Изобретение относится к установкам для биологической активационной очистки бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых в отдельно стоящих небольших домах, коттеджах, приусадебных домах. При биологической очистке сточных вод используется активный ил, представляющий собой смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов, но при этом активационный процесс возможен только при непрерывном поступлении кислорода воздуха, что обеспечивает непрерывное взаимодействие сточных вод с илом во взвешенном состоянии и процесс окисления.
Известно "Устройство для очистки сточных вод активных илом" по авторскому свидетельству СССР 1174385, кл. С 02 F 3/02, 1984 г., содержащее корпус с размещенными в нем аэротенком с цилиндрической шахтой, осветлителем, отделениями флотации и дегазации, водоподъемные трубы, пневматические аэраторы и воздухонагнетатели. Однако данное устройство недостаточно эффективно в работе, не обеспечивает высокой степени очистки при поступлении определенного объема сточных вод и технически сложно в исполнении.
Известны патенты России 819069, кл. С 02 F 3/02, 1978 г. "Устройство для очистки сточных вод", и 2057085, кл. С 02 F 3/02, 1994 г. "Компактная установка для очистки сточных вод", в которых имеются камеры аэрации, двухъярусные отстойники или сборники, пневматические аэраторы, патрубки подачи сточных вод, перетекания воды из одной камеры в другую и отвода очищенной воды. Однако данные устройства не имеют камер накопления сточных вод, что затрудняет их эффективное использование при периодическом поступлении достаточно большого количества сточных вод.
Известно техническое решение по патенту России 2060967, кл. С 02 F 3/02, 1995 г. "Способ глубокой биохимической очистки сточных вод и установка для его осуществления", в котором согласно способу производят подачу исходных сточных вод, первичное отстаивание сточных вод, аэрацию, вторичное отстаивание иловой смеси, озонирование, рециркуляцию ила и выпуск очищенной воды. Установка по этому источнику информации состоит из первичного отстойника, аэротенка с аэратором, вторичного отстойника, трубопроводов подачи сточной воды, удаления осадка, рециркуляции активного ила, выпуска очищенной воды, а также озонаторами в первичном отстойнике, дополнительным отстойником, сообщенным с первичным отстойником, емкостью очищенной воды и трубопроводами для осадка и активного ила, соединяющего нижние части всех отстойников. Однако данное техническое решение как в части способа, так и в части устройства очень сложно и загромождено излишними трубопроводами, а озонаторы установлены в неэффективных местах емкостей.
Наиболее близким техническим решением является "Способ очистки сточных вод и установка для осуществления способа" по патенту России 2162062, кл. С 02 F 3/00, 1995 г. Способ заключается в том, что прерывают процесс активации при снижении поступления сточных вод в уравнивающий резервуар ниже установленного минимального уровня, выдерживают временную задержку в диапазоне от 30 до 90 мин, а затем производят перекачивание избыточного ила или ила с загрязненной водой из активационного резервуара в уравнивающий резервуар до рабочего уровня и возобновляют процесс активации. Устройство содержит уравнивающий резервуар с подводом сточных вод, датчиками уровня и насосом перекачки сырой воды для подачи ее в активационный резервуар, который снабжен аэрационной трубой, насосом перекачки ила из него в уравнивающий резервуар и патрубком для отвода воды во вторичный отстойник, снабженный насосом рециркуляции, или из него в активационный резервуар и выпуском чистой воды. Однако такая установка и способ не обеспечивают надежной и качественной очистки воды, так как фактически нет первичного отстойника и вода в так называемый вторичный отстойник из аэротенка - активационного резервуара поступает через патрубок барботированная. Кроме того, при перекачке ила из отстойника в активационный резервуар происходит нарушение процесса отстаивания воды, а следовательно, выпуск чистой воды без взвесей ила будет затруднен. Конструкция устройства и способ являются энергоемкими, так как требуют постоянной перекачки сырой воды при недостаточном поступлении сточных вод в уравнивающий резервуар.
