УСТАНОВКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2007 года по МПК C02F3/12 

Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано в установках биологической очистки сточных вод малой производительности.

Известна установка биологической очистки сточных вод, содержащая корпуса в виде емкостей, включающие усреднитель с аэрационной системой, первичный отстойник с бункером-накопителем илового осадка, оснащенный аэрационной системой, аеротенк, разделенный вертикальными перегородками на ступени, оснащенные аэрационными системами и носителями прикрепленной микрофлоры, выполненными в виде вертикальных плоских экранов, вторичный отстойник с бункером-накопителем илового осадка и патрубком его отвода, аэробный стабилизатор (минерализатор) с аэрационной системой и блок бактерицидной обработки очищенной воды ультрафиолетовым излучением (Патент РФ №2158233, М.кл. C02F 1/40, 9/02, 1999 г.).

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является установка биологической очистки сточных вод, содержащая усреднитель, аэротенк, разделенный вертикальными перегородками на ступени, оснащенные аэроционными системами с носителями прикрепленной микрофлоры, вторичный отстойник с бункером-накопителем илового осадка и патрубком его отвода, блок бактерицидной обработки воды (пат. РФ №2239607, кл. С02F 3/00, опубл. 10.11.2004).

Недостатком известной установки биологической очистки сточных вод является то, что при малой производительности (1-10 м³/сутки) ее необходимо размещать в обогреваемом здании, что значительно увеличивает ее габариты и стоимость. При малой производительности известной установки все ее емкости имеют малые объемы (следовательно, малую теплоемкость), и движение воды между ними осуществляется с очень малыми скоростями, что в зимнее время приведет к полному замерзанию воды в установке и выводу ее из строя. Кроме того, в данной установке процессы очистки осуществляют микроорганизмы, для жизнедеятельности которых требуется температура не менее 8°С (оптимальная температура для обеспечения максимальных показателей очистки - 16-20°С).

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение габаритов, металлоемкости и, следовательно, стоимости станции очистки сточных вод при сохранении максимальных показателей степени очистки сточных вод.

В прототипе степень очистки сточных вод обеспечивается не менее 98-99% по основным контролируемым параметрам (взвешенным веществам и БПК (ХПК)). БПК - это биологическая потребность в кислороде, ХПК - химическая потребность в кислороде. Эти показатели дают количественную характеристику органических веществ, присутствующих в сточных водах, так как наименований этих веществ десятки тысяч. БПК бывают БПК₅, БПК₂₀ и БПК_полное. Например БПК₅=50 мг/литр, это означает, что в пробу надо подать кислород в течение 5-ти суток в количестве 50 мг/литр, чтобы окислить органику в воде. ХПК - это количество кислорода, необходимое для сжигания этой органики. Численное значение ХПК всегда больше численного значения БПК.

Поставленная задача достигается в установке биологической очистки сточных вод, содержащей корпус с размещенными в нем усреднителем, аэротенком, разделенным вертикальными перегородками на ступени, оснащенным аэрационными системами и носителями прикрепленной микрофлоры, вторичным отстойником с бункером-накопителем илового осадка и патрубком его отвода, и блоком бактерицидной обработки воды, причем корпус снаружи оснащен тепловой изоляцией, разделен вертикальной перегородкой на две емкости, первая из которых является усреднителем и имеет объем, равный не менее 4-6 объемов аэротенка и снабженный двумя вертикальными перегородками, а вторая емкость снабжена системой поддержания постоянной температуры и влажности и в ней расположены аэротенк, вторичный отстойник с бункером накопителем илового осадка, патрубком его отвода и блок бактерицидной обработки воды.

При расходе сточных вод до 1 м³/сутки септик может быть однокамерным, т.е. без перегородок, при расходе 1-10 м³/сутки - двухкамерным, т.е. с одной перегородкой, а при расходе более 10 м³/сутки - трехкамерным, т.е. с двумя перегородками. Чем больше перегородок, тем лучше, но это - увеличение металлоемкости и стоимости. Поэтому оптимальным количеством перегородок в усреднителе является две.

В нашей конструкции внутри второй части емкости для поддержания в ней постоянной температуры стоят два небольших электрообогревателя, и на трубе, подводящей свежий воздух в помещение (установка биологическая, и микроорганизмам для дыхания необходим кислород) установлен вентилятор с электрокалорифером. Это все можно выполнить, используя вместо электроэнергии горячую воду от системы отопления от котельной, но при этом габариты обогревателей будут больше и будет существовать опасность (при аварии, прорыве труб или калориферов) затопления помещения с расположенным в нем оборудованием, включая оборудование (воздуходувки, нагреватели и пр.), находящееся под напряжением.

На чертеже условно изображен продольный разрез установки биологической очистки сточных вод.

