СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C02F9/02 C02F9/08 C02F103/04 

Изобретение относится к станциям глубокой очистки производственных, преимущественно высококонцентрированных, сточных вод, а также может быть использовано для глубокой очистки бытовых сточных вод и технологических растворов.

Известна станция с биологической очисткой сточных вод в аэротенках, включающая решетку, песколовку, песковую площадку, преаэратор, первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, хлораторную установку и контактный резервуар [Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Канализация. - М.: Стройиздат, 1987, с. 111, рис. 8.2, б] . Недостатками известной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках являются низкая степень очистки сточных вод, невысокая производительность станции и неудовлетворительная экологическая безопасность.

Известна станция очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях, выбранная в качестве прототипа, включающая решетку, песколовку, песковую площадку, отстойник, аэротенк, фильтр, резервуар-накопитель промывной воды и промывной насос [Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении/А.М.Когановский, Н.А.Клименко, Т.Н.Левченко и др. - М.: Химия, 1983, с.238, рис. IX-1]. Недостатками известной станции очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях являются низкая эффективность очистки производственных сточных вод, особенно при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости, и недостаточная экологическая безопасность станций очистки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить эффективность очистки производственных сточных вод при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости и экологическую безопасность станции очистки.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция глубокой очистки производственных сточных вод, включающая последовательно соединенные между собой с помощью трубопроводов решетку, песколовку, отстойник и фильтр, песковую площадку, соединенную посредством трубопроводов с песколовкой, резервуар-накопитель промывной воды, соединенный через промывной насос с фильтром, дополнительно содержит реактор, два повысительных насоса, два эжектора, два сатуратора, источник технического кислорода, напорный флотатор, гидромониторную систему промывки фильтра, кран с поплавковым приводом, бактерицидную установку, два концентратомера остаточного растворенного кислорода в сточной воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, два вентиля, два следящих привода, дозатор реагента, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и блок управления, причем фильтр размещен под острым углом к горизонту, вход реактора соединен с отводящим трубопроводом песколовки и первым сатуратором, выход реактора соединен с подводящим трубопроводом отстойника, всасывающие патрубки обоих повысительных насосов соединены с отстойником, напорные патрубки обоих повысительных насосов соединены с входными патрубками соответствующих эжекторов, всасывающие патрубки эжекторов соединены с источником технического кислорода, напорные патрубки эжекторов соединены соответственно с первым и вторым сатураторами, реакционная зона напорного флотатора соединена со вторым сатуратором и дозатором реагента, выход напорного флотатора соединен с входом фильтра, выход фильтра соединен с напорным патрубком промывного насоса, с гидромониторной системой промывки фильтра и через бактерицидную установку с объектом использования очищенной сточной воды, первый концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде установлен на подводящем трубопроводе отстойника и соединен с блоком управления и вычитающим входом первого сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством, выход первого сравнивающего устройства соединен с входом первого следящего привода, выход первого следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом первого вентиля, второй концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде установлен на выходе фильтра и соединен с блоком управления и вычитающим входом второго сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен со вторым задающим устройством, выход второго сравнивающего устройства соединен с входом второго следящего привода, выход второго следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом второго вентиля, а датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить эффективность очистки производственных сточных вод при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости и экологическую безопасность станции очистки.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции глубокой очистки производственных сточных вод. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже схематически изображена станция глубокой очистки производственных сточных вод.

Станция глубокой очистки производственных сточных вод содержит решетку 1, песколовку 2, песковую площадку 3, реактор 4, отстойник 5, первый повысительный насос 6, первый эжектор 7, первый сатуратор 8, источник технического кислорода 9, первый концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде 10, первое задающее устройство 11, первое сравнивающее устройство 12, первый следящий привод 13, первый вентиль 14, второй повысительный насос 15, второй эжектор 16, второй сатуратор 17, напорный флотатор 18, дозатор реагента 19, второй концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде 20, второе задающее устройство 21, второе сравнивающее устройство 22, второй следящий привод 23, второй вентиль 24, фильтр 25, удерживающие решетки 26 и 27, гидромониторную систему промывки фильтра 28, промывной насос 29, резервуар-накопитель промывной воды 30, кран с поплавковым приводом 31, бактерицидную установку 32, лоток для сбора пены 33, датчики давления 34-40, электрифицированные задвижки 41-51, датчики положения электрифицированных задвижек 52-62, трубопроводы 63-73, иловую трубу 74 и блок управления 75.