Технической задачей настоящего изобретения является создание способа и компактной установки, обеспечивающей достижение технического результата, заключающегося в получении высококачественных очищенных сточных вод, пригодных к использованию в сельскохозяйственных нуждах, снижение энергозатрат при интенсификации очистки, а также повышение эксплуатационной надежности работы установки и снижение трудоемкости как при ее изготовлении, так и при эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для очистки сточных вод снабжено крышкой, шарнирно соединенной с корпусом, в котором размещены уравнивающий и активационный резервуары, в которых установлены датчики уровня, а внутренние боковые стенки каждого из которых соединены стойками жесткости, при этом устройство дополнительно снабжено расположенными в корпусе аэрационной камерой с пористым фильтром и камерой стабилизации активного ила, причем отстойник установлен в активационном резервуаре и выполнен в виде усеченной пирамиды, меньшее основание которой обращено вниз и снабжено выпускным соплом, которое выполнено в виде успокоительного отбойника с расположенным под ним козырьком, причем успокоительный отбойник с козырьком расположены над аэрационным элементом активационного резервуара, снабженного биологической загрузкой и соединенного с отстойником эрлифтом посредством успокоителя, размещенного в отстойнике, и насосом рециркуляции ила посредством успокоителя, установленного в камере стабилизации ила, снабженной крупнопузырчатым аэратором и переливным трубопроводом для отвода избытка воды и ила в уравнивающий резервуар, а отстойник снабжен крупнопузырчатым аэратором для разбивания биологической пленки и высокопроизводительным эрлифтом для ее удаления, а также - переливным трубопроводом для выпуска очищенной воды в камеру с пористым фильтром, снабженной аэрационной системой, насосом для перекачки очищенной воды в выходной резервуар - ливневку и соединенной с уравнивающим резервуаром перепускной трубой, конец которой заключен в накопительную емкость, снабженную эрлифтом, а уравнивающий резервуар снабжен насосом, заключенным в фильтр очистки грубых нечистот для перекачки сырой воды в аэрационный резервуар. Корпус и крышка выполнены из вспененного биологически и химически устойчивого полипропилена, а крышка выполнена с возможностью свободного доступа ко всем резервуарам и камерам и снабжена утеплителем. Эрлифт активационного резервуара выполнен в виде удлиненного цилиндрического патрубка, в зоне открытой нижней части которого установлено сопло, подающее воздух. При этом длина и диаметр патрубка выбираются в отношении к диаметру выводящего трубопровода как L-(15-30)d, D-(3-6)d, где L - длина патрубка, D - диаметр патрубка, d - диаметр выводящего трубопровода. Эрлифт отстойника выполнен V-образной формы, свободный конец одного колена которого расположен ниже зеркала воды отстойника, при этом в нижней части другого колена установлена форсунка для подачи воздуха. Датчик в активационном резервуаре расположен ниже уровня воды и установлен ниже переливного трубопровода на 1/5 от высоты активационного резервуара. Датчик в уравнивающем резервуаре установлен в два раза ниже уровня датчика в активационном резервуаре.
Сущность способа заключается в том, что предварительно задают два периода работы - прямой и обратный перекачки, причем прямой период больше обратного периода, при этом очищенную воду из отстойника подают в камеру с пористым фильтром, а из нее в выходной резервуар - ливневку, при этом устанавливают рабочие уровни в уравнивающем и активационном резервуарах при понижении уровня сточных вод в уравнивающем резервуаре ниже установленного уровня отключают работу устройства, производят процесс задержки работы устройства на время, оставшееся от прямого периода, после выдержки автоматически осуществляют включение устройства на обратную перекачку сточных вод из активационного резервуара в уравнивающий до достижения заданного уровня в активационном резервуаре, после чего отключают обратный период процесса работы устройства и производят задержку работы устройства на время, оставшееся от обратного периода процесса, после чего автоматически возобновляют прямой процесс. При рециркуляции ила и воды из активационного резервуара включают крупнопузырчатый аэратор и эрлифт отстойника.
На фиг.1 схематично представлено устройство для очистки сточных вод, на фиг.2 - горизонтальный разрез устройства для очистки сточных вод.
Устройство состоит из корпуса 1 с паронепроницаемой крышкой 2, в котором размещены все емкости и резервуары для очистки воды. Крышка выполнена с отбортовкой 3 по всему ее периметру так, что при закрытии корпуса устройства отбортовка 3 охватывает стенки корпуса 1 и тем самым препятствует попаданию во внутрь корпуса атмосферной влаги. Крышка 2 шарнирно закреплена на корпусе 1 и снабжена утеплителем 4 по всей ее внутренней поверхности. Уравнивающий резервуар 5 снабжен подводом 6 сточных вод, насосом 7, установленным в трубчатом фильтре 8 грубых нечистот, насос 7 служит для перекачки сырой воды в активационный резервуар 9. Трубчатый фильтр 8 грубых нечистот выполнен перфорированным в его средней части, а в нижней его части установлен аэратор 10, обеспечивающий разгон крупных фракций от перфорированных отверстий фильтра 8. Уравнивающий резервуар 5 снабжен также аэратором 11 и датчиком уровня 12. Активационный резервуар 9 снабжен аэрационной трубой с распределительным аэратором 13, насосом 14 для периодической рециркуляции ила в камеру 15 стабилизации ила. В активационном резервуаре 9 установлены биологическая загрузка 16, насос 17 для перекачки очищенной воды с илом в отстойник 18. В активационном резервуаре 9 расположен отстойник 18, в верхней части отстойника установлен трубопровод 19, выходное сопло которого взаимодействует с аэрационной камерой 20, заполненной пористым фильтром 21 и аэратором 22 в ее нижней части. Отстойник 18 снабжен успокоителем 23, в который подается вода из активационного резервуара 9, и крупнопузырчатым аэратором 24 с эрлифтом 25, выполненным V-образной формы, причем открытый конец одного колена расположен ниже зеркала воды в отстойнике, а в нижней части другого колена установлена форсунка для подачи воздуха, и конец 26 этого колена выведен в отстойник 18.