Установка биологической очистки сточных вод содержит корпус 1 с тепловой изоляцией 2, разделенный вертикальной перегородкой 3 на две емкости, первая из которых является усреднителем 4, который имеет объем, равный 4-6 объема аэротенка и снабженный двумя вертикальными перегородками 5. Именно такое соотношение объемов позволяет сохранять высокую степень очистки с малой производительностью. Вторая емкость 6 снабжена системой 7 поддержания постоянной температуры и влажности и в ней расположены аэротенк 8, разделенный вертикальными перегородками 9 на ступени, оснащенные аэрационными системами 10 и носителями 11 прикрепленной микрофлоры, выполненными в виде вертикальных плоских экранов, вторичный отстойник 12, выполненный в виде тонкослойного модуля, с бункером-накопителем 13 илового осадка и патрубком 14 его отвода и блок 15 бактерицидной обработки очищенной воды ультрафиолетовым излучением. Емкость усреднителя 4 в предлагаемом техническом решении является одновременно септиком, первичным отстойником, бункером-накопителем и минерализатором илового осадка.

Патрубок 14 соединен с усреднителем 4 через систему 16 отвода илового осадка.

Станция биологической очистки сточных вод дополнительно имеет вентиляционные фонари 17, 18 и люки 19, 20.

Работа станции биологической очистки сточных вод осуществляется следующим образом.

Сточные воды от объекта канализования по трубопроводу поступают на очистку в усреднитель 4, где осуществляется их предварительная анаэробная (без участия кислорода) обработка и механическая очистка в течение 2,5-3 суток, или, точнее, происходит осаждение взвешенных веществ с одновременным накоплением и анаэробной обработкой осадка. В течение суток сточные воды подаются на очистку неравномерно, днем их объем больше, ночью гораздо меньше. Если в известной установке сточные воды из усреднителя поступали в первичный отстойник, где оседали частицы взвеси, то в предложенной установке уже в усреднителе 4 происходит осаждение взвешенных частиц. Из усреднителя 4 сточные воды самотеком поступают в аэротенк 8, где органические загрязнения сорбируются и одновременно окисляются микроорганизмами, иммобилизованными (прикрепленными) на специальном носителе 11, расположенном в каждой ступени блока биологической очистки. Для обеспечения процесса жизнедеятельности микроорганизмов аэротенк постоянно аэрируется воздухом через аэрационную систему 10, расположенную ниже носителей 11 прикрепленной микрофлоры. Воздух для аэрации подается специальным компрессором (воздуходувкой), снабженным необходимым блоком управления и автоматики.

Пройдя через аэротенк 8, сточные воды поступают в тонкослойный вторичный отстойник 12, где происходит задержание взвешенных веществ, в том числе частиц отработанной биопленки. Периодически (каждые 1-1,5 часа) происходит кратковременное автоматическое включение системы 16 отвода задержанного илового осадка в усреднитель 4. В данном примере система 16 представляет собой эрлифт. Подобная схема работы установки позволяет, во-первых, обеспечить хранение и обработку осадков в одной емкости, что упрощает их последующий вывоз, и, во-вторых, увеличивает эффективность отстаивания воды в септической камере, поскольку избыточная биопленка в этом случае выполняет роль реагента, сорбируя на своей поверхности часть загрязнений, содержащихся в исходной сточной воде.

После вторичного отстойника 12 вода подвергается в блоке 15 антибактерицидной обработке жестким ультрафиолетовым излучением, после чего отводится на рельеф или в водоем.

Периодичность выгрузки осадка из усреднителя (септика) 4 зависит от степени загрязнения сточных вод, прошедших через установку за расчетный период, и составляет 1-2 раза в год. Накопившийся сброженный минерализованный иловый осадок удаляется ассенизационной машиной через крышку люка 19 на усреднителе 4, в которую опускается всасывающий шланг илососа.

Пример

Сточные воды от объекта канализования без разделения серых и фекальных стоков с содержанием основных загрязнений C_ВВ=27-138 мг/литр и БПК₅=12-98 мг/литр по трубопроводу поступают в усреднитель, который по объему составляет 4-6 объемов аэротенка. Именно такое соотношение позволяет сохранять высокую степень очистки с малой производительностью.

Вследствие длительного (2,5-3 суток) пребывания сточных вод в усреднителе взвешенные вещества оседают и накапливаются на дне усреднителя и одновременно (вследствие отсутствия растворенного кислорода в воде) происходят процессы перегнивания органических веществ с участием анаэробных бактерий (хламидобактерий, сапрофитных грибов, цианобактерий, Thiobacillus denitrificans, Ps.auruginosa, Pseudomonas flourenscens и много других, развивающихся в объеме усреднителя в зависимости от характера загрязнений сточных вод и обладающих большим разнообразием свойств), общим свойством которых является потребление присутствующего в сточных водах субстрата для своего питания, размножения и селекции. То есть происходит разложение органических соединений на простейшие вещества, включая N₂, СО₂ и Н₂O.