Станция глубокой очистки производственных сточных вод работает следующим образом.

Производственная сточная вода проходит через решетку 1, песколовку 2 и освобождается от крупных загрязнений и минеральных примесей, которые из песколовки 2 поступают на песковую площадку 3. Электрифицированная задвижка 41 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 52 производственная сточная вода по трубопроводу 63 поступает на вход реактора 4 снизу, заполняет его, затем по трубопроводу 64 она поступает в отстойник 5 и также заполняет его. Включается в работу электродвигатель первого повысительного насоса 6. Когда первый повысительный насос 6 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 34 на блок управления 75 поступает сигнал, по которому открывается электрифицированная задвижка 42, а первый следящий привод 13 открывает первый вентиль 14 (на чертеже связь условно не показана). При разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 53 первый повысительный насос 6 забирает сточную воду из отстойника 5 и подает ее во входной патрубок первого эжектора 7, во всасывающий патрубок которого от источника технического кислорода 9 поступает технический кислород и тщательно перемешивается со сточной водой. Образовавшаяся смесь из первого эжектора 7 поступает в первый сатуратор 8 и сжимается. Под действием давления технический кислород растворяется в сточной воде. Когда давление в первом сатураторе 8 достигнет расчетной величины, от датчика давления 35 на блок управления 75 поступает сигнал, по которому электрифицированная задвижка 43 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 54 из первого сатуратора 8 смесь сточной воды и растворенного в ней технического кислорода по трубопроводу 65 поступает в реактор 4 сверху. При встречном движении указанной смеси со сточной водой, поступающей в реактор 4 по трубопроводу 63, оба потока тщательно перемешиваются, растворенный технический кислород интенсивно потребляется в связи с активным окислением органических веществ сточной воды, после чего обработанная в реакторе 4 сточная вода по трубопроводу 64 поступает в отстойник 5. В отстойнике 5 интенсивно протекают два процесса - биологическое окисление органических веществ и осветление очищенной воды. Поскольку отстойник 5 был заполнен необработанной сточной водой, то вначале в течение заданного на пульте блока управления 75 времени необработанная сточная вода через иловую трубу 74 по трубопроводу 73 сбрасывается на сторону, например, в песколовку 2, а при установившемся режиме очистки сточных вод через иловую трубу 74 осуществляется сброс избыточного ила для его дальнейшей обработки. Первый концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде 10 фиксирует концентрацию остаточного растворенного кислорода в сточной воде в трубопроводе 64 и в виде электрического сигнала передает ее на вычитающий вход первого сравнивающего устройства 12, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством 11. На первом задающем устройстве 11 устанавливается определенная величина концентрации остаточного растворенного кислорода в сточной воде, например, 1 мг/л. Первый следящий привод 13, с входом которого соединен выход первого сравнивающего устройства 12, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган первого вентиля 14 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации растворенного кислорода в сточной воде в трубопроводе 64 и установленном ее значении на первом задающем устройстве 11.

Таким образом, автоматически поддерживается требуемый расход технического кислорода, необходимого для эффективного окисления органических примесей сточной воды. Благодаря использованию растворенного технического кислорода резко сокращается время качественного смешения его со сточной водой в реакторе 4.