Аэрационная камера 20 сообщается с уравнивающим резервуаром 5 посредством трубопровода 27, выходной конец которого соединен с накопителем 28, снабженным эрлифтом 29 для перекачки воды из накопителя 28 в уравнивающий резервуар 5, а входной конец расположен на уровне зеркала пористого фильтра 21. Аэрационная камера 20 снабжена насосом 30 для откачки полностью очищенной воды и подачи ее в выходной резервуар - ливневку 31, откуда она расходуется на сельскохозяйственные нужды. Отстойник 18 имеет выходное сопло 32, снабженное успокоительным отбойником 33 с расположенным под ним козырьком 34. Камера 15 стабилизации ила снабжена переливным трубопроводом 35, выходное сопло которого заканчивается в уравнивающем резервуаре 5, а входное расположено на уровне зеркала ила.
В корпусе 1 на перегородках установлен блок управления 36, а в уравнивающем 5 и активационном 9 резервуарах выполнены стойки жесткости 37, соединяющие внутренние большие по площади боковые стенки этих резервуаров для компенсации и исключения воздействующего давления со стороны грунта, причем в зависимости от объема устройства может быть установлено несколько стоек жесткости, разнесенных по высоте. Активационный резервуар снабжен датчиком уровня 38, причем он расположен всегда ниже уровня воды и установлен ниже переливного трубопровода 19 на 1/5 от высоты активационного резервуара. Датчик 12 уравнивающего резервуара расположен в два раза ниже от датчика уровня активационного резервуара.
Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом. Устройство для очистки сточных вод может работать как в прямом режиме, так и в обратном. Выбор режима определяется степенью загрязненности, периодичностью поступления сточных вод и суточным объемом их поступления.
Загрязненные сточные воды через загрузочный подвод 6 корпуса 1 поступают в уравнивающий резервуар 5, являющийся одновременно и накопителем, в котором происходит усреднение залповых сбросов. В накопительно-уравнивающем резервуаре 5 сточные воды аэрируются аэратором 10 и предварительно частично очищаются активным илом, всегда присутствующим в нем. Из резервуара 5 предварительно очищенные воды посредством насоса 7 поступают в активационный резервуар 9, в котором происходит следующий этап биологической очистки сточных вод с помощью активною ила. Насос 7 заключен в трубчатый фильтр 8 грубых нечистот, который выполнен перфорированным в средней части, при этом в нижней части трубчатого фильтра установлен аэратор 10, выполняющий две функции: как аэратора, так и средства, разгоняющего от перфорации крупные фракции, что исключает забивание насоса 7.
Активационный резервуар 9, обычно называемый аэротенком, снабжен аэрационной трубой с распределительным аэратором 13, расположенным в придонной части активационного резервуара 9, благодаря чему кислород воздуха поднимается вверх, пронизывает весь слой воды и обеспечивает жизнедеятельность аэробных бактерий, которые образуют взвешенный слой активного ила. Аэратор 13 обеспечивает полное и равномерное барботирование сточных вод по всему периметру активационного резервуара 9. В нижней части активационного резервуара 9 происходит осаждение и накопление активного ила - слой А, а в зоне этого слоя ила установлен насос 14 для периодической рециркуляции ила в стабилизационную камеру 15 активного ила. После обработки воды в активационном резервуаре 9 с биологической загрузкой 16 очищенная вода частично с активированным илом насосом 17 перекачивается в успокоитель 23 отстойника 18, где ил осаждается в ее нижней части, вода отстаивается, и уже отстоянная и успокоенная вода посредством трубопровода 19 перетекает в аэрационную камеру 20 с пористым фильтром 21, откуда полностью очищенная вода выводится в резервуар - ливневку 31 и далее из установки на дальнейшее ее использование в сельскохозяйственных нуждах.
