КОМПЛЕКС СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ХОЗБЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C02F9/00 

Изобретение относится к очистке сточных вод, предназначено для механической и биологической очистки сточных вод с доочисткой фильтрованием и может быть использовано при очистке как небольших расходов сточных вод с невысокой степенью загрязнений, так и для очистки сточных вод развивающихся объектов с нарастающим расходом и степенью загрязненности сточных вод.

При строительстве жилых и промышленных объектов действующее в стране законодательство предусматривает опережающий ввод в эксплуатацию полного комплекса биологических очистных сооружений сточных вод уже на начальном этапе ввода жилой застройки, когда для их эффективной работы недостаточны расходы сточных вод и содержание в них биологически очищаемых загрязняющих веществ.

Общепринятые классические схемы очистки сточных вод включают в себя различные комбинации механических и биологических очистных устройств, например для населенных пунктов: решетка - песколовка - 2-х ярусный отстойник - аэротенк - вторичный отстойник - обеззараживание; для небольших объектов: решетка - песколовка - отстойник-накопитель - биопруд.

Известна схема очистки сточных вод, включающая механическую очистку, биологическую очистку и доочистку фильтрованием. Технологическая схема включает следующее оборудование: решетки, песколовку, первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, регенератор активного ила, сетчатый барабанный фильтр, фильтр с зернистой загрузкой, установку для хлорирования, контактный резервуар, резервуар сброса промывных вод, резервуар накопитель промывной воды и песковые площадки (см. А.М.Кагановский, Н.А.Клименко и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении, М.: Химия, 1983, с.238).

Недостатком данного комплекса сооружений является то, что очищенные воды не могут использоваться для подпитки полностью замкнутых (бес продувочных) циклов оборотного водоснабжения, т.к. из сточной воды нельзя удалить коллоидные и тем более растворенные загрязнения.

Основными недостатками для вновь строящихся объектов общепринятых схем очистных сооружений на основе аэротенков различных модификаций являются:
- неадаптируемость к изменяющимся условиям, невозможность изменения выполняемых функций;
- сложность реконструкции в случае прироста расхода и нарастания степени загрязненности сточных вод, требующих изменения набора очистных сооружений, их мощности и функций отдельных элементов.

В ряде случаев перспектива строящегося объекта пересматривается, при этом построенные очистные сооружения, как правило, перестают соответствовать измененным параметрам и требуют коренной реконструкции.

Как показала практика эксплуатации указанных выше сооружений, запроектированных для сельских населенных пунктов, имеющих длительные сроки строительства, нормативная очистка сточных вод, особенно в начальный период, не обеспечивается. Это связано с тем, что в начале застройки населенного пункта на очистные сооружения поступает незначительное количество сточных вод с минимальной степенью загрязнения, которое не обеспечивает нормальный режим работы биологических очистных сооружений, в частности аэротенков. При этом образовавшийся активный ил минерализуется и не происходит его прирост до требуемых объемов. Таким образом, биологическая очистка в аэротенках не происходит, на сооружения доочистки поступают недостаточно очищенные сточные воды, что ведет к нарушению процесса очистки сточных вод.

Таким образом, при длительном сроке развития объектов нормативный уровень очистки сточных вод в эти, начальные, периоды практически не достигается, очистные сооружения работают неэффективно, обслуживание их ведется неудовлетворительно, оборудование выходит из строя, конструкции приходят в негодность и очистные сооружения через несколько лет нуждаются в капитальном ремонте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является схема обработки сточных вод с помощью комплекса устройств, описанная в книге Б.О. Ботук. Очистка бытовых сточных вод, М.: Минкомхоз РСФСР, 1949, с.39.

Эта схема содержит последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды.

Недостатком устройства прототипа является то, что очищенные воды не могут использоваться для подпитки полностью замкнутых (без продувочных) циклов оборотного водоснабжения, т.к. из сточной воды нельзя удалить коллоидные и тем более растворенные загрязнения.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в создании комплекса сооружений, позволяющего повысить степень очистки сточных вод за счет доочистки вод на выходе биокомплекса, обеспечить качественную стабильную очистку сточных вод в условиях динамического изменения расхода и степени загрязнения вод в период застройки развивающихся объектов.

Поставленная задача достигается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как: комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод, содержащий последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды, и отличительных, существенных признаков, таких как: пруды выполнены в виде многосекционного биопруда, при этом комплекс дополнительно содержит подземный биосорбционный фильтр, тело которого заполнено смесью инертного крупнодисперсного материала на 50%, например гравием: 30% фракции 1-5 мм; 50% - 5-15 мм; 20% - 15-25 мм, биосубстратом на основе отходов коры, например, отходы окорки древесины хвойных пород крупностью 10-100 мм - 70%; опил - 20%; избыточный активный ил - 10%, причем фильтр содержит перфорированные трубы, установленные ниже уровня промерзания. Это позволяет обеспечить качественную стабильную очистку сточных вод в условиях динамического изменения расхода и степени загрязнения вод в период застройки развивающихся объектов.