По истечении заданного на пульте блока управления 75 времени включается в работу электродвигатель второго повысительного насоса 15. Когда второй повысительный насос 15 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 36 на блок управления 75 поступает сигнал, по которому открывается электрифицированная задвижка 44, а второй следящий привод 23 открывает второй вентиль 24 (на чертеже связь условно не показана). При разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 55 второй повысительный насос 15 забирает осветленную сточную воду из отстойника 5 и подает ее во входной патрубок второго эжектора 16, всасывающий патрубок которого соединен с источником технического кислорода 9. Второй эжектор 16 подсасывает технический кислород и смешивает его с осветленной сточной водой. Образовавшаяся смесь поступает во второй сатуратор 17 и сжимается. Под действием давления во втором сатураторе 17 технический кислород растворяется в осветленной сточной воде. Под действием технического кислорода происходит доокисление некоторой трудноокисляемой части загрязнений осветленной сточной воды. Когда давление во втором сатураторе 17 достигнет расчетной величины, от датчика давления 37 на блок управления 75 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 45-48 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 56-59 сжатая смесь по трубопроводу 66 из второго сатуратора 17 поступает в напорный флотатор 18 сверху, а снизу от дозатора реагента 19 по трубопроводу 68 поступает реагент (коагулянт, активированный уголь и др.), который тщательно перемешивается с осветленной сточной водой и вступает с ней в химическую реакцию. Скорость сжатой смеси резко снижается, а освободившийся газ в виде мельчайших пузырьков флотирует загрязнения сточной воды. Эти загрязнения в виде пены скребком (на чертеже условно не показан) сдвигаются в лоток для сбора пены 33 и по трубопроводу 69 удаляются из напорного флотатора 18 для дальнейшей обработки. Обработанная в напорном флотаторе 18 сточная вода по трубопроводу 67 поступает во входной патрубок фильтра 25, например с плавающей фильтрующей загрузкой, размещенной между удерживающими решетками 26 и 27, проходит через фильтрующую загрузку и, освободившись от загрязнений, по трубопроводу 70 поступает на бактерицидную установку 32, где она подвергается обеззараживанию с помощью ультрафиолетового излучения. После этого очищенная вода по трубопроводу 71 поступает потребителю для повторного использования или сбрасывается в открытый водоем. На трубопроводе 70 установлен второй концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде 20, который фиксирует концентрацию остаточного растворенного кислорода в сточной воде в трубопроводе 70 и в виде электрического сигнала передает ее на вычитающий вход второго сравнивающего устройства 22, суммирующий вход которого соединен со вторым задающим устройством 21. На втором задающем устройстве 21 устанавливается определенная величина концентрации остаточного растворенного кислорода в очищенной сточной воде, например, 6 мг/л. Второй следящий привод 23, со входом которого соединен выход второго сравнивающего устройства 22, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган второго вентиля 24 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации растворенного кислорода в очищенной сточной воде в трубопроводе 70 и установленном ее значении на втором задающем устройстве 22.

Таким образом, автоматически поддерживается расход технического кислорода, необходимый как для эффективного доокисления органических примесей в сточной воде в напорном флотаторе 18, так и для минимально необходимого содержания кислорода в очищенной сточной воде перед ее повторным использованием или перед выпуском ее в водоем.

При эксплуатации станции глубокой очистки производственных сточных вод возможны перебои в подаче технического кислорода. Если первый 10 и(или) второй 20 концентратомеры остаточного растворенного кислорода в воде зафиксируют его отсутствие, то через определенную выдержку времени, которая устанавливается на пульте блока управления 75, по сигналу с блока управления 75 закрываются электрифицированные задвижки 41-48, первый 13 и второй 23 следящие приводы закрывают соответственно первый 14 и второй 24 вентили, и при разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 52-59 станция очистки прекращает свою работу.