При образовании на поверхности воды в отстойнике 18 биологической пленки она разбивается посредством крупнопузырчатого аэратора 24 с эрлифтом 25, выполненным V-образной формы, свободный конец одного колена расположен чуть ниже зеркала воды в отстойнике, посредством другого колена с изогнутым концом 26 пленка выводится в активационный резервуар 9. Крупнопузырчатый аэратор 24 и эрлифт 25 включается в период рециркуляции ила из активационного резервуара 9 и подачи его через камеру 15 стабилизации ила в уравнивающий резервуар 5.
Аэрационная камера 20 может быть заполнена песком или другим пористым фильтром 21, при этом в нижней ее части установлен аэратор 22, а выше уровня пористого фильтра 21 выполнен переливной трубопровод 27, соединенный с накопителем 28, установленным в уравнивающем резервуаре 5. Накопитель 28 снабжен эрлифтом 29 для перекачки воды из накопителя 28 в уравнивающий резервуар 5. При образовании пены выше пористого фильтра 21 в аэрационной камере 20 она самотеком по трубопроводу 27 переливается в накопитель.
Отстойник 18 установлен в активационном резервуаре 9 и выполнен в виде усеченной пирамиды, меньшим основанием обращенной вниз, при этом выходное сопло 32 снабжено успокоительным отбойником 33 и снизу прикрыто расположенным в наклонном положении защитным козырьком 34. Такое выполнение выходного сопла 32 предотвращает в значительной степени проход воздуха внутрь отстойника и возмущение процесса отстаивания. Осаждаемый в процессе отстаивания воды в отстойнике 18 ил по успокоительному отбойнику 33 и козырьку 34 осаждается в нижнюю часть активационного резервуара 9, способствуя накоплению ила в слое А, благодаря чему в активационном резервуаре 9 всегда находится необходимое количество активного ила для обеспечения процесса очистки воды. Камера 15 стабилизации ила соединена переливным окном с трубопроводом 35 с накопительно-уравнивающим резервуаром 5 и в случае превышения уровня в стабилизационной камере 15 пена и легкая взвесь ила перетекает в резервуар 5.
Работа устройства для очистки сточных вод полностью автоматизирована, так как установка снабжена блоком управления 36, автоматически управляющим работой всеми насосами и подачей воздуха по заранее заданной программе. Блок управления 36 расположен в верхней части корпуса и при закрытии крышки 2 отделяется от общего пространства устройства, а благодаря утеплителю 4 крышки предохраняется от влажных испарений устройства. При открытой крышке 2 обеспечивается легкий доступ ко всем резервуарам устройства и блоку управления.
Согласно способу устройство работает следующим образом.
При выборе устройства всегда заранее знают, на какой объем сточных вод оно должна быть рассчитано. В связи с этим согласно предложенному способу предварительно задают периоды работы устройства: прямой - А и обратный - О, причем прямой период задают больше обратного. В соответствии с предложенным способом осуществляют подачу сточных вод в уравнивающий резервуар, последующую перекачку воды в активационный резервуар с биологической загрузкой, из которого после частичной очистки воду отводят в отстойник, а из него - в камеру с пористым фильтром, и полностью очищенная вода из него поступает в резервуар - ливневку. Так происходит прямой процесс - А работы устройства. При понижении уровня воды в уравнивающем резервуаре ниже установленного уровня в соответствии с показанием датчика 12 происходит автоматическое отключение работы устройства и производят задержку работы устройства по отводу очищенной воды. Задержка работы устройства по времени осуществляется на время а=А-Р, где а - задержка, т.е. остановка устройства, А - прямой программный процесс работы устройства, Р - чистая работа устройства в прямом процессе. После остановки работы устройства происходит полное успокоение и отстаивание воды в установке. По прошествии программного времени прямого процесса - А включается обратный процесс перекачки воды, ила из активационного резервуара в уравнивающий резервуар, который продолжается в течение заранее заданного времени О, причем сам процесс перекачки продолжается до тех пор, пока датчик 38 не покажет установленный заданный уровень сточных вод в активационном резервуаре.
Одновременно с процессом перекачки воды и ила включают крупнопузырчатый аэратор и эрлифт отстойника. После установления рабочего уровня по показанию датчика 38 прекращают процесс обратной перекачки и производят задержку работы устройства, которая по времени выдерживается равной з=О-П, где з - задержка, остановка работы устройства, О - обратный период работы устройства, П - чистое время перекачки.