В п. 2 формулы указана особенность размещения растительности биосорбционного фильтра, а именно: поверхность биосорбционного фильтра засажена ивами Salix alba.

Особенности выполнения биопруда отражены в п.3, формулы, а именно: берега многосекционного биопруда засажены рогозом, тростником, а в сам пруд высажены водяной гиацинт (эйхорния), причем между секциями биопруда установлены фильтрующие дамбы, а в первую секцию биопруда установлен плавающий аэратор.

Конструктивное выполнение фильтрующих дамб нашло отражение в п.4 формулы, а именно фильтрующие дамбы имеют нефильтрующее основание, сооружаемое из гидроизолирующего грунта, например глины, на расстоянии 0,75 от нормального подпорного уровня и фильтрующего гребня, выполненного из инертных крупнодисперсных материалов, например гравия.

Преимуществами заявляемого комплекса с вышеперечисленными признаками очистки хозбытовых сточных вод для развивающихся объектов с нарастающим расходом и степенью загрязнения являются:
- обеспечение качественной и стабильной очистки сточных вод в условиях динамичного изменения их расхода и степени загрязнения в начальный и промежуточный периоды застройки развивающегося объекта;
- низкие капитальные и эксплуатационные затраты на первых этапах очистки сточных вод (сокращаются затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений);
- возможность изменения конечной мощности очистных сооружений объекта при изменении перспективы его застройки.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1. представлена схема предлагаемого комплекса; на фиг. 2 приведена схема фильтрующей дамбы.

На начальном этапе застройки объекта, когда минимальны объемы и степень загрязнения хозбытовых сточных вод, механическая очистка с дополнительным обеззараживанием будет достаточной - I этап ввода очистных сооружений. Хозбытовые сточные воды с целью извлечения грубодисперсных и среднедисперсных загрязнений очищаются на решетке 1, песколовке 2 и далее поступают в пруд-отстойник-усреднитель 3, где происходит дальнейшая очистка, а затем подаются на блок обеззараживания 4. По мере возрастания расхода и степени загрязнения хозбытовых сточных вод, когда механической очистки становится недостаточно для обеспечения нормативного уровня, добавляют односекционный биопруд 5, в котором очистка происходит за счет протекающих анаэробных и аэробных процессов. Пруд-отстойник-усреднитель 3 при этом выполняет также функции накопителя - этап II.

При дальнейшем развитии объекта при возрастании расходов и степени загрязнения хозбытовых сточных вод возникает необходимость интенсификации процесса очистки. С этой целью добавляют секции биопруда, между секциями пруда возводятся фильтрующие дамбы 6, состоящие из 2 частей: нефильтрующего основания 7, сооружаемого из гидроизолирующего грунта (например, глины) на 0,75 нормального подпорного уровня и фильтрующего гребня 8, выполненного из крупнодисперсных инертных материалов (например, гравий) (фиг.2).

В 1-ю секцию (фиг.1) вводится искусственная аэрация 9, например, в виде плавающего аэратора - этап III. Возможно использование аэраторов ПМ 22-09 или ПМ 55-1,03, разработанных Ленхиммашем и выпускаемых Маршанским заводом химического машиностроения.

При дальнейшем возрастании расхода и степени загрязнения хозбытовых сточных вод, достаточного для обеспечения нормального режима работы аэротенков, после пруда-отстойника-усреднителя-накопителя 3 перед многосекционным биопрудом вводится блок аэротенков 10. Используются аэротенки согласно СНИП 2.04.03-85; Типовые проектные решения Центрального института типового проектирования 902-03-16. Таким образом, хозбытовые сточные воды после пруда-отстойника-усреднителя-накопителя 3 поступают в аэротенки 10, а затем на доочистку в многосекционный биопруд 5 - IV этап ввода очистных сооружений.

На V этапе с целью удаления специфических загрязнителей (например, к хозбытовым сточным водам добавились еще и сточные воды, содержащие масла и различные другие нефтепродукты) в биоценоз многосекционного биопруда вносят видовые изменения:
- по берегам пруд засаживается рогозом, тростником 11;
- в сам пруд высаживается водяной гиацинт (эйхорния) 12.

Наконец, на заключительном этапе развития объекта, при максимальном объеме и степени загрязнения хозбытовых сточных вод, в качестве доочистки вводят в строй подземный биосорбционный фильтр 13, тело которого заполняется смесью инертного крупнодисперсного материала на 50% (например гравием: 30% фракции 1-5 мм; 50% - 5-15 мм; 20% - 15-25 мм) и на 50% биосубстратом на основе отходов коры (например, отходы окорки древесины хвойных пород крупностью 10-100 мм) - 70 %; опил - 20%; избыточный активный ил - 10%.

С целью обеспечения круглогодичной работы сточные воды в биофильтр поступают по перфорированным трубам 15, расположенным ниже уровня промерзания. Поверхность засаживается ивами 14 (Salix alba) - VI этап. Элементы комплекса сооружений соединены между собой посредством трубопроводов (самотечных и напорных) 16.