При работе фильтр 25 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается, а вместе с тем увеличивается и разность давлений в точках присоединения датчиков давлений 39 и 40. Как только эта разность достигнет заданной величины, например, 0,08 МПа, блок управления 75 переводит станцию глубокой очистки производственных сточных вод в режим регенерации плавающей фильтрующей загрузки фильтра 25. По команде с блока управления 75 электрифицированные задвижки 41-48 закрываются, второй следящий привод 23 закрывает второй вентиль 24, а электрифицированные задвижки 50 и 51 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 52-59, 61 и 62 запускается в работу электродвигатель промывного насоса 29. Когда промывной насос 29 выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 38 на блок управления 75 подает сигнал на открывание электрифицированной задвижки 49. Электрифицированная задвижка 49 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 60 промывной насос 29 забирает воду из резервуара-накопителя промывной воды 30 и подает ее в выходной патрубок фильтра 25, а также в гидромониторную систему его промывки 28. Под действием перекрестных струй воды плавающая фильтрующая загрузка фильтра 25 интенсивно перемешивается, загрязнения быстро оттираются от зерен загрузки, загрязненная вода по трубопроводу 72 отводится, например, на иловые площадей. По истечении заданного на пульте блока управления 75 времени промывной насос 29 выключается, электрифицированные задвижки 41-48 открываются, второй следящий привод 23 открывает второй вентиль 24, а электрифицированные задвижки 49-51 закрываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 52-62 первый повысительный насос 6 забирает осветленную сточную воду из отстойника 5, подает ее во входной патрубок первого эжектора 7 и процесс очистки сточной воды продолжается. Пополнение израсходованного запаса воды в резервуаре-накопителе промывной воды 30 производится через кран с поплавковым приводом 31.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет рационального использования технического кислорода для эффективной очистки производственных сточных вод благодаря автоматическому регулированию его подачи при изменяющихся во времени характеристиках входного потока производственных сточных вод, высокого качества очищенной и обезвреженной сточной жидкости.

Изобретение относится к станциям глубокой очистки производственных, преимущественно высококонцентрированных, сточных вод, а также может быть использовано для глубокой очистки бытовых сточных вод и технологических растворов. Станция глубокой очистки производственных сточных вод включает последовательно соединенные между собой с помощью трубопроводов решетку, песколовку, отстойник, фильтр, песковую площадку, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос. Станция дополнительно содержит реактор, два повысительных насоса, два эжектора, два сатуратора, источник технического кислорода, напорный флотатор, кран с поплавковым приводом, бактерицидную установку, два концентратометра остаточного содержания кислорода в воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, дозатор реагента, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и блок управления. Причем фильтр размещен под острым углом к горизонту и имеет гидромоторную систему промывки. Технический результат - повышение эффективности очистки производственных сточных вод при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости и повышение экологической безопасности станции очистки. 1 ил.

Станция глубокой очистки производственных сточных вод, включающая последовательно соединенные между собой с помощью трубопроводов решетку, песколовку, отстойник и фильтр, песковую площадку, соединенную посредством трубопровода с песколовкой, резервуар-накопитель промывной воды, соединенный через промывной насос с фильтром, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит реактор, два повысительных насоса, два эжектора, два сатуратора, источник технического кислорода, напорный флотатор, гидромониторную систему промывки фильтра, кран с поплавковым приводом, бактерицидную установку, два концентратомера остаточного растворенного кислорода в сточной воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, два вентиля, два следящих привода, дозатор реагента, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и блок управления, причем фильтр размещен под острым углом к горизонту, вход реактора соединен с отводящим трубопроводом песколовки и первым сатуратором, выход реактора - с подводящим трубопроводом отстойника, всасывающие патрубки обоих повысительных насосов соединены с отстойником, напорные патрубки обоих повысительных насосов - с входными патрубками соответствующих эжекторов, всасывающие патрубки эжекторов - с источником технического кислорода, напорные патрубки эжекторов - соответственно с первым и вторым сатураторами, реакционная зона напорного флотатора соединена с вторым сатуратором и дозатором реагента, выход напорного флотатора - с входом фильтра, выход фильтра соединен с напорным патрубком промывного насоса, с гидромониторной системой промывки фильтра и через бактерицидную установку с объектом использования очищенной сточной воды, первый концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде установлен на подводящем трубопроводе отстойника и соединен с блоком управления и вычитающим входом первого сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством, выход первого сравнивающего устройства - с входом первого следящего привода, выход первого следящего привода - с запорно-регулирующим органом первого вентиля, второй концентратомер остаточного растворенного кислорода в сточной воде установлен на выходе фильтра и соединен с блоком управления и с вычитающим входом второго сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с вторым задающим устройством, выход второго сравнивающего устройства - с входом второго следящего привода, выход второго следящего привода - с запорно-регулирующим органом второго вентиля, а датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.