компоновке аэротенков и отстойников в единый блок, состоящий из двух установок цилиндрической формы, пространственно соединенных ограждающими конструкциями, так что образуется единое здание, которое занимает минимальную площадь и в котором могут располагаться различное дополнительное оборудование, служебные и бытовые помещения.

Технический результат, кроме того, заключается в том, что в каждом аэротенке загрязненная вода движется по максимально протяженному пути, представляющем синусоидоподобную линию, расположенную на замкнутой вертикальной цилиндрической поверхности. При этом осуществляется многоступенчатая аэрация 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 станция биологической очистки сточных вод содержит входной и выходной трубопроводы и две установки для биологической очистки сточных вод, пространственно связанные двумя ограждающими конструкциями, между которыми расположены служебные и бытовые помещения, технологическое оборудование, технологические блоки, блоки очистки и обеззараживания сточных вод, при этом каждая установка содержит гидравлически соединенные между собой отстойник и аэротенк, выполненный в виде коридора, замкнутого в горизонтально ориентированное кольцо и разделенного вертикальными перегородками на гидравлически последовательно соединенные между собой секции с возможностью создания в секциях вертикальных потоков сточных вод, а отстойник каждой установки расположен в центре кольца соответствующего аэротенка по его вертикальной оси, причем отстойник первой установки гидравлически соединен с входным трубопроводом и первой секцией аэротенка первой установки, отстойник второй установки гидравлически соединен с выходным трубопроводом и первой секцией аэротенка второй установки, последняя секция которой гидравлически соединена с последней секцией аэротенка первой установки, при этом все секции аэротенков снижены соответствующими аэраторами, а по крайней мере некоторые секции каждого аэротенка снабжены элементами для прикрепления микрофлоры.

Достигается технический результат также тем, что центральные трубы отстойников обеих установок станции содержат элементы для прикрепления микрофлоры.

Достигается технический результат также тем, что секции аэротенка каждой установки станции разделены на две группы, первая группа включает подряд расположенные и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, снабженные элементами для прикрепления микрофлоры, вторая группа включает подряд расположенные и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, не имеющие элементов для прикрепления микрофлоры, причем первая секция первой группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с отстойником этой установки, последняя секция первой группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с первой секций второй группы секций аэротенка этой же установки, последняя секция второй группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с последней секцией второй группы секций аэротенка второй установки, первая секция второй группы секций аэротенка второй установки гидравлически соединена с последней секцией первой группы секций аэротенка второй установки, первая секция которой гидравлически соединена с отстойником второй установки для биологической очистки сточных вод.

Достигается технический результат также тем, что отношение числа секций первой группы секций аэротенка каждой установки для биологической очистки сточных (вод к общему числу секций этого аэротенка выбрано в интервале от 0,25 до 0,5 включительно.

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

Перечень фигур чертежей.

На фиг. 1 схематически показана заявляемая станция биологической очистки сточных вод в плане;
на фиг. 2 - схема развертки станции в плоскости по ходу движения воды.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Станция включает:
- первую 1 и вторую 2 установки для биологической очистки сточных вод, выполненные в виде вертикально установленных цилиндров;
- вертикальные ограждающие конструкции 3, пространственно соединяющие наружные поверхности установок 1, 2, так что между этими установками и ограждающими конструкциями образуется здание;
- трубопроводы: входной 4, выходной 5, соединительный 6 и частичного возврата ила 7;
- блок 8 доочистки и обеззараживания, гидравлически соединенный с установкой 2 посредством трубопровода 5;
- помещения служебные 9 и бытовые 10, технологические блоки 11, технологическое оборудование 12 (компрессоры, насосы, приборные щиты, трансформаторная подстанция, тепловой пункт, участок по переработке осадков, лаборатория, диспетчерский пункт и др.).

Установка 1 (2) для биологической очистки сточных вод включает цилиндрический отстойник 13a (13b), в котором по оси установлена центральная труба 14а (14b) с элементами 15а (15b) для прикрепления анаэробной микрофлоры, при этом отстойник 13а установки 1 гидравлически соединен с входным трубопроводом 4, а отстойник 13b установки 2 гидравлически соединен с выходным трубопроводом 5. Отстойники обеих установок снабжены также трубопроводами 16а, 16b для отвода ила, причем к трубопроводу 16b отстойника установки 2 подсоединен трубопровод 7 частичного возврата активного ила в установку 1.