Количество анаэробных бактерий, находящихся в усреднителе даже с большой долей условности, определить невозможно, так как их количество - это постоянно переменная величина, как по видовому составу, так и по массе, и они распределены по всему объему, причем непредсказуемо неравномерно. По видовому составу их может быть сотни или тысячи с самыми невероятно разнообразными свойствами, так как там непрерывно идет их селекция. Наиболее крупные частицы оседают на дно усреднителя. Через 2,5-3 суток вода начинает переливаться в аэротенк. В аэротенке размещены вертикальные экраны, на которых в виде пленки прикреплены микроорганизмы.

Ближе к экрану (где практически отсутствует кислород) - денитрифицирующего вида (Thiobacillus denitrificans, Ps.auruginosa, Pseudomonas flourenscens и др.), а ближе к границе контакта пленки с водой - нитрифицирующего вида (Sarkodina, Flagellata, Ciliata, Suctoria, Nematoda, Tardigranda, Rotifera и др.). Микроорганизмы (бактерии) нитрифицирующего вида, питаясь растворенными в воде веществами, преобразуют их в более простые до нитритов и нитратов. Микроорганизмы (бактерии) денитрифицирующего вида, питаясь растворенными в воде нитратами, разлагают их до молекулярного азота.

Для обеспечения процесса жизнедеятельности микроорганизмов аэротенк постоянно аэрируется воздухом, поддерживая в воде содержание растворенного кислорода в требуемых для каждой ступени концентрациях (4-7 мг/литр). Затем сточные воды подаются в отстойник.

Только тонкослойные отстойники имеют на порядок, а то и два, меньшие размеры по сравнению с любыми другими отстойниками.

В нем происходит задержание взвешенных частиц и отработанной биопленки. Периодически, каждые 1,0-1,5 часа происходит кратковременное автоматическое включение эрлифта. Благодаря чему осуществляется откачка в усреднитель задержанных в отстойнике взвешенных веществ. Подобная схема работ установки позволяет обеспечить хранение и обработку осадков в одной емкости, что упрощает их последующий вывоз и увеличивает эффективность отстаивания воды в усреднителе, поскольку избыточная биопленка в этом случае выполняет роль реагента, сорбируя на своей поверхности часть загрязнений, содержащихся в исходной сточной воде. После чего вода поступает на блок бактерицидной обработки воды ульрафиолетовым излучением. Очищенная вода поступает на рельеф или в водоем. Степень очистки воды составляет 98-99%.

Данная установка предназначена для биологической очистки только хозбытовых (фекальных) сточных вод.

Таким образом, предложенно техническое решение обеспечивает снижение габаритов и металлоемкости станции за счет размещения всех элементов и блоков очистки в едином корпусе.

Установка биологической очистки сточных вод, содержащая корпус (1) с размещенными в нем усреднителем (4), аэротенком (8), разделенным вертикальными перегородками (9) на ступени, оснащенные аэрационными системами (10) и носителями (11) прикрепленной микрофлоры, вторичный отстойник (12) с бункером-накопителем (13) илового осадка и патрубком (14) его отвода, и блок (15) бактерицидной обработки воды, отличающаяся тем, что корпус (1) снаружи оснащен тепловой изоляцией (2), разделен вертикальной перегородкой (3) на две емкости, первая из которых является усреднителем (4) и имеет объем, равный не менее 4-6 объемов аэротенка и снабженный двумя вертикальными перегородками (5), а вторая емкость (6) снабжена системой (7) поддержания постоянной температуры и влажности, и в ней расположены аэротенк (8), вторичный отстойник (12) с бункером-накопителем (13) илового осадка, патрубком (14) его отвода и блок (15) бактерицидной обработки воды. Технический результат - снижение габаритов, металлоемкости и стоимости установки. 1 ил.

Установка биологической очистки сточных вод, содержащая корпус с размещенными в нем усреднителем, аэротенком, разделенный вертикальными перегородками на ступени, оснащенные аэрационными системами и носителями прикрепленной микрофлоры, вторичный отстойник с бункером-накопителем илового осадка и патрубком его отвода и блок бактерицидной обработки воды, отличающаяся тем, что корпус снаружи оснащен тепловой изоляцией, разделен вертикальной перегородкой на две емкости, первая из которых является усреднителем и имеет объем, равный не менее 4-6 объемов аэротенка и снабженный двумя вертикальными перегородками, а вторая емкость снабжена системой поддержания постоянной температуры и влажности и в ней расположены аэротенк, вторичный отстойник с бункером-накопителем илового осадка, патрубком его отвода и блок бактерицидной обработки воды.