Комплекс сооружений (фиг.1) работает следующим образом.

Сточная жидкость по трубопроводу 16 поступает на решетку 1, где очищается от грубодисперсных загрязнений, затем поступает по трубопроводу в песколовку 2, где очищается от среднедисперсных загрязнений. Здесь при сравнительно невысоких скоростях движения жидкости происходит осаждение тяжелых механических примесей (песка) и всплывание пузырьков воздуха, которые флотируют мелкие органические вещества и поддерживают их во взвешенном состоянии, за счет чего происходит улучшение качества осадка в песколовке 2. Далее сточные воды поступают посредством трубопровода в пруд-отстойник-усреднитель 3, где происходит дальнейшая очистка. При поступлении смеси в отстойную зону пруда 3 происходят одновременные процессы хлопьеобразования и осаждения взвешенных частиц и ила, причем весь избыточный ил выпадает в осадок. Затем осветленную сточную жидкость подают на блок обеззараживания 4 (используется на I этапе).

Затем осветленные сточные воды после пруда-отстойника-усреднителя 3 поступают в аэротенки 10, представляющие собой конструктивно Типовой проект 902-03-16, и далее в многосекционный биопруд 6, в котором очистка происходит за счет протекающих анаэробных и аэробных процессов. В блоке 6 происходит очистка вод от органических и минеральных соединений, масел и нефтепродуктов; ее обеззараживание. При этом в биоценоз многосекционного пруда 6 вносят видовые изменения - используют при необходимости рогоз, тростник, водяной гиацинт (эйхорнию). Далее вода поступает в подземный биосорбционный фильтр 13, где происходит доочистка.

Очищенная на этапах I-VI комплекса сточная вода используется в оборотном цикле или сбрасывается в открытый водоем.

Изобретение относится к очистке сточных вод и предназначено для механической и биологической очистки сточных вод с доочисткой фильтрованием и может быть использовано при очистке как небольших расходов сточных вод с невысокой степенью загрязнений, так и для очистки сточных вод развивающихся объектов с нарастающим расходом и степенью загрязненности сточных вод. Комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод включает последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды. Пруды выполнены в виде многосекционного биопруда. При этом комплекс дополнительно содержит подземный биосорбционный фильтр. Тело биосорбционного фильтра заполнено смесью инертного крупнодисперсного материала на 50%, например гравием: 30% фракции 1-5 мм, 50% - 5-15 мм; 20% - 15-25 мм, биосубстратом на основе отходов коры, например отходы окорки древесины хвойных пород крупностью 10-100 мм - 70%, опил - 20%; избыточный активный ил - 10%. Фильтр содержит перфорированные трубы, установленные ниже уровня промерзания. Поверхность биосорбционного фильтра засажена ивами Salix alba. Берега многосекционного биопруда засажены рогозом, тростником, а в сам пруд высажены водяной гиацинт (эйхорния), причем между секциями биопруда установлены фильтрующие дамбы, а в первую секцию биопруда установлен плавающий аэратор. Фильтрующие дамбы имеют не фильтрующее основание, сооружаемое из гидроизолирующего грунта, например глины, на расстоянии 0,75 нормального подпорного уровня и фильтрующего гребня, выполненного из инертных крупнодисперсных материалов, например гравия. Технический результат - повышение степени очистки сточных вод за счет доочистки вод на выходе биокомплекса, обеспечение качественной стабильной очистки сточных вод в условиях динамического изменения расхода и степени загрязнения вод в период застройки развивающихся объектов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод, содержащий последовательно установленные по ходу потока решетку, песколовку, отстойник-усреднитель, блок аэротенков и биологические пруды, отличающийся тем, что пруды выполнены в виде многосекционного биопруда, при этом комплекс дополнительно содержит подземный биосорбционный фильтр, тело которого заполнено смесью инертного крупнодисперсного материала на 50%, например гравием: 30% фракции 1-5мм; 50% - 5-15 мм; 20% - 15-25 мм, биосубстратом на основе отходов коры, например отходы окорки древесины хвойных пород крупностью 10-100 мм - 70%; опила - 20%; избыточного активного ила - 10%, причем фильтр содержит перфорированные трубы, установленные ниже уровня промерзания. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что поверхность биосорбционного фильтра засажена ивами Salix alba. 3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что берега многосекционного биопруда засажены рогозом, тростником, а в сам пруд высажены водяной гиацинт (эйхорния), причем между секциями биопруда установлены фильтрующие дамбы, а в первую секцию биопруда установлен плавающий аэратор. 4. Комплекс по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что фильтрующие дамбы имеют нефильтрующее основание, сооружаемое из гидроизолирующего грунта, например глины на расстоянии 0,75 нормального подпорного уровня и фильтрующего гребня, выполненного из инертных крупнодисперсных материалов, например гравия.