Установка 1 (2) для биологической очистки сточных вод также включает аэротенк 17а (17b) в виде горизонтальной кольцевой камеры, разделенной радиальными перегородками 18а (18b) на восемь секций 19а - 26а, (19b - 26b), причем секция 26а (26b) является последней по ходу прямого движения сточных вод. Аэротенки 17 гидравлически соединены между собой посредством трубопровода 6, гидравлически связывающего последние секции 26 указанных аэротенков. При этом в центре кольца (по вертикальной оси кольца) указанной кольцевой камеры каждого аэротенка 17 расположен соответствующий отстойник 13, гидравлически связанный с первой секцией 19 соответствующего аэротенка.

Каждый аэротенк 17 снабжен восемью аэраторами 27а (27b) (по числу секций аэротенка), причем каждый аэратор установлен в одной секции аэротенка в ее нижней части.

Каждый аэротенк 17 снабжен элементами 28а (28b) для прикрепления аэробной микрофлоры, которые установлены в секциях 19а, 20а и 21а (19b, 20b, 21b) аэротенка над соответствующими аэраторами 27а (27b).

При этом перегородки 18а (18b), разделяющие аэротенк 17а (17b) 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 каждом аэротенке осуществляется самотеком по синусоидоподобному пути, так что в каждой секции аэротенка жидкость движется вертикально и поочередно вверх и вниз. Количество перегородок 18а (18b) в описываемых аэротенках выбрано равным семи, вследствие чего они делят коридор каждого аэротенка на восемь секций 19а - 26а (19b - 26b). В каждой секции в ее нижней части расположен соответствующий аэратор 27а (27b), а в секциях 19а, 20а и 21а (19b, 20b и 21b) над аэраторами расположены соответствующие элементы 28а (28b) 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 18а (18b), например без описанного выше шахматного порядка их чередования, а выполнение всех перегородок нижними. Тогда для обеспечения вертикальных потоков сточных вод внутри каждой секции аэротенков 17 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 аэротенков. При этом секции гидравлически последовательно связаны между собой, а первая по ходу прямого движения сточных вод секция 19а (19b) гидравлически связана с отстойником 13а (13b).

Секции аэротенков 17а (17b), кроме того, разделены на две группы. В первую группу входят секции 19а, 20а и 21а (19b, 20b, 21b), которые снабжены элементами 28а (28b) для прикрепления аэробной микрофлоры. Во вторую группу входят секции 22а - 26а (22b - 26b), которые не имеют элементов для прикрепления микрофлоры. Причем последняя по ходу прямого движения сточных вод секция 21а (21b) первой группы секций гидравлически связана с первой по ходу прямого движения сточных вод секций 22а (22b) второй группы секций аэротенка 17а (17b).

В аэротенке 17а установки 1 происходит прямое движение сточных вод в направлении от отстойника 16а к первой секции 19а и далее к последней секции 26а этого аэротенка. В аэротенке 17b установки 2 происходит обратное движение сточных вод в направлении от последней секции 26b к первой секции 19b и далее к вторичному отстойнику 13b этой установки.

Работа станции заключается в следующем.

Загрязненная вода по трубопроводу 4 поступает в центральную трубу 14а отстойника 13а установки 1, где происходит отделение твердой фракции, а также первичная биологическая очистка при помощи анаэробной микрофлоры, культивируемой на расположенных в трубе 14а элементах 15а (15b) для прикрепления этой микрофлоры. При этом выпавший в отстойнике 13а осадок удаляют путем периодического открывания трубопровода 15а.

Из отстойника 13а подлежащая дальнейшей очистке вода самотеком путем перелива через соответствующую перегородку поступает в первую секцию 19а первой (снабженной элементами для прикрепления аэробной микрофлоры) группы секций аэротенка 17а установки 1. В данной секции вода движется вертикально вниз и в нижней части под соответствующей перегородкой 18а проходит в секцию 20а, в которой теперь движется вверх (на фиг. 1 и 2 переходы воды между секциями аэротенка показаны дугообразными пунктирными стрелками). В верхней части секции 20а вода через соответствующую (другую) перегородку 18а также самотеком переливается в следующую (в данном примере последнюю) секцию 21а первой группы секций аэротенка 17а установки 1. Специфика первой группы секций (19а, 20а, 21а) аэротенка 17а заключается в том, что благодаря наличию в каждой из них элементов 28а для прикрепления аэробной микрофлоры и соответствующей аэрации этих элементов (из нижних частей соответствующих секций 19а - 21а) происходит интенсивное культивирование популяции аэробной микрофлоры и отбор из этой попупяции проходящим потоком воды наиболее сильных представителей, которые вместе с током воды под соответствующей перегородкой 18а поступают далее в секцию 22а второй группы секций аэротенка 17а установки 1.