Наличие интервалов задержки работы устройства в прямом и обратном процессе обеспечивает спокойное осаждение ила, успокоение и процесс отстаивания всех фракций во всех резервуарах устройства. В результате предложенного способа и выполнения конструкции, обеспечивающей взаимодействие переливных трубопроводов, показания датчика 12 в уравнивающем резервуаре 5 и показания датчика 38 в активационном резервуаре происходит обеспечение требуемого равновесия и наличия необходимых уровней во всех резервуарах устройства.
В соответствии с предложенным техническим решением были изготовлены целый ряд устройств, установлены и апробированы в эксплуатации. Устройства легки в изготовлении и не требуют специальных знаний в процессе эксплуатации. Проведенный анализ очищенной воды показал прекрасную способность устройств очищать воду, пригодную к использованию в сельскохозяйственных нуждах. Устройство надежно в работе и обеспечивает хорошую экологию окружающей среды, исключение запаха и т.д., а полученный ил является прекрасным высокоэффективным удобрением.
Изобретение относится к области очистки бытовых сточных вод, в частности к биологической активационной очистке вод, а именно к очистке активным илом во взвешенном состоянии, и может быть использовано в отдельно стоящих домах, коттеджах и приусадебных домах. Способ включает подачу сточных вод в уравнивающий резервуар с активным илом и последующую перекачку сырой воды в активационный резервуар, а из него в отстойник, перекачку ила из активационного резервуара в уравнивающий, задержку работы устройства и отвод очищенной воды, в котором предварительно задают два режима работы устройства - прямой и обратный, причем прямой режим больше обратного, очищенную воду из отстойника подают в камеру с пористым фильтром, а из нее в выходной резервуар - ливневку. Устанавливают датчики уровня в уравнивающем и активационном резервуаре и при понижении уровня сточных вод в уравнивающем резервуаре ниже установленного уровня отключают работу устройства и производят задержку работы устройства на время, оставшееся от прямого режима. После задержки автоматически осуществляют включение устройства на обратную перекачку сточных вод из активационного резервуара в уравнивающий до достижения заданного уровня в активационном резервуаре, затем отключают обратный режим работы устройства и производят процесс задержки работы устройства на время, оставшееся от обратного периода, и автоматически возобновляют прямой режим работы. Устройство для осуществления способа включает уравнивающий резервуар с активным илом и подводом сточных вод, насосом для перекачки сырой воды в отстойник и насос для перекачки ила, отстойник, выполненный с возможностью удаления ила и выпуском очищенной воды, и блок управления, снабжено корпусом с крышкой для размещения уравнивающего и активационного резервуаров, в которых установлен датчик уровня, а боковые стенки каждого из резервуаров соединены стойками жесткости, при этом устройство дополнительно снабжено расположенными в конусе аэрационной камерой с пористым фильтром и камерой стабилизации активного ила. Отстойник установлен в активационном резервуаре и выполнен в виде усеченной пирамиды, меньшее основание которой обращено вниз, и снабжен выпускным соплом, снабженным успокоительным отбойником и прикрытым снизу защитным козырьком. Успокоительный отбойник и козырек расположены над аэратором активационного резервуара, снабженного биологической загрузкой и соединенного с отстойником, имеющим успокоитель эрлифт и насос рециркуляции ила в камеру стабилизации ила, снабженную крупнопузырчатым аэратором и переливным трубопроводом для отвода избытка воды и ила в уравнивающий резервуар, а отстойник снабжен крупнопузырчатым аэратором для разбавления биологической пленки, удаляемой эрлифтом, а также переливным трубопроводом для выпуска очищенной воды в камеру с пористым фильтром, снабженной аэратором, насосом для перекачки очищенной воды в резервуар - ливневку - переливным трубопроводом, соединенным с накопителем, установленным в уравнивающем резервуаре и снабженным эрлифтом для перекачки воды из накопителя в уравнивающий резервуар, а в уравнивающем резервуаре насос для перекачки сырой воды в активационный резервуар заключен в фильтр очистки грубых нечистот. Изобретение обеспечивает высококачественную очистку сточных вод, которые пригодны для сельскохозяйственных нужд, а также обеспечивает снижение энергозатрат при интенсификации очистки, снижение трудозатрат и повышение надежности работы. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
| СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА | 1995 |
|
RU2162062C2 |
| GB 2059936 A, 29.04.1984 | |||
| US 4954257 A, 04.09.1990 | |||
| Аэротенк-отстойник | 1984 |
|
SU1191429A2 |