Во второй группе секций 22а - 26а движение воды происходит также самотеком по тому же гидравлическому принципу сообщающихся сосудов в направлении от секции 22а к секции 26а аэротенка 17а установки 1. При этом во второй группе секций 12а - 16а 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 22а - 26а, что при соответствующей их аэрационной подпитке значительно интенсифицирует процесс очистки проходящей через эти секции воды. Затем вода из последней секции 26а аэротенка 17а установки 1 по трубопроводу 6 поступает в последнюю секцию 26b аэротенка 17b установки 2, которая включена на обратное движение воды от последней секции 26b к первой 19b и к отстойнику 13b этой установки. Заканчивается цикл биологической очистки во вторичном отстойнике 13b установки 2, из которого по трубопроводу 5 вода поступает в блок 8 доочистки и обеззараживания, а ил через трубопровод 15b поступает на обезвоживание, а также частично по трубопроводу 7 в отстойник 14а установки 1 и секции 19а и 22а аэротенка этой установки.

Изобретение относится к многостадийной биологической очистке промышленных или бытовых сточных вод. Станция содержит первую и вторую установки для биологической очистки сточных вод, выполненные в виде вертикально установленных цилиндров. Наружные поверхности установок пространственно связаны двумя ограждающими конструкциями, так что между этими конструкциями и установками образуется здание. Каждая установка содержит цилиндрический отстойник, в котором по оси установлена центральная труба с элементами для прикрепления анаэробной микрофлоры. При этом отстойник первой установки гидравлически связан с входным трубопроводом станции, а отстойник второй установки - с выходным трубопроводом станции. Каждая установка также содержит аэротенк в виде горизонтальной кольцевой камеры с вертикальными перегородками, разделяющими камеру на секции, так что в каждой секции вода движется вертикально. Каждая секция снабжена аэратором, а по крайней мере некоторые секции снабжены элементами для прикрепления аэробной микрофлоры. При этом в центре кольца каждого аэротенка установлен соответствующий отстойник, гидравлически связанный с первой секцией этого аэротенка. Последние секции обоих аэротенков гидравлически связаны между собой посредством трубопровода. Технический результат: увеличение степени очистки загрязненной воды, повышение производительности станции при одновременном уменьшении занимаемой станцией площади и снижение ее себестоимости. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Станция биологической очистки сточных вод, содержащая входной и выходной трубопроводы и две установки для биологической очистки сточных вод, пространственно связанные двумя ограждающими конструкциями, между которыми расположены служебные и бытовые помещения, технологическое оборудование, технологические блоки, блоки доочистки и обеззараживания сточных вод, при этом каждая установка содержит гидравлически соединенные между собой отстойник и аэротенк, выполненный в виде коридора, замкнутого в горизонтально ориентированное кольцо и разделенного вертикальными перегородками на гидравлически последовательно соединенные между собой секции с возможностью создания в секциях вертикальных потоков сточных вод, а отстойник каждой установки расположен в центре кольца соответствующего аэротенка по его вертикальной оси, причем отстойник первой установки гидравлически соединен с входным трубопроводом и первой секцией аэротенка первой установки, отстойник второй установки гидравлически соединен с выходным трубопроводом и первой секцией аэротенка второй установки, последняя секция которой гидравлически соединена с последней секцией аэротенка первой установки, при этом все секции аэротенков снабжены соответствующими аэраторами, а по крайней мере некоторые секции каждого аэротенка снабжены элементами для прикрепления микрофлоры. 2. Станция для биологической очистки сточных вод по п.1, в которой центральные трубы отстойников обеих установок для биологической очистке сточных вод содержат элементы для прикрепления микрофлоры. 3. Станция для биологической очистки сточных вод по одному из пп.1 и 2, в которой секции аэротенка каждой установки для биологической очистки сточных вод разделены на две группы, первая группа включает подряд расположенные и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, снабженные элементами для прикрепления микрофлоры, вторая группа включает подряд расположенные и гидравлически последовательно соединенные между собой секции, не имеющие элементов для прикрепления микрофлоры, причем первая секция первой группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с отстойником этой установки, последняя секция первой группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с первой секцией второй группы секций аэротенка этой же установки, последняя секция второй группы секций аэротенка первой установки гидравлически соединена с последней секцией второй группы секций аэротенка второй установки, первая секция второй группы секций аэротенка второй установки гидравлически соединена с последней секцией первой группы секций аэротенка второй установки, первая секция которой гидравлически соединена с отстойником второй установки для биологической очистки сточных вод. 4. Станция для биологической очистки сточных вод по п.3, в которой отношение числа секций первой группы секций аэротенка каждой установки для биологической очистки сточных вод к общему числу секций этого аэротенка выбрано в интервале 0,25 - 0,5 включительно. 5. Станция 